菌根在植物中的應用

高志剛

[摘要]植被被破壞對環(huán)境和生態(tài)造成的災難日益增長,恢復植被迫在眉睫,菌根是有效可行的新方法之一,因為菌根有它自身的優(yōu)良性,對植被的恢復能夠做出貢獻。菌根分為外生菌根和內(nèi)生菌根,外生菌根的研究領先于內(nèi)生菌根的研究,但從發(fā)展的前景來看,內(nèi)生菌根比外生菌根的發(fā)展前景更好。

[關鍵詞]菌根 菌根特性 菌根發(fā)展

現(xiàn)代農(nóng)林業(yè)的發(fā)展已有百年的歷史,其成績是巨大的,但卻帶來了一系列資源、環(huán)境和生態(tài)問題。如森林、草原的破壞和沙化、土壤貧瘠化、鹽堿化、水土流失、水澇和干旱頻繁發(fā)生、淡水資源的短缺,化肥與農(nóng)藥的大量使用對水資源和土壤造成的污染問題等等,均反映了當代農(nóng)林業(yè)的發(fā)展是以破壞生態(tài)為代價的,而且對環(huán)境和生態(tài)造成的破壞作用與日俱增,如表所示。

部分地區(qū)植被被破壞造成的后果

甚至會危及人類賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)。為此,各國都在探索符合經(jīng)濟、生態(tài)和社會三大效益發(fā)展農(nóng)林業(yè)的新模式,達到保護資源、保護環(huán)境、保護生態(tài)系統(tǒng)的再生產(chǎn)能力、創(chuàng)造有利于人類文明持續(xù)發(fā)展的低投入持久農(nóng)林業(yè),菌根是實現(xiàn)這一目標的新方法之一。菌根菌就是生活在植物根上的土壤真菌與植物形成的共生體。菌根一般分為內(nèi)生菌根和外生菌根,外生菌根是菌根真菌菌絲體包圍宿主植物尚未木栓化的營養(yǎng)根形成的,其菌絲體不穿透細胞組織內(nèi)部,而只在細胞壁之間延伸生長而形成,植物根部形態(tài)一般可變短、變粗、變脆,肉眼能看到;內(nèi)生菌根是菌絲體可以穿透細胞壁,進入細胞內(nèi)部,內(nèi)生菌根使植物根部產(chǎn)生的形態(tài)變化用肉眼很難看到,要借助儀器和經(jīng)過特殊處理方能觀察到。

近年來,沙塵暴發(fā)生越來越頻繁,有其自然原因,但人類的不合理行為也是一個重要原因,大量砍伐森林、在草地過度放牧,破壞了原始植被,全球森林以每年1700萬公頃的速度消失。人為造成土壤的貧瘠和退化,會使植物和真菌間的密切共生關系被迫中斷,包括菌根真菌在內(nèi)的許多微生物失去養(yǎng)分來源而相繼死亡,這就是我們看到的荒漠化。植樹種草恢復植被是防風固沙、降低沙塵暴發(fā)生頻率和危害的有效途徑。要使植物更好地生長、森林覆蓋率更高,菌根技術是有效可行的。無論是喬木、灌木,還是草種,只要有菌根,就能健壯生長。這是因為菌根有它自身的優(yōu)良特性:

1.菌根真菌有“生物肥料”的作用,利用它就可以降低速效化肥的用量,從而減輕硝態(tài)氮對地下水和地表水資源的污染程度。

2.菌根菌能提高植物的抗逆性、抗鹽堿性,可以在貧瘠的土壤上種植,提高土壤的利用率。

3.菌根因能保護植物吸收根和擴大根系的吸收面積,分泌多種酶、生長激素和生物調(diào)節(jié)素,對提高苗木的質(zhì)量和產(chǎn)量、增加造林的成活率和保存率、促進幼苗生長發(fā)育有積極的作用。

正是由于菌自身的特性,在退化的土壤上植樹、造林、種草,重建植物生活的自然供養(yǎng)體系,使值物在自然條件下存活,依靠菌根的幫助恢復綠色植被,而不僅僅是人為的澆水、施肥、噴撒農(nóng)藥和使用化學制劑。

要想使被迫壞的植被盡可能快的恢復,應用菌根技術會起到積極有效的作用。目前,世界上許多國家都十分重視菌根技術的應用與推廣,被列為重要的造林技術措施之一。在我國利用世界銀行貸款的造林項目中,世界銀行的專家對菌根在造林中的作用給與高度重視,要求在造林中有相當數(shù)量的幼苗是必須接種的菌根化苗。一些發(fā)達國家或發(fā)展中國家也都在大力推廣應用這一技術。

目前,對于外生菌根的研究比交全面比較深入,已經(jīng)進入到工廠化生產(chǎn)菌根的階段,不僅美國、法國、加拿大、南美、歐洲等發(fā)達的國家和地區(qū)進入到工廠化的生產(chǎn),我國也有了自己的生產(chǎn)線,生產(chǎn)出了自己的菌根劑。花曉梅研制生產(chǎn)的Pt菌根劑使苗木平均生物產(chǎn)量嗇67%至457%,最高達到500%,發(fā)明了截根菌根化、組培菌根化、扦插菌根化,推動了我國菌根研究的前進步伐。內(nèi)生菌根的研究要落后于外生菌根的研究,到目前為止,內(nèi)生菌根劑的生產(chǎn)還不能達到工廠化的生產(chǎn),因為內(nèi)生菌根還不能離體培養(yǎng),只能在活體上進行繁殖,繁殖數(shù)量少,而且菌種也遠遠少于外生菌根菌種的種類,因此,內(nèi)生菌根的研究還需要廣大的科研工作者的不懈努力,使之能夠盡快地趕上外生菌根的研究,盡快地能夠工廠化生產(chǎn)。內(nèi)生菌根菌劑已研制成功了內(nèi)生菌VAMF,它能夠促進磷肥的吸收,促進植物提早開花、結果、提高植物的抗性,延長植物生長期,能夠降低土壤病原菌的侵染。

雖然菌根菌試劑有其優(yōu)良的特性,但并不是所有的植物都能接種成功,已知的非菌根植物包括:十字花科、莧科、石竹科、馬齒莧科、藜科、山欖科、鴨跖草科,對它們施用菌根菌劑是無意義的,無法形成共生體。對于菌根菌共生植物又分為兩種:絕對菌根植物和非絕對菌根植物,絕對菌根植物有:檬果、樹薯、咖啡、紅豆、酷梨、茜草科植物、高梁屬的植物;非絕對菌根植物有:水稻、小麥、木瓜、棉花、豆類、蝶豆屬、玫瑰木屬。

從菌根的發(fā)展前景來看,內(nèi)生菌根要比外生菌根的發(fā)展前景更好,因為在地球上只有5%的種子植物有外生菌根,而90%的植物有內(nèi)生菌根,其中包括幾乎全部的闊葉樹種、農(nóng)作物、瓜果、蔬菜、花、草等。無論,人生菌根還是外生菌根,根據(jù)共生微的共生關系,在大田試驗的基礎上篩選出一批優(yōu)良菌根菌種,用于逆境條件下的植被恢復,不僅可以用于干旱地區(qū)的造林、植草、提高苗木的成活率,還可以在廢棄礦業(yè)開采后有一定礦質(zhì)元素污污染的地區(qū)進行植被的恢復,能顯著提高主植物的耐金屬污染的能力。西部大開發(fā),環(huán)境問題不容忽視,水土流失、干旱、沙漠化、礦山污染等日益嚴重,被列為可持續(xù)發(fā)展技術的菌根技術,在恢復植被,尤其是在西部大開發(fā)中,對于該地區(qū)的植被的恢復和環(huán)境的改善,其作用是無可估量的。建立一個以作物一菌根真菌共生體為中心的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系,不僅能增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益,而且是建立可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系的途徑之一。可以相信,隨著社會的發(fā)展,人口爆炸、環(huán)境惡化、能源短缺等的危機將不斷加深,各類生態(tài)肥料,尤其是菌根真菌將受到人們的注重并廣泛的應用。

參考文獻:[1]叢枝菌根及其應用.北京:科學出版社.

[2]菌根研究及應用.北京:中國林業(yè)出版社.