本文將介紹菌根的概念及其對植物的有益功能和菌根化生物技術(shù)的適用范圍和效益以及菌根制劑的使用方法, 以期普及菌根知識, 使該項技術(shù)更好地應(yīng)用于植被恢復(fù)工程中, 促進和加快植被恢復(fù)進程。

1 . 菌根概念菌根是自然界普遍存在的一種植物共生現(xiàn)象, 早在百余年前就被發(fā)現(xiàn)了, 它是一類土壤有益真菌( 菌根真菌) 與高等植物根系形成的復(fù)合吸收器官, 是一種共生互惠聯(lián)合體。在自然界中約有95%左右的植物具有菌根共生關(guān)系, 其中較常見的是外生菌根、內(nèi)生菌根和內(nèi)外生菌根。

2 . 菌根對植物生長存活的有益功能

2. 1 . 提高植物根系吸收水、肥的能力

菌根以2 種方式提高植物根系的吸收能力, 一是通過保護吸收根、延長其壽命,植物普通吸收根主要依靠根毛吸收水、肥,根毛壽命很短, 僅10~ 20 d 就死亡, 隨著幼根的生長不斷形成新的根毛代替死亡的根毛, 因此, 其吸收能力弱且不穩(wěn)定, 而形成菌根后, 以菌根代替根毛吸收水、肥, 菌根的壽命比根毛長, 而且其吸收能力強且穩(wěn)定。二是通過擴大根系的吸收面積, 菌根多分支的菌絲套、外伸菌絲、菌絲束和根狀菌索在土壤中縱橫交錯, 形成龐大的菌絲網(wǎng), 其吸收面積要比沒有菌根、僅依靠根毛吸收的總面積大得多, 因此可以吸收更大土壤范圍內(nèi)的水分和養(yǎng)分。

2. 2 . 提高植物對礦物質(zhì)和有機質(zhì)的分解和利用

菌根在生長、存活過程中能分泌多種酶, 如磷酸酶、纖維素酶、過氧化氫酶、蛋白酶等, 來分解土壤中不溶解的礦物質(zhì)和有機質(zhì), 直接分解利用有機物和氮、磷、鉀、硫、鋅、銅等多種礦物元素, 改善植物體內(nèi)養(yǎng)分狀況, 在菌根的幫助下, 植物可以從未風(fēng)化的礦物質(zhì), 如磷灰石、石灰石、長石中吸收養(yǎng)分, 也可以從泥炭、粗腐殖質(zhì)、木質(zhì)素和蛋白質(zhì)等有機化合物中吸取所需營養(yǎng)物質(zhì), 從而提高了植物對土壤養(yǎng)分的利用率。

2. 3 . 分泌生長激素和生長調(diào)節(jié)素, 促進植物生長

菌根在生長、存活過程中產(chǎn)生多種天然生長刺激素, 包括生長素, 如吲哚乙酸、細胞分裂素、赤霉素和生長調(diào)節(jié)素如維生素B 等, 調(diào)節(jié)植物體內(nèi)養(yǎng)分運轉(zhuǎn), 促進植物生根、生長和發(fā)育。

2. 4 . 增強植物的抗逆性

菌根真菌對環(huán)境的適應(yīng)性比植物強,因而當(dāng)它們與植物形成菌根后可以增強植物的抗逆性, 如提高對土壤干旱、瘠薄、極端溫度、酸堿度和高濃度土壤有毒物質(zhì)的抗性和耐性。

2. 5 . 提高植物抗病性

菌根提高植物抗病性的機理包括4方面: ( 1) 由于菌根的形成, 充分利用了植物根系過剩的碳水化合物, 減少了病原菌可利用的營養(yǎng)物質(zhì), 從而減少發(fā)病的機率; ( 2) 由于菌根形成, 引起植物根部皮層細胞防御性反應(yīng), 產(chǎn)生植抗素, 抑制病原菌的生長和侵入, 從而減少發(fā)病的機率;( 3) 許多菌根真菌對病原菌有拮抗作用,抑制病原菌的生長; ( 4) 菌根具有保護作用的根際微生物群落, 成為防御病原菌侵染的較好道防線; 菌根的菌絲套保護植物根系, 成為防止病蟲侵入的機械屏障, 為第二道防線; 菌根內(nèi)的哈蒂氏網(wǎng)對病蟲侵入起阻隔作用, 成為病原生物侵入的第三道防線。因此菌根對病害尤其是根部病害, 如立枯病、猝倒病、根腐病等具有極好的防治作用。

2. 6 . 改良土壤, 提高土壤可持續(xù)性生產(chǎn)力

形成菌根后, 可以改善土壤的物理性質(zhì), 稠密的菌絲網(wǎng), 使土壤變得疏松、透氣和具有彈性, 菌絲網(wǎng)具有較好的保土和保水性能, 起固定和團聚作用。此外, 菌根通過產(chǎn)生的各種酶, 使土壤中不溶的有機質(zhì)或被固定的礦物質(zhì)分解為植物能夠直接吸收利用的養(yǎng)分, 從而提高土壤肥力。菌根還通過增加土壤有機質(zhì)含量、擴大根際的粘膠層范圍、加速礦質(zhì)土壤風(fēng)化等途徑改善土壤的化學(xué)性質(zhì)。在改善土壤理化性質(zhì)的同時, 有益的微生物群落, 除具有防衛(wèi)功能, 成為植物防御病害的防線以外, 還提高了土壤活性, 具有分解、吸收、固氮、養(yǎng)分傳遞、減輕環(huán)境污染等有益作用, 并能保持土壤結(jié)構(gòu), 提高土壤的可耕性, 使其更有利于植物生長[ 2] 。菌根是植物生長的自然供養(yǎng)體系, 許多樹種( 如松樹) 在長期的生存進化過程中已形成了對菌根的絕對依賴性, 沒有菌根它們在自然條件下就會生長不良, 甚至死亡。因此在植被恢復(fù)過程中, 有必要人為地重建或者鞏固植物的菌根體系, 從而提高植被成活率和生長速度, 加快植被恢復(fù)進程, 提高恢復(fù)效果。

3. 2 . 天然林和火燒跡地的人工更新

3. 3 . 常規(guī)育苗和營造速生豐產(chǎn)林

3. 4 . 經(jīng)濟林培育

我國名木古樹繁多, 樹齡幾百年甚至上千年, 但隨著樹齡的不斷增長, 其生長勢必然會逐漸衰弱, 尤其是根部的吸收根的更新和生長緩慢, 而且其吸收利用養(yǎng)分的能力也會下降, 這時候如果有計劃地向其根部施入一定量的適宜的菌根真菌, 促進吸收根的發(fā)育及其菌根化, 將會在一定程度上提高根部吸收水分和養(yǎng)分的能力,從而改善生長狀況, 提高樹勢。其它生長衰弱、生長量低的樹木同樣適用。3. 7 . 引種一種樹種在其原生境中都有其較適宜的生長環(huán)境, 包括氣候、土壤條件等, 其中也包括土壤中和其共生的有益微生物種類, 菌根真菌是主要的一種。而一旦將其引種到新的地區(qū), 除了要滿足它生長所需的氣候、土壤條件外, 很重要的一點是要匹配與其共生的適合的菌根真菌, 否則就會影響引種成功率或是延長引種周期。3. 8 . 根部病害的生物防治菌根可以提高植物的抗病性, 尤其是根部病害, 因此利用菌根的這一作用, 可以用于苗木根部病害, 例如根腐病、立枯病和猝倒病的生物防治。在育苗的同時接種菌根制劑的方法已成為苗木根部病害生物防治的一種手段。由于這種方法既可減少甚至避免化學(xué)防治帶來的環(huán)境和土壤污染, 同時又能促進苗木生長, 提高苗木的產(chǎn)量和質(zhì)量, 因而受到生產(chǎn)單位越來越廣泛的重視。

4 . 菌根化生物技術(shù)的應(yīng)用效益

菌根化生物技術(shù)的應(yīng)用具有顯著的經(jīng)濟效益, 菌根化苗生長快、抗性強, 可提前出圃, 縮短育苗周期, 不僅降低育苗成本, 而且減少各種病害。林木菌根化造林可提高成活率, 節(jié)省補植費; 促進幼林生長, 增加木材產(chǎn)量; 提高林木吸收和利用養(yǎng)分的能力, 起到自肥作用; 增強林木抗病性和抗逆性, 節(jié)省森防費; 提早幼林郁閉, 縮短輪伐期, 節(jié)省撫育費, 降低育林成本, 均是其長期的經(jīng)濟效益。圃地和造林地上產(chǎn)生的菌根真菌子實體具有食用、藥用和工業(yè)用價值, 為其潛在的經(jīng)濟效益。菌根化生物技術(shù)是符合自然規(guī)律的生態(tài)新技術(shù), 具有顯著的生態(tài)效益和環(huán)境效益。菌根化生物技術(shù)的應(yīng)用不僅可以減少化肥和農(nóng)藥的使用, 避免環(huán)境污染,促進生態(tài)平衡, 而且增強土壤活性, 改善土壤理化性質(zhì), 防治地力衰退和水土流失, 同時還改變了挖森林土盲目、低效接種的習(xí)慣, 保護了森林資源; 菌根化生物技術(shù)的應(yīng)用不僅增加了林業(yè)生產(chǎn)的科技含量, 提高了林業(yè)產(chǎn)值, 而且還為防風(fēng)固沙、防治荒漠化、改造廢礦區(qū)和工業(yè)污染區(qū)、加速荒山綠化、改善和美化生態(tài)環(huán)境提供了一項切實可行的生物措施。

5 . 菌根化育苗造林技術(shù)及菌根制劑的使用方法

5. 1 . 菌根化育苗造林技術(shù)

菌根化育苗造林技術(shù)就是在植被恢復(fù)中進行育苗和造林時配套使用高效菌根制劑的新工藝, 與傳統(tǒng)的育苗造林技術(shù)相比, 明顯地提高了成苗率及苗木質(zhì)量和產(chǎn)量, 大幅度地提高造林成活率和林木生長, 具有高效、低耗、簡單、易行和維護地力、促進生態(tài)平衡的特點。以松樹為例,苗木側(cè)根數(shù)、側(cè)根總長、吸收根總菌根化率、苗木成活保存率和I 級苗率分別增長20. 0% ~ 960. 0%、56. 2% ~ 389. 5%、60. 3% ~ 1 792. 0%、9. 0% ~ 22. 1%、45. 3%~ 150. 0%。苗木生長質(zhì)量指標: 苗高、地徑、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量分別提高22. 3%~ 197. 3%、31. 2% ~ 253. 8%、33. 4% ~918. 2%、21. 8% ~ 740. 0%。造林成活率、幼林平均高、地徑和材積指數(shù)分別增長5. 5%~ 46. 0%、13. 0%~ 56. 4%、2 5. 5%~61. 7%、87. 8%~ 450. 0% 。

5. 2 . 菌根制劑的主要使用方法

5. 2. 1 . 播種菌根化育苗. 即在播種的同時施用菌根制劑, 可以進行拌種、溝施、穴施及種子包衣。