外生菌根吸收和活化利用土壤矿物钾的研究

【摘要】： 钾是森林植被必需的大量营养元素之一，需要量仅次于氮。研究外生菌根的钾素营养，可为筛选优良外生菌根真菌，解决林木缺钾的问题提供科学依据和途径。试验选用国内外较具有研究基础和代表性的8种(株)外生菌根真菌为材料，研究了它们对K~+的吸收和影响因素，以及外生菌根真菌和桉树菌根苗对难溶性钾的活化利用。结果表明： 外生菌根真菌K~+的吸收位点对K~+的亲和力不同，K_m值为14.20～24.75μmol·L~(-1)，I_(max)为28.95～65.74μmol·g~(-1)DW·h~(-1)，C_(min)为1.28～5.51μmol·L~(-1)。对大多数土壤溶液而言，K~+的浓度远远高于供试外生菌根真菌吸收K~+的C_(min)，表明在极其贫瘠的土壤中外生菌根真菌都能有效地吸收K~+。但NH_4~+对K~+的吸收有明显的抑制作用，并随NH_4~+浓度的提高而增大，当NH_4~+浓度为100和200μmol·L~(-1)时，K~+相对吸收率降低19.52％～74.02％，不同菌种之间差异显著。IAA和色氨酸甜菜碱促进外生菌根真菌的H~+分泌和K~+吸收，菌种之间存在差异。 在低K~+条件下，外生菌根真菌能正常生长，这可能与它们吸收K~+的C_(min)值低有关，但无K~+和高K~+均有抑制作用。K~+显著影响外生菌根真菌分泌草酸和H~+的速率，无K~+＞低K~+＞中K~+＞高K~+，高低之间的相差达1.83～7.40倍(草酸)和3.37～17.36倍(H~+)。在无K~+和低K~+条件下，外生菌根真菌分泌较多草酸可能有利于含钾矿物的风化和矿物晶格钾的释放，而分泌较多的H~+可能有利于粘粒矿物层间钾的交换，它们可视为外生菌根真菌活化土壤难溶性钾的机理。 菌种(株)不同，钾源不同，H~+和草酸分泌量，以及利用矿物钾的能力各不相同。分泌的H~+越多，菌丝体积累的钾来自于矿物的交换钾和层间钾可能越多；而分泌的草酸越多，菌丝体累积的钾来自于晶格钾的比例可能也越高。在有效钾低的条件下，P．tinctorius XC_1和P．tinctorius2144与桉树形成的外生菌根之后，叶片含钾量(提高26％～112％)、株高(增加37％～64％)和生物量(增加0.86～1.6倍)均大于非菌根苗。桉树非菌根苗不能利用氟化氢-高氯酸消化钾，而菌根苗均能有效地利用这种矿物态的钾，其中，P．tinctorius XC_1利用能力强于P．tinctorius 2144。 在外生菌根与钾素营养的研究方面，目前研究过的菌种(株)不到20个，但发现的外生菌根真菌已超过6000种。本项研究表明，不同菌种(株)吸收K~+的动力学参数、分泌草酸和H~+的速率，以及活化利用矿物钾的能力差异很大，故有限的研究材料难于全面弄清外生菌根真菌及菌根植物钾素营养的规律和机理。所以，选择更多的外生菌根真菌进行研究，可筛选出优良外生菌根真菌，更经济、有效地改善树木钾素营养。