长期轮作施肥条件下棕壤丛枝菌根真菌群落特征及其定殖的研究

The arbuscular mycorrhizal symbiont forms between the roots of over 80% of all terrestrial species and arbuscular mycorrhizal fungi(AMF).The symbiosis improves absorption of nutrient of host plant. Therefore, we can use AMF to decrease application rate of mineral fertilizer and to increase utilization of fertilizer.However,soil condition,fertilization, rotation et al. can influence community structure and colonisation of AMF, and then influence the function of AMF. It's still unknown that what factors influence community structure and colonisation of AMF under long-term rotation and fertilization in brown soil. Base on long-term fertilization trial in brown soil and rotation system of maize-soybean,the objectives of this study are to analysis community structure of AMF of soil and host plant, and degree of AMF colonization by using PCR-DGGE,TA cloning and trypan blue staining; to clear factors that influence colonisation and community of AMF of brown soil; and then provide theory for adjustment of AMF, improvement of fertilizer by combining with analysis of interaction of AMF and soil nutrition, pH, water content,soil temperature et al..

丛枝菌根真菌(AMF)能与80% 以上的陆生植形成菌根共生体，促进宿主植物的养分吸收，因此，利用好AMF可以有效地减少化肥的施用，提高肥料利用率。然而土壤条件、施肥、轮作等都会对AMF的群落结构和定殖产生影响，从而影响其发挥作用，因此，弄清影响因素才能对其进行调控以达到目的。棕壤长期轮作施肥条件下，影响AMF群落结构及定殖的因素尚未清楚，本研究在玉米-玉米-大豆轮作体系下和棕壤肥料长期定位施肥试验基础上，利用PCR-DGGE技术、TA克隆测序技术及台盼蓝染色对不同施肥处理的土壤丛枝菌根真菌群落结构、作物根部定殖丛枝菌根真菌群落结构、侵染率及定殖形态进行分析，结合土壤肥力和理化性质，研究不同施肥处理和肥力水平下土壤中和作物根部定殖的丛枝菌根真菌群落特征以及其与养分、pH、水分、土温等因素的交互作用，探明影响棕壤丛枝菌根真菌群落及定殖的因素，为AMF的调控及提高养分利用效率提供理论依据。

丛枝菌根 (Arbuscular mycorrhizal，AM)真菌广泛存在于农田生态系统中，能够与作物根系形成互惠共生体，促进作物吸收养分。而它会受到诸如施肥、轮作等一系列因素的影响。本研究建立在38年棕壤长期轮作施肥的基础上，运用PCR-DGGE、分子克隆测序等技术，分析了不同施肥处理下丛枝菌根（AM）真菌群落结构、孢子密度、侵染率、土壤养分的变化特征，找到影响AM真菌群落结构和定殖的因素，以及AM真菌变化与土壤养分的关系，能够为改善土壤肥力、提高作物产量、调控AM真菌提供一定的科学依据。主要结果如下： （1）长期施肥改变了棕壤的理化性质，从而对AM真菌群落结构产生了影响。冗余分析结果表明，土壤pH与AM真菌多样性指数呈显著负相关；典型对应分析表明土壤速效磷（AP）、速效钾（AK）、全碳（TC）、铵态氮显著影响了AM真菌的种类组成；聚类分析表明长期不同施肥将棕壤中AM真菌分为了两大类群，分别为不施肥区和施肥区，其相似度仅为42%。这说明长期施用化肥、有机肥会不同程度影响AM真菌的群落多样性。（2）各施肥处理土壤中与玉米根系定殖的AM真菌多样性在玉米生长季内变化无明显趋势。相关分析表明土壤中AM真菌多样性指数季节性变化与土壤AK呈正相关，而根系中定殖的AM真菌多样性指数季节性变化与土壤硝态氮呈负相关。（3） 通过割胶克隆测序对比分析后得出从土壤样品和根系中分离的AM真菌类型主要为球囊霉菌。各施肥处理不仅存在共有的优势种群，而且也有其特有的优势种群。（4） 土壤中的速效磷、速效钾、可溶性有机碳、土壤氮（铵态氮、硝态氮、碱解氮）与AM真菌的孢子密度呈正相关（P<0.01），表明AM真菌孢子密度的提高有利于活化土壤中的矿质养分，从而提高土壤肥力。综上所述，AM真菌变化与土壤肥力密切相关，棕壤长期施肥改变了土壤的AP、AK、TC、AHN、NH4+-N、NO3--N、DOC从而对AM真菌群落结构、土壤孢子密度、侵染状况产生了一定影响。因此可以通过适当调节土壤养分来提高AM真菌的多样性、孢子密度和根系中定殖的侵染率，从而促进农业的可持续发展。