叢枝菌根真菌對小麥生長發(fā)育及根莖部病害發(fā)生的影響

崔美香， 盧彥琦， 祁 芳， 王俊英， 祁耀正

(1.河北工程大學園林與生態(tài)學院，河北邯鄲 056038； 2.河北省邯鄲開發(fā)區(qū)第一原種場，河北邯鄲 056001)

叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi，簡稱AMF)是一類非常重要的植物共生微生物，能與包括絕大部分農(nóng)作物在內(nèi)的多數(shù)陸生植物根系形成互惠共生體[1]。AMF不僅能有效促進植物對礦質元素的吸收，還能增加植物的抗病、抗旱等各種抗性[2]。近年來，AMF逐漸被應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中，對不同作物品種的產(chǎn)量、營養(yǎng)含量、抗旱抗病性及其對土壤可持續(xù)性的影響等均具有一定的差異[3-5]，但這種影響是否與AMF有關，目前仍不清楚。已有研究表明，AMF能通過增加作物的光合作用效率、增強作物的抗逆性和抗病蟲害，從而增加農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質[6-7]。雖然AMF對農(nóng)作物具有綜合的有益效應，但由于AMF功能不盡相同，不同AMF對同種農(nóng)作物也存在功能性差異。本試驗研究2種不同的AMF對小麥生長發(fā)育及根莖部病害發(fā)生的影響，旨在為AMF應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試菌種的制備

1.1.1 供繁菌種和材料 幼套球囊霉菌(Glomusetunicatum)BGC NM01B、摩西球囊霉菌(G.mosseae)BGC XJ01，均以沙土基質為載體，均購自北京農(nóng)林科學院植物營養(yǎng)與資源研究所。高粱品種為笤帚高粱，購自鄭州金陽光種子有限公司。

1.1.2 繁殖方法 菌種采用盆缽加富培養(yǎng)法進行擴繁[1]。擴繁4個月后取根系侵染率在80%以上的根際土壤備用。

1.2 供試材料

小麥品種為邯農(nóng)1號，該品種較感小麥紋枯病，由河北省邯鄲開發(fā)區(qū)第一原種場提供。

1.3 試驗設計

本試驗于2013年10月12日在邯鄲開發(fā)區(qū)第一原種場原種繁種田內(nèi)實施，土質為黏壤土。試驗設1 g/cm2NM01B、2 g/cm2NM01B、1 g/cm2XJ01、2 g/cm2XJ01、空白對照等共5個處理。每個處理小區(qū)面積為13.5 m2(7.5 m×1.8 m)，7行/小區(qū)，每個處理重復3次，隨機排列。播種量為 225 kg/hm2，45 g/溝，先用窄鋤開溝撒下菌種再播小麥，之后覆土壓實澆水，進行常規(guī)管理。

1.4 調(diào)查內(nèi)容與方法

1.4.1 AMF對小麥生長發(fā)育的影響 于2014年4月27日到田間采樣，用3點取樣法進行取樣(邊行除外)，每點連續(xù)取10株(每株穗粒數(shù)大于10粒)，共30株，帶回實驗室從莖基部將根系剪掉，測量小麥旗葉、倒2葉、倒3葉、倒4葉的長、寬(均測綠葉，全部枯黃記為0)、各莖節(jié)長度、株高，然后從穗基部剪開，測莖葉和穗的鮮質量，再分別放入硫酸紙袋內(nèi)置電熱恒溫鼓風干燥箱中，105 ℃殺青30 min，75 ℃風干72 h后測其干質量，分別做好記錄，計算平均值。用葉形紙稱質量法測出葉面積系數(shù)a，計算不同葉位葉片的平均葉面積和平均單株葉面積，公式如下：

葉片的葉面積S葉=長×寬×a；

小麥單株葉面積=S旗葉+S倒2葉+S倒3葉+S倒4葉。

1.4.2 AMF對小麥根莖部病害發(fā)生的影響 采樣方法同“1.4.1”節(jié)。調(diào)查發(fā)病株數(shù)，計算發(fā)病率。

1.4.3 AMF對小麥產(chǎn)量的影響 于2014年6月10日分別對不同小區(qū)進行單打單收，人工收割，用OKT-320A小區(qū)種子脫粒機脫粒稱質量，計算不同處理的實際產(chǎn)量。

實際產(chǎn)量(kg/hm2)=小區(qū)平均產(chǎn)量(kg)÷小區(qū)面積(13.5 m2)×10 000。

2 結果與分析

2.1 AMF對小麥生長發(fā)育的影響

2.1.1 AMF對小麥各葉和單株葉面積的影響 由表1可知，不同菌種之間，1 g/cm2NM01B、XJ01處理均可以提高旗葉和倒2葉的葉面積，其中1 g/cm2XJ01的處理效果較明顯；2 g/cm2NM01B處理可以降低旗葉和倒2葉的葉面積，提高倒3葉、倒4葉的葉面積；2 g/cm2XJ01處理只降低了旗葉葉面積，其他葉面積均增加。同一菌種之間，1 g/cm2NM01B處理可以提高旗葉和倒2葉的葉面積，降低倒3葉和倒4葉的葉面積，2 g/cm2NM01B處理與之相反；除2 g/cm2XJ01降低旗葉葉面積、1 g/cm2XJ01降低倒4葉葉面積外，其余XJ01處理的不同部位葉的葉面積均增加，以2 g/cm2XJ01處理倒3葉的葉面積最大，為18.01 cm2。在單株葉面積上，XJ01處理均高于NM01B處理，以2 g/cm2XJ01處理的單株葉面積最大，為53.12 cm2，其后依次是1 g/cm2XJ01、2 g/cm2NM01B處理，1 g/cm2NM01B處理的單株葉面積最小，比對照低3.10%，均與對照相比差異顯著(P<0.05)。說明菌種XJ01對小麥單株葉面積的影響優(yōu)于NM01B和對照，同一菌種 2 g/cm2處理優(yōu)于 1 g/cm2，以2 g/cm2XJ01處理的效果最好，但1 g/cm2XJ01處理的旗葉和倒2葉的葉面積最大。

表1 AMF對小麥各葉和單株葉面積的影響

注：用SPSS進行統(tǒng)計分析，同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.1.2 AMF對小麥各莖節(jié)長度及株高的影響 由表2可知，所有處理小麥從莖基向穗部各莖節(jié)逐漸變長，除第5莖節(jié)外，均長于對照，其中對第1莖節(jié)的影響較明顯，與對照相差最大的是2 g/cm2XJ01處理，長度為7.46 cm，是對照的1.80倍；第5莖節(jié)最長的是1 g/cm2XJ01處理，為26.08 cm，其他處理均比對照短。從株高來看，以2 g/cm2XJ01處理最高，為83.32 cm，XJ01的2個處理之間差異不顯著，但兩者均顯著高于其他處理(P<0.05)；以1 g/cm2NM01B處理最低，為79.01 cm，與其他處理相比差異顯著(P<0.05)，2 g/cm2NM01B處理與對照差異不顯著。

表2 AMF對小麥各莖節(jié)長度的影響

2.1.3 AMF對小麥莖葉和穗鮮干質量的影響 由表3可知，1 g/cm2XJ01處理的莖葉鮮質量、莖葉干質量、穗鮮質量均顯著高于其他處理，穗干質量也是最高，但與2 g/cm2XJ01處理之間差異不顯著，與其他處理之間差異顯著(P<0.05)，4個指標的最低值均有不同，莖葉鮮質量、穗鮮質量、穗干質量的最低值均出現(xiàn)在2 g/cm2NM01B處理中，莖葉干質量的最低值則為對照。結果表明，1 g/cm2XJ01處理對小麥莖葉和穗干質量、鮮質量的積累均有顯著的促進作用，2 g/cm2NM01B處理則有抑制作用或作用不明顯。

2.2 AMF對小麥產(chǎn)量的影響

由表4可知，菌種XJ01的2個處理對小麥產(chǎn)量的影響比NM01B好，1 g/cm2XJ01處理的實際產(chǎn)量最高，達 7 333.33 kg/hm2，與其他處理之間差異顯著(P<0.05)，與對照相比增產(chǎn) 17.02%，2 g/cm2XJ01處理略低于對照， 但差異不顯著；NM01B處理的產(chǎn)量均比對照低。說明1 g/cm2XJ01處理對小麥有顯著的增產(chǎn)作用。

表3 AMF對小麥莖葉和穗鮮質量、干質量的影響

表4 AMF對小麥產(chǎn)量的影響

2.3 AMF對小麥根莖部病害發(fā)生的影響

由表5可知，1 g/cm2NM01B處理的病株率最高，為 66.67%，2 g/cm2NM01B處理的病株率最低，為33.33%。且1 g/cm2NM01B、1 g/cm2XJ01、2 g/cm2XJ01處理的病株率均比對照高，而2 g/cm2NM01B處理的病株率比對照低10%，且差異顯著(P<0.05)。因此，2 g/cm2NM01B處理的抗病性效果最好。

表5 AMF對小麥根莖部病害發(fā)生的影響

3 結論

菌種XJ01對小麥單株葉面積的影響優(yōu)于NM01B和對照，同一菌種2 g/cm2處理優(yōu)于1 g/cm2，以2 g/cm2XJ01處理的效果最好，但1 g/cm2XJ01處理的旗葉和倒2葉的葉面積最大。所有處理小麥從莖基向穗部逐漸變長，除第5莖節(jié)外，均長于對照，其中對第1莖節(jié)的影響較明顯；從株高來看，XJ01的2個處理有顯著的促生作用，NM01B處理顯著的抑制生長或效果不顯著。對小麥莖葉和穗鮮質量、干質量的影響，XJ01處理優(yōu)于NM01B處理，且以1 g/cm2XJ01處理最好。對小麥產(chǎn)量的影響，XJ01的處理比NM01B 高，以2 g/cm2XJ01處理增產(chǎn)顯著，其他處理則減產(chǎn)。2 g/cm2NM01B處理可以顯著降低病株率，抗病性最好，其他處理病株率則顯著高于對照。在AMF對小麥根莖部病害發(fā)生的影響調(diào)查過程中，沒有區(qū)分其根莖部病害的種類，AMF對小麥生長發(fā)育及其對根莖部病害發(fā)生的影響還須進一步深入研究。