CN107493896B - 利用丛枝菌根真菌促进甜高粱在盐碱地生长的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用丛枝菌根真菌促进甜高粱在盐碱地生长的方法，包括丛枝菌根真菌菌剂的制备和施用，丛枝菌根真菌菌剂的制备以农田土壤和有机肥的混合物为基质，其中有机肥及其分解产物可以作为真菌保护剂在菌剂施加到盐碱地的初期对从枝菌根真菌周围土壤中的盐离子起到缓冲作用，从而帮助从枝菌根真菌抵御盐碱胁迫；使丛枝菌根真菌与甜高粱顺利形成共生关系，显著改善甜高粱矿质营养，并能够帮助甜高粱抵御盐碱胁迫，促进甜高粱的生长。

Description

利用丛枝菌根真菌促进甜高粱在盐碱地生长的方法

技术领域

本发明涉及甜高粱种植方法领域，具体涉及一种利用丛枝菌根真菌促进甜高粱在盐碱地生长的方法。

背景技术

甜高粱是当前广泛种植的能源植物之一，也是目前世界上生物量较高的作物之一，被誉为生物能源系统中的最有力竞争者。甜高粱属于C4植物，光合效率高，每公顷可收获3000-6000千克的粮食，同时，亩产高达4000-5000千克富含糖分的茎秆(含糖量17％-21％)，这些茎秆可以作为生产乙醇的优质原料。甜高粱用途广，可用于生产糖浆、粮食、乙醇、饲料以及造纸等，而且具有抗旱、耐涝、耐盐碱、耐瘠薄、耐高温、耐干热风等能力，在热带、亚热带和温带均可种植，尤其是在一些气候条件不利、生产条件不良的地区，如干旱、半干旱、低洼易涝和盐碱地、土壤贫瘠山区和半山区均可种植。作为非粮作物的甜高粱，适宜在贫瘠、盐碱、甚至污染等胁迫环境中种植。甜高粱在盐碱地中的种植有利于盐碱地的开发利用，但是，盐碱地土壤不仅含盐量高，而且一般比较贫瘠，肥力较低，土壤理化性质和植物生长条件较差，这势必会影响甜高粱的生长、产量及品质，因此，促进甜高粱在盐碱地生长的相关研究具有重要意义，值得重视。

目前，现有的一些生物肥料不仅能够改善植物营养，对植物的抗逆能力也有一定促进作用，例如：发表于《草业学报》(2014,23(6):274-278)的《甜高粱根际溶磷菌溶磷能力及菌株特性研究》公开了从甜高粱根际分离的溶磷菌具有溶磷能力和分泌IAA能力，接种后可以促进甜高粱生长；发表于《内蒙古农业大学学报(自然科学版)》(2013,(6):102-109)的《一种微生物菌肥对甜高粱种子萌发、幼苗生长和抗逆能力的影响》公开了淀粉芽孢杆菌FZB42可以提高甜高粱幼苗的抗旱性和耐盐性。

还有一些专利文献记载了促进甜高粱在盐碱地生长的相关研究，如：申请号为200910077219.0的中国发明专利说明书公开了一种甜高粱种子生物丸粒剂及其制备方法，主要菌剂是含有多种芽孢杆菌以及酵母菌、乳酸菌的混合菌，还含有细黄链霉菌，此菌剂能够提高甜高粱的抗盐能力，提高出苗率；申请号为200910077218.6的中国发明专利说明书公开了一种适宜于盐碱地使用的甜高粱专用复合肥及制备方法，此肥料由尿素、磷酸一铵、细黄链霉菌培养物、复合菌培养物和酰胺类高分子化合物粘结剂制成；申请号为200810118837.0的中国发明专利说明书公开了一种适宜于盐碱地使用的甜高粱专用生物有机肥及制备方法，此肥料由65-80％的有机肥、5-10％的细黄链霉菌培养物和15-25％的复合菌(含有多种芽孢杆菌以及酵母菌、乳酸菌)培养物制成；申请号为201010609930.9的中国发明专利说明书公开了一种促进甜高粱生长和重金属污染土壤修复的内生菌及应用，此内生菌为分离自超富集植物商陆茎部的SLS18。

但是，目前尚未有利用丛枝菌根真菌促进甜高粱在盐碱地生长的相关报道。

发明内容

本发明的目的是一种促进甜高粱在盐碱地生长的方法，利用丛枝菌根真菌与甜高粱共生，显著改善甜高粱矿质营养，并能够帮助甜高粱抵御盐碱胁迫，促进甜高粱的生长。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：利用丛枝菌根真菌促进甜高粱在盐碱地生长的方法，包括以下步骤：

步骤一、制备单一丛枝菌根真菌菌剂或混合丛枝菌根真菌菌剂

(1)单一丛枝菌根真菌菌剂的制备方法为：利用宿主植物在灭菌处理后的扩繁基质中扩繁丛枝菌根真菌，所述的丛枝菌根真菌为摩西管柄囊霉、根内根生囊霉和苏格兰管柄囊霉中的任意一种，扩繁后得到含有宿主植物根段、丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的风干基质即为单一丛枝菌根真菌菌剂，所述单一丛枝菌根真菌菌剂中真菌孢子含量≥10个/克，所述单一丛枝菌根真菌菌剂中含有能够帮助丛枝菌根真菌抵抗盐碱胁迫的真菌保护剂；

(2)混合丛枝菌根真菌菌剂的制备方法为：按照(1)中所述方法分别制备摩西管柄囊霉菌剂、根内根生囊霉菌剂和苏格兰管柄囊霉菌剂中的两种以上并混合均匀，即制得混合从枝菌根真菌菌剂；

步骤二、丛枝菌根真菌菌剂的施用

在盐碱地接种步骤一制备的单一丛枝菌根真菌菌剂或混合丛枝菌根真菌菌剂，施用量为每亩300-600kg，甜高粱的种植密度为每亩6000-9000株，在甜高粱生长过程中进行常规田间管理直至收获。

进一步地，步骤一中扩繁丛枝菌根真菌所用的初始接种剂为含有丛枝菌根真菌孢子、菌丝及被侵染根段的土样，接种量为基质质量的3％-5％，接种方法采用层施法或混施法。

进一步地，所述的宿主植物为玉米或苏丹草。

进一步地，所述的扩繁基质为农田土壤与有机肥的混合物，所述的真菌保护剂为扩繁基质中的有机肥及其分解产物。

进一步地，步骤一中所述基质的制备方法为：将农田土壤与有机肥分别风干并过筛后按体积比2:1混合均匀，其中过筛所用筛网的孔径≤2mm，在农田土壤与有机肥混合前分别灭菌或混匀后灭菌，灭菌方法为121℃蒸汽灭菌，灭菌1-2小时后取出冷却至室温，即制得基质。

进一步地，步骤一播种宿主植物时，在基质中加水，水的加入量为基质与初始接种剂总质量的15％-20％；宿主植物播种后及生长过程中，对宿主植物进行常规管理以确保其正常生长，培养3-4个月，即可得到单一丛枝菌根真菌菌剂。

进一步地，步骤一中丛枝菌根真菌扩繁后的收获方法为：把宿主植物的地上部剪去，剪碎根段与基质混匀，得到含有宿主植物根段、丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的风干基质即为单一丛枝菌根真菌菌剂。

进一步地，步骤一中丛枝菌根真菌的扩繁过程在日光温室或人工气候室中进行。

进一步地，所述混合丛枝菌根真菌菌剂为摩西管柄囊霉菌剂、根内根生囊霉菌剂和苏格兰管柄囊霉菌剂按等质量比混合制得。

进一步地，步骤二中单一丛枝菌根真菌菌剂或混合丛枝菌根真菌菌剂接种方法为：穴施法或层施法或混施法。

有益效果：

1、本发明中的丛枝菌根真菌能够与甜高粱共生，显著改善甜高粱的营养状况，尤其是磷素营养，能显著促进甜高粱在盐碱地的生长，提高产量，同时对盐碱地土壤结构和理化性质也有一定改善作用，能够降低盐碱程度，与甜高粱共同抵御盐碱胁迫；

2、本发明制备菌剂所用扩繁基质中含有的有机肥不仅可以作为扩繁丛枝菌根真菌时的营养物质，还可以在菌剂施加到盐碱地初期帮助丛枝菌根真菌抵抗盐碱胁迫，起到真菌保护剂的作用；其原理是有机肥及其分解产物中含有大量有机酸等物质，可以对从枝菌根真菌周围土壤盐离子起到缓冲作用，从而帮助从枝菌根真菌抵御盐碱胁迫，进而使丛枝菌根真菌能够顺利与甜高粱共生；

3、本发明的方法简单实用、易于掌握、成本较低、绿色环保，不会引起二次污染。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

利用丛枝菌根真菌促进甜高粱在盐碱地生长的方法，包括丛枝菌根真菌菌剂的制备和施用，所述的丛枝菌根真菌菌剂为摩西管柄囊霉菌剂、根内根生囊霉菌剂和苏格兰管柄囊霉菌剂中的任意一种单一菌剂或两种以上的混合菌剂；

其中单一菌剂可以通过以下方法制得：将农田土壤与有机肥分别风干并过筛后按体积比2:1混合均匀，其中过筛所用筛网的孔径≤2mm，在农田土壤与有机肥混合前分别进行灭菌或混匀后进行灭菌，灭菌方法可以采用121℃高压蒸汽灭菌，灭菌1-2小时后取出冷却至室温，制得扩繁基质；以含有丛枝菌根真菌孢子和菌丝以及被侵染根段的土样作为初始接种剂、以玉米或苏丹草为宿主植物在扩繁基质中扩繁丛枝菌根真菌，接种量为基质质量的3％-5％，接种方法采用层施法或混施法，播种宿主植物时，在基质中加水，水的加入量为基质与初始接种剂总质量的15％-20％，宿主植物播种后及生长过程中，对宿主植物进行常规管理以确保其正常生长，在日光温室或人工气候室中培养3-4个月，把宿主植物的地上部剪去，剪碎根段与基质混匀，即可得到含有宿主植物根段、丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的风干基质，该风干基质即可作为单一丛枝菌根真菌菌剂使用，若制得的菌剂中真菌孢子含量＜10个/克，则可以通过延长培养时间或再次播种宿主植物培养，使制得的菌剂中真菌孢子含量≥10个/克；其中扩繁基质中的有机肥在扩繁过程中的分解产物能够作为真菌保护剂帮助丛枝菌根真菌抵抗盐碱胁迫；

对于混合菌剂的制备，可以通过单一菌剂的混合得到，即通过上述单一菌剂的制备方法分别制备出摩西管柄囊霉菌剂、根内根生囊霉菌剂和苏格兰管柄囊霉菌剂中的两种以上并进行混合，更具体的可以将所述的三种单一菌剂按等质量比混合均匀；

对于菌剂的施用，首先对盐碱地地块进行播种前的常规整理，使之适于种植，然后接种单一菌剂或混合菌剂，菌剂施用量为每亩300-600kg，接种方法可以采用穴施法或层施法或混施法，甜高粱的种植密度为每亩6000-9000株，在甜高粱生长过程中进行常规田间管理直至收获。

实施例1

利用摩西管柄囊霉促进甜高粱在盐碱地生长的方法，所述的摩西管柄囊霉为摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)，该菌种为常见菌种，由中国农业大学提供，所述的方法包括以下步骤：

步骤一、制备摩西管柄囊霉菌剂

初始接种剂为含有摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)孢子、菌丝及被侵染根段的土样；

把农田土壤和有机肥分别风干、经过2mm的细筛网过筛、121℃高压蒸汽灭菌1小时，高压蒸汽灭菌后取出冷却至室温，再把冷却至室温的农田土壤和有机肥按照体积比2:1混合搅拌均匀形成基质；

采用混施法在基质中接种所述的初始接种剂，接种量为基质质量的5％，然后在基质中加自来水，自来水的加入量为基质与初始接种剂总质量的15％，在基质中播种玉米种子，玉米在生长过程中每3周按照基质与初始接种剂总质量的10％浇1/4强度的霍格兰(Hoagland)营养液1次，此营养液包含有植物生长必需的全部营养元素，是培养植物常用的营养液；培养过程在日光温室中进行，注意进行水分、病害等管理，确保植物正常生长；

生长4个月后即可得到被摩西管柄囊霉侵染的玉米，将被摩西管柄囊霉侵染的玉米的地上部分剪去，将玉米根段剪碎并与含有孢子的基质混匀，风干后即可得到含有玉米根段、摩西管柄囊霉孢子、根外菌丝的真菌菌剂，所述真菌菌剂所含真菌孢子数应≥10个/克，若所含真菌孢子数＜10个/克，可以通过延长收获期或在基质中再次播种宿主植物以使丛枝菌根真菌的繁殖体扩增，尤其在冬季温度低时，扩繁过程可以在人工气候室中进行；

步骤二、摩西管柄囊霉菌剂的施用

试验场所：河南省开封市兰考县仪封乡圈头村的农田，其前茬作物为小麦，土壤为轻度盐碱化，不影响小麦正常生长；甜高粱品种为雅津2号，市场上购买所得；

小区面积为4m×7.5m＝30m²，每小区种8行，行距0.5m，每行长7.5m，株距分别为15cm，每行50株；每个小区密度为400株；小区之间留走道1-2m；

播种前对地块进行播种前的常规整理,使其适于种植，播种工作于2016年6月上旬雨后2天进行，因此不需要浇水，每穴播种甜高粱种子5粒；接种处理每穴施加50克摩西管柄囊霉菌剂，覆于种子上面，盖土；不接种对照处理不施加从枝菌根真菌菌剂；每个处理重复4次；

甜高粱出苗10cm高后进行间苗，每穴留苗1棵；生长期间视需要进行除草、浇水、防鸟等处理，保证甜高粱正常生长；10月上旬于甜高粱成熟后分别收获茎秆、根系和籽粒，测定生物产量，其测定结果如表1：

表1摩西管柄囊霉菌剂对甜高粱(雅津2号)茎秆鲜重和籽粒产量的影响

处理	茎秆鲜重(kg/hm<sup>2</sup>)	籽粒产量(kg/hm<sup>2</sup>)
			对照组(不施菌剂)	59800±234	12400±202
试验组(施加摩西管柄囊霉菌剂)	65520±320	13100±220

由表1可以看出，对照处理的茎秆平均生物产量为59800kg/hm²，施用摩西管柄囊霉菌剂的处理茎秆平均生物产量为65520kg/hm²，比对照增加9.6％，可见利用摩西管柄囊霉能够促进甜高粱在盐碱地的生长。

实施例2

利用根内根生囊霉促进甜高粱在盐碱地生长的方法，除丛枝菌根真菌菌种和甜高粱品种与实施例1不同之外，其余均相同；

丛枝菌根真菌为根内根生囊霉(Rhizophagus intraradices)，该菌种为常见菌种，由中国农业大学提供；甜高粱品种为辽甜5号，该甜高粱品种由市场购买所得；甜高粱成熟后生物产量的测定结果如表2：

表2根内根生囊霉菌剂对甜高粱(辽甜5号)茎秆鲜重和籽粒产量的影响

处理	茎秆鲜重(kg/hm<sup>2</sup>)	籽粒产量(kg/hm<sup>2</sup>)
			对照组(不施菌剂)	62200±332	13200±197
试验组(施加根内根生囊霉菌剂)	68500±357	13800±261

由表2可以看出，对照处理的茎秆平均生物产量为62200kg/hm²，施用根内根生囊霉菌剂的处理茎秆平均生物产量为68500kg/hm²，比对照增加10.1％，可见利用根内根生囊霉能够促进甜高粱在盐碱地的生长。

实施例3

利用苏格兰管柄囊霉促进甜高粱在盐碱地生长的方法，除丛枝菌根真菌菌种与实施例1不同以及采用了两个甜高粱品种之外，其余均相同；

丛枝菌根真菌为苏格兰管柄囊霉(Funneliformis caledonium)，该菌种为常见菌种，由中国科学院南京土壤研究所提供；甜高粱品种为雅津2号和辽甜5号，均为市场购买所得；甜高粱成熟后生物产量的测定结果如表3：

表3苏格兰管柄囊霉菌剂对甜高粱(雅津2号和辽甜5号)茎秆鲜重和籽粒产量的影响

由表3可以看出，施用苏格兰管柄囊霉的处理茎秆平均生物产量为62800kg/hm²(雅津2号)和65800kg/hm²(辽甜5号)，比对照分别增加5.0％和5.8％，结合表1和表2，可见利用苏格兰管柄囊霉能够促进甜高粱在盐碱地的生长，但对两个甜高粱品种的促进作用不如摩西管柄囊霉和根内根生囊霉菌剂。

实施例4

利用混合从枝菌根真菌菌剂促进甜高粱在盐碱地生长的方法，包括以下步骤：

步骤一、制备混合从枝菌根真菌菌剂

将实施例1-3中分别制备的摩西管柄囊霉菌剂、根内根生囊霉菌剂和苏格兰管柄囊霉菌剂按等质量比混匀，即可得到混合从枝菌根真菌菌剂；

步骤二、混合从枝菌根真菌菌剂的施用

施用方法同实施例1；甜高粱品种同实施例3；甜高粱成熟后生物产量的测定结果如表4：

表4混合从枝菌根真菌菌剂对甜高粱(雅津2号和辽甜5号)茎秆鲜重和籽粒产量的影响

由表4可以看出，施用混合丛枝菌根真菌菌剂的处理茎秆平均生物产量为67100kg/hm²(雅津2号)和70100kg/hm²(辽甜5号)，比对照分别增加12.2％和12.7％，结合表1-3，可见利用混合从枝菌根真菌菌剂能够促进甜高粱在盐碱地的生长，且促进作用强于三种菌剂的单独使用。

以上实施例仅为对本发明的基本构思和实施方式所作的解释说明，不能理解为对本发明的限制，任何不脱离本发明基本构思情况下的修改和替换，均应纳入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.利用丛枝菌根真菌促进甜高粱在盐碱地生长的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、制备混合丛枝菌根真菌菌剂

（1）分别按照如下方法制备摩西管柄囊霉菌剂、根内根生囊霉菌剂和苏格兰管柄囊霉菌剂三种单一丛枝菌根真菌菌剂：利用宿主植物在灭菌处理后的扩繁基质中扩繁丛枝菌根真菌，所述的丛枝菌根真菌为摩西管柄囊霉Funneliformis mosseae或根内根生囊霉Rhizophagus intraradices或苏格兰管柄囊霉Funneliformis caledonium；所述扩繁基质的制备方法为：把农田土壤与有机肥分别风干、经过2mm的细筛网过筛、121ºC高压蒸汽灭菌1小时，高压蒸汽灭菌后取出冷却至室温，再把冷却至室温的农田土壤和有机肥按照体积比2:1混合搅拌均匀形成基质；扩繁后得到含有宿主植物根段、丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的风干基质即为单一丛枝菌根真菌菌剂，所述单一丛枝菌根真菌菌剂中真菌孢子含量≥10个/克，其中扩繁基质中的有机肥及其在扩繁过程中的分解产物作为真菌保护剂帮助丛枝菌根真菌抵抗盐碱胁迫；

（2）混合丛枝菌根真菌菌剂的制备方法为：将（1）中分别制备的三种单一丛枝菌根真菌菌剂按等质量比混合均匀，即制得混合丛 枝菌根真菌菌剂；

步骤二、混合丛枝菌根真菌菌剂的施用

在盐碱地接种步骤一制备的混合丛枝菌根真菌菌剂，接种方法为穴施法，菌剂施用量为每亩300-600kg，甜高粱品种为雅津2号或辽甜5号，甜高粱的种植密度为每亩6000-9000株，在甜高粱生长过程中进行常规田间管理直至收获；甜高粱种植和混合丛枝菌根真菌菌剂施用的具体方法为：甜高粱行距0.5m、株距为15cm，每穴播种甜高粱种子5粒，混合丛枝菌根真菌菌剂每穴施加50克，覆于种子上面，盖土。

2.根据权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌促进甜高粱在盐碱地生长的方法，其特征在于：步骤一中扩繁丛枝菌根真菌所用的初始接种剂为含有丛枝菌根真菌孢子、菌丝及被侵染根段的土样，接种量为基质质量的3%-5%，接种方法采用层施法或混施法。

3.根据权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌促进甜高粱在盐碱地生长的方法，其特征在于：所述的宿主植物为玉米或苏丹草。

4.根据权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌促进甜高粱在盐碱地生长的方法，其特征在于：步骤一播种宿主植物时，在基质中加水，水的加入量为基质与初始接种剂总质量的15%-20%；宿主植物播种后及生长过程中，对宿主植物进行常规管理以确保其正常生长，培养3-4个月，即可得到单一丛枝菌根真菌菌剂。

5.根据权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌促进甜高粱在盐碱地生长的方法，其特征在于，步骤一中丛枝菌根真菌扩繁后的收获方法为：把宿主植物的地上部剪去，剪碎根段与基质混匀，得到含有宿主植物根段、丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的风干基质即为单一丛枝菌根真菌菌剂。

6.根据权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌促进甜高粱在盐碱地生长的方法，其特征在于，步骤一中丛枝菌根真菌的扩繁过程在日光温室或人工气候室中进行。