CN116439070A - 一种利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法，包括以下步骤：菌剂扩繁：称取预扩繁菌剂样品10‑20g，向灭菌的容器中加入培养基质，然后在培养基质表面施撒丛枝菌根真菌菌剂，再覆2cm培养基质，浇水，然后在容器内播种C4植物种子，并继续在C4植物种子表面施撒一层培养基质，培养后制得复合菌剂；将复合菌剂施撒至包括禾本科、豆科和非固氮杂草类植物的退化草地上，浇水，即可；或者，将复合菌剂施撒至退化草地以后，在草地上移栽禾本科、豆科和非固氮杂草类植物中的至少一种。该方法具有便于操作、节省人工、成本低等优点，可有效解决现有的施肥修复方法存在的易造成土壤板结、酸化，修复成本高等问题。
Description
技术领域
本发明属于草地修复技术领域，具体涉及一种利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法。
背景技术
我国草地面积广阔，草地资源丰富，天然草地面积约4亿公顷，占国土面积的41.7％，仅次于澳大利亚，为世界第二草地大国。近年来，在气候变暖、洪涝灾害、干旱等自然因素和人为因素干扰下，我国草地面积日益减少，草地破坏严重。草地退化导致草地生产力下降以及生物多样性丧失，严重制约了草地生态系统的功能和稳定性。
目前，国内修复退化草地主要以免耕补播、减畜、人工草地建植为主，结合围栏封育、施肥等措施。但是补播和人工建植草地存在草种单一，优良乡土草种少，稳定性差的问题。利用施肥来修复退化草地的方法生产成本高，要投入很多人力、物力，过少的施肥量对草地增产效果不显著，过多的施肥又会造成土壤酸化、土壤板结，肥料的大量富集会造成环境破坏，扰乱生态系统。也有学者提出利用近自然修复途径来修复退化草地。即在退化草原中补播一些适应性强、营养价值高的优良乡土草种，配合适当的土壤质量提升技术，维持良好的植物-土壤互作关系，达到草地可持续的近自然恢复的目的。但是这种修复途径仍存在如何采集、筛选、扩繁优良乡土草种等难题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法，该方法具有便于操作、节省人工、成本低等优点，可有效解决现有的施肥修复方法存在的易造成土壤板结、酸化，修复成本高等问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法，包括以下步骤：
(1)菌剂扩繁：称取预扩繁菌剂样品10-20g，向灭菌的容器中加入培养基质，然后在培养基质表面施撒丛枝菌根真菌菌剂，再覆2cm培养基质，浇水，然后在容器内播种C4植物种子，并继续在C4植物种子表面施撒一层培养基质，培养后制得复合菌剂；
(2)将复合菌剂施撒至包括禾本科、豆科和非固氮杂草类植物的退化草地上，浇水，即可；
或者，将复合菌剂施撒至退化草地以后，在草地上移栽禾本科、豆科和非固氮杂草类植物中的至少一种。
进一步地，步骤(1)中复合菌剂为带有孢子和菌丝的栽培基质，其中包括摩西斗管囊霉、根内根孢囊霉和幼套近明球囊霉。
进一步地，步骤(1)中丛枝菌根真菌菌剂的施撒厚度为1-2cm。
进一步地，步骤(1)中碳四植物种子的播种量为1400-1700粒/m2。
进一步地，步骤(1)中于25-35℃、40-80％RH条件下扩繁培养。
进一步地，步骤(1)中培养时间为4-5个月。
进一步地，步骤(2)中退化草地上复合菌剂的施撒厚度为1-2cm。
本发明所产生的有益效果为：
本申请中通过在退化草地内接种丛枝菌根真菌菌剂，丛枝菌根真菌能在定殖植物的根系内形成共生结构并产生从根部延伸到根外的菌丝网络，这种菌丝网络可以进入植物根系无法进入的土壤缝隙，扩大养分吸收面积，增强植物的养分利用率，从而提高植物群落生产力。菌丝网络除了可以传递水分、营养物质外还可以传递化感物质、信号物质等来影响植物的生长。相比在退化草地进行补播施肥等方法，接种丛枝菌根真菌这种方法更简单易行，花费的人力物力也较少，还可以减少化肥、农药用量，降低环境污染。且丛枝菌根还能疏松土壤、消除土壤板结、改善土壤结构，从而提高草地植物群落的多样性和生产力，进而维持草地生态系统的稳定性。
本申请中通过接种丛枝菌根真菌(AMF)增加草地修复效果：一方面，不同的植物对AMF的依赖性存在差异，不同的菌根依赖性可改变群落间的种间竞争优势，最终提高草地的多样性以及修复效果。当草地群落中的优势物种为菌根依赖性低的植物时，AMF的存在显著的增加了亚优势的菌根依赖性强的物种的生长，从而增加了群落的多样性。相反，当草地中的优势种为菌根依赖性强的植物时，AMF的存在进一步增加了优势种的生长，优势种生长过程中会改变土壤结构，增加土壤的疏松性、透气性，进而，也相应的提高了亚优势种的生长，进一步提高了草地的物种多样性以及草地的修复效果，即本申请中通过向含有三种不同种类植物的土壤中接种AMF，可充分提高对退化草地的修复效果。另一方面，AMF-植物共生体系的维持取决于双向奖励机制，植物识别对其最有益的AMF，并将光合作用产生的碳素供给AMF；而AMF则将土壤养分输送给为其提供光合产物最多的植物，这种双向奖励机制保证了共生体系的稳定性。本申请中的AMF菌包括摩西斗管囊霉、根内根孢囊霉和幼套近明球囊霉三种菌，与不同植物之间形成多种AMF-植物共生体系，进而增加草地中共生体系的多样性，也进一步增加对退化的抵抗性，提高退化草地的修复效果。
植物生长所需的75-90％的磷素以及5-80％的氮素是由AMF所提供的。植物接种AMF可以增加植物根际土壤中的磷酸酶活性，从而增加植物对土壤中磷元素的吸收，同时还能显著增加植物对土壤中水分和其它矿质元素的吸收，提高退化草地的修复效果。
附图说明
图1为丛枝菌根真菌菌剂对植物地上部分生物量的统计图；
图2为丛枝菌根真菌菌剂对植物根系侵染率的统计图；
图3为丛枝菌根真菌菌剂对植物根系生长反应统计图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
一种利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法，包括以下步骤：
(1)菌剂扩繁：准备直径为15cm的塑料盆，用10％次氯酸钠(漂白粉)溶液浸泡30分钟后清洗、淋干；装灭菌的沸沙培养基质至塑料盆的2/3处，接着加入一层厚度为2cm的丛枝菌根真菌菌剂，丛枝菌根真菌菌剂是带有孢子、菌丝的栽培基质，其中包括摩西斗管囊霉、根内根孢囊霉和幼套近明球囊霉，再覆灭菌沸沙培养基质2cm，浇水，播种高粱种子30粒/盆，覆盖0.5cm灭菌沸沙培养基质，然后移至生长室培养5个月；
(2)种子选取：选取籽粒饱满的知风草、多年生黑麦草、紫花苜蓿、白三叶、鬼针草和马蹄金植物种子；
(3)种子消毒：将选取的植物种子置于70％乙醇中浸泡两分钟；
(4)萌发培养：将消毒处理后的植物种子置于灭菌的石英砂上进行萌发培养，在萌发培养的过程中，每隔2天浇一次水；
(5)移栽：选取草地0-20cm土壤过2mm筛，将过筛后的土壤与河沙按照重量比为1：1的比例混合，于121℃条件下蒸煮120min灭菌处理，并冷却后作为基质；然后往每个花盆中装入花盆体积2/3的基质并在基质表面铺撒一层丛枝菌根真菌复合菌剂，再覆盖2cm厚的基质，接着将上述禾本科、豆科、非固氮杂类草植物幼苗移栽至每个花盆内，每个花盆种植6种植物的18株发芽后的幼苗(每个物种3株)；最后将移栽有植物幼苗的花盆置于温室中培养，采用随机排列法，每两周换一次盆栽位置，采用自然光照，白天温度为20-30℃，晚上温度为15-25℃，在温室中培养的过程中，每隔2-3天浇一次水；移栽一周内观察幼苗生长情况，若出现幼苗死亡，则选取生长良好的同种植物幼苗进行替换；在温室中培养1个月后每周补充1次Hoagland培养液；Hoagland培养液由四水硝酸钙、硝酸钾、硝酸铵、无水磷酸二氢钾、七水硫酸镁、铁盐溶液、微量元素液组成，其组分的含量如下：四水硝酸钙1180mg·L-1，硝酸钾505mg·L-1，硝酸铵80mg·L-1，无水磷酸二氢钾(pH＝6.0)68mg·L-1，七水硫酸镁493mg·L-1，铁盐溶液22.5mg·L-1，微量元素液5.151mg·L-1。
实施例2
一种利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法，包括以下步骤：
(1)菌剂扩繁：准备直径为15cm的塑料盆，用10％次氯酸钠(漂白粉)溶液浸泡30分钟后清洗、淋干；装灭菌的沸沙培养基质至塑料盆的2/3处，接着加入一层厚度为1cm的丛枝菌根真菌菌剂，丛枝菌根真菌菌剂是带有孢子、菌丝的栽培基质，其中包括摩西斗管囊霉、根内根孢囊霉和幼套近明球囊霉，再覆灭菌沸沙培养基质2cm，浇水，播种玉米种子25粒/盆，覆盖0.5cm灭菌沸沙培养基质，然后移至生长室培养4个月；
(2)种子选取：选取籽粒饱满的知风草、多年生黑麦草、紫花苜蓿、白三叶、鬼针草和马蹄金植物种子；
(3)种子消毒：将选取的植物种子置于70％乙醇中浸泡两分钟；
(4)萌发培养：将消毒处理后的植物种子置于灭菌的石英砂上进行萌发培养，在萌发培养的过程中，每隔2天浇一次水；
(5)移栽：选取草地0-20cm土壤过2mm筛，将过筛后的土壤与河沙按照重量比为1：1的比例混合，于121℃条件下蒸煮120min灭菌处理，并冷却后作为基质；然后往每个花盆中装入花盆体积2/3的基质并在基质表面铺撒一层丛枝菌根真菌复合菌剂，再覆盖2cm厚的基质，接着将上述禾本科、豆科、非固氮杂类草植物幼苗移栽至每个花盆内，每个花盆种植6种植物的18株发芽后的幼苗(每个物种3株)；最后将移栽有植物幼苗的花盆置于温室中培养，采用随机排列法，每两周换一次盆栽位置，采用自然光照，白天温度为20-30℃，晚上温度为15-25℃，在温室中培养的过程中，每隔2-3天浇一次水；移栽一周内观察幼苗生长情况，若出现幼苗死亡，则选取生长良好的同种植物幼苗进行替换；在温室中培养1个月后每周补充1次Hoagland培养液；Hoagland培养液由四水硝酸钙、硝酸钾、硝酸铵、无水磷酸二氢钾、七水硫酸镁、铁盐溶液、微量元素液组成，其组分的含量如下：四水硝酸钙1180mg·L-1，硝酸钾505mg·L-1，硝酸铵80mg·L-1，无水磷酸二氢钾(pH＝6.0)68mg·L-1，七水硫酸镁493mg·L-1，铁盐溶液22.5mg·L-1，微量元素液5.151mg·L-1。
实施例3
一种利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法，包括以下步骤：
(1)菌剂扩繁：准备直径为15cm的塑料盆，用10％次氯酸钠(漂白粉)溶液浸泡30分钟后清洗、淋干；装灭菌的沸沙培养基质至塑料盆的2/3处，接着加入一层厚度为1.5cm的丛枝菌根真菌菌剂，丛枝菌根真菌菌剂是带有孢子、菌丝的栽培基质，其中包括摩西斗管囊霉、根内根孢囊霉和幼套近明球囊霉，再覆灭菌沸沙培养基质2cm，浇水，播种高粱种子28粒/盆，覆盖0.5cm灭菌沸沙培养基质，然后移至生长室培养4.5个月；
(2)种子选取：选取籽粒饱满的知风草、多年生黑麦草、紫花苜蓿、白三叶、鬼针草和马蹄金植物种子；
(3)种子消毒：将选取的植物种子置于70％乙醇中浸泡两分钟；
(4)萌发培养：将消毒处理后的植物种子置于灭菌的石英砂上进行萌发培养，在萌发培养的过程中，每隔2天浇一次水；
(5)移栽：选取草地0-20cm土壤过2mm筛，将过筛后的土壤与河沙按照重量比为1：1的比例混合，于121℃条件下蒸煮120min灭菌处理，并冷却后作为基质；然后往每个花盆中装入花盆体积2/3的基质并在基质表面铺撒一层丛枝菌根真菌复合菌剂，再覆盖2cm厚的基质，接着将上述禾本科、豆科、非固氮杂类草植物幼苗移栽至每个花盆内，每个花盆种植6种植物的18株发芽后的幼苗(每个物种3株)；最后将移栽有植物幼苗的花盆置于温室中培养，采用随机排列法，每两周换一次盆栽位置，采用自然光照，白天温度为20-30℃，晚上温度为15-25℃，在温室中培养的过程中，每隔2-3天浇一次水；移栽一周内观察幼苗生长情况，若出现幼苗死亡，则选取生长良好的同种植物幼苗进行替换；在温室中培养1个月后每周补充1次Hoagland培养液；Hoagland培养液由四水硝酸钙、硝酸钾、硝酸铵、无水磷酸二氢钾、七水硫酸镁、铁盐溶液、微量元素液组成，其组分的含量如下：四水硝酸钙1180mg·L-1，硝酸钾505mg·L-1，硝酸铵80mg·L-1，无水磷酸二氢钾(pH＝6.0)68mg·L-1，七水硫酸镁493mg·L-1，铁盐溶液22.5mg·L-1，微量元素液5.151mg·L-1。
对比例1
一种利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法，包括以下步骤：
(1)种子选取：选取籽粒饱满的知风草、多年生黑麦草、紫花苜蓿、白三叶、鬼针草和马蹄金植物种子；
(2)种子消毒：将选取的植物种子置于70％乙醇中浸泡两分钟；
(3)萌发培养：将消毒处理后的植物种子置于灭菌的石英砂上进行萌发培养，在萌发培养的过程中，每隔2天浇一次水；
(4)移栽：选取草地0-20cm土壤过2mm筛，将过筛后的土壤与河沙按照重量比为1：1的比例混合，于121℃条件下蒸煮120min灭菌处理，并冷却后作为基质；然后往每个花盆中装入花盆体积2/3的基质，接着将上述禾本科、豆科、非固氮杂类草植物幼苗移栽至每个花盆内，每个花盆种植6种植物的18株发芽后的幼苗(每个物种3株)；最后将移栽有植物幼苗的花盆置于温室中培养，采用随机排列法，每两周换一次盆栽位置，采用自然光照，白天温度为20-30℃，晚上温度为15-25℃，在温室中培养的过程中，每隔2-3天浇一次水；移栽一周内观察幼苗生长情况，若出现幼苗死亡，则选取生长良好的同种植物幼苗进行替换；在温室中培养1个月后每周补充1次Hoagland培养液；Hoagland培养液由四水硝酸钙、硝酸钾、硝酸铵、无水磷酸二氢钾、七水硫酸镁、铁盐溶液、微量元素液组成，其组分的含量如下：四水硝酸钙1180mg·L-1，硝酸钾505mg·L-1，硝酸铵80mg·L-1，无水磷酸二氢钾(pH＝6.0)68mg·L-1，七水硫酸镁493mg·L-1，铁盐溶液22.5mg·L-1，微量元素液5.151mg·L-1。
试验例
采用实施例1-3中的方法模拟退化草地修复过程，以实施例1和对比例1为例，收获培养3个月后植株，将植物地上部分在105℃条件下杀青30min，然后置于70℃烘干至恒重后测定地上生物量。用清水小心冲洗植物根系，采用根段染色-镜检法测定菌根侵染率，具体结果见图1-3。
通过图1-3可以看出，接种丛枝菌根真菌复合菌剂显著提高了植物群落的地上生物量，并且接种丛枝菌根真菌复合菌剂显著增加植物的菌根侵染率，知风草、多年生黑麦草、紫花苜蓿、白三叶、鬼针草、马蹄金受丛枝菌根真菌复合菌剂影响的菌根生长反应均为正值，由此可见，在退化的草地上接种丛枝菌根真菌复合菌剂可显著增加草地内多种植物的生长趋势，促进草地的修复。
Claims (7)
1.一种利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)菌剂扩繁：称取预扩繁菌剂样品10-20g，向灭菌的容器中加入培养基质，然后在培养基质表面施撒丛枝菌根真菌菌剂，再覆2cm培养基质，浇水，然后在容器内播种C4植物种子，并继续在C4植物种子表面施撒一层培养基质，培养后制得复合菌剂；
(2)将复合菌剂施撒至包括禾本科、豆科和非固氮杂草类植物的退化草地上，浇水，即可；
或者，将复合菌剂施撒至退化草地以后，在草地上移栽禾本科、豆科和非固氮杂草类植物中的至少一种。
2.如权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法，其特征在于，步骤(1)中所述复合菌剂为带有孢子和菌丝的栽培基质，其中包括摩西斗管囊霉、根内根孢囊霉和幼套近明球囊霉。
3.如权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法，其特征在于，步骤(1)中所述丛枝菌根真菌菌剂的施撒厚度为1-2cm。
4.如权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法，其特征在于，步骤(1)中所述C4植物种子的播种量为1400-1700粒/m2。
5.如权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法，其特征在于，步骤(1)中于25-35℃、40-80％RH条件下扩繁培养。
6.如权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法，其特征在于，步骤(1)中扩繁培养时间为4-5个月。
7.如权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌对退化草地进行植被恢复的方法，其特征在于，步骤(2)中退化草地上复合菌剂的施撒厚度为1-2cm。
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