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菌根——农业需要的真菌,但为什么呢?

发布时间:2022/04/25 土壤科学 研究中心 标签:土壤微生物浏览次数:113

简要介绍

 

在过去的几十年里,人们对有益土壤微生物的鉴定和培养越来越感兴趣。在这一点上广泛记录的是,许多细菌、真菌和其他微生物可以帮助植物对抗疾病,提供必需的营养物质并在供应短缺时获取水分。在这组有益微生物中存在一组称为菌根的真菌。这些真菌可以与大多数植物共生生长,并已被研究作为农业和园艺作物的生长和质量增强工具。

北美的大多数矿质土壤都含有一些菌根真菌,但很少达到允许适当定殖的水平。菌根是宿主特异性的,只会在某些植物上定殖,因此在某些土壤中不会有任何有益于这些植物的原生菌根。例如,芸苔科植物很少与菌根形成关系。大多数植物将受益于在土壤中添加菌根。

 

什么是菌根?

 

菌根一词(单数)意为“菌根”,描述了菌根与植物根系的共生关系。当真菌孢子萌发并产生称为菌丝的线状结构进入植物根部的表皮或最外层细胞时,真菌和植物之间的关系就开始了。

 

农业需要的真菌,但为什么呢

图片:真菌菌丝与植物根细胞的相互作用

 

一旦植物根部定殖,真菌就会在整个土壤中散布一个巨大而密集的菌丝网络,从而大大增加真菌的吸收面积。一旦菌丝网络扩展,植物通常会提高它们吸收养分和水分的能力,因为真菌充当植物的扩展根系。据观察,菌根真菌几乎总能提高植物对磷、锌、锰和铜的摄入量。

 

菌根的种类

 

菌根的分类是基于真菌菌丝与植物根细胞的相互关系。外生菌根形成一个菌丝网络,它不穿透根细胞,而是在根的外表面定殖。外生菌根真菌可以在没有植物宿主存在的情况下繁殖。

内生菌根形成菌丝在植物根细胞内渗透和定殖的结合体。一旦根部被定殖,单个菌丝就会从根部延伸并分支到土壤中以寻找养分和水分。一旦形成了足够多的菌丝,庞大的菌丝网络将显着提高植物从菌丝网络中吸收养分和水分的能力。该植物将通过光合作用产生的糖和碳交换菌丝提供的营养物质。大约85%的植物科可以与内生菌根形成关系,包括大多数种子植物、雨林树种、大多数农作物和绝大多数观赏性温室作物。

 

农业需要的真菌,但为什么呢

图片:外生菌根和(丛状)内生菌根之间的建立差异。

 

内生菌根结构

 

由于内生菌根是农业中提到的最常见的菌根类型,我们将在本文的其余部分重点关注这一点。内生菌根是根据它们形成的三种结构之一命名的:

1. 丛枝:在植物根细胞定殖后两到三天,菌丝会在植物细胞内形成称为丛枝的结构,类似于小树,促进植物细胞内养分的转移。丛枝菌根为植物提供土壤中的养分和水分,而植物为真菌提供糖和碳水化合物。

2. 囊泡:这些结构在细胞之间形成,充当真菌的储存器官。

3. 孢子:内生菌根真菌也产生孢子,其作用与植物种子相似。孢子壁厚,能抵抗冰冻和高温,并且可以存活很长时间直到发芽。

 

菌根的生长益处

 

内生菌根的应用对于密集耕作的土地、新的住宅开发和表土已被破坏或剥离的花园以及过度使用化肥和缺乏有机物质投入导致土壤中没有微生物的其他地区非常有益。

 

农业需要的真菌,但为什么呢

图片:植物根部被内生菌根定殖,菌丝可见。

 

此外,内生菌根特别适用于通常受到压力生长环境(如干旱条件、非季节性温度、过量使用化肥和建立新种植园)的植物。例如,葡萄园将受益于内生菌根的应用,因为葡萄藤经常处于压力状态以提高果实的质量。

使用内生菌根真菌的好处包括但不限于:

  • 减少营养缺乏
  • 减少输入使用
  • 延迟萎蔫
  • 更快更大的植物生长
  • 耐土壤盐分
  • 减少根部疾病的患病率
  • 鲜花和水果的数量增加

农业需要的真菌,但为什么呢

图片:没有菌根(左)和有菌根(右)的草本根

 

在农业中使用菌根的目的是减少植物必须做的非生长工作量,这样它就可以将时间和精力集中在长出尽可能多的果实上。

 

培育成长生物肥料

 

我们已经认识到内生菌根的力量,并在我们的旗舰生物肥料中加入了一种丛枝菌根以及其他强大的微生物。

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