在田间条件下，冷季型草坪草混合物与菌根接种对连续性严重干旱的影响

《Crop Science》：Effect of cool season turfgrass mixtures and mycorrhizal inoculation at establishment to sequential acute droughts under field conditions

草坪混播遗传多样性有助于应对干旱胁迫，但管理实践和物种特性导致组成变化。本研究在明尼苏达州测试了硬羊茅（HF）、肯塔基蓝草（KB）和多年生黑麦草（PR）的单一及2:1混播组合，分析其耐旱性和恢复能力。结果表明，HF在混播中表现最佳，其存在显著提升草坪质量（TQ）和绿覆盖度（%GC），尤其在两次干旱周期后仍能保持稳定。而PR和KB在干旱中易衰退，且接种丛枝菌根真菌（AMF）未改善混播的耐旱性或物种覆盖。研究证实冷气候地区需通过混播HF实现可持续草坪管理，但AMF接种剂在现有条件下效果有限。

　　在现代景观设计和管理中，草坪草混合种植作为一种增强植物适应性、提高生态系统稳定性的策略，逐渐受到重视。与单一物种种植相比，混合种植可以带来更丰富的遗传多样性，从而更好地应对复杂的环境挑战，如干旱、寒冷、病虫害等。然而，实际应用中，混合种植的组成可能会随着时间推移发生变化，这主要是由于不同物种在环境压力下的适应能力差异、管理实践的影响，以及微生物相互作用等因素的综合作用。本文通过在明尼苏达州进行的田间实验，探讨了在干旱条件下，是否可以通过应用菌根真菌来改善草坪草混合种植的性能。

在实验中，研究人员选择了三种常见的草坪草——Kentucky bluegrass（KB）、perennial ryegrass（PR）和hard fescue（HF），分别以单一种植和2:1的混合方式种植。其中，HF表现出较强的抗旱能力，即使在混合比例较低的情况下，其在干旱和恢复期的表现也优于其他两种草坪草。这一结果表明，HF在干旱条件下具有较强的适应性和恢复能力，这可能与其自身的生理结构和生长特性有关。例如，HF的根系结构可能有助于提高水分吸收能力，同时其生长速度和耐寒性也可能使其在环境变化中更具优势。此外，实验还发现，菌根真菌的接种并未显著影响混合种植的物种覆盖度，也没有明显改善草坪草在干旱条件下的表现。这表明，在某些情况下，菌根真菌可能无法有效增强草坪草的抗旱能力，或者其作用受到其他因素的限制。

草坪草的混合种植和单一种植之间的性能差异，也与种植时间和环境条件密切相关。例如，在第一轮实验中，由于种子的萌发失败，第二轮实验中不得不进行重新播种，这可能对实验结果产生一定影响。此外，土壤条件、施肥方式、灌溉频率以及植物间的相互作用，都会对草坪草的生长和适应能力产生重要影响。在本研究中，土壤被分类为10%的沙质、55%的粉质黏土和35%的黏土，其化学特性包括总碳含量、总氮含量、硝酸盐、磷和钾含量等，这些都可能影响菌根真菌的定殖效果和草坪草的生长状况。同时，为了减少杂草的影响，实验期间对化学药剂的使用进行了严格管理，这也可能间接影响草坪草的组成。

在实验过程中，研究人员还关注了草坪草质量、绿色覆盖率、归一化植被指数（NDVI）以及叶绿素荧光参数等指标，以全面评估草坪草在干旱和恢复期的表现。这些指标在不同时间点的变化趋势一致，表明干旱对草坪草的整体健康和生长状态产生了负面影响，但恢复期能够部分缓解这些压力。特别是在干旱结束后，HF的绿色覆盖率和草坪质量显著高于其他两种草坪草，这进一步验证了其在抗旱方面的优势。相比之下，PR和KB的绿色覆盖率和质量在干旱后迅速下降，甚至在恢复期也未能完全恢复，这可能与其较低的抗旱能力有关。

此外，菌根真菌的应用频率和时间也对实验结果产生了影响。在第一轮实验中，菌根真菌被每月一次地应用于混合种植和单一种植的草坪草中，而在第二轮实验中，由于首次播种失败，菌根真菌的接种频率和时间有所调整。尽管如此，菌根真菌的接种并未对草坪草的物种覆盖度和整体性能产生明显影响，这表明在某些情况下，菌根真菌可能并不能有效提升草坪草的抗旱能力。这可能与土壤中的磷含量较高有关，因为磷可能抑制菌根真菌的定殖和共生关系的建立。

实验还发现，菌根真菌的应用可能对草坪草的长期健康和生态功能产生一定影响。例如，在长期干旱和恢复周期中，HF的绿色覆盖率和质量保持较高水平，而其他两种草坪草则表现较差。这表明，即使在没有菌根真菌接种的情况下，HF也能够维持较高的性能，这可能与其自身的生理机制有关。因此，菌根真菌的应用可能并非提高草坪草抗旱能力的关键因素，而更可能是植物自身适应能力的体现。

从生态和管理角度来看，本研究的结果对草坪草种植实践具有重要意义。首先，HF作为混合种植的重要组成部分，其抗旱能力较强，可以在干旱条件下维持较高的草坪质量，这对于寒冷气候区的草坪管理尤为重要。其次，菌根真菌的应用效果可能不如预期，这提示在实际应用中需要更加谨慎地评估其效果，并考虑其他因素，如土壤条件、植物种类和管理方式。最后，草坪草混合种植的稳定性取决于植物之间的相互作用，以及外部环境因素的影响，因此在设计和实施混合种植时，需要综合考虑这些因素，以确保长期的草坪健康和景观效果。

综上所述，尽管菌根真菌的应用在某些情况下可能对植物的生长和适应能力产生积极作用，但在本研究中，其对草坪草抗旱性能的提升并不显著。因此，草坪草管理者在选择抗旱策略时，可能需要更多地依赖于植物本身的适应性，而不是过度依赖菌根真菌的接种。同时，HF作为一种具有较强抗旱能力的草坪草，其在混合种植中的应用值得进一步推广和研究，以期在干旱条件下维持较高的草坪质量和景观效果。未来的研究可以进一步探讨不同菌根真菌种类对草坪草性能的影响，以及如何通过优化种植管理和土壤条件来提高菌根真菌的定殖效果和共生关系的建立。