优化菌丝桥介导的跨植物氮转移机制及马尾松幼苗的分级施肥策略

《European Journal of Forest Research》：Optimization of mycelial bridge-mediated cross-plant nitrogen transfer and graded application strategy of Pinus massoniana seedlings

　　

摘要

在南部酸性土壤中，Pinus massoniana的生长受到氮素短缺的限制。本研究采用了四室分隔系统及1?N同位素追踪技术，并结合混合菌根（ECM）接种和不同的氮浓度梯度，来探究菌根真菌向幼苗转移氮的过程。研究结果用于评估供体与受体Pinus massoniana植物之间的氮转移效率以及根系的塑性，并提出了一种假设性的分层施肥策略。本研究开发了一种四室分隔系统，在物理隔离根系接触的同时保持了菌丝网络的连通性。实验中使用了接种了混合菌根菌株（Sm）的Pinus massoniana幼苗，这些菌株包括从Pinus massoniana根际土壤样本中分离纯化的Pisolithus orientalis（Po）、Scleroderma citrinum（Sc）和Suillus luteus（Sl）。与非接种对照组（CK）进行比较。通过使用不同浓度的(1?NH?)?SO?溶液（0、2、4和6 g/L）进行同位素标记，定量评估了穿过30微米尼龙网屏障的菌丝介导的氮转移情况。混合菌根接种显著促进了幼苗的生长。在4 g/L的中等氮供应条件下，菌根共生作用增强了根系的塑性，总根长增加了137%，表面积增加了82%，根体积增加了93%。在6 g/L的氮浓度下，菌丝网络促进了氮素从供体植物向受体植物的转移，氮吸收效率达到了基线的139.7%。在控制条件下，菌根真菌和氮浓度梯度共同调节了植物的生长和氮素吸收。基于这些发现，我们提出了一个假设性的分层施肥策略：4 g/L的氮浓度有利于生长优化，6 g/L的氮浓度有利于最大化氮素吸收。在应用于Pinus massoniana人工林以提高生产力和氮利用效率、恢复退化的亚热带森林生态系统之前，该策略还需经过田间验证。