中科院成都生物所：NMT发现在水分和N素充足时定殖ECM致云杉根铵硝吸收↓ 为发现土壤资源越充足ECM作用越弱提供关键证据

基本信息

主题：NMT发现在水分和N素充足时定殖ECM致云杉根铵硝吸收↓ 为发现土壤资源越充足ECM作用越弱提供关键证据

期刊：Physiologia Plantarum

影响因子：4.5

研究使用平台：NMT植物营养创新平台

标题：Inorganic nitrogen uptake rate of Picea asperata curtailed by fine root acclimation to water and nitrogen supply and further by ectomycorrhizae

作者：中国科学院成都生物研究所、中国科学院大学尹春英、谢路路

检测离子/分子指标

NO₃^-、NH₄⁺

检测样品

云杉根，距根尖16.5~18 mm根表上的点

中文摘要（谷歌机翻）
外生菌根（ECM）真菌定殖和功能依赖于土壤水分和养分供应。为了研究资源供应对云杉幼苗根系ECM定殖和无机氮（N）吸收的影响，作者在一个5年的长期试验结束时进行了一项研究，该试验包括5种灌溉方式（40、50、60、80和100%的田间持水量）和3种NH₄NO₃施用量（0 [N0]、20 [N1]和40[N2] g N m^-2 year^-1）。使用非损伤微测技术（NMT）检测了铵（NH₄⁺）和硝酸盐（NO₃^-）在定殖根和未定殖根中的流速。研究发现在不同的供N水平下，ECM定殖率从最高供水水平到最低供水水平增加了53±14%。在所有不同灌溉方式下，与在添加N下生长的根相比，在自然N供应下菌根根尖的比例高39±4%。正如对针叶树所预期的那样，定殖和未定殖的根对NH₄⁺的吸收速率都高于NO₃^-。N添加降低了在低供水条件下生长的未定殖根的瞬时离子吸收速率，但增加了在土壤水分充足条件下生长的根的流速。土壤水分供应提高了非定殖根对无机N的吸收，但降低了定殖根的效率。在最低供水条件下，定殖根系对NH₄⁺和NO₃^-的吸收率为未定殖根系的40%~80%，随着土壤供水的提高，NH₄⁺和NO₃^-的吸收率降低到20%~30%。综上，本研究认为随着土壤资源可获得性的提高，外生菌根在云杉幼苗养分获取中的作用可能减弱。

离子/分子流实验处理方法

定殖或未定殖ECM

离子/分子流实验结果

在所有的供N水平下，未定殖根在土壤水分可利用率最高条件下的NH₄⁺和NO₃^-净流速比土壤水分可利用率最低条件下的NH₄⁺和NO₃^-净流速高3~5倍，NH₄⁺的净流速大约比NO₃^-的净流速高30%（P<0.05，图1A-D）。增加供N量也会影响未定殖根系中的离子流速，对适应低水分利用率的根产生负面影响，对适应高水分利用率的根产生积极影响，但N诱导的影响小于水分利用率的影响。对于适应高水分和高N添加量的根系而言，进入定殖根的NH₄⁺和NO₃^-净流速最高，而在自然N条件下生长的定殖根的吸收率没有随供水量变化而变化（图1E–H）。但与未定殖的根系不同，在两种N形态下根系的流速都在60%田间持水量左右趋于饱和。

图1. 云杉未定殖的根和定殖的根NH₄⁺和NO₃^-净流速（A , C , E , G）和相对净流速（B, D, F, H）对土壤水分和氮素有效性变化的响应。正值代表NH₄⁺和NO₃^-外排，负值代表NH₄⁺和NO₃^-吸收。

其他实验结果

在自然N（N0）条件下，土壤pH随供水量增加而增加，但无论供N量是N1还是N2都对土壤pH变化起到了缓冲作用。
在60%及以上田间持水量的灌溉条件下，土壤NH₄⁺-N浓度在N0时最高，在N1时最低，但在60%田间持水量以下，没有观察到添加N对NH₄⁺-N的影响；相比之下，低于60%田间持水量的NO₃^--N浓度在供N水平之间和两种土壤灌溉方式之间存在很大差异，而在较高的供水量下没有观察到处理间的差异。
土壤浸提液中总无机N浓度在不同N处理之间没有表现出一致的差异，在整个不同土壤供水范围内也没有明显的趋势。
随着土壤水分可利用率的降低，云杉幼苗根系ECM定殖率呈线性增加，而两种施N量均抑制了定殖率。比根长和比根面积对水分和N供应的变化均无响应。
进入定殖根的NH₄⁺流速相对于进入非定殖根的流速，随着土壤水分可利用率的增加而下降。同样，进入定殖根的NO₃^-流速相对于进入未定殖根的NO₃^-流速，也随着土壤水分可利用率的增加而下降，但与NH₄⁺吸收相比，趋势不太明显。