王鶴鳴,卜崇峰,吳淑芳,王 春,莫秋霞

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 水利與建筑工程學(xué)院,陜西楊凌 712100;2 西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所,陜西楊凌 712100;3 中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所,陜西楊凌 712100;4 西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,陜西楊凌 712100)

秦嶺是中國(guó)地理、氣候分界線、重要的生物基因庫(kù),起到涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候等多種重要的生態(tài)功能[1-2]。高速公路建設(shè)、礦產(chǎn)資源開發(fā)等活動(dòng)導(dǎo)致秦嶺地區(qū)形成了大量裸露巖石坡面[3-4],嚴(yán)重影響了秦嶺的生態(tài)功能。其巖體堅(jiān)硬、完整性好,持水能力差的坡面狀況,更增加了植被恢復(fù)工作的難度,依靠單一的工程措施難以達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定的防護(hù)效果[3,5]。苔蘚結(jié)皮是以苔蘚為優(yōu)勢(shì)種的生物結(jié)皮,可以從大氣中吸收水分及養(yǎng)分,附著在巖石表面生長(zhǎng),促進(jìn)礦物分化和植被演替,是裸巖邊坡修復(fù)潛在的理想材料[6-10]。利用人工培育的石生苔蘚結(jié)皮,進(jìn)行巖石工程創(chuàng)面的生態(tài)修復(fù)具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。但目前人工培育苔蘚結(jié)皮的效率無(wú)法滿足修復(fù)需求,培育方案亟待優(yōu)化。

除已有研究關(guān)注的物理化學(xué)因素外,菌藻添加亦可促進(jìn)苔蘚結(jié)皮的生長(zhǎng)[11-12],且藻菌配施添加更有利于培養(yǎng)體系的穩(wěn)定和持續(xù)運(yùn)行。如巨大芽孢桿菌和小球藻配施可以提高土壤磷有效性,改善土壤理化性質(zhì),改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu),提高微生物活性,從而更好地促進(jìn)作物生長(zhǎng)[13]。因此,不同菌藻的選擇嘗試及組合對(duì)于提高苔蘚結(jié)皮種源擴(kuò)繁效率具有重要實(shí)踐意義。光合細(xì)菌是一種植物根際促生菌,可將分子態(tài)氮和不溶性磷酸鹽轉(zhuǎn)化為植物可吸收的有效養(yǎng)分[14-16],還可合成植物激素促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育[15,17],目前已被證實(shí)能顯著促進(jìn)多種經(jīng)濟(jì)作物的生長(zhǎng)[18],改善作物品質(zhì)[19],但該類菌對(duì)苔蘚結(jié)皮的作用效果有待驗(yàn)證。藻類分泌的胞外多糖在低濃度下能促進(jìn)齒肋赤蘚原絲體和配子體萌發(fā)產(chǎn)生新的莖葉體[20]。研究表明,添加硅藻和小球藻的復(fù)合藻液可顯著促進(jìn)以土生對(duì)齒蘚為優(yōu)勢(shì)種的苔蘚結(jié)皮的形成[11]。添加小球藻可顯著促進(jìn)銀葉真蘚生長(zhǎng),延緩其衰老。但藻類對(duì)秦嶺地區(qū)石生蘚的作用效果及最適濃度仍有待探究。此外,光合細(xì)菌可為藻類生長(zhǎng)發(fā)育提供有效氮、有效磷等養(yǎng)分[21],二者配施對(duì)苔蘚生長(zhǎng)發(fā)育的作用效果是否更佳亦有待嘗試。

利用人工培育的苔蘚結(jié)皮進(jìn)行巖石工程創(chuàng)面的生態(tài)修復(fù)具有非常廣闊的市場(chǎng)前景,而針對(duì)特定地區(qū)的優(yōu)勢(shì)種探討高效的種源擴(kuò)繁技術(shù)則成為了首要任務(wù)。為此,本研究以秦嶺北麓長(zhǎng)勢(shì)好、生物量大的石生匍匐型蘚種——羽枝青蘚[Brachytheciumplumosum(Hedw.) B. S. G.]作為種源,考慮最具代表性,且在種植業(yè)應(yīng)用最廣泛的2種微生物——沼澤紅假單胞菌(Rhodopseudomonaspalustris)和小球藻(Chlorellavulgaris)的濃度兩因素,開展室內(nèi)種源擴(kuò)繁完全試驗(yàn),旨在明晰2種菌藻的作用效果、最適濃度及組合,從而提高擴(kuò)繁效率,優(yōu)化羽枝青蘚培育方案,為后期大規(guī)模石生苔蘚種源擴(kuò)繁提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 種源采集與材料制備

1.1.1 采樣區(qū)概況

研究區(qū)位于陜西省西安市周至縣西南部的翠峰山國(guó)家森林公園(34°00′05″-34°10′25″N,107°55′10″-108°05′35″E),總占地面積3 918 hm2,主體處于秦嶺北麓中段,由于園區(qū)內(nèi)山體阻隔明顯,開放區(qū)僅為泥峪、車峪及其與翠峰山山體交匯的淺山溝谷帶,原始景觀保存較好[22]。園區(qū)內(nèi)屬溫帶濕潤(rùn)性氣候,年平均氣溫12～13.6 ℃,最低溫-5.2 ℃,最高溫20.5 ℃;年降水量650～720 mm,全年降水分布不均,夏季多以暴雨形式出現(xiàn),秋季常出現(xiàn)連陰雨,洪澇災(zāi)害較為頻繁;年平均日照時(shí)間為2 002 h;山區(qū)平均風(fēng)速為8～15 m/s,多為山谷的狹管效應(yīng)形成的下山風(fēng);地下水pH值7～8,地表水為軟水或中等軟水,均宜灌溉;翠峰山海拔1 773 m,土壤分布呈明顯的垂直地帶性,海拔1 200 m以下多為褐土,1 200 m以上為棕壤;調(diào)查區(qū)動(dòng)植物資源豐富,人工林主要為油松(PinustabuliformisCarr.)、漆樹[Toxicodendronvernicifluum(Stokes) F. A. Barkl.]、刺槐(RobiniapseudoacaciaLinn.)等;天然林多為高山鐵杉[Tsugachinensis(Franch.) Pritz.]、冷杉[Abiesfabri(Mast.) Craib]、云杉(PiceaasperataMast.)等珍稀樹種,是當(dāng)之無(wú)愧的生物多樣性寶庫(kù)[23]。

1.1.2 樣品采集

石生苔蘚結(jié)皮采自陜西省西安市周至縣西南部的翠峰山國(guó)家森林公園(34°00′05″-34°10′25″N,107°55′10″-108°05′35″E),海拔950～1 150 m之間,干擾較少的山區(qū)。采集時(shí)選擇生境相似,發(fā)育狀況相近的苔蘚結(jié)皮作為試驗(yàn)材料。經(jīng)鑒定,其優(yōu)勢(shì)苔蘚種為羽枝青蘚[Brachytheciumplumosum(Hedw.) B. S. G.]。采集的苔蘚結(jié)皮置于陰涼通風(fēng)處陰干,人工剔除枯落物和石塊等雜物后用粉碎機(jī)將結(jié)皮粉碎,過篩選取1～3 mm的莖葉碎片作為室內(nèi)擴(kuò)繁試驗(yàn)種源[23]。

1.1.3 微生物制備

于北京百歐博偉生物技術(shù)有限公司https://www.biobw.org/購(gòu)買沼澤紅假單胞菌(bio-52488=CGMCC 1.2352)菌株液體培養(yǎng)物10 mL,并在30 ℃密封條件下用鎢絲燈全天照射培養(yǎng)獲得沼澤紅假單胞菌液(OD600=3.231);于中國(guó)科學(xué)院淡水藻種庫(kù)(http://algae.ihb.ac.cn/Default.aspx)購(gòu)買普通小球藻(FACHB-2338)藻株液體培養(yǎng)物10 mL,并在25 ℃,12 h/12 h(晝/夜)下培養(yǎng)獲得普通小球藻藻液(OD680=0.814)。

1.2 擴(kuò)繁試驗(yàn)環(huán)境

苔蘚結(jié)皮種源擴(kuò)繁試驗(yàn)于陜西省咸陽(yáng)市楊凌區(qū)西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所工程中心116實(shí)驗(yàn)室人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行。人工氣候箱內(nèi)溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度及光照時(shí)間分別設(shè)定為20 ℃、80%、1 500～2 000 lx及16 h/8 h(晝/夜)[23]。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與布置

試驗(yàn)設(shè)置沼澤紅假單胞菌濃度(高濃度24 mL/L,低濃度12 mL/L,不添加)[24]和普通小球藻濃度(高濃度250 mL/L,低濃度125 mL/L,不添加)[13]兩因素三水平完全試驗(yàn)(表1),共9個(gè)處理,3個(gè)重復(fù),27個(gè)樣品。培育盒規(guī)格為10 cm×10 cm×5 cm,培育盒內(nèi)加入4 cm厚的火山巖,將其表面整理平坦。高溫蒸汽滅菌后,鋪上兩層醫(yī)用滅菌紗布,在紗布上噴灑菌液或藻液。菌藻液添加量綜合參考光合細(xì)菌對(duì)植物促生研究[24]及其他微生物菌劑對(duì)苔蘚促生研究[25]的用量并適當(dāng)調(diào)整,最終均定為2 L/m2。無(wú)需添加菌藻的處理添加等量蒸餾水。隨后,在每培育盒內(nèi)均勻撒播種源0.6 g(60 g/m2)。培育期間,每日澆水1次,每8 d測(cè)定苔蘚結(jié)皮的生長(zhǎng)指標(biāo)(蓋度、新發(fā)芽莖長(zhǎng)、新發(fā)芽數(shù))1次,每次測(cè)定指標(biāo)后噴灑霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液(2.1 L/m2)1次。試驗(yàn)于2022年6月2日開始,2022年7月3日結(jié)束,歷時(shí)32 d[23]。

表1 試驗(yàn)處理

1.4 指標(biāo)測(cè)定及方法

(1)蓋度:在培育盒上方放置10 cm×10 cm的畫有等分100個(gè)方格的透明亞克力板,每個(gè)格子下方有新發(fā)芽苔蘚計(jì)為1,沒有則計(jì)為0,累計(jì)數(shù)量除以100即為該樣方苔蘚結(jié)皮蓋度[23]。

(2)新發(fā)芽數(shù):在培育盒上方放置由四線交叉等分為9個(gè)方格的10 cm×10 cm的透明亞克力板,選取2條對(duì)角線上的5個(gè)方格測(cè)量羽枝青蘚種源的新發(fā)芽個(gè)數(shù),加和除以所占面積即為該樣方單位面積的新發(fā)芽數(shù)[23]。

(3)新發(fā)芽枝長(zhǎng):在培育盒內(nèi)隨機(jī)選取10根新發(fā)枝芽,用游標(biāo)卡尺測(cè)定其長(zhǎng)度,取平均值即為該樣方新發(fā)芽平均枝長(zhǎng)[23]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2019對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,多重比較和方差分析使用IBM SPSS Statistics 26軟件完成,作圖使用Origin 2022軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌藻添加對(duì)苔蘚結(jié)皮蓋度的影響

從各處理結(jié)皮蓋度隨時(shí)間變化趨勢(shì)(圖1)可以看出,在全培育期內(nèi),各處理的結(jié)皮蓋度均呈穩(wěn)定上升趨勢(shì)。培育前期生長(zhǎng)速率較快,末期速率減緩,但還有繼續(xù)生長(zhǎng)的空間。培育32 d后各處理均能形成穩(wěn)定的苔蘚結(jié)皮。在培育期第16天后,處理R2C0的苔蘚結(jié)皮蓋度始終高于其他處理。第32天收獲時(shí),添加菌藻的處理其苔蘚結(jié)皮蓋度均高于對(duì)照處理。表明播種時(shí)添加沼澤紅假單胞菌或普通小球藻有益于羽枝青蘚更快實(shí)現(xiàn)全覆蓋。

圖1 各處理苔蘚結(jié)皮蓋度隨時(shí)間的變化Fig.1 Changes of moss crust coverage with time in each treatment

多重比較結(jié)果(圖2)表明在試驗(yàn)?zāi)┢?處理R1C2和R2C0的蓋度顯著高于處理R1C0、R0C2、CK,其中處理R2C0蓋度最高,達(dá)到了90.33%,對(duì)照處理(CK)的蓋度最低,僅為79.00%。添加菌或藻的處理蓋度均達(dá)到80.00%以上。對(duì)于添加菌藻的處理,除處理R1C2和R2C0外,其他處理與CK蓋度無(wú)顯著差異。說明播種時(shí)僅添加低濃度菌或混合添加高濃度菌和低濃度藻可以顯著提高苔蘚結(jié)皮的蓋度。

柱狀圖上不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。圖2 試驗(yàn)?zāi)┢诟魈幚硖μ\結(jié)皮蓋度Different lowercase letters indicate significant differences among treatments (P<0.05). The same as below.Fig.2 Moss crust coverage at the end of each treatment

對(duì)苔蘚結(jié)皮蓋度數(shù)據(jù)的正態(tài)檢驗(yàn)與方差齊性檢驗(yàn),結(jié)果均不顯著(P>0.05),滿足方差分析的前提假設(shè)。方差分析結(jié)果(表2)表明,沼澤紅假單胞菌的濃度對(duì)苔蘚結(jié)皮蓋度影響顯著(F=3.695,P=0.045);沼澤紅假單胞菌和小球藻的交互作用對(duì)苔蘚結(jié)皮蓋度影響顯著(F=3.085,P=0.042);普通小球藻的濃度對(duì)苔蘚結(jié)皮的蓋度無(wú)顯著影響。

表2 試驗(yàn)?zāi)┢谔μ\結(jié)皮蓋度方差分析結(jié)果

2.2 菌藻添加對(duì)苔蘚新發(fā)芽數(shù)的影響

從各處理苔蘚新發(fā)芽數(shù)隨時(shí)間變化趨勢(shì)(圖3)可以看出,在全培育期內(nèi),各處理苔蘚新發(fā)芽數(shù)均呈穩(wěn)定增加趨勢(shì),培育前期生長(zhǎng)速率較快,末期速率減緩。處理R2C0還有新發(fā)芽的趨勢(shì),其余處理新發(fā)芽速率趨于平緩。

圖3 各處理苔蘚新發(fā)芽數(shù)隨時(shí)間的變化Fig.3 Changes of new sprouting number of moss with time in each treatment

在培育期第18天后,處理R2C0的苔蘚新發(fā)芽數(shù)始終高于其他處理。第32天收獲時(shí),處理R2C0的新發(fā)芽數(shù)明顯多于其他處理,表明播種時(shí)添加低濃度沼澤紅假單胞菌可顯著增加苔蘚的新發(fā)芽數(shù)。

多重比較結(jié)果(圖4)表明在試驗(yàn)?zāi)┢?處理R2C0的新發(fā)芽數(shù)最多,為6.04 個(gè)/cm2,與處理4無(wú)顯著差異,但顯著多于其他處理。處理R1C2的新發(fā)芽數(shù)最少,僅為3.65 個(gè)/cm2。處理R1C0-R0C2的新發(fā)芽數(shù)均達(dá)到4.00 個(gè)/cm2以上。除處理R2C0外,其他處理與CK新發(fā)芽數(shù)均無(wú)顯著差異。表明僅添加低濃度沼澤紅假單胞菌可以顯著增加苔蘚的新發(fā)芽數(shù)。

圖4 試驗(yàn)?zāi)┢诟魈幚硖μ\新發(fā)芽數(shù)Fig.4 New sprouting number of moss at the end of each treatment

對(duì)苔蘚新發(fā)芽數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)與方差齊性檢驗(yàn),結(jié)果均不顯著(P>0.05),滿足方差分析的前提假設(shè)。方差分析結(jié)果(表3)表明,沼澤紅假單胞菌的濃度對(duì)苔蘚新發(fā)芽數(shù)影響顯著(F=4.247,P=0.031);普通小球藻的濃度以及沼澤紅假單胞菌和小球藻的交互作用對(duì)苔蘚新發(fā)芽數(shù)無(wú)顯著影響。

表3 試驗(yàn)?zāi)┢谔μ\新發(fā)芽數(shù)方差分析結(jié)果

2.3 菌藻添加對(duì)苔蘚新發(fā)芽莖長(zhǎng)的影響

從各處理苔蘚新發(fā)芽莖長(zhǎng)隨時(shí)間變化趨勢(shì)(圖5)可以看出,在全培育期內(nèi),各處理苔蘚新發(fā)芽莖長(zhǎng)均呈穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì),且在末期仍保持積極的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。在培育期第16天后,處理R2C0的苔蘚新發(fā)芽莖長(zhǎng)始終長(zhǎng)于其他處理,處理R0C1的新發(fā)芽莖長(zhǎng)增長(zhǎng)速率加快。在第32天收獲時(shí),處理R0C1的莖長(zhǎng)與處理R2C0基本一致,CK的新發(fā)芽莖長(zhǎng)最短。

圖5 各處理苔蘚新發(fā)芽莖長(zhǎng)隨時(shí)間的變化Fig.5 Changes of new sprouting length of moss with time in each treatment

多重比較結(jié)果(圖6)表明在試驗(yàn)?zāi)┢?處理R2C0和R0C1的新發(fā)芽莖長(zhǎng)最長(zhǎng),為6.45 mm,與處理R1C1-R2C2無(wú)顯著差異,顯著長(zhǎng)于處理R0C2和CK。CK的新發(fā)芽莖長(zhǎng)最短,僅為4.81 mm。處理R1C1-R0C1的新發(fā)芽莖長(zhǎng)均達(dá)到5 mm以上。處理R1C1、R1C2、R1C0、R2C2與CK新發(fā)芽數(shù)均無(wú)顯著差異。對(duì)苔蘚新發(fā)芽莖長(zhǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)與方差齊性檢驗(yàn),結(jié)果均不顯著(P>0.05),滿足方差分析的前提假設(shè)。方差分析結(jié)果(表4)表明,沼澤紅假單胞菌的濃度對(duì)苔蘚新發(fā)芽莖長(zhǎng)影響顯著(F=4.185,P=0.032);普通小球藻的濃度以及沼澤紅假單胞菌和小球藻的交互作用對(duì)苔蘚新發(fā)芽莖長(zhǎng)無(wú)顯著影響。

圖6 試驗(yàn)?zāi)┢诟魈幚硖μ\新發(fā)芽莖長(zhǎng)Fig.6 New sprouting length of moss at the end of each treatment

表4 試驗(yàn)?zāi)┢谔μ\新發(fā)芽莖長(zhǎng)方差分析結(jié)果

3 討 論

3.1 沼澤紅假單胞菌對(duì)羽枝青蘚生長(zhǎng)的影響

沼澤紅假單胞菌的添加顯著促進(jìn)了羽枝青蘚的生長(zhǎng)發(fā)育。具體表現(xiàn)為:相比對(duì)照處理,添加低濃度沼澤紅假單胞菌將羽枝青蘚蓋度提高了14.3%、新發(fā)芽數(shù)增加了61.2%、新發(fā)芽莖長(zhǎng)增長(zhǎng)了34.0%。這可能與光合細(xì)菌自身的生理特性有關(guān)。光合細(xì)菌可通過自身代謝和生物固氮功能,將大氣中的分子態(tài)氮及土壤中的不溶性磷酸鹽轉(zhuǎn)化為植物可吸收的離子態(tài)氮磷,為作物提供有效養(yǎng)分[14-16]。此外,光合細(xì)菌能提高土壤中銨態(tài)氮的含量,為放線菌提供氮源,從而提高土壤中放線菌含量[26]。而放線菌和光合細(xì)菌一樣可以提高土壤中有效磷的含量,釋放植物激素促進(jìn)多種植物生長(zhǎng)[27-28]。這可能也是光合細(xì)菌促進(jìn)羽枝青蘚生長(zhǎng)的一個(gè)原因。

試驗(yàn)結(jié)果表明,低濃度沼澤紅假單胞菌相較于高濃度菌對(duì)羽枝青蘚的促生效果更好。可能是因?yàn)楦邼舛染a(chǎn)生的植物激素濃度較高,抑制了苔蘚的生長(zhǎng)。光合細(xì)菌的胞外分泌物中含有大量植物激素,如吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)、氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid,ALA)等[29]。這些外源激素也可被植物吸收利用,從而影響植物生長(zhǎng)[30]。高葉青等人通過短葉對(duì)齒蘚愈傷組織生長(zhǎng)對(duì)不同濃度IAA響應(yīng)效果的研究發(fā)現(xiàn),低濃度IAA處理的愈傷組織,其分化出的原絲體長(zhǎng)度最長(zhǎng),直徑最大,而高濃度IAA處理的愈傷組織其原絲體短而稠密[31],這表明高濃度IAA會(huì)對(duì)苔蘚莖長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。此外,盡管光合細(xì)菌可以促進(jìn)溶磷放線菌的繁殖,提高基質(zhì)中有效磷的含量,但放線菌會(huì)和苔蘚爭(zhēng)奪銨態(tài)氮[26],降低基質(zhì)中銨態(tài)氮含量。因此,過高濃度的沼澤紅假單胞菌可能使放線菌和苔蘚的共生平衡轉(zhuǎn)化為競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,這也可能是高濃度菌對(duì)羽枝青蘚促生效果較差的原因。

3.2 小球藻對(duì)羽枝青蘚生長(zhǎng)的影響

單獨(dú)添加小球藻對(duì)羽枝青蘚的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)均無(wú)顯著影響。這與陳祥舟等人的研究結(jié)果[23]一致。但也有眾多對(duì)其他蘚種的研究證實(shí),藻類可以釋放胞外多糖促進(jìn)苔蘚莖葉體萌發(fā),也可提高土壤內(nèi)有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分含量,促進(jìn)植物生長(zhǎng)[20]。白雪強(qiáng)等人的研究表明,添加小球藻可延緩銀葉真蘚植株衰老,使其保持較好的生長(zhǎng)狀況[12]。鞠孟辰等人的研究也表明,添加小球藻和硅藻可以提高土生對(duì)齒蘚結(jié)皮的微生物多樣性,促進(jìn)結(jié)皮發(fā)育[11],這些均與本研究結(jié)果不符。這可能因不同蘚種的生理習(xí)性而異,土生對(duì)齒蘚和銀葉真蘚大多為土生直立型蘚,而羽枝青蘚為石生匍匐型蘚,大多定植在養(yǎng)分貧瘠的巖石表面,其對(duì)有機(jī)質(zhì)的需求和養(yǎng)分吸收方式可能與土生直立蘚不同,所以沒有呈現(xiàn)出一致的促生效果。另一方面,沼澤紅假單胞菌的添加會(huì)促進(jìn)放線菌生長(zhǎng)[26],羽枝青蘚的優(yōu)勢(shì)內(nèi)生菌也是放線菌[32],而放線菌可產(chǎn)生抗生素裂解綠藻[33],所以小球藻可能因被抑殺而沒有體現(xiàn)出應(yīng)有的促生效果。此外,藻類過度繁殖時(shí),其對(duì)苔蘚的促生作用就會(huì)轉(zhuǎn)化為競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系[20],也可能是小球藻對(duì)羽枝青蘚促生效果不明顯的原因。在以往的研究中,小球藻的施加時(shí)間均為種源播撒時(shí)或播撒后,提前施加小球藻可改善養(yǎng)分環(huán)境,也可避免苔蘚與藻類的競(jìng)爭(zhēng),可能會(huì)達(dá)到較為理想的效果。

3.3 菌藻交互作用對(duì)羽枝青蘚生長(zhǎng)的影響

微生物間的營(yíng)養(yǎng)互作、信號(hào)交流等都在同時(shí)進(jìn)行[34],與單一微生物培養(yǎng)體系相比,多種微生物共生體系具有更豐富的物種多樣性,更有利于培養(yǎng)體系的穩(wěn)定和持續(xù)運(yùn)行[35]。如張娜等人[36]的研究表明,沼澤紅假單胞菌和枯草芽孢桿菌混施比2種微生物單施對(duì)水稻產(chǎn)量和結(jié)實(shí)率的增產(chǎn)效果更好。但本研究表明,菌藻混施促生效果不如單獨(dú)施加沼澤紅假單胞菌,這可能與小球藻和沼澤紅假單胞菌的生理特性有關(guān)。放線菌可產(chǎn)生抗生素裂解綠藻[33],光合細(xì)菌的添加又可顯著提高土壤中放線菌的含量[37]。意味著同時(shí)添加沼澤紅假單胞菌和小球藻會(huì)增強(qiáng)放線菌對(duì)小球藻的抑殺作用。沼澤紅假單胞菌可以提高土壤中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷的含量,促進(jìn)植物生長(zhǎng)[38],而綠藻會(huì)爭(zhēng)奪這些養(yǎng)分合成細(xì)胞[21],其常被用于處理富營(yíng)養(yǎng)化的水體,也是利用了這一生理習(xí)性。因此,光合細(xì)菌的添加對(duì)綠藻可能存在抑制作用,綠藻也可能會(huì)限制光合細(xì)菌對(duì)植物的促生效果,二者間的關(guān)系變化自然會(huì)影響其對(duì)植物促生效果的呈現(xiàn)。

除二者間相互作用外,二者對(duì)羽枝青蘚單獨(dú)的作用效果也會(huì)因濃度及施用量的改變而異。李靖宇等人[39]的研究表明在藻結(jié)皮向蘚結(jié)皮演替的過程中,部分放線菌相對(duì)豐度出現(xiàn)顯著下降,這意味著隨著結(jié)皮演替,苔蘚與放線菌之間可能會(huì)出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。說明光合細(xì)菌對(duì)放線菌的促生作用過強(qiáng)會(huì)對(duì)苔蘚產(chǎn)生不利影響。藻類過度繁殖時(shí),其對(duì)苔蘚的促生作用也會(huì)轉(zhuǎn)化為競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系[20]。因此,找出適宜的濃度配比才能更好地協(xié)調(diào)菌藻的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)二者對(duì)植物促生效果的最大化。

菌藻交互作用對(duì)羽枝青蘚的新發(fā)芽數(shù)和莖長(zhǎng)均無(wú)顯著影響,但對(duì)羽枝青蘚的蓋度有顯著影響。這可能與蓋度的計(jì)算規(guī)則有關(guān),本研究蓋度的計(jì)算依靠新發(fā)芽數(shù)情況進(jìn)行判定,對(duì)蓋度有影響只能說明菌藻混施處理的羽枝青蘚發(fā)芽比較均勻,但不代表發(fā)芽數(shù)多,苔蘚結(jié)皮的生長(zhǎng)狀況還要考慮新發(fā)芽數(shù)和莖長(zhǎng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。可能的原因是藻類利用了高濃度菌產(chǎn)生的養(yǎng)分,抑制了過剩的養(yǎng)分對(duì)羽枝青蘚的不利作用,使二者混施對(duì)羽枝青蘚的促生效果更顯著。

4 結(jié) 論

沼澤紅假單胞菌的添加對(duì)羽枝青蘚各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)(蓋度、新發(fā)芽數(shù)、新發(fā)芽莖長(zhǎng))均有顯著的促進(jìn)作用。單獨(dú)添加小球藻對(duì)羽枝青蘚的生長(zhǎng)無(wú)顯著影響,但和沼澤紅假單胞菌混施可提高結(jié)皮蓋度。羽枝青蘚擴(kuò)繁的最優(yōu)處理為“添加低濃度(OD600=3.231,12 mL/L)沼澤紅假單胞菌”。人工氣候室條件下(溫度20 ℃、空氣濕度80%、光照強(qiáng)度1 500～2 000 lx、光照時(shí)間16 h/8 h(晝/夜))培育32 d后,最優(yōu)處理相比對(duì)照可將蓋度提高14.3%,新發(fā)芽數(shù)增加61.2%,新發(fā)芽莖長(zhǎng)增長(zhǎng)34.0%。沼澤紅假單胞菌可顯著促進(jìn)羽枝青蘚生長(zhǎng)發(fā)育,建議在后期石生苔蘚結(jié)皮種源擴(kuò)繁實(shí)踐中多加考慮和借鑒。