这是一个常见的误解,需要澄清一下:橡胶树本身并不具备与固氮微生物形成根瘤共生体来固定大气氮素的能力。
让我们分解一下真相,并解释相关的概念:
橡胶树的分类与固氮能力:
- 橡胶树属于大戟科。
- 自然界中,能够与微生物形成根瘤共生体进行生物固氮的植物主要集中在几个特定的科:
- 豆科: 与根瘤菌共生,是最著名的固氮共生系统(如大豆、豌豆、苜蓿)。
- 放线菌结瘤植物: 包括木麻黄科、杨梅科、鼠李科、马桑科、蔷薇科(部分)、桦木科(部分)等。它们与弗兰克氏放线菌共生形成根瘤固氮(如木麻黄、杨梅、沙棘)。
- 关键点:橡胶树(大戟科)不在这些已知能形成固氮根瘤的植物科之列。 它没有天然的根瘤共生系统来固定大气氮。
橡胶树需要氮素,从哪里来?
- 橡胶树是生长迅速的乔木,需要大量的氮素来合成蛋白质、叶绿素等物质,支持其生长和胶乳生产。
- 在自然生态系统或人工种植园中,橡胶树所需的氮素主要来源是:
- 土壤有机质矿化: 微生物分解土壤中的动植物残体释放出铵态或硝态氮。
- 施肥: 人工种植园中,氮肥(尿素、铵态肥、硝态肥)是最主要的氮源输入。
- 大气沉降: 雨水、尘埃携带少量氮化合物。
- 共生菌根: 这才是橡胶树真正依赖的共生关系(见下一点)。
橡胶树的真实共生伙伴:菌根真菌
- 橡胶树根系与丛枝菌根真菌形成极其普遍且重要的共生关系。
- 作用: AMF 的菌丝网络极大地扩展了根系吸收水分和矿质营养(尤其是磷)的范围和效率。磷是橡胶树生长和产胶的另一关键限制因子。
- 与固氮无关: 菌根真菌本身不具备固氮能力。它们的主要作用是协助吸收土壤中已有的矿质养分(P, Zn, Cu等)和水。虽然某些自由生活的固氮菌可能与菌根网络有关联,但这并非橡胶树-AMF共生的直接功能,效率也远低于根瘤共生。
关于“根瘤”和“放线菌”的澄清:
- “根瘤”: 在橡胶树上观察到的根瘤状结构,很可能是根结线虫侵染造成的虫瘿(根结),或者是其他病原菌引起的异常增生,并非有益的固氮共生根瘤。有益的固氮根瘤内部含有共生菌(根瘤菌或弗兰克氏菌),并有固氮酶活性。
- 放线菌(弗兰克氏菌): 确实是一种非常重要的固氮共生微生物,但它专一性地与前面提到的那些放线菌结瘤植物共生(如木麻黄、杨梅)。弗兰克氏菌不会与橡胶树形成固氮共生体。
橡胶树如何“速生”而不固氮?
- 适应性: 橡胶树原生于热带雨林,那里的土壤有机质分解快,养分循环相对较快。
- 菌根助力: AMF 极大地提高了其吸收土壤中有限磷素的能力,缓解了一个关键的生长限制因子。
- 人工干预: 在现代种植园中,其速生高产完全依赖高强度的施肥管理(特别是氮肥和磷肥),以及良好的水分管理。如果没有充足的肥料投入,橡胶树在贫瘠土壤上无法实现速生高产。
总结:
- 橡胶树(大戟科)自身不具备生物固氮能力。 它不属于能与根瘤菌或弗兰克氏放线菌形成固氮根瘤共生的植物类群。
- 橡胶树根系常见的瘤状物通常是病原(如根结线虫)引起的,而非固氮共生根瘤。
- 橡胶树真正的关键共生伙伴是丛枝菌根真菌,其主要功能是高效吸收磷等矿质营养和水分,而非固氮。
- 橡胶树速生和高产所需的大量氮素,主要来源于土壤有机质矿化、大气沉降,在种植园中则绝对依赖于人工施用的氮肥。
- 弗兰克氏放线菌是重要的固氮共生菌,但其宿主是特定的放线菌结瘤植物(木麻黄、杨梅等),与橡胶树无关。
因此,“橡胶树根瘤共生真相”的核心在于:橡胶树没有固氮根瘤共生系统。 它的快速生长依赖于菌根共生提高磷吸收效率,以及(在人工栽培中)充足的外源氮肥供应。将豆科或放线菌结瘤植物的固氮机制套用到橡胶树上是不正确的。