外生菌根菌造林

菌根真菌的生態角色

我們一般對森林中泥土可見的生物(例如植物及動物)的生態認識較多,而泥土中的微小生物則較少留意。

在泥土中的微生物量及種類之多,遠多於我們能在陸地肉眼能見的「高等生物」。土壤中的真菌是構成陸地生態系統的重要部分,真菌擔任的不只是「分解者」的角色,也有很多其他重要作用,菌根真菌(mycorrhizal fungi)是其中一例子。

菌根真菌(mycorrhizal fungi)是普遍存在於土壤中的真菌,可與植物的根系共生的真菌,形成菌根共生的關係。與植物「共生」即是不但不會危害寄主植物的健康,更是互惠共榮而生。

共生的菌根真菌從植物體內組織細胞獲取碳水化合物等營養物質,而菌根真菌也會增進植物根部與土壤接觸的面積,增加植物吸收水分及養分等的能力,因而促進植物的生長。

根據真菌與根的結合方式,菌根真菌主要可分為外生菌根真菌(ectomycorrhizae)、內生菌根真菌(endomycorrhizae)及外內生菌根真菌(ectendomycorrhiae)等三大類。

菌根真菌一般已知對生態的好處有以下:

1. 促進植物生長
植物吸收養分及水分的部位,主要在於新生根部之根毛;然而,菌根真菌的感染具有促進根毛的產生。因此,菌根真菌不但具有促進養份及水分吸收的功效,還具備改善土壤結構,增加土壤通氣性及保水力,並促進植物的生長與發育。研究結果證實菌根真菌與苗木共生後,對苗木地上部或地下部生長都有顯著的效益。接種菌根真菌的苗木生長速度比未接種的苗木高數倍。
2. 固定土壤中的養分
植物的枯落物含有酯質和酚類物質,不僅對植物和真菌有毒害作用,且會抑制枯落物的分解。菌根真菌能分泌各類酶,將此不易分解的有毒物質轉換成可供利用的養分。另外,菌根真菌通過其在土壤中的網狀生長形成大量的菌絲而把營養儲到菌絲體中,將土壤中的營養元素、水分等“ 固定”在生態系統中,這些菌絲死亡後緩慢分解,將再次為植物提供營養物質,從而提高生態系統對資源的利用效率。
3. 菌根真菌的子實體及菌絲是其他生物的食物,成為土壤食物網一員
部分菌根真菌的子實體或菌絲是土壤中的節肢動物、一些小型哺乳動物和某些鳥類的食物。這些真菌一方面作為動物的食物來源在生態系統中為維持系統中的物種多樣性發揮作用。另一方面,菌根真菌的生物量通過動物直接進入土壤食物網從而加快了物質循環。其中有少部分子實體種類是某些人類傳統文化中的食材,例如牛肝菌屬、松露屬、紅菇屬等,菇菌圓的造林項目就是以此來鼓勵農民參與計劃並照顧森林。
4. 調節生態系統中的資源配置,維持生態系統中的物種多樣性
在自然陸地生態系統中,絕大多數植物都具有共生的菌根真菌,而部分菌根真菌的專一性不強,可同時與不同寄主共生。因此,在不受干擾的森林生態系統中,已受感染的植物的根向外生長的菌絲可以進一步感染別的植物的根系,這樣就可以通過不同的菌根真菌的菌絲將系統中一些毫無親緣關係的植物聯繫在一起,並通過植物根系之間的菌絲網或稱菌絲橋或菌絲連接進行物質和資訊交流。生態學家已注意到了生態系統中的這種結合方式,並將這些由菌絲結合在一起的植物稱為「依賴植物集團(GUILDS) 」,就像是人與人之間連繫的互聯網,植物也有彼此通訊的方式。已經證明「依賴植物集團」內的植物可以菌絲為通道,在植物之間雙向傳遞營養,從而影響生態系統中的資源配置。

參考文獻:

  • 台灣林業研究專訊 Vol.18, No.6, p.15-18, 2011
  • 趙之偉. (1999) 菌根真菌在陸地生態系統中的作用. 生物多樣性, 07(3), 240-244.
  • Gianinazzi, Silvio & Gollotte, Armelle & Binet, Marie-Noëlle & van Tuinen, Diederik & Redecker, Dirk & Wipf, Daniel. (2010). Agroecology: The key role of arbuscular mycorrhizas in ecosystem services. Mycorrhiza. 20. 519-30. 10.1007/s00572-010-0333-3.