接種叢枝菌根真菌對不同綠化植物根際微環(huán)境的影響

摘要：為改善城市綠化土壤環(huán)境、提升綠化苗木的栽培效率，以常見綠化植物大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草、芍藥為試驗材料，采用盆栽試驗研究叢枝菌根真菌（AM真菌）接種對不同綠化植物根際微環(huán)境的影響。結(jié)果表明，5種不同綠化植物接種后均會發(fā)生侵染，法國冬青侵染率最大，達到72.1%；接種AM真菌后，不同綠化植物pH值均顯著下降；接種AM真菌的綠化植株根際土壤微生物數(shù)量較對照顯著增加，法國冬青中細(xì)菌、真菌、放線菌增加幅度最大，分別為56.54%、70.83%、72.51%；接種AM真菌的植株根際土壤酶活性較對照顯著增加，法國冬青磷酸酶、蛋白酶、脫氫酶、蔗糖酶增加幅度最大，分別為18.95%、43.64%、41.46%、17.17%；接種組植株根際土壤養(yǎng)分含量較對照組顯著增加，法國冬青有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀含量增幅最大，分別為10.63%、11.51%、5.99%、9.87%；接種組植株生物量較對照組顯著增加，法國冬青株高、地徑、總干質(zhì)量增幅最大，分別為23.29%、41.07%、26.73%。這說明叢枝菌根真菌可改善綠化植物的根際微環(huán)境，提高土壤肥力，從而促進綠化植物生長發(fā)育。

關(guān)鍵詞：叢枝菌根真菌；根際微環(huán)境；綠化植物；土壤；微生物；養(yǎng)分；生長發(fā)育

中圖分類號： S182 文獻標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2017）18-0149-04

收稿日期：2017-03-20

基金項目：內(nèi)蒙古自治區(qū)教育廳項目（編號：NJZY16451）。

作者簡介：杜俊卿（1975—），女，內(nèi)蒙古太仆寺旗人，碩土，講師，研究方向為園藝作物栽培。E-mail：dujunqing7511@163.com。 叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizae，簡稱AM真菌）是土壤中分布最廣泛的一類真菌，類型豐富，可與大多數(shù)植物結(jié)合形成互惠共生體-叢枝菌根[1-3]。關(guān)于叢枝菌根的生物學(xué)效應(yīng)，前人在小麥[4]、紫苜蓿[5]、甜椒[6]、南方紅豆杉[7]、翅果油樹[8]、紅花[9]、枳橙[10]、紫穗槐[11]等植物上進行了大量的研究，認(rèn)為叢枝菌根可降低植株根際的pH值，改善土壤微環(huán)境，提升土壤養(yǎng)分含量，促進作物生長和增強抗逆性。大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草、芍藥是最常見的城市綠化植物，在城市環(huán)境美化中發(fā)揮著非常重要的作用，為人們提供了文明、健康的生活、學(xué)習(xí)及工作環(huán)境。近年來，隨著城市化建設(shè)的飛速發(fā)展，城市綠化土壤生態(tài)環(huán)境日益惡化，對綠化植株生長產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，如何改善綠化土壤生態(tài)環(huán)境已成為當(dāng)務(wù)之急。大量研究表明，叢枝菌根可改善土壤環(huán)境，促進植株生長，提升植株抗逆性，但相關(guān)研究大都集中在作物栽培等方面，而關(guān)于叢枝菌根真菌對綠化植物根際微環(huán)境的影響尚未見相關(guān)報道。因此，本試驗以常見的綠化植物大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草、芍藥為材料，研究AM真菌接種對不同綠化植物生物量和根際土壤微環(huán)境的影響，并初步對AM真菌促進綠化植物生長的機理進行探討，以期為改善城市綠化土壤環(huán)境、促進綠化植物生長提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試植物為常見的城市綠化植物：大葉女貞（Ligustrum lucidum）、法國冬青（Viburnum odoratissimum）、桂花（Osmanthus fragrans）、三葉草（Galium odoratum）、芍藥（Paeonia lactiflora）。供試AM菌種為摩西球囊霉菌（Glomus mosseae），由北京市農(nóng)林科學(xué)院叢枝菌根真菌種質(zhì)庫提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗于2016年3月20日開始實施，選購長勢一致的大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草及芍藥幼苗各40株，分別定植于花盆中，每盆定植1株，栽培基質(zhì)為沙 ∶ 蛭石 ∶ 綠化土壤=1 ∶ 1 ∶ 1的混合基質(zhì)。每種植物試驗中共設(shè)置2個處理，即分別于定植時單株接種AM真菌接種物15 g和接種滅菌的AM真菌接種物15 g，每處理各重復(fù)20次。試驗期間，給予各處理植株正常的水肥管理，定植180 d后，分別進行各指標(biāo)測定。

1.2.2 測定指標(biāo)及方法 綠化植物菌根侵染率采用Phillips等的方法進行測定，菌根侵染率=侵染菌根段數(shù)/檢測菌根段數(shù)×100%；綠化植物生物量測定主要測定植物的株高、地徑及總生物量干質(zhì)量；根際土壤采樣方法為：將整個植株從培養(yǎng)基中連根取出，將根系表面的土壤輕輕抖落，然后用試管刷將緊密黏附在根系周圍的土壤輕輕刷下并收集，作為根際土壤用于后續(xù)研究。綠化植物根際土壤pH值測定采用去離子水浸提法測定；綠化植物根際土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別采用外加熱重鉻酸鉀容量法、堿解擴散法、碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法、乙酸銨提取-火焰光度法測定；綠化植物根際土壤酸性磷酸酶、脲酶及蛋白酶活性分別用磷酸苯二鈉比色法、靛酚比色法及茚三酮法進行測定；綠化植物根際細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量測定采用稀釋平板法，培養(yǎng)基分別為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、孟加拉紅培養(yǎng)基和改良高氏一號培養(yǎng)基。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 試驗數(shù)據(jù)用Excel 2010進行整理及作圖，用SPSS 18.0軟件進行差異顯著分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 接種AM真菌后不同綠化植物的菌根侵染率

5種不同綠化植物經(jīng)AM真菌接種180 d后，根際土壤中均發(fā)現(xiàn)有大量的菌絲生成，大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草、芍藥的菌根侵染率分別達到58.3%、72.1%、68.2%、486%、50.26%，對照無菌根產(chǎn)生，差異顯著（圖1）。這說明AM真菌接種可顯著提升綠化植物的菌根侵染率，侵染率水平與植物種類有關(guān)。

2.2 接種AM真菌對不同綠化植物根際土壤pH值的影響

根際土壤pH值是根際微環(huán)境的重要因素，通過影響土壤微生物群落結(jié)果、土壤酶活性及礦質(zhì)元素形態(tài)等來對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生影響。5種不同綠化植物經(jīng)AM真菌接種過后，植物根際土壤的pH值顯著降低，其中法國冬青下降幅度最大，達到8.21%（圖2）。這表明接種AM真菌可顯著降低綠化植物根際土壤的pH值，下降幅度可能與菌根侵染率和植物種類存在一定相關(guān)性。endprint

2.3 接種AM真菌對不同綠化植物根際微生物數(shù)量的影響

細(xì)菌是土壤中數(shù)量最多、分布最為廣泛的微生物，有自養(yǎng)細(xì)菌和異養(yǎng)細(xì)菌兩大類型，常見的有固氮菌、硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌、溶磷細(xì)菌等，對土壤肥力和活性有顯著影響。AM真菌接種后，大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草、芍藥根際土壤中細(xì)菌的數(shù)量分別較對照增加30.94%、56.54%、33.92%、3085%、46.58%，均達到顯著差異水平（圖3-a）。這說明接種AM真菌可顯著增加綠化植物根際土壤的細(xì)菌數(shù)量。真菌在土壤中類型眾多、分布廣泛，具有分解有機質(zhì)、促進炭氮循環(huán)等重要功能，常見的有根表真菌、菌根真菌等，對土壤肥力和活性影響顯著。AM真菌接種后，大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草、芍藥根際土壤中放線菌的數(shù)量分別較對照增加41.27%、70.83%、57.35%、44.38%、45.70%，均達到顯著差異水平（圖3-b）。這說明接種AM真菌可顯著增加綠化植物根際土壤的真菌數(shù)量。放線菌在土壤中廣泛分布，主要以孢子或菌絲狀態(tài)存在，屬異養(yǎng)型微生物，具有分解有機物，促進物質(zhì)循環(huán)及改善土壤團粒結(jié)構(gòu)等重要功能，對于土壤肥力和活性影響顯著。AM真菌接種后，大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草、芍藥根際土壤中放線菌的數(shù)量分別較對照增加47.83%、72.51%、39.71%、42.67%、44.36%，均達到顯著差異水平（圖3-c）。這說明接種AM真菌可顯著增加綠化植物根際土壤的放線菌數(shù)量。綜上所述，綠化植物接種AM真菌后，可顯著增加植物根際土壤的微生物數(shù)量。

2.4 接種AM真菌對不同綠化植物根際土壤酶活性的影響

磷酸酶是土壤中一類非常重要的水解酶，它可將有機磷化合物進行分解形成可供植物直接利用的磷素形態(tài)，對植物磷營養(yǎng)吸收具有非常重要的作用。從表1可以看出，接種AM真菌后，大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草、芍藥根際土壤磷酸酶活性分別較對照增強14.16%、20.39%、17.80%、14.85%、16.02%，均達到顯著差異水平。這說明接種AM真菌可以顯著增強綠化植物根際土壤磷酸酶活性，其原因可能是接種AM真菌致使根際土壤pH值顯著下降，進而促進根際土壤磷酸酶活性上升。蛋白酶是與土壤中氮素循環(huán)緊密相關(guān)的酶類，其活性影響植物對氮素的吸收和利用。接種AM真菌后，大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草、芍藥根際土壤蛋白酶活性分別較對照增強34.21%、43.64%、38.04%、4420%、38.33%，均達到顯著差異水平。這說明接種AM真菌可以顯著增強綠化植物根際土壤的蛋白酶活性，其原因可能是接種AM真菌后微生物數(shù)量顯著增加，導(dǎo)致根際蛋白酶活性上升。脫氫酶是一類反映土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能多

樣性的重要指標(biāo)，與土壤有機質(zhì)的降解密切相關(guān)。接種AM真菌后，大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草、芍藥根際土壤蛋白酶活性分別較對照增強36.00%、41.46%、37.97%、3293%、41.10%，均達到顯著差異水平。這說明接種AM真菌可以顯著增強綠化植物根際土壤的脫氫酶活性，其原因可能是綠化植物接種AM真菌后，根際土壤的微生物數(shù)量顯著增加所致。蔗糖酶是別稱轉(zhuǎn)化酶，它的功能是促進蔗糖水解生成葡萄糖和果糖，增加土壤中的可溶解養(yǎng)分，為植物生長發(fā)育提供能源物質(zhì)，其活性與土壤中微生物活性及土壤狀況有關(guān)。接種AM真菌后，大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草、芍藥根際土壤蛋白酶活性分別較對照增強11.16%、17.17%、10.53%、14.83%、9.41%，均達到顯著差異水平。這說明接種AM真菌可以顯著增強綠化植物根際土壤的蔗糖酶活性，其原因可能是綠化植物接種AM真菌后，根際土壤微生物數(shù)量顯著增加所致。綜上所述，綠化植物接種AM真菌可顯著增強根際土壤酶活性，增加幅度與菌根侵染率和植物種類有關(guān)。

2.5 接種AM真菌對不同綠化植物根際土壤養(yǎng)分含量的影響

有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀含量是反映土壤養(yǎng)分質(zhì)量的重要指標(biāo)，直接影響綠化植物的生長發(fā)發(fā)育。大量研究表明，根際豐富的微生物和較高的土壤酶活性有助于提升根際土壤的養(yǎng)分含量。經(jīng)AM真菌接種后，5種綠化植物根際土壤的有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀含量較對照顯著增加。其中，大葉女貞接種AM真菌后根際土壤的有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀含量分別增加9.93%、9.86%、5.7%、377%；法國冬青接種AM真菌后根際土壤的有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀含量分別增加10.63%、11.51%、5.99%、9.87%；桂花接種AM真菌后根際土壤的有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀含量分別增加9.85%、9.02%、4.38%、3.09%；三葉草接種AM真菌后根際土壤的有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀含量分別增加9.88%、9.07%、2.73%、5.04%；芍藥接種AM真菌后根際土壤的有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀含量分別增加9.92%、8.86%、3.31%、8.04%（圖4）。這表明接種AM真菌可顯著提升綠化植物根際土壤的養(yǎng)分含量，其原因可能是接種AM真菌后，植物根際的微生物數(shù)量和土壤酶活性顯著提高，進而導(dǎo)致根際土壤養(yǎng)分含量顯著增加。

2.6 接種AM真菌對不同綠化植物生物量的影響

5種不同綠化植物接種AM真菌180 d后，對各植株的株高、地徑及總干質(zhì)量進行測定，結(jié)果表明，接種AM真菌后，大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草、芍藥的株高分別較對照增加12.73%、23.29%、10.26%、12.10%、8.81%，差異達到顯著水平；接種AM真菌后，大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草、芍藥的地徑分別較對照增加32.02%、41.07%、23.57%、3846%、19.23%，差異達到顯著水平；接種AM真菌后，大葉女貞、法國冬青、桂花、三葉草、芍藥的總干質(zhì)量分別較對照增加12.44%、26.73%、25.68%、12.40%、 9.84%，差異達到顯著水平。上述結(jié)果表明，接種AM真菌可顯著增加綠化植物的生物量，其原因可能是接種AM真菌后，植物根際微生物數(shù)量和土壤酶活性顯著提高，導(dǎo)致根際土壤養(yǎng)分含量大幅提升，進而促進了綠化植物的生長發(fā)育。endprint

3 結(jié)論與討論

目前，關(guān)于叢枝菌根對植物生長發(fā)育的效應(yīng)及其機制已有大量的研究，如袁麗環(huán)等采用溫室盆栽試驗的方法研究了叢枝菌根接種對翅果油樹幼苗根際微環(huán)境的影響，結(jié)果表明，接種AM真菌的翅果油樹幼苗根際土壤pH值顯著下降，根際土壤的細(xì)菌、放線菌、固氮菌等土壤微生物數(shù)量，磷酸酶、脲酶、蛋白酶等土壤酶活性及根際的速效氮、速效磷等含量均顯著提升，進而導(dǎo)致生物量顯著增加，其中尤以摩西球囊霉和脆無梗囊霉雙接種效果最為顯著[8]。相關(guān)研究表明，土壤微生物及土壤酶是土壤微環(huán)境中非常重要的活性物質(zhì)，通常參與土壤中眾多的化學(xué)過程，其含量和活性與土壤肥力狀況息息相關(guān)[12]。本試驗首次就AM真菌接種對綠化植物的影響進行了研究，結(jié)果表明，AM真菌接種顯著降低綠化植物根際土壤的pH值，根際土壤細(xì)菌、放線菌和真菌等微生物數(shù)量和土壤磷酸酶、蛋白酶、脫氫酶和蔗糖酶等土壤酶活性均顯著提高，根際土壤的有機質(zhì)、速效氮、速效磷及速效鉀等含量顯著提高，土壤肥力狀況明顯好轉(zhuǎn)，綠化植株的生物量顯著提高，這與前人對叢枝菌根真菌的生物學(xué)效應(yīng)研究較為一致。其機制可能是不同綠化植物接種AM真菌后，根際土壤的微生物含量和土壤酶活性較對照顯著提高，而根際pH值的降低進一步促進了土壤磷酸酶等活性提高，進而促使綠化植物根際的有機質(zhì)、速效氮、速效磷及速效鉀含量顯著增加，土壤肥力較對照得到明顯改善，因此，植株生物量顯著提高。同時，本研究發(fā)現(xiàn)，雖然不同綠化植物接種AM真菌均可顯著提高根際環(huán)境和生物量，但是提高效果不一，這可能是由于AM真菌與不同綠化植物的親和度不一所致。綜上所述，接種AM真菌可顯著改善綠化植物根際的土壤微環(huán)境，促進綠化植物的生長和發(fā)育，可以為城市綠化土壤改善提供參考和借鑒。

參考文獻：

[1]Smith S E，Smith F A，Jakobsen I. Mycorrhizal fungi can dominate phosphate supply to plants irrespective of growth responses[J]. Plant Physiology，2003，133（1）：16-20.

[2]Harley J L. The signiticance of mycorrhiza[J]. Mycological Research，1989，92（2）：129-134.

[3]Arines J，Quintela M，Vilari O A，et al. Protein patterns and superoxide dismutase activity in nonmycorrhizal and arbuscular mycorrhizal Pisum sativum L. plants[J]. Plant & Soil，1994，166（1）：37-45.

[4]崔美香，李 焱，盧彥琦. 不同叢枝菌根真菌對小麥幼苗侵染及生物產(chǎn)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（1）：57-59.

[5]韓華雯，孫麗娜，姚 拓，等. 不同促生菌株組合對紫花苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報，2013，22（5）：104-112.

[6]王林闖，賀超興，張志斌. AM真菌對不同栽培基質(zhì)甜椒生長及產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J]. 中國蔬菜，2010（16）：32-37.

[7]付曉峰，張桂萍，張小偉，等. 溶磷細(xì)菌和叢枝菌根真菌接種對南方紅豆杉生長及根際微生物和土壤酶活性的影響[J]. 西北植物學(xué)報，2016，36（2）：353-360.

[8]袁麗環(huán)，閆桂琴. 叢枝菌根化翅果油樹幼苗根際土壤微環(huán)境[J]. 植物生態(tài)學(xué)報，2010，34（6）：678-686.

[9]王振楠，楊美玲，劉 鴦，等. 叢枝菌根真菌對紅花生長及根際土壤微環(huán)境的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2016，32（4）：904-909.

[10]徐海燕，雷世梅，熊 偉，等. 叢枝菌根化枳橙根際微生態(tài)環(huán)境的研究[J]. 西南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，34（10）：65-71.

[11]岳 輝，陳秋計，劉 英. 接種菌根對礦區(qū)植物根際微環(huán)境的改良效果研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2015，17（6）：88-93.

[12]張恩和，張新慧，王惠珍. 不同基因型春蠶豆對磷脅迫的適應(yīng)性反應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)報，2004，24（8）：1589-1593.唐登明，黃文彬，蔡國祥. 不同因素對弗吉尼亞櫟營養(yǎng)液育苗成活率的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（18）：153-155.endprint