王 藝， 丁貴杰

（貴州大學 造林生態(tài)研究所， 貴州 貴陽550025）

菌根菌通過大量伸展到土壤中的根外菌絲把土壤中的礦質元素、 水分等運送到植物根內供植物吸收利用［1－2］， 同時通過根內菌絲從植物獲得其生長繁殖所需的碳水化合物， 從而與植物形成一種營養(yǎng)上的共生關系［3］， 有利于植物的生長發(fā)育， 提高植物的抗性［4］。 植物正常生長過程中， 不僅需要氮磷鉀等大中量營養(yǎng)元素， 還需要必要的微量元素。 微量元素在植物生命周期中扮演著非常重要的角色， 它們與植物的光合作用、 碳水化合物的運轉和積累密切相關， 對植物的干物質積累起著重要的作用。 目前， 在干旱脅迫下外生菌根對苗木微量元素的影響方面研究甚少。 本試驗通過在干旱脅迫下， 研究外生菌根對馬尾松Pinus massoniana 苗木微量元素吸收及分布情況， 揭示菌根化苗木在干旱脅迫下生長發(fā)育的營養(yǎng)狀況， 從而因地制宜地選擇優(yōu)良的菌種進行植樹造林， 使菌根生物技術更好地應用到生產(chǎn)實踐中。

1 材料及方法

1.1 試驗材料

試驗菌種包括： 褐環(huán)乳牛肝菌Suillus luteus Sp7 （簡稱S7）， 褐環(huán)乳牛肝菌Sp1 （簡稱S1）， 雞油菌Cantharellus cibarius（簡稱G）， 彩色豆馬勃Pisolithus tinctorius（簡稱C）， 土生空團菌Cenococcum geophilum（簡稱T）， 對照不接菌（ck）。 試驗樹種為馬尾松， 種子采自貴州省都勻市優(yōu)良林分。

1.2 菌劑制備及培養(yǎng)

［5］。

1.3 種子及土壤處理

選擇籽粒飽滿的馬尾松種子， 流水沖洗。 然后用體積分數(shù)為75%的乙醇表面消毒1 min， 無菌水沖洗4 次， 再用初始溫度45 ℃溫水浸種24 h， 濕紗布包裹， 置于25 ℃恒溫箱催芽， 待種子裂嘴露白時即可播種。 試驗基質是由第四紀紅色黏土發(fā)育的黃壤與干凈的河砂， 按體積9∶2 比例混合而成。 苗床上的土壤用甲醛溶液進行消毒10 d 后播種。 盆栽土壤在高壓滅菌鍋內（壓力0.14 Mpa， 124～126 ℃）連續(xù)滅菌2 h 后備用。 塑料花盆規(guī)格為25 cm × 28 cm， 用體積分數(shù)為95%的乙醇擦拭后晾干。 將滅菌基質稱取5 kg·盆－1， 裝入滅菌好的花盆內備用， 供試土壤的基本理化性質： 全氮為0.060 g·kg－1， 全磷0.360 g·kg－1， 全鉀1.496 g·kg－1， 有效氮66 mg·kg－1， 有效磷11 mg·kg－1， 有效鉀164 mg·kg－1， 鐵16.3 mg·kg－1，錳8.2 mg·kg－1， 銅1.6 mg·kg－1， 鋅5.6 mg·kg－1， 交換性鈣2.9 g·kg－1， 交換性鎂0.4 g·kg－1， 有機質58.8 g·kg－1。

1.4 播種和接種

播種和接種同時進行， 采用條播方式， 先將培養(yǎng)好的菌絲液噴灑在苗床上， 然后將已催芽的種子播種于苗床上， 最后再將菌液噴灑于種子周圍， 覆土。

1.5 試驗設計

試驗采用雙因素隨機區(qū)組試驗設計。 因素A 為接種處理， 分別為S7， G， S1， C， T 和ck； 因素B為干旱脅迫處理， 分別為正常水分（65±5）%， 輕度脅迫（50±5）%， 中度脅迫（35±5）%， 重度脅迫（25±5）%。重復3 次， 5 盆·處理-1， 2 株·盆-1。

選取各處理生長一致的1 年生苗木移栽至花盆中， 統(tǒng)一澆水管理， 全部恢復正常生長后， 開展干旱脅迫試驗。 最初使每盆的土壤含水量均達到飽和狀態(tài)， 然后在溫室內模擬自然干旱脅迫。 每天通過稱量法維持土壤相對含水量保持在試驗設計的范圍內。 60 d 后進行指標測定。

1.6 指標測定

干旱脅迫開始后每隔10 d 測定1 次苗高和地徑， 直至脅迫試驗結束。 在脅迫試驗結束后測定生物量和微量元素。 生物量的測定是將植株沖洗干凈， 然后置80 ℃烘箱烘至恒量， 稱干質量。 菌根依賴性（%）=（接種處理干質量－不接種處理干質量）/接種干質量×100［6］。 土壤基本分析采用常規(guī)分析方法［7］。

1.7 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 和SPSS 18.0 統(tǒng)計軟件進行數(shù)理統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫下外生菌根真菌對馬尾松幼苗生長的影響

2.1.1 苗高和地徑 外生菌根真菌與干旱脅迫對幼苗生長均產(chǎn)生了顯著影響（圖1 和表1）。 處理間差異極顯著（P＜0.01）。 在相同水分條件下， 菌根化苗高和地徑均高于對照。 隨干旱脅迫程度的加劇， 對照苗高和地徑逐漸降低， 而菌根化苗木苗高、 地徑則先增后降， 均在中度脅迫時達最大， 彼此間差異隨脅迫的加劇而增大。 接種處理T 的苗高和地徑最高， 較對照分別提高27.8%和52.9%。 說明在干旱脅迫條件下， 接種外生菌根真菌能顯著提高苗木生長和抗旱能力， 其中以菌種T 和G 效果最好。

圖1 接種外生菌根真菌對馬尾松苗高和地徑的影響Figure 1 Effects of different ectomycorrhizal fungi on the heights and ground diameters of Pinus massoniana seedlings

表1 馬尾松幼苗菌根真菌和干旱脅迫二因素試驗方差分析Table 1 Two factor analysis of Pinus massoniana seedlings in mycorrhizal fungi and drought stress

2.1.2 生物量 接種外生菌根真菌能顯著促進幼苗生物量的增加（表2）。 在相同水分條件下， 菌根化苗木地上部分、 地下部分和總生物量均高于對照， 且處理間差異極顯著（P＜0.01）。 隨水分脅迫加劇， 接種S7 和G 的苗木總生物量逐漸降低， 而接種S1， C 和T 的苗木總生物量則先增后降， 其中， 接種S1和C 的苗木在中度脅迫時達最大， 分別比對照增加230%和111%； 接種T 的苗木在輕度脅迫時達最大，比對照增加268%。 綜合在各種水分脅迫條件下的表現(xiàn)， 以菌種S1 效果最好。 說明在干旱缺水條件下，接種S1 更能增強幼苗的吸收功能， 增加干物質的積累， 進而促進苗木的生長。

在干旱條件下， 外生菌根真菌能顯著促進苗木的地上和地下部分生長， 特別是對根系的促進作用效果更加明顯， 因此， 菌根化苗木的根冠比顯著高于對照。 在干旱條件下， 外生菌根真菌能顯著提高苗木生物量， 并通過增加根系生長， 增強苗木對水分的吸收， 提高苗木抗旱能力。

2.2 干旱分脅迫下外生菌根真菌對幼苗微量元素的影響

2.2.1 對鐵質量分數(shù)的影響 由表3 可見： 相同水分條件下， 菌根化幼苗鐵質量分數(shù)均高于對照， 各菌種間差異顯著（P＜0.05）。 然而隨干旱脅迫加劇， 苗木鐵質量分數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢。 在輕度、 中度和重度脅迫時， 分別以接種C， S1， G 的苗木鐵質量分數(shù)最高， 分別較對照增加了126%， 135%和100%。在同一菌種， 不同干旱脅迫處理間苗木鐵質量分數(shù)差異顯著（P＜0.05）。 與正常水分條件相比， 輕度干旱脅迫時， 接種S7 苗木的鐵質量分數(shù)增幅最大， 達55.5%； 在中度干旱脅迫時， 接種S1 苗木的鐵質量分數(shù)增幅最大， 達47.9%； 在重度干旱脅迫時， 僅接種G 的苗木鐵質量分數(shù)高于正常水分條件， 增幅達20.9%。 說明接種后， 這些菌種既促進了苗木生長， 又顯著促進了苗木對鐵的吸收， 進而增強的苗木的抗旱性。

2.2.2 對錳質量分數(shù)的影響 在相同水分條件下， 菌根化馬尾松幼苗錳質量分數(shù)均高于對照， 且各菌種間差異顯著（P＜0.05）。 隨干旱脅迫的加劇， 除接種C 外， 其他苗木錳質量分數(shù)總體呈現(xiàn)上升趨勢。 在輕度干旱脅迫時以接種S7 的苗木錳質量分數(shù)最高， 較對照增加了34.5%； 中度和重度脅迫時， 以接種S1 的苗木質量分數(shù)最高， 分別較對照增加了33.1%和59.6%。 在同一菌種， 不同干旱脅迫處理間苗木錳質量分數(shù)差異顯著（P＜0.05）。 與正常水分條件相比， 在輕度脅迫下， 接種C 苗木的錳質量分數(shù)增幅最大， 達50.1%； 在中度和重度脅迫下， 接種S1 苗木的錳質量分數(shù)增幅最大， 分別比對照增加了46.1%和79.0%。 說明外生菌根真菌能促進苗木對錳的吸收， 且在中度和重度干旱脅迫下， 接種S1 對促進苗木錳吸收效果最好。

2.2.3 對銅質量分數(shù)的影響 外生菌根真菌對苗木銅吸收有一定影響， 且不同菌根化苗木表現(xiàn)不一致，各菌種間差異顯著（P＜0.05）。 隨水分脅迫的增加， 接種S1 和T 的苗木銅質量分數(shù)逐漸增加； 接種S7，G 和C 的苗木銅質量分數(shù)先增后減， 在輕度干旱脅迫時達最大。 在輕度脅迫時， 接種C 的苗木銅質量分數(shù)最高， 較對照增加了128%； 中度和重度干旱脅迫時， 接種S1 的苗木銅質量分數(shù)最高， 較對照分別增加155%和3.75%。 在同一菌種， 不同干旱脅迫處理間苗木銅質量分數(shù)差異顯著（P＜0.05）。 與正常水分條件相比， 在輕度干旱脅迫下， 接種C 的苗木銅質量分數(shù)增幅最大達21.9%； 在中度脅迫和重度脅迫下， 接種S1 苗木銅質量分數(shù)增幅最大， 分別為130.7%和14.5%。 說明中度和重度干旱脅迫下， 接種S1能顯著促進了苗木對銅的吸收。

2.2.4 對鋅質量分數(shù)的影響 外生菌根真菌對馬尾松幼苗鋅吸收有一定的影響， 各處理間差異顯著（P＜0.05）。 隨干旱脅迫的加劇， 除接種S1 和T 外， 其他苗木鋅質量分數(shù)逐漸降低。 在輕度、 中度和重度脅迫時， 分別以接種C， S1， T 的苗木鋅質量分數(shù)最高， 分別較對照增加了106%， 96%， 22%。 輕度干旱脅迫下， 菌根化苗木鋅質量分數(shù)均低于正常水分條件， 其中接種C 的苗木降幅最?。?.56%）。 在中度和重度干旱脅迫下， 接種S1 苗木鋅質量分數(shù)與正常水分條件相比增幅最大， 分別為達49.0%和29.3%。 說明在中度和重度脅迫下， 接種S1 能顯著提高苗木鋅質量分數(shù)。

2.2.5 對鈣質量分數(shù)的影響 外生菌根的形成對苗木鈣的吸收無明顯促進作用， 但處理間差異顯著（P＜0.05）。 隨干旱脅迫加劇， 苗木鈣質量分數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢。 在輕度脅迫時， 接種S7 的苗木鈣質量分數(shù)最高， 比對照增加了152%。 中度和重度脅迫時， 接種G 的苗木鈣質量分數(shù)最高， 分別比對照增加了90%和127%。 在同一菌種， 不同干旱脅迫處理間苗木鈣質量分數(shù)差異顯著（P＜0.05）。 與正常水分條件相比， 在輕度干旱脅迫下， 接種S7 苗木鈣質量分數(shù)增幅最大達147.4%； 在中度干旱脅迫下， 接種S7 苗木鈣質量分數(shù)增幅最大達55.5%； 在重度干旱脅迫下， 菌根化苗木鈣質量分數(shù)均低于正常水分條件， 且接種S7 苗木降幅最?。?7.1%）。 可見， 在輕度干旱脅迫下， 接種S7 能促進苗木對鈣的吸收， 而在重度干旱脅迫下， 外生菌根真菌不能促進苗木對鈣的吸收。 說明較低的土壤含水量會抑制苗木對鈣的吸收。

2.2.6 對鎂質量分數(shù)的影響 除輕度干旱脅迫時， 接種C 的苗木鎂質量分數(shù)顯著低于對照外， 菌根化苗木在各水分處理下鎂質量分數(shù)均高于對照， 且各處理間差異顯著（P＜0.05）。 隨干旱脅迫的加劇， 除接種C 外其他苗木鎂質量分數(shù)逐漸增加。 在輕度、 中度和重度脅迫時， 分別以接種S1， G， T 的苗木鎂質量分數(shù)最高， 分別較對照增加了35.6%， 56.2%， 67.6%。 在同一菌種， 不同干旱脅迫處理間苗木鎂質量分數(shù)差異不顯著（P＜0.05）。 與正常水分條件相比， 在輕度干旱脅迫下， 接種S1 苗木鎂質量分數(shù)增幅最大達12.8%； 在中度干旱脅迫下， 接種S1 苗木鎂質量分數(shù)增幅最大達20.3%。 在重度干旱脅迫下， 接種T 苗木鎂質量分數(shù)增幅最大達23.2%。 可見， 在中度干旱脅迫時， 接種S1 能促進苗木對鎂的吸收；而在重度干旱脅迫時， 接種T 仍能促進苗木對鎂的吸收。

3 結論與討論

外生菌根能促進苗木生長［8－9］。 外生菌根真菌侵染植株根系后， 改變了其根形態(tài)， 增加了植株根系的適應性， 拓寬了植株獲取營養(yǎng)的渠道， 有利于根系在土壤中的生長［10］。 本研究進一表明： 在一定干旱條件， 菌根化苗木可通過促進根系生長， 促進苗木對水分的吸收來提高苗木抗旱能力， 進而促進苗木生長。 但不同菌種促生效果不同， 在中度脅迫時菌種土生空團菌對苗高、 地徑促生效果最好， 分別比對照提高了27.8%和52.9%， 而菌種褐環(huán)乳牛肝菌Sp1 對苗木生物量促進效果最明顯， 較對照增加了230%。

干旱脅迫下， 外生菌根真菌對苗木微量元素的吸收有一定影響， 這與前人的研究結果相一致［11－12］。輕度干旱脅迫時， 接種彩色豆馬勃的苗木的鐵、 錳、 銅和鋅質量分數(shù)最高， 鈣和鎂最低； 在中度干旱脅迫時， 接種褐環(huán)乳牛肝菌Sp1 苗木鐵、 錳、 銅和鋅質量分數(shù)最高， 鈣和鎂較低。 從微量元素含量的變化來看， 菌種N1 對干旱脅迫的適應性很強， 隨著干旱脅迫的加重， 菌種褐環(huán)乳牛肝菌Sp1 能迅速適應干旱脅迫， 各種微量元素質量分數(shù)逐漸增加。 在中度脅迫時， 接種褐環(huán)乳牛肝菌Sp1 的苗木微量元素質量分數(shù)仍能維持在較高水平， 這些都有助于增強苗木抵御干旱的能力， 也就是說接種S1 的苗木能通過對自身營養(yǎng)元素調節(jié)的方式， 來增強苗木葉綠素含量和各種酶活性， 從而更有利于苗木光合作用的正常進行， 提高菌根化苗木的抗旱性。

表3 干旱脅迫下外生菌根真菌對苗木微量元素質量分數(shù)的影響Table 3 Effect of ectomycorrhizal fungi on contents of microelements in Pinus massoniana seedlings under drought stress

綜上所述： 在干旱條件下， 外生菌根真菌促進了馬尾松幼苗的吸收功能， 增加了干物質的積累， 進而促進了植株的生長， 該結果與其他學者的發(fā)現(xiàn)一致［13－15］。 其中， 在中度干旱脅迫時， 接種褐環(huán)乳牛肝菌Sp1 在生物量積累和促進苗木微量元素吸收方面綜合效果最好。 需要指出的是， 在干旱脅迫下， 由于不同菌株促進馬尾松苗木生長、 改善營養(yǎng)的效應有所差異， 故在推廣使用過程中應根據(jù)具體情況酌情選擇。

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