肖龍　薛強　何鵬　王倡憲

摘 要：該文采用盆缽培養(yǎng)的方法，于連作土壤上，黃瓜育苗時分別接種Glomus.mosseae與Glomus etunicatum，以明確2種叢枝菌根（Arbuscular Mycorrhizal，AM）真菌對黃瓜幼苗生長的影響。結果表明，2種AM真菌均可促進黃瓜幼苗的生長，且以G.etunicatum的促生效果明顯，與對照相比，接種該AM真菌的幼苗干重增加了36.4%，壯苗指數(shù)為對照的1.29倍；且磷吸收量與鉀含量分別為對照的1.74倍和1.1倍，顯著高于對照，同時，接種G.e處理的硝酸還原酶與凈光合分別比對照增加了15.37%與8.72%。接種G.etunicatum處理的幼苗根際脲酶活性與蔗糖酶活性顯著高于對照，分別為對照的1.11倍與1.15倍。此外，根際真菌數(shù)量低于對照。因此，AM真菌G.etunicatum對“津春3號”黃瓜在連作土壤上的生育障礙有一定的緩減作用。

關鍵詞：黃瓜；連作；AM真菌；生長

中圖分類號 S63 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）24-42-04

Abstract：On continuous cropping soil a pot experiment was conducted to study the effect of Glomus mosseae and Glomus etunicatum on cucumber.The results indicated that both AMF improved the growth of cucumber seedlings，but Glomus etunicatum was more efficient.Compared with control，dry weights increased by 36.4% in Glomus etunicatum inoculation plants，and the indexes of seedlings' quality are 1.29 times； meanwhile，P and K uptakes are 1.74 times and 1.1times，and significantly higher than that of control.Nitrate reductase and net photosynthesis of Glomus etunicatum inoculation plants were increased by 15.37% and 8.72% respectively.Moreover，Glomus etunicatum significantly increased activities of urease and sucrase in rhizosphere soil，and the quantity of fungi in rhizosphere decreased.So it is beneficial to relieve obstacles on continuous cropping soil by inoculating cucumber with G.etunicatum.

Key words：Cucumber；Continuous Cropping；AM Fungi；Growth

黃瓜作為我國設施栽培中的主要蔬菜種類之一，連作現(xiàn)象普遍存在并逐年加劇，黃瓜連作后，植株長勢孌弱，土壤環(huán)境惡化[1-5]。如何經(jīng)濟有效地減輕設施黃瓜連作障礙是一個亟待解決的現(xiàn)實問題[6]。其中，叢枝菌根真菌作為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在的一類生物資源，已用于緩解西瓜、煙草和大豆等作物的連作障礙，并且在設施蔬菜生產(chǎn)中表現(xiàn)出了良好的開發(fā)利用潛力[7-9]。

叢枝菌根（Arbuscular Mycorrhiza，AM）是由叢枝菌根真菌侵染包括黃瓜在內(nèi)的寄主植物根系后形成的一類共生體[10]。共生體建成后，寄主可直接或間接地受益于AM真菌，即AM真菌不僅可以改善寄主的生長及抗逆性，而且對寄主生長的生態(tài)環(huán)境起到了一定的修復作用[11]。當然，AM真菌的效應還與宿主及AM真菌種類有關[12]。

目前，有關AM真菌對連作土上黃瓜苗期效應的報道相對較少，鑒于此，本研究選取設施生產(chǎn)中的主栽黃瓜品種“津春3號”為寄主，以設施黃瓜連作土為育苗基質(zhì)，育苗時分別接種2種AM真菌Glomus.mosseae與Glomus etunicatum，研究了在連作土壤上2種AM真菌對黃瓜幼苗生長及土壤酶活性的影響，以探索AM真菌在減輕黃瓜連作障礙中的潛力，為相關機制的深入研究奠定必要的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 AM菌劑 AM菌劑由北京市農(nóng)林科學院植物營養(yǎng)與資源研究所提供，優(yōu)勢種分別為Glomus mosseae與Glomus etunicatum，試驗中所用AM菌劑包括AM真菌的孢子、菌絲及侵染根段。

1.1.2 宿主 黃瓜（品種為“津春3號”，天津市農(nóng)科院黃瓜研究所），將吸脹的種子用10%H2O2進行表面消毒5min，然后用滅菌蒸餾水沖洗干凈，最后將其放在鋪有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿里28℃黑暗催芽。

1.1.3 育苗基質(zhì) 出苗前采用的育苗基質(zhì)為河沙（過3mm篩，121℃濕熱滅菌30min），出苗后的育苗基質(zhì)為連作3a黃瓜的大棚土，土壤基本理化性質(zhì)如下：有機質(zhì)含量37.2g/kg，堿解氮102.15mg/kg，速效磷91.82mg/kg，速效鉀215.06mg/kg，pH7.92。

1.1.4 育苗容器 營養(yǎng)缽（上口徑10cm，下口徑6cm，高12cm），將盆缽用70%的酒精表面消毒備用。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗共設3個處理，處理1：黃瓜育苗時接種G.mosseae（+G.m）；處理2：黃瓜育苗時接種G.etunicatum（+G.e）；處理3：不接種的對照（ck），其中“+”表示接種處理，每處理15盆，共計45盆。

1.2.2 植物培養(yǎng) 先將滅菌河沙與AM菌劑按質(zhì)量比為1∶2混合均勻，然后裝入64孔育苗盤，并調(diào)節(jié)至適宜水分含量，將篩選出的芽長近1cm的均一種子播于其中，每孔播種2顆，出苗后留1株。未接種處理以等量滅菌的AM菌劑代替，同時澆灌10mL菌劑濾液，以保證AM菌劑中其它微生物種類的一致性。7d后將子葉完全展開的幼苗連同混有AM菌劑的河沙一起移入后裝有連作土的營養(yǎng)缽，幼苗生長35d后收獲。

1.2.3 植物收獲及指標測定 收獲前利用LI-6400光合儀測定幼苗功能葉凈光合，后取根系測定菌根侵染率，菌根侵染率采用根段法測定[13]。同時測定幼苗基本生長參數(shù)（株高，莖粗、葉面積、干重），并計算壯苗指數(shù)，[壯苗指數(shù)=莖粗株高×葉面積×幼苗干物質(zhì)量][14]。取葉片測定硝酸還原酶活性與葉綠素含量[15]。幼苗收獲后采集幼苗根際土，放入4℃保存用于測定土壤酶活性。地上部全氮與全磷含量測定采用H2SO4-H2O2消煮，納氏比色與釩鉬黃比色[16]。

[菌根吸收貢獻比率%=菌根植株養(yǎng)分吸收量-對照植株養(yǎng)分吸收量菌根植株養(yǎng)分吸收量×100]

1.2.4 土壤酶活性測定 土壤脲酶采用比色法，蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法，過氧化氫酶采用KMnO4滴定法；多酚氧化酶活性采用鄰苯三酚顯色法[17]。

1.2.5 試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計 試驗數(shù)據(jù)應用SPSS19.0統(tǒng)計軟件的單因素方差分析處理，應用LSD方法進行多重比較，顯著水平取0.05（p≤0.05）。

2 結果與分析

2.1 AM真菌對連作土壤上黃瓜幼苗生長的影響 株高、莖粗、葉面積、干重均是用于度量植株長勢的基本參數(shù)，其中，干重可反映植株生物量的積累狀況，壯苗指數(shù)可用來衡量幼苗的質(zhì)量高低。本研究中，2種AM真菌對連作土壤上黃瓜幼苗生長的影響見表1，由表1可知，與未接種的對照相比，育苗時接種G.m或G.e可顯著促進幼苗生長，表現(xiàn)為菌根化幼苗的全株干重顯著高于對照，且2種AM真菌中，接種G.e處理的幼苗干重顯著高于接種G.m處理。但是，就壯苗指數(shù)這一指標而言，3個處理中以接種G.e處理的壯苗指數(shù)最大，菌根化處理間差異不顯著，接種G.m處理的壯苗指數(shù)與對照間差異不顯著。育苗時接種G.m或G.e的幼苗干重分別為對照的1.20倍和1.36倍，壯苗指數(shù)分別為對照的1.21倍和1.29倍。

2.2 AM真菌對黃瓜幼苗磷、鉀養(yǎng)分吸收的影響 表2的結果說明，育苗時接種G.e可顯著促進幼苗對土壤中磷的吸收（表2），與對照相比，接種G.e處理的磷吸收量為對照的1.74倍，而接種G.m處理與對照間差異未達到顯著水平。此外，G.e對幼苗體內(nèi)鉀素營養(yǎng)也表現(xiàn)出明顯的改善作用，育苗時接種G.e處理的鉀含量是對照的1.1倍。從幼苗地上部的磷含量來看，對照與接種G.e處理間差異不顯著，結合接種處理的幼苗長勢，認為這是由于接種處理的幼苗長勢較好，導致吸收到體內(nèi)的磷被稀釋。

2.3 AM真菌對黃瓜幼苗硝酸還原酶與凈光合的影響 葉綠素是影響幼苗光合性能的重要參數(shù)之一，而幼苗的光合性能是通過凈光合速率直接體現(xiàn)的。硝酸還原酶通過調(diào)節(jié)幼苗體內(nèi)NO3-的還原，進而影響氮素代謝，此外，氮也是葉綠素的重要組成成分。與對照相比，育苗時接種G.e可顯著提高幼苗的硝酸還原酶活性與凈光合，接種G.e處理的硝酸還原酶與凈光合分別比對照增加了15.37%與8.72%。同時，2種AM真菌均可在一定程度上改善幼苗葉綠素及氮營養(yǎng)水平，但改善作用不明顯（表3）。根據(jù)接種AM真菌與對照間N、P、K吸收總量計算的菌根吸收貢獻比率可知，2種AM真菌中，接種G.e處理的氮和磷菌根吸收貢獻比率都大于30%，即大于30%的氮磷吸收量歸因于AM真菌的接種效應。

2.4 AM真菌對黃瓜幼苗根際土酶活性的影響 從表4可以看出，接種G.e處理的黃瓜幼苗根際脲酶與蔗糖酶活性顯著高于對照，分別為對照的1.11倍與1.15倍，而過氧化氫酶活性卻顯著低于對照。就根際土多酚氧化酶而言，接種AM真菌處理略低于對照，但差異不顯著。此外，接種G.e處理的幼苗根際細菌數(shù)量較對照有所增加，而真菌數(shù)量有所減少。

3 討論與結論

育苗是設施黃瓜栽培中的一個重要環(huán)節(jié)，幼苗的生長發(fā)育直接關系到黃瓜后期的產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究中，“津春3號”黃瓜幼苗與G.m或G.e都能建成菌根共生體，且2種真菌對幼苗體內(nèi)氮、磷營養(yǎng)水平及幼苗生長均表現(xiàn)出了一定的改善作用，但是2種AM真菌對該黃瓜品種的效應不同。通常，AM真菌的效應可用菌根效應來衡量，菌根效應是指在一定條件下，AM真菌對植物生長促進效應的大小，用該指標可預測某個菌種或菌株在該植物上的應用潛力。江龍等[18]在研究AM真菌對煙苗生長及某些生理指標的影響中證實，AM真菌的菌根效應取決于真菌、宿主、土壤生態(tài)條件、真菌與寄主之間的協(xié)調(diào)性等，其中真菌和宿主的因素尤為重要。真菌與寄主之間的協(xié)調(diào)性也稱為生理皆容性，且寄主與AM間的皆容性強弱與菌根侵染率及養(yǎng)分的轉(zhuǎn)運效率有關[19-20]。通常，生理皆容性強表現(xiàn)為AM真菌對寄主有較高的侵染率與較顯著的生長促進作用[21]。結合本研究，接種G.e處理的菌根侵染率已超過30%，且接種G.e可顯著促進黃瓜幼苗的生長，表現(xiàn)為顯著高于對照的生物量與壯苗指數(shù)。

AM真菌的顯著促生作用是以幼苗體內(nèi)包括氮、磷、鉀三素在內(nèi)的礦質(zhì)營養(yǎng)水平改善為基礎的。氮作為植物生長的限制營養(yǎng)元素，其在植物體內(nèi)的同化主要依賴于硝酸還原酶活性，因為植物吸收的硝酸鹽需在硝酸還原酶及亞硝酸還原酶作用下首先還原為NH-3，進而才能逐步轉(zhuǎn)化為氨基酸。因此，硝酸還原酶活性的高低對植物光合碳代謝，生長發(fā)育、產(chǎn)量形成都會產(chǎn)生重要影響。本研究中，接種G.e處理的幼苗氮含量與對照間差異不顯著，但硝酸還原酶與凈光合均顯著高于對照。研究發(fā)現(xiàn)，AM真菌可提高宿主對不同形態(tài)氮的吸收，且AM真菌的這一作用主要依賴于從AM真菌中分離到的氮素轉(zhuǎn)運、代謝相關的蛋白基因[22-26]。磷在植物體內(nèi)不僅參與光合過程中碳水化合物的代謝，同時，光合產(chǎn)物的運輸也離不開磷。貧磷土壤上，AM真菌對寄主體內(nèi)磷營養(yǎng)水平的改善已為國際社會所公認。本研究中的育苗基質(zhì)為連作土壤，且該土壤磷水平較高，接種G.e處理的幼苗磷吸收量顯著高于對照，這主要與該處理條件下幼苗的生物量較高有關。植物體內(nèi)的鉀與植物的抗逆能力息息相關。連作土壤在某種程度上其實也是一種更特殊的“生長逆境”，在該逆境條件下寄主對鉀吸收量的顯著增加對于黃瓜幼苗抵抗生物（病原菌）或非生物（土壤環(huán)境惡化）脅迫有更重要的意義。

土壤酶作為土壤質(zhì)量的活性指標，在一定程度上可反映土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的快慢。葉協(xié)鋒等[27]認為，土壤脲酶、蔗糖酶與過氧化氫酶活性高有利于土壤中營養(yǎng)元素的礦化與養(yǎng)分循環(huán)，多酚氧化酶則相反。連作土壤上接種G.e后，黃瓜幼苗根際土脲酶與蔗糖酶活性顯著高于對照，且接種該AM真菌后可顯著促進幼苗的生長，而幼苗較強的生長勢是以較高的土壤肥力為基礎的，鑒于此，可以認為，黃瓜育苗時接種G.e對于連作土壤中可利用養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化是有益的，且養(yǎng)分的有效化過程似乎與脲酶與蔗糖酶的關系較為密切，而與過氧化氫酶無關。

菌根共生體的形成會使土壤中微生物群落在數(shù)量、性質(zhì)及空間分布上發(fā)生變異[28-29]。本研究中，接種G.e后根際真菌數(shù)量有所減少，而真菌數(shù)量的下降對于減輕設施條件下由真菌引發(fā)的蔬菜土傳病害尤為重要。本研究中沒有對根圍細菌與真菌種類進行鑒定，所以，利用平板稀釋法分離、培養(yǎng)的細菌與真菌對幼苗生長的影響及其與G.e的互作有待進一步研究。

連作障礙已成為黃瓜生產(chǎn)中的一個重要瓶頸，面對黃瓜栽培中的“生長逆境”，應結合黃瓜生產(chǎn)中育苗這一重要環(huán)節(jié)，在連作土上育苗時，可先通過篩選得到適宜的共生體組合，利用AM真菌對幼苗生長及養(yǎng)分吸收的改善作用培育壯苗，同時，充分發(fā)揮AM真菌對土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的促進作用，以緩減設施黃瓜生產(chǎn)中的連作障礙。由本研究表明，連作土壤上，“津春3號”與G.e是較理想的共生體組合，共生體的建成對于黃瓜幼苗的生長、氮磷養(yǎng)分的吸收、土壤肥力水平的提高及發(fā)病幾率的降低都是有益的。

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