周曉月， 袁 潔， 石 琨， 汪吉東， 朱國(guó)鵬， 周其良, 丁愛芳

(1.海南大學(xué)園藝學(xué)院,海南 ?？?570228; 2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/農(nóng)業(yè)部江蘇耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站,江蘇 南京 210014; 3.江蘇臨溪農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司,江蘇 常州 213000)

甘薯(IpomoeabatatasL.)廣泛種植于世界上120多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，位列中國(guó)第四大糧食作物，是重要的食品、飼料和工業(yè)原料來源[1]。甘薯屬于塊根作物，移栽30 d后(塊根形成期)根系分化基本完成，甘薯根系的生長(zhǎng)發(fā)育影響最終甘薯的產(chǎn)量[2]。作為典型的“喜鉀”作物，鉀在甘薯的整個(gè)生育期中起到十分重要的作用，尤其是在塊根形成期，鉀能提高甘薯薯塊中干物質(zhì)的積累，對(duì)提高甘薯產(chǎn)量的效果明顯[3-4]。鉀在土壤中擴(kuò)散率較低，且全世界范圍內(nèi)的大多數(shù)農(nóng)田都存在一定的鉀營(yíng)養(yǎng)虧缺情況，所以鉀營(yíng)養(yǎng)通常是作物產(chǎn)量和品質(zhì)提升的制約因素[5-6]。

叢枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF)是內(nèi)生真菌的一種，廣泛分布于農(nóng)田土壤中，能與陸地上80%～90%的被子植物形成共生關(guān)系。叢枝菌根真菌可以增強(qiáng)宿主植物對(duì)養(yǎng)分如磷、氮、鉀和硫酸鹽等的吸收，改善養(yǎng)分虧缺條件下植株的生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)植物生長(zhǎng)[7-8]。目前，關(guān)于叢枝菌根真菌促進(jìn)宿主植物對(duì)磷和氮營(yíng)養(yǎng)吸收的報(bào)道較多[9-11]，機(jī)制較為明確。關(guān)于叢枝菌根真菌對(duì)植物鉀營(yíng)養(yǎng)吸收的影響研究較少。已有研究結(jié)果表明，叢枝菌根真菌能夠促進(jìn)煙草[12]、番茄[3]、枸杞[13]、小麥[14]等植物對(duì)鉀的吸收或者積累。一項(xiàng)基于419個(gè)獨(dú)立試驗(yàn)的meta分析結(jié)果表明，接種叢枝菌根真菌后植物鉀含量顯著增加18.5%[14]。此外，王園園等[13]的研究結(jié)果表明，施鉀和接種叢枝菌根真菌均能夠促進(jìn)枸杞根系生長(zhǎng)和鉀積累，并且存在協(xié)同作用。目前，關(guān)于叢枝菌根真菌對(duì)甘薯生長(zhǎng)的影響研究已經(jīng)取得一定進(jìn)展，已有研究結(jié)果表明甘薯具有較強(qiáng)的菌根依賴性[15]，能夠與多株叢枝菌根真菌建立共生關(guān)系。接種混合的叢枝菌根真菌菌劑Symbivit能夠有效促進(jìn)甘薯幼苗的生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收，顯著提高甘薯產(chǎn)量[16]。接種叢枝菌根真菌地表球囊霉(Rhizophagusirregularis)能夠顯著提高甘薯根平均直徑、根體積、根生物量[17]。然而，目前關(guān)于叢枝菌根真菌對(duì)甘薯根系形態(tài)及鉀素吸收影響的研究較少。

本研究以甘薯徐薯28為宿主植物，在室溫盆栽條件下，研究接種叢枝菌根真菌和施鉀對(duì)甘薯苗期根系侵染率、植株根系形態(tài)、植株(根、莖、葉柄、葉片)生物量、植株各器官磷和鉀含量、甘薯根際土壤有效磷和速效鉀含量的影響，探究接種叢枝菌根真菌對(duì)甘薯植株鉀和磷吸收、積累和分配的影響，為更科學(xué)地將叢枝菌根真菌應(yīng)用于甘薯栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試土壤為潮土，土壤基本理化性質(zhì)為土壤全磷0.44 g/kg，全鉀7.23 g/kg，速效鉀53.00 mg/kg，有效磷12.15 mg/kg，pH7.13。

供試甘薯苗由江蘇省農(nóng)業(yè)科院國(guó)家甘薯產(chǎn)業(yè)體系中心提供，甘薯品種為徐薯28。接種的叢枝菌根真菌為摩西斗管囊霉(Funneliformismosseae, Fm)和幼套近明球囊霉 (Claroideoglomusetunicatum, Ce)，購(gòu)買自北京市農(nóng)林科學(xué)院。供試肥料為尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)、硫酸鉀(含K2O 56%)。

本試驗(yàn)為盆栽試驗(yàn)，于2021年7月至8月份在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所大棚進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)置8個(gè)處理：不接種Fm不施鉀、不接種Fm施鉀、接種Fm不施鉀、接種Fm施鉀、不接種Ce不施鉀、不接種Ce施鉀、接種Ce不施鉀、接種Ce施鉀。每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)排列。每盆裝土7 kg，施鉀處理以尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)、硫酸鉀(含K2O 56%)配置的混合肥料為基肥，與土壤充分混勻后裝盆，并于盆土1/2處均勻鋪灑70 g菌劑作為接種處理，不施鉀處理以尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)配置的混合肥料為基肥，與土壤充分混勻后裝盆，于盆土1/2處均勻鋪灑70 g滅菌菌劑為不接種處理。

試驗(yàn)于甘薯苗期(插苗30 d后)采集樣品，分別采集甘薯根際土壤、植株地下部及地上部(莖、葉片、葉柄)，取新鮮根測(cè)定根系侵染率，以分析甘薯的生長(zhǎng)、養(yǎng)分吸收及分配狀況。

1.2 測(cè)試指標(biāo)及方法

1.2.1 叢枝菌根真菌侵染率測(cè)定 叢枝菌根真菌根系侵染率測(cè)定采用王幼珊等的方法[18]，在進(jìn)行侵染率測(cè)定時(shí)，根系染色采用醋酸染色法，染色后隨機(jī)選取形態(tài)相似的根段，將其放置于載玻片上，每個(gè)載玻片上放15個(gè)根段，每個(gè)樣品觀測(cè)30條根段，然后使用電子顯微鏡進(jìn)行侵染率觀測(cè)。根據(jù)每條根段的菌根結(jié)構(gòu)的多少，按侵染0、10%、20%、30%、……、100%的比例計(jì)算每條根段的侵染率，侵染率計(jì)算公式：

1.2.2 生物量測(cè)定 將植物樣品按照根、莖、葉片、葉柄4個(gè)部分分開，在使用電子天平分別測(cè)定其鮮質(zhì)量后，于105 ℃殺青1 h，并于75 ℃烘干至恒質(zhì)量，最后分別稱取各部分干質(zhì)量。

1.2.3 植株養(yǎng)分測(cè)定 將稱量后的樣品用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，采用H2SO4-H2O2消煮，具體方法參照鮑士旦的《土壤農(nóng)化分析》[19]。測(cè)定各養(yǎng)分含量。用紫外分光光度計(jì)測(cè)定植株各部位全磷含量，用火焰光度計(jì)測(cè)定植株各部位全鉀含量。并計(jì)算植株各部位鉀積累量[20]，計(jì)算公式：植株鉀積累量=植株干物質(zhì)積累量×植株鉀含量。

1.2.4 土壤養(yǎng)分測(cè)定 參考鮑士旦[19]方法測(cè)定。速效鉀采用乙酸銨浸提，火焰光度計(jì)測(cè)定。有效磷采用NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定。全磷、全鉀采用四酸消解法消解，消解后用紫外分光光度計(jì)測(cè)定。

1.2.5 根系形態(tài)觀測(cè)及指標(biāo)測(cè)定 使用愛普森根系掃描儀(EPSON Flatbed Scanner EPSON Perfection V800/V850 1.9 V3.93 3.9.3.1)對(duì)植株根系進(jìn)行掃描，觀察根系形態(tài)，并分析其總根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根尖數(shù)等指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用 Excel 2021 軟件計(jì)算數(shù)據(jù)，采用 SPSS 20.0(IBM, Chicago, IL, USA)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。利用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)(Student's t-test)對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，P<0.05和P<0.01 分別表示存在顯著差異和極顯著差異，分別用*和**表示。利用單因素方差分析(one-way ANOVA)和雙因素方差分析(two-way ANOVA)對(duì)2組以上數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用 Turkey’s檢驗(yàn)進(jìn)行差異顯著性分析(P<0.05)。利用Origin 2021進(jìn)行皮爾森相關(guān)性分析，并以熱圖形式表示。利用Origin 2021和 Photoshop CS6 進(jìn)行圖像處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 接種叢枝菌根真菌對(duì)甘薯根系侵染率的影響

如表1所示，叢枝菌根真菌Fm和Ce均能夠在甘薯中定殖，在缺鉀或施鉀條件下，F(xiàn)m或Ce在甘薯根系中的定殖率沒有顯著差異。接種不同叢枝菌根真菌處理、鉀處理以及接種不同叢枝菌根真菌處理和鉀處理交互作用均不影響Fm和Ce對(duì)甘薯根系的侵染。

表1 接種叢枝菌根真菌對(duì)苗期甘薯根系侵染率的影響

2.2 接種叢枝菌根真菌對(duì)甘薯苗期生物量的影響

如表2所示，鉀顯著影響甘薯苗期葉片干質(zhì)量、葉柄干質(zhì)量、莖干質(zhì)量、地上部總干質(zhì)量、根干質(zhì)量和全株總干質(zhì)量。Fm、Ce以及鉀和Fm交互作用、鉀和Ce交互作用均不影響甘薯苗期葉片干質(zhì)量、葉柄干質(zhì)量、莖干質(zhì)量、地上部總干質(zhì)量和全株總干質(zhì)量。并且，不論是在缺鉀還是施鉀條件下，接種Fm或者Ce對(duì)甘薯苗期葉片干質(zhì)量、葉柄干質(zhì)量、莖干重、地上部總干質(zhì)量和全株總干質(zhì)量沒有顯著影響。鉀、Ce以及鉀和Ce交互作用顯著影響甘薯苗期根干質(zhì)量，并且在施鉀條件下，接種Ce顯著增加甘薯苗期根干質(zhì)量47.6%。因此，施鉀能夠顯著促進(jìn)甘薯苗期各個(gè)器官生物量積累，在施鉀條件下接種Ce能夠顯著提高甘薯苗期根干質(zhì)量。

表2 接種叢枝菌根真菌對(duì)苗期甘薯各器官生物量的影響

如圖1所示，鉀顯著影響甘薯苗期干物質(zhì)向葉柄分配，F(xiàn)m以及鉀和Ce交互作用顯著影響甘薯苗期干物質(zhì)向根部的分配。在施鉀條件下，接種Fm降低了干物質(zhì)向葉片的分配，接種Ce降低了干物質(zhì)向葉片和葉柄的分配，接種Fm和Ce均有利于干物質(zhì)向根部分配。因此，施鉀能夠促進(jìn)甘薯各個(gè)器官生物量的積累(表2)。在施鉀條件下，接種叢枝菌根真菌Fm或Ce能夠協(xié)調(diào)甘薯地上和根部生長(zhǎng)，降低干物質(zhì)向葉片和葉柄的分配，有利于干物質(zhì)向根部的分配(圖1)。此外，在施鉀條件下，接種Ce顯著增加根部干物質(zhì)的積累，對(duì)于甘薯根部干物質(zhì)積累具有更好的促進(jìn)效果。

-K、+K、-Fm、+Fm、-Ce、+Ce見表2注。圖1 接種叢枝菌根真菌對(duì)苗期甘薯各器官生物量占比的影響Fig.1 Effects of arbuscular mycorrhizal fungi inoculation on proportion of biomass in different organs of sweet potato at seedling stage

2.3 接種叢枝菌根真菌對(duì)甘薯苗期根系形態(tài)的影響

如表3所示，鉀、Fm、Ce以及鉀和Fm交互作用、鉀和Ce交互作用均不影響甘薯苗期總根長(zhǎng)，鉀處理顯著影響甘薯苗期根表面積和根體積，Ce顯著影響甘薯苗期根表面積、根平均直徑和根體積，鉀和Ce交互作用顯著影響甘薯苗期根體積。并且，在缺鉀條件下，接種Fm或者Ce對(duì)甘薯苗期總根長(zhǎng)、根表面積、根平均直徑和根體積均沒有顯著影響。在施鉀條件下，接種Fm顯著增加甘薯苗期總根長(zhǎng)(提高22.33%)，對(duì)根表面積、根平均直徑、根體積均沒有顯著影響；接種Ce對(duì)甘薯總根長(zhǎng)沒有顯著影響，顯著增加甘薯苗期根表面積(提高40.4%)、根平均直徑(提高13.00%)、根體積(提高59.30%)。表明在施鉀條件下叢枝菌根真菌能夠優(yōu)化甘薯根系形態(tài)，但是Fm和Ce對(duì)甘薯苗期根系形態(tài)的優(yōu)化方式存在差異。因此，施鉀和接種Ce均能夠優(yōu)化甘薯根系形態(tài)；在施鉀條件下，接種Ce能夠顯著提高甘薯苗期根表面積、根平均直徑、根體積，更有利于甘薯根系的生長(zhǎng)。

表3 接種叢枝菌根真菌對(duì)苗期甘薯根系形態(tài)的影響

2.4 接種叢枝菌根真菌對(duì)甘薯苗期鉀和磷吸收與分配的影響

2.4.1 接種叢枝菌根真菌對(duì)甘薯苗期鉀吸收與分配的影響 如表4所示，施鉀顯著影響甘薯葉柄、莖、地上部分、根部、全株鉀含量，對(duì)葉片鉀含量沒有顯著影響，鉀、Ce以及鉀和Ce交互作用顯著影響甘薯葉柄鉀含量，鉀和Fm交互作用顯著影響甘薯葉片鉀含量。在施鉀條件下，接種Ce顯著降低甘薯葉柄鉀含量；除此之外，接種Fm或Ce對(duì)甘薯各器官及全株鉀含量沒有顯著影響。因此，施鉀顯著促進(jìn)甘薯苗期各個(gè)器官(除了葉片)鉀含量，在施鉀條件下接種Ce顯著降低甘薯葉柄鉀含量。

表4 接種叢枝菌根真菌對(duì)苗期甘薯各器官鉀含量的影響

如表5所示，鉀顯著影響甘薯葉片、葉柄、莖、地上部分、根部、全株鉀的積累量，鉀和Ce交互作用顯著影響甘薯根鉀積累量。在施鉀條件下，接種Ce顯著降低甘薯葉柄鉀積累量，顯著增加根鉀積累量。因此，施鉀顯著促進(jìn)甘薯苗期各個(gè)器官鉀的積累，在施鉀條件下接種Ce顯著降低甘薯葉柄鉀積累量，并且顯著增加根部鉀積累量，協(xié)調(diào)鉀的利用。如圖2所示，鉀顯著影響甘薯苗期鉀向葉片、葉柄、莖的分配。在施鉀條件下，接種Ce顯著降低鉀向葉柄的分配，增加鉀向根部的分配。

表5 接種叢枝菌根真菌對(duì)苗期甘薯各器官鉀積累量的影響

-K、+K、-Fm、+Fm、-Ce、+Ce見表2注。圖2 接種叢枝菌根真菌對(duì)苗期甘薯各器官鉀積累量的影響Fig.2 Effects of arbuscular mycorrhizal fungi inoculation on potassium accumulation in different organs of sweet potato at seedling stage

因此，施鉀促進(jìn)甘薯鉀的吸收和積累。在施鉀條件下，接種Ce降低鉀向葉柄的分配，降低甘薯葉柄鉀的積累，增加根部鉀的積累。

2.4.2 接種叢枝菌根真菌對(duì)甘薯苗期磷吸收與分配的影響 如表6所示，鉀對(duì)甘薯各器官磷含量沒有顯著影響，F(xiàn)m顯著影響甘薯地上部分和全株磷含量，鉀和Fm交互顯著影響甘薯苗期葉片、地上部分和根部磷含量，鉀和Ce交互顯著影響莖磷含量。在缺鉀條件下，接種Fm顯著降低甘薯苗期葉片、莖、地上部分、根部磷含量，接種Ce顯著增加甘薯苗期莖磷含量。在施鉀條件下，接種Fm顯著增加甘薯苗期根部磷含量，接種Ce對(duì)甘薯苗期各器官磷含量沒有顯著影響。因此，鉀不影響甘薯苗期磷含量，F(xiàn)m和Ce對(duì)甘薯苗期磷吸收的影響存在差異，缺鉀條件下Fm限制甘薯各器官磷的含量，施鉀條件下提高根部磷的含量，Ce在缺鉀條件下顯著提高甘薯莖磷的含量。

如表7所示，鉀顯著影響甘薯葉片、葉柄、莖、地上部分、根部、全株磷積累量，F(xiàn)m顯著影響甘薯根磷積累量。無論是缺鉀還是施鉀，接種Fm和Ce對(duì)甘薯各器官磷積累量沒有顯著影響。因此，施鉀能夠顯著促進(jìn)甘薯苗期各個(gè)器官磷的積累，但是接種叢枝菌根真菌不影響甘薯苗期各個(gè)器官磷積累。如圖3所示，鉀顯著影響甘薯苗期磷向葉片的分配，F(xiàn)m顯著影響磷向根部的分配。但是，無論是缺鉀還是施鉀條件下，接種Fm和Ce均不顯著影響甘薯各器官磷的積累量。因此，施鉀促進(jìn)甘薯苗期各器官磷的積累，且有利于磷向葉片的分配。接種Fm均有利于磷向甘薯苗期根部的分配，顯著促進(jìn)施鉀條件下根部磷的積累。

表7 接種叢枝菌根真菌對(duì)苗期甘薯各器官磷積累量的影響

-K、+K、-Fm、+Fm、-Ce、+Ce見表2注。圖3 接種叢枝菌根真菌對(duì)苗期甘薯各器官磷積累量占比的影響Fig.3 Effects of arbuscular mycorrhizal fungi inoculation on proportion of phosphorus accumulation in different organs of sweet potato at seedling stage

2.5 接種叢枝菌根真菌對(duì)甘薯苗期根際土壤速效鉀、有效磷含量的影響

如表8所示，鉀顯著影響甘薯苗期根際土壤速效鉀含量，對(duì)有效磷含量沒有顯著影響。鉀、Fm、Ce以及鉀和Fm交互作用、鉀和Ce交互作用均不顯著影響甘薯根際土壤速效鉀和有效磷含量。并且，不管是缺鉀還是施鉀條件下，接種Fm或者Ce對(duì)甘薯苗期根際土壤速效鉀和有效磷含量均沒有顯著影響。因此，施鉀提高甘薯根際土壤速效鉀含量，對(duì)根際土壤有效磷含量沒有影響。

表8 接種叢枝菌根真菌對(duì)苗期甘薯根際土壤速效鉀、有效磷含量的影響

2.6 甘薯苗期根系叢枝菌根真菌定殖率、植株生物量、根系形態(tài)指標(biāo)、磷和鉀吸收的相關(guān)性

進(jìn)一步分析甘薯苗期根系叢枝菌根真菌侵染率、甘薯生物量、根系形態(tài)指標(biāo)、磷和鉀含量及積累量的相關(guān)性。如表9所示，甘薯苗期根干質(zhì)量與總根長(zhǎng)、根表面積、根平均直徑、根體積顯著正相關(guān)。施鉀能夠促進(jìn)甘薯苗期根系干質(zhì)量(表2)，顯著增加根表面積和根體積(表3)，因此施鉀通過優(yōu)化甘薯根系形態(tài)促進(jìn)根系干物質(zhì)積累。在施鉀條件下接種Ce能夠顯著提高甘薯苗期根干質(zhì)量(表2)，顯著增加根表面積、根平均直徑、根體積(表2)，因此，在施鉀條件下接種Ce通過增加根表面積、根平均直徑、根體積來促進(jìn)根系干物質(zhì)積累。地上部干質(zhì)量和全株干質(zhì)量均與根際土壤速效鉀含量顯著正相關(guān)，與根際土壤有效磷含量顯著負(fù)相關(guān)(表9)，而施鉀顯著增加根際土速效鉀含量，對(duì)有效磷含量沒有顯著影響(表8)，接種叢枝菌根真菌對(duì)根際土壤速效鉀和有效磷含量均沒有顯著影響(表8)，表明施鉀通過增加根際土壤速效鉀含量從而促進(jìn)甘薯干物質(zhì)積累。施鉀顯著增加甘薯苗期根際土速效鉀含量(表8)，促進(jìn)鉀的吸收和積累(表4、表5)，而根際土速效鉀含量與全株鉀含量和鉀積累量顯著正相關(guān)(表9)，表明施鉀通過增加根際土壤速效鉀含量從而促進(jìn)甘薯對(duì)鉀的吸收和積累。

表9 甘薯苗期生物量、根系形態(tài)指標(biāo)、磷、鉀吸收相關(guān)性分析

3 討 論

叢枝菌根真菌能夠與80%的陸生植物形成共生關(guān)系，增強(qiáng)宿主植物對(duì)養(yǎng)分如磷、氮、鉀和硫酸鹽等的吸收，改善養(yǎng)分虧缺條件下植株的生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)植物生長(zhǎng)[7-8]。Chandrasekaran等研究結(jié)果顯示，接種AMF改變了根系形態(tài)，增加了根表面積、根體積[14]。甘薯對(duì)菌根的依賴性較強(qiáng)，能夠與多株叢枝菌根真菌建立共生關(guān)系。已有研究結(jié)果表明，接種叢枝菌根真菌地表球囊霉(Rhizophagusirregularis)能夠顯著提高甘薯根平均直徑、根體積、根生物量[17]。甘薯是典型的塊根作物，甘薯根系發(fā)育分為2個(gè)階段：根系的生長(zhǎng)和分化、塊根的膨大和產(chǎn)量形成。苗期發(fā)根量、生物量以及生理狀況等直接影響收獲期的產(chǎn)量[21]，甘薯苗期根系總長(zhǎng)度、根表面積、根尖數(shù)量等指標(biāo)決定了甘薯的養(yǎng)分和水分吸收效率，根平均直徑和根體積則反映根系分化狀況[22]。本研究結(jié)果表明，在施鉀條件下接種叢枝菌根真菌(尤其是Ce)能夠協(xié)調(diào)甘薯地上部分和根部生長(zhǎng)，降低干物質(zhì)向葉片和葉柄的分配，有利于干物質(zhì)向根部的分配，表明在施鉀條件下接種叢枝菌根真菌(尤其是Ce)更有利于促進(jìn)甘薯根系生長(zhǎng)。并且，在施鉀條件下接種Ce顯著增加根部干物質(zhì)的積累，顯著提高甘薯苗期根體積、根平均直徑和根表面積，而增加的根干質(zhì)量主要源于根體積、根平均直徑和根表面積的增加，表明在施鉀條件下接種Ce通過優(yōu)化甘薯根系形態(tài)從而促進(jìn)甘薯根系干物質(zhì)的積累。因此，在施鉀條件下接種叢枝菌根真菌(尤其是Ce)是優(yōu)化甘薯苗期根系形態(tài)、促進(jìn)根系生長(zhǎng)的有效手段。

根系是植物吸取水分和養(yǎng)分的重要器官。叢枝菌根真菌對(duì)宿主植物的促生效應(yīng)可能通過改變根系形態(tài)實(shí)現(xiàn)碳的合理分配和從土壤中獲得更多的水分和養(yǎng)分等資源[23-26]。叢枝菌根真菌可以通過增加根區(qū)某些營(yíng)養(yǎng)物的有效性從而促進(jìn)根系的生長(zhǎng)[27-29]。甘薯是一種典型的喜鉀作物，鉀是影響甘薯根系生長(zhǎng)、根系生理以及最終產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。本研究結(jié)果表明，施鉀顯著增加甘薯苗期根際土壤速效鉀含量，促進(jìn)鉀的吸收和積累，而根際土壤速效鉀含量與全株鉀含量和鉀積累量顯著正相關(guān)，表明施鉀通過增加根際土壤速效鉀含量從而促進(jìn)甘薯對(duì)鉀的吸收和積累。此外，在施鉀條件下接種Ce對(duì)甘薯苗期全株鉀積累量沒有顯著影響，但是降低葉柄鉀的積累以及鉀向葉柄的分配，有利于根部鉀的積累，表明在施鉀條件下接種Ce可以促進(jìn)甘薯根系鉀的積累。施鉀和接種叢枝菌根真菌均能夠促進(jìn)枸杞根系生長(zhǎng)和鉀積累，并且存在協(xié)同作用[13]。與此不同的是，施鉀促進(jìn)甘薯鉀的吸收和積累，在施鉀條件下接種Ce可以促進(jìn)根部鉀的積累，而根部鉀的積累有利于后期甘薯根系的生長(zhǎng)及膨大。

普遍認(rèn)為，叢枝菌根真菌對(duì)植物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用很大程度上歸因于促進(jìn)植物吸收更多的磷[14]。在本研究中，接種叢枝菌根真菌(尤其是Ce)顯著優(yōu)化甘薯苗期根系形態(tài)，而甘薯苗期總根長(zhǎng)、根表面積和根體積與甘薯全株磷積累量顯著正相關(guān)，但是接種叢枝菌根真菌并不影響甘薯苗期各個(gè)器官磷積累，表明接種叢枝菌根真菌優(yōu)化的根系形態(tài)并沒有進(jìn)一步促進(jìn)甘薯苗期磷的吸收和積累。在本研究中，施鉀和接種叢枝菌根真菌對(duì)甘薯苗期根際土壤有效磷含量并沒有顯著影響，這可能是磷吸收和積累沒有增加的原因。本研究只探討了叢枝菌根真菌對(duì)甘薯苗期生物量、根系形態(tài)以及磷、鉀吸收和積累的影響，關(guān)于甘薯整個(gè)生育期的響應(yīng)有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，在施鉀條件下接種叢枝菌根真菌(尤其是Ce)能夠協(xié)調(diào)甘薯地上部分和根部生長(zhǎng)，降低干物質(zhì)向葉片和葉柄的分配，有利于干物質(zhì)向根部分配，通過優(yōu)化甘薯根系形態(tài)促進(jìn)甘薯根系干物質(zhì)的積累，并且促進(jìn)根部鉀的積累。因此，在施鉀條件下接種叢枝菌根真菌(尤其是Ce)是優(yōu)化甘薯苗期根系形態(tài)、促進(jìn)根系生長(zhǎng)的有效手段，有利于后期甘薯根系的生長(zhǎng)及膨大，具有提高甘薯產(chǎn)量的潛能。該研究為更科學(xué)地將叢枝菌根真菌應(yīng)用于甘薯栽培提供了理論依據(jù)。