陳振翔，吳青青，劉 靈*

（1.珍稀瀕危動(dòng)植物生態(tài)與環(huán)境保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（廣西師范大學(xué)），廣西 桂林 541006；2.廣西漓江流域景觀資源保育與可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)院，廣西 桂林 541006；3.廣西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541006）

大豆（Glycine max L.）是原產(chǎn)于我國(guó)的豆科植物，為主要油料作物，是優(yōu)質(zhì)植物蛋白質(zhì)的主要來(lái)源[1]。但由于我國(guó)在種質(zhì)資源收集、品種選育、轉(zhuǎn)基因等領(lǐng)域的研究起步較晚，進(jìn)展緩慢，加之城鄉(xiāng)建設(shè)占用大量耕地，為了保護(hù)環(huán)境，實(shí)施了退耕還林政策，導(dǎo)致這些年來(lái)國(guó)內(nèi)耕地面積呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，耕地短缺問(wèn)題愈來(lái)愈嚴(yán)重，而國(guó)產(chǎn)大豆生產(chǎn)成本高、單價(jià)低等因素導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)大豆競(jìng)爭(zhēng)力弱于進(jìn)口大豆，大豆供需矛盾突出，不得不大量進(jìn)口大豆以滿足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)、生活的需要。因此，進(jìn)一步提高大豆產(chǎn)量對(duì)于維護(hù)國(guó)家糧食安全、提升人民生活質(zhì)量，具有非常重要的意義[2]。

為提高作物產(chǎn)量，過(guò)去半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，施用氮、磷等化肥已成為發(fā)展中國(guó)家提高作物產(chǎn)量的重要手段，但是化肥的過(guò)量施用會(huì)導(dǎo)致土壤肥力下降，成本提高[3]。叢枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）能與80%以上的陸生植物形成共生關(guān)系，對(duì)促進(jìn)植物養(yǎng)分吸收和生長(zhǎng)起積極的作用[4]。在這個(gè)菌根共生體系中，AMF 可通過(guò)大量的外延菌絲延伸到根部周圍的土壤，幫助植物吸收自身難以吸收到的養(yǎng)分和水分，尤其是移動(dòng)性差的P、Zn、Cu 等容易被土壤固定的養(yǎng)分元素，促進(jìn)植物生長(zhǎng)[5]。

根瘤菌（Rhizobium，Rh）能與豆科植物根系共生形成根瘤進(jìn)行生物固氮，顯著增加植株氮、磷等含量。絕大多數(shù)豆科植物都能與AMF 建立起共生體系[6]。所以，AMF 能夠與豆科植物形成AMF-豆科植物-Rh 共生體系。潘越等[7]的研究表明，接種AMF 能顯著促進(jìn)雙接種Rh 和AMF處理中白三葉的生長(zhǎng)結(jié)瘤數(shù)量和植株生長(zhǎng)。

為了更好地利用AMF 和Rh 促進(jìn)豆科植物生長(zhǎng)和提高其磷利用效率，筆者擬探究接種AMF 中的幼套近明球囊霉（Glomus etunicatum）和費(fèi)氏中華根瘤菌（Sinorhizobium fredii）對(duì)大豆磷吸收和植株生長(zhǎng)的影響，旨在為化肥減施及大豆增產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

大豆品種為桂春豆108 號(hào)，購(gòu)于廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院。根瘤菌Rh 為費(fèi)氏中華根瘤菌，簡(jiǎn)寫為R，GDMCC編號(hào)為1.227，購(gòu)于廣東省微生物種質(zhì)資源庫(kù)。AMF 菌種幼套近明球囊霉，簡(jiǎn)寫為A，購(gòu)于中國(guó)北京農(nóng)林科學(xué)院，編號(hào)為BGC GZ03C。

1.2 試驗(yàn)地設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地位于桂林市廣西師范大學(xué)雁山校區(qū)生物園內(nèi)。樣地共設(shè)4 個(gè)處理：①大豆單作，簡(jiǎn)寫為G；②大豆單作接種AMF 中的幼套近明球囊霉，簡(jiǎn)寫為G+A；③大豆接種Rh 中費(fèi)氏中華根瘤菌，簡(jiǎn)寫為G+R；④大豆接種AMF 和Rh，簡(jiǎn)寫為G+A+R。

4 個(gè)處理的樣地隨機(jī)區(qū)組排列，每塊小區(qū)面積為30 m2（5 m×6 m），各小區(qū)間設(shè)寬度、深度均為0.5 m 的小溝。每個(gè)處理為3 個(gè)小區(qū)，即每處理重復(fù)3 次。

每塊地大豆種植6 行，株距為20 cm，行距為30 cm，播種溝深5 cm，每穴放置3 粒種子，待大豆3 葉期進(jìn)行間苗。

1.3 大豆接種

1.3.1 接種費(fèi)氏中華根瘤菌R。采用拌種法。將LB 液體培養(yǎng)基擴(kuò)繁后的根瘤菌液離心濃縮，菌體用無(wú)菌水重懸（活菌數(shù)約12×109cfu/mL），大豆種子用500 mL 重懸菌液加土0.5 kg 拌勻，再將大豆種子與拌勻的帶R 菌種的濕土混合攪拌均勻，風(fēng)干30 min 后用于播種。對(duì)照不接種處理大豆相應(yīng)加入等量的、經(jīng)滅菌處理過(guò)的含R 重懸菌液，其余同法拌種、播種。播種后，以種子為中心，在直徑為5 cm 的圓周環(huán)形再接種1 次，每穴澆灌10 mL 同等濃度的R 菌懸液，對(duì)照加等量無(wú)R 菌懸液，然后覆土。

1.3.2 接種幼套近明球囊霉A。大豆幼苗長(zhǎng)到3 葉期時(shí)，在距大豆種植行7.5 cm 兩側(cè)各挖一條接種溝，均勻撒入含A 孢子、沙子和根段的A 擴(kuò)繁菌劑500 g，與接種溝內(nèi)表土混勻后再覆蓋。對(duì)照不接種處理大豆相應(yīng)加入等量的、經(jīng)滅菌處理過(guò)的混合A 菌劑。

1.3.3 雙接種R 和A。雙接種時(shí)先同法“1.3.1”接種R，再同“1.3.2”法接種A，最后覆土。

1.4 大豆的水、肥管理

基肥施用復(fù)合肥（N∶P∶K=17∶17∶17），用量是常規(guī)施肥量（6 g/株）的0.5 倍，即大豆施3 g/株上述復(fù)合肥。3 葉期開始每周按常規(guī)施肥量的2/3 追肥1 次，即施用4 g/株復(fù)合肥[8]。5 葉期后每周施肥2 次，7 葉期后隔天施肥水，施肥量不變。使用噴灌水肥一體化澆水、施肥，其他按常規(guī)田間管理。

1.5 測(cè)定項(xiàng)目及方法

大豆根系采樣：每處理的每重復(fù)隨機(jī)選擇5 株大豆植株挖出，切勿傷及根部，取含根尖的幼嫩細(xì)根裝入含F(xiàn)AA 固定液的離心管后，大豆根樣染色參照Brundrett 等[9]的熱染法，AMF 侵染率的測(cè)定按照劉潤(rùn)近[10]的方法。

植株磷含量參照張會(huì)民等[11]方法測(cè)定。大豆根瘤數(shù)采用直接計(jì)數(shù)法數(shù)出來(lái)。大豆植株烘干后，用電子天平和直尺分別進(jìn)行干重的稱量和株高的測(cè)量。

1.6 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)通過(guò)SPSS 28.0 軟件進(jìn)行單因素顯著性檢驗(yàn)，用LSD 法進(jìn)行多重比較分析以及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)大豆侵染率和根瘤數(shù)量的影響

由表1 可知，與G 處理相比，接種外源A 處理的大豆根系的菌根侵染強(qiáng)度、根系泡囊強(qiáng)度和根系叢枝豐度均顯著提高，且三者均呈G＜G+R＜G+A＜G+A+R 的變化趨勢(shì)，說(shuō)明接種R 能顯著增加外源A 的侵染率（P＜0.05）；與G 處理相比，3 個(gè)接種處理的根瘤干重、根瘤個(gè)數(shù)均顯著增加，但是G+A 和G+R 處理間差異不顯著（P＞0.05），G+A+R 處理的根瘤干重和數(shù)量均最高，且分別與G+A 和G+R 處理間差異顯著，說(shuō)明接種A 也能顯著增加外源R的生長(zhǎng)發(fā)育?？梢姡臃NA 和R 均能彼此促進(jìn)對(duì)方的生長(zhǎng)和發(fā)育。

表1 不同處理對(duì)大豆侵染率和根瘤個(gè)數(shù)的影響

2.2 不同處理對(duì)大豆生長(zhǎng)的影響

由表2 可知，與G 處理相比，G+A+R 處理的大豆株高增加，整株干重顯著增加，根冠比下降，大豆產(chǎn)量增加。其中G+A+R 處理的大豆株高、整株干重和產(chǎn)量最高，根冠比最低，說(shuō)明接種A 和R 能促進(jìn)大豆生物量增加。

表2 不同處理對(duì)大豆生長(zhǎng)的影響

2.3 大豆生長(zhǎng)和磷吸收效率及其影響因子的相關(guān)分析

由表3 可知，大豆整株干重與總磷吸收效率、根瘤個(gè)數(shù)、根瘤干重呈顯著正相關(guān)。大豆產(chǎn)量與總磷吸收效率、根瘤個(gè)數(shù)呈顯著正相關(guān)，與根瘤干重和根系菌根侵染強(qiáng)度呈極顯著正相關(guān)。大豆總磷吸收效率與根系菌根侵染強(qiáng)度、根系泡囊強(qiáng)度、根瘤個(gè)數(shù)顯著正相關(guān)，與根瘤干重呈極顯著正相關(guān)。

表3 大豆生長(zhǎng)和磷吸收效率及其影響因子的相關(guān)分析

3 討論

3.1 不同處理對(duì)大豆菌根和根瘤生長(zhǎng)的影響

該試驗(yàn)中，接種A 能顯著促進(jìn)大豆根系菌根侵染，接種R 能顯著促進(jìn)大豆根瘤的生長(zhǎng)，而同時(shí)接種A 和R 能相互促進(jìn)彼此的生長(zhǎng)形成良好的共生。楊雅婷[13]的研究發(fā)現(xiàn)，接種AMF 和Rh 的三葉草較單接種Rh 的三葉草根系的結(jié)瘤量顯著增加，較單接種AMF 的三葉草根系菌根侵染率提高1.31%～3.8%，與該試驗(yàn)的研究結(jié)果相似。

3.2 不同處理對(duì)大豆磷吸收和植株生長(zhǎng)的影響

磷素參與了大豆植株生長(zhǎng)發(fā)育和多種代謝過(guò)程，是植物生長(zhǎng)必需營(yíng)養(yǎng)元素之一[14]。磷吸收效率表示植株對(duì)介質(zhì)中磷的吸收能力。從該試驗(yàn)結(jié)果可見，接種A 和R 處理能顯著促進(jìn)大豆磷吸收效率，且雙接種A 和R 處理均為最高。可見，雙接種R 和A 時(shí)，能促進(jìn)A 的侵染，進(jìn)一步提高大豆的磷吸收效率。此外，G+A、G+R 和G+A+R 處理相較于G 處理，大豆的株高、干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量均增加，根冠比下降。已有研究表明，AMF 侵染后豆科植物獲取鋅的能力顯著提高[15]；接種AMF 和Rh對(duì)山黧豆[15]、紫花苜蓿[16]等豆科植物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用超過(guò)單一接種。該研究中，雙接種A 和R 處理的大豆株高、整株干重和產(chǎn)量均為最高，根冠比最低。根冠比的下降表明大豆的地上部分發(fā)育比地下部分（根系）更占優(yōu)勢(shì)，說(shuō)明雙接種A 和R 對(duì)大豆的整株生長(zhǎng)均有促進(jìn)作用，但對(duì)大豆地上生長(zhǎng)的促進(jìn)作用更強(qiáng)。

4 結(jié)論

同時(shí)接種幼套近明球囊霉和費(fèi)氏中華根瘤菌能相互促進(jìn)彼此（根瘤和菌根）的發(fā)育，與大豆形成三者共生系統(tǒng)，增強(qiáng)了大豆的磷吸收，促進(jìn)大豆植株生長(zhǎng)，最終促進(jìn)大豆增產(chǎn)。