梵净山4种林型的土壤丛枝菌根真菌多样性1)

袁腾 陶光耀 江龙

(贵州大学，贵阳，550025)

在自然界中80%维管植物可与丛枝菌根(AM)真菌形成菌根，可改善宿主植物根系表面积以及根系矿质元素(尤其是磷)的吸收[1]，有助于提高宿主植物的抗性[2]。在长期演替形成的自然生态林地中，丛枝菌根真菌是林地生态形成的重要调节因子，菌根真菌群落变异影响着植物群落，其种类和数量，对生态系统的稳定具有重要作用。Van der Heijden et al.[3]研究指出，自然生态系统中AM真菌的多样性决定着植物的生物多样性、生态系统的变化以及植物的生产力。赵文静等[4]对额尔古纳6种林型土壤真菌群落结构多样性研究指出，森林土壤真菌区系与林型密切相关，林型相似则土壤真菌种类越接近。所以研究自然生态系统中不同林型AM真菌多样性具有重要意义。

梵净山国家级自然保护区位于贵州省铜仁市，最高海拔2 572 m，是武陵山系主峰。自然植被为亚热带常绿阔叶林，保护区内植物种类约2 000余种，有着地球上同纬度保存最完好最典型的原始森林和世界上少有的亚热带原生生态系统。梵净山AM真菌资源丰富，但目前尚未见有关AM真菌资源研究报告。本研究对保护区内4种林型AM真菌多样性进行了调查，以期为研究梵净山植物群落与AM真菌群落间相互关系提供依据。

1 材料与方法

1.1 土壤样品的采集

2017年7月从梵净山国家级自然保护区毛竹(Phyllostachysedulis)林、柳杉(Cryptomeriajaponica)林、山茶(Camelliajaponica)林和箭竹(Fargesiaspathacea)林中采集13份根际土壤。取样时，避开杂草，去除表面2 cm厚的土壤，采集距地表5～20 cm的土层根际土壤2.0 kg，混匀，装入无菌塑料袋，自然风干7 d，于冰箱中4 ℃保存，3个月内处理。

1.2 AM真菌孢子的分离和形态鉴定

采用湿筛倾析-蔗糖离心法[5]分离AM真菌孢子。称取50 g土样加入500 mL烧杯中，加入适量蒸馏水浸泡20～30 min；待土样泡散开，搅拌过3层分样筛(分样筛孔径自上而下依次为0.900、0.250、0.055 mm)；自来水轻微冲洗至流下的水清澈为止；用蒸馏水将留在0.250 mm和0.055 mm层筛的物质洗至小烧杯后分装进50 mL离心管，3 000 r/min离心3 min，取沉淀加入60%蔗糖溶液，1 500 r/min离心1.5 min；取上清液于0.055 mm筛上过滤，自来水冲洗除去蔗糖后，用生理盐水收集于培养皿中备用[6]。

将收集于培养皿中的AM真菌孢子置于体视显微镜下(Olympus SZX16)，根据孢子的形状、颜色、连孢菌丝、大小初步分类统计；吸取AM真菌孢子置于生物显微镜(Olympus BX53)和摄影系统(Olympus DP70)下记录孢子形状、颜色、大小，孢壁的构造、层次、颜色、厚度，孢子表面纹饰、附着物、内含物；Melzer’s试剂和棉蓝试剂反应等特征。

根据Schnck和Perez编著的《VA菌根真菌鉴定手册》[7]、国际AM真菌保藏中心(http://fungi.invam.wvu.edu/)、国际AM分类系统(http://www.amf-phylogeny.com/)提供的文献、贵州大学植物生理学实验室AM真菌资源以及《中国丛枝菌根真菌资源与种质资源》[8]描述进行AM真菌种类鉴定。

1.3 AM真菌多样性分析

孢子密度=每100 g风干土样中的孢子总数。

物种丰富度=该采样点土样所含AM真菌孢子种类。

优势度=(某种AM真菌孢子数/该采样点AM真菌孢子总数)×100%。

2 结果与分析

2.1 不同林型中AM真菌的种类

梵净山4种典型林型根围土壤中AM真菌资源丰富，已确定10属20种AM真菌(图1)，包括无梗囊霉属(Acaulospora)4种、球囊霉属(Glomus)7种、近明囊霉属(Claroideoglomus)1种、两性囊霉属(Ambispora)1种、巨孢囊霉属(Gigaspora)1种、盾巨孢囊霉属(Scutellospora)2种、和平囊霉属(Pacispora)1种、有隔球囊霉属(Septoglomus)1种、管孢囊霉属(Funneliformis)1种、硬内囊霉属(Sclerocystis)1种。其中球囊霉属7种占已确定20种的35%，无梗囊霉属4种占20%，以上2属为梵净山典型林型根围土壤AM真菌优势属。4种林型土壤中都检出沙荒球囊霉、美丽盾巨孢囊霉(Scutellosporacalospora)，以上2种为梵净山典型林型根围土壤AM真菌共有种。

由表1可知，4种林型中毛竹林特有菌种为波状无梗囊霉(Acaulosporaundulata)、珠状巨孢囊霉(Gigasporamargarita)、悬钩子硬内囊霉(Sclerocystisrubiforme)；柳杉林特有菌种为弯丝球囊霉(Glomussinuosum)、黑球囊霉(Glomusmelanosporum)、幼套近明囊霉(Claroideoglomusetunicatum)、沙荒有隔球囊霉(Septoglomusdeserticola)；山茶林特有菌种为具疱无梗囊霉(Acaulosporapustulata)、网状球囊霉(Glomusreticulatum)、长孢球囊霉(G.dolichosporum)、膨果球囊霉(G.pansihalos)、网纹盾巨孢囊霉(Scutellosporareticulata)、褐色管孢囊霉(Funneliformisbadium)；箭竹林特有菌种为皱壁无梗囊霉(Acaulosporarugosa)、小果球囊霉(Glomusmicrocarpum)、厚皮两性囊霉(Ambisporacallosa)。

表1 梵净山4种林型根围土壤AM真菌分布

注：+表示含有该AM真菌种质资源。

2.2 不同林型中AM真菌多样性

由表2可知，梵净山AM真菌的种类多样性及生长状况与其共生的植物种类密切相关。梵净山4种典型林型中，毛竹林土壤AM真菌孢子密度最大，为11.04个·g-1，柳杉林次之，为7.62个·g-1，山茶林、箭竹林分别为6.42、5.66个·g-1。山茶林AM真菌物种丰富度最高，为21种；箭竹林和柳杉林均为15种，毛竹林最低，为10种。

在4种典型林型根际土壤里，毛竹林的沙荒球囊霉优势度为31.70%，悬钩子硬内囊霉优势度为15.76%，远远高于其他种，物种优势显著。柳杉林的方竹和平囊霉优势度为37.53%，远远高于其他种，物种优势显著。山茶林的3种优势种褐色管孢囊霉、沙荒球囊霉和网纹盾巨孢囊霉的优势度差别不显著，优势度在12.15%～20.25%。箭竹林优势种沙荒球囊霉优势度更不显著，仅为11.66%。

1.波状无梗囊霉[9]；2.蜜色无梗囊霉(Acaulosporamellea)[10]；3.具疱无梗囊霉[11]；4.皱壁无梗囊霉[12]；5.珠状巨孢囊霉[1]；6.沙荒球囊霉[8]49；7.幼套近明囊霉[8]52；8.弯丝球囊霉[8]80；9.沙荒有隔球囊霉[13]；10.黑球囊霉[8]69；11.小果球囊霉[8]70；12.褐色管孢囊霉[14]；13.网状球囊霉[1]；14.长孢球囊霉[8]51；15.膨果球囊霉[15]；16.悬钩子硬内囊霉[16]；17.厚皮两性囊霉[17]；18.网纹盾巨孢囊霉[8]98；19.方竹和平囊霉(Pacisporachimonobambusae)[8]88；20.美丽盾巨孢囊霉[1]。

图1梵净山4种林型根围土壤AM真菌的种类

由以上可以看出，梵净山4种典型林型AM真菌多样性表现为以下趋势：AM真菌的物种丰富度越小，真菌孢子密度就越大，优势种的优势度显著(例如毛竹林)；AM真菌的种类越多，真菌孢子密度就越小，优势种的优势度不显著(例如山茶林)。

3 讨论

对梵净山国家级自然保护区4种林型根围土壤AM真菌进行分离、物种鉴定以及统计分析后发现，梵净山植被有着丰富的AM真菌资源，种类达30余种，已鉴定10属20种，其中以球囊霉属种类最多，达7种，占15%，无梗囊霉属4种次之，占20%，这与杨秀丽等[18]对大兴安岭不同林型AM真菌分布特性研究报道中的优势属相同，证实球囊霉属与无梗囊霉属是广谱分布的AM真菌种类。

表2 梵净山4种林型根围土壤AM真菌多样性

研究也证实了土壤AM真菌物种丰富度、孢子密度和优势种与林型有关。毛竹林中孢子密度最高，但分离出的AM真菌种类最少，优势种沙荒球囊霉优势显著；山茶林中孢子密度最小，但分离出的AM真菌种类最多，优势种物种优势不显著。蔡晓布等[19]对西藏高原草地植物AM真菌多样性研究指出以下趋势：不同环境与土壤条件下，AM真菌各属总孢子密度越低，物种多样性越高，与本研究结论基本一致。这表明不同植被与AM真菌间长期相互选择，不同林型土壤AM真菌的多样性不同，优势种属不同，林型相似AM真菌种类则相近。

近年来，有关AM真菌物种多样性研究越来越多，重点之一就是环境中不同生态因子相互作用的影响，例如，土壤温度、质地、pH、有机质、有效磷以及海拔等生态因子影响AM真菌多样性和丰富度[19-22]等。本研究结果说明，AM真菌是构成不同林型稳定的生态因子之一，AM真菌与植物相互选择，使不同林型的AM真菌多样性具有显著差异。

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