AM真菌与有机磷配施对油茶光合特性的影响

林宇岚，王 琳，楼玫娟，李正昀，张林平*，吴 斐，张 扬

（1.江西农业大学 鄱阳湖流域森林生态系统保护与修复国家林业局重点实验室，江西 南昌 330045；2.南昌师范学院，江西 南昌 330032；3.江西省资溪县森林病虫害防治检疫站，江西 资溪 335300）

【研究意义】油茶（Camellia oleiferaAbel.）系山茶科山茶属的常绿小乔木，主要栽培于湖南、广西、江西等中国南方亚热带地区的高山及丘陵地带，其果实可生产出纯天然绿色保健的优质食用油，果皮可作为栲胶的原料，是保持水土、涵养水源的理想树种，是江西省的主要经济林树种[1-2]。近年来，为了缓解国内油料和食用油供需矛盾，有关油茶产业发展的相关政策陆续被发布，油茶种植面积在短时间内得到了快速增加。【前人研究进展】大量研究表明，植物的生长发育离不开磷，为追求油茶高产高效经营，大量施用了磷肥，从而导致了土壤板结、环境污染等一系列问题。有机磷是土壤的重要组成部分，占全磷的25%～56%，是潜在的土壤磷库；然而植物难以直接利用有机磷，有机磷必须在相关酶的作用下转化成有效磷才被植物吸收和利用[3]。因此，如何高效合理利用土壤中的有机磷，提高植物产量和品质，减少环境污染等问题，是当前我国油茶产业发展的重要任务[4-5]。丛枝菌根（Arbuscular mycorrhiza，AM）真菌能与陆地上绝大多数植物建立共生关系，其在依靠共生网络维系自身生长的同时，能够诱导植物合成多种酶类、可溶性蛋白等，调节植物体内源激素和酶活性的平衡，提高植物的光合作用，促进植物的生长、发育。近年来，人们逐步关注AM 真菌在经济作物中的作用[6]。已有研究学者[7]发现在一定磷水平下单接种AM 真菌和混合接种AM 真菌均显著提高狗牙根（Cynodon dactylonL.）的地上部干质量；郑舜怡等[8]试验发现接种AM 真菌能增加辣椒（Capsicum annuumL.）叶片气孔导度Gs，净光合速率Pn，对植物的生长起到了积极作用；欧静等[9]的研究结果表明，AM 真菌提高了桃叶杜鹃（Rhododendron annaeF.）叶片的叶绿素含量、净光合速率，有利于植物进行光合作用；同时接种AM 真菌处理桃叶杜鹃叶片的PSII 原初光能转化效率Fv/Fm、光化学猝灭系数qP、非光化学猝灭系数qN 明显高于对照处理；赵昕等[10]在实验中发现接种6 种不同AM 真菌均不同程度上提高喜树（Camptotheca acuminateD.）叶片叶绿素a含量、叶绿素b 含量，光化学淬灭qP。【本研究切入点】如何利用生物肥料改善土壤环境是目前农林生产上关注的热点，特别是AM 真菌的利用。集约化经营油茶林土壤中的有机磷难以被植物吸收，将AM真菌接种技术应用于油茶生产，两者结合的相关研究急需开展，接种AM 真菌是否能缓解油茶林磷素缺乏尚未可知。【拟解决的关键问题】本试验以1 年生油茶实生苗为研究对象，采用盆栽试验和室内分析相结合的方法，通过施加有机磷和接种摩西斗管囊霉，测定油茶幼苗的生长指标、叶绿素含量、光合特性和叶绿素荧光参数，分析两者配施对油茶生长、光合作用等的影响，为集约化经营油茶的合理施肥和菌根技术应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试植物及菌种

试验材料为1 年生油茶实生苗，由江西省林科院提供；菌剂摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae）购自长江大学根系生物研究所。

1.2 供试土壤

盆栽基质为V（河沙）∶V（红壤土）=1∶1，河沙用清水冲洗；红壤土采自江西农业大学校园内，其理化性质指标pH为5.6，有效磷为2.9 mg/kg，速效钾为49.65 mg/kg，铵态氮为1.24 mg/kg，硝态氮为1.16 mg/kg，有机质为18.4 mg/kg，基质过筛（2 mm），高温灭菌2 h。

1.3 试验设计

采用双因素试验：（1）2个接种水平，接种菌剂或不接种菌剂；（2）2个有机磷水平，0 mg/kg或50 mg/kg植酸钙C6H16Ca24O24P6，共60 盆。采用“二层接种法”，将土壤与有机磷混匀后装入盆内，同时每盆接种菌剂60 g，不接种处理每盆加灭菌处理的菌剂60 g；试验于2018年4月在江西农业大学大棚内进行，油茶生长期间采用自然光照并充分供水，分别在2018 年8 月、12 月收获油茶，气体交换参数及叶绿素荧光参数于收获前测定。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 干物质积累及菌根侵染率的测定 采用称量法，将收集到幼苗分成根、地上部分，烘至恒质量，称得干质量并做好记录；采用染色法[11]和交叉法[12]测定菌根侵染率。

1.4.2 叶绿素含量测定 采用体积分数96%乙醇提取法，测定叶片叶绿素含量[13]。

1.4.3 气体交换参数的测定 油茶叶片的净光合速率Pn、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs、胞间CO2浓度Ci采用LI-6400便携式光合仪（LI-COR，美国）测定，测定时间为收获前晴天的09：00—11：00[14]。

1.4.4 叶绿素荧光参数含量测定 油茶叶片PSII 原初光能转化效率Fv/Fm、PSⅡ实际光合效率ΦPSⅡ、光化学猝灭系数qP、非光化学猝灭系数qN 采用PAM-2500便携式调制叶绿素荧光仪（Walz，德国）测定，叶片测前暗反应20 min。

1.5 数据处理

使用Excel 2016和SPSS 20.0[15]进行数据整理分析；显著性分析采用单因素方差分析（one-way ANOVA）中的邓肯检验（Duncan’s test）；两处理间的交互作用采用双因素方差分析（Two-way ANOVA）检测。

2 结果与分析

2.1 AM真菌及施有机磷对油茶AM真菌侵染率的影响

由表1 可知，在2 个收获期，油茶菌根侵染率是不同的。A、AP 处理的油茶菌根总侵染率在12 月分别比8 月增加了15.52%、94.47%，表明AM 真菌与油茶有一定的亲和力，侵染情况可能与外界环境有关。

表1 不同处理下油茶的菌根侵染率Tab.1 Mycorrhizal infection rate of Camellia oleifera under different treatments

2.2 AM真菌及施有机磷对油茶干物质积累的影响

从图1可知，在2个收获期，接种AM 真菌和施有机磷（AP）油茶的地上部干质量、地下部干质量与对照组相比分别提高了78.56%、69.99%、45.23%和29.77%；接种AM 真菌（A）油茶的地上部干质量、地下部干质量比施有机磷（P）分别高了28.16%、36.91%、28.42%和5.97%；表明AM 真菌有利于油茶干物质积累，促进植物生长。

图1 不同处理下油茶干物质积累Fig.1 Dry matter accumulation of Camellia oleifera under different treatments

2.3 AM真菌及施有机磷对油茶叶绿素含量的影响

由图2 可知，不同处理间油茶叶绿素含量是不同的，其中含量最高的是AP，其次是A，最低的是CK。8月份，AP的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量分别比对照组（CK）提高了32.69%、3.26%、156.01%；12月份，叶绿素含量总体趋势比8月份低，其中接种AM 真菌和施有机磷（AP）油茶的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量显著高于对照组（CK），分别提高了44.73%、66.67%、6.67%。

图2 不同处理下油茶叶绿素含量Fig.2 Chlorophyll content of Camellia oleifera under different treatments

2.4 AM真菌及施有机磷对油茶光合参数的影响

从表2可以看出，8月收获物油茶叶片的光合作用总体趋势比12月强。在2个收获期，Pn、Gs、Tr由大到小依次是AP、A、P 和CK，其中AP 最高，与对照组相比分别提高了41.87%、39.62%；胞间CO2浓度（Ci）由大到小依次是CK、P、A和AP，与对照组相比分别降低了17.19%、21.24%。

由图3 可知，不同处理下油茶叶片叶绿素荧光参数是不同的。在2 个收获期，菌根化油茶PSII 原初光能转化效率（Fv/Fm）明显高于未菌根化油茶，从增长的幅度来看，AP 处理Fv/Fm增长最大，与对照组相比分别增加了54.5%、46.15%；P 处理增加的幅度最小，分别比对照组增加了18.18%、19.23%。接种AM真菌提高了油茶叶片的PSII 实际光化学量子效率（ΦPSII），其中AP 处理油茶叶片ΦPSII 最大，与对照组相比分别提高了9.38%、65%。同时，接种AM真菌油茶光化学淬灭系数（qP）均显著高于其他处理，AP处理分别比对照组增加了32.61%、66.67%；AP 油茶非光化学淬灭系数（qN）明显低于其他处理，与对照组相比分别降低了27.27%、44.73%。

2.5 AM真菌及施有机磷对油茶叶绿素荧光参数的影响

由表3 可知，在2 个收获期，接种AM 真菌和施有机磷（AP）处理在油茶叶片的光化学淬灭系数qP 上存在交互作用。

3 讨论与结论

众多研究[16-17]表明，植物难以直接利用土壤有机磷。本研究结果显示，在土壤灭菌的条件下，施加有机磷对未菌根化油茶的各项指标无显著影响，表明油茶植株本身难以直接吸收外源有机磷；而接种AM真菌与有机磷对油茶的生长有显著影响，可能是AM真菌菌丝分泌有机酸等物质将难溶性的有机磷矿化为有效磷，促进了AM真菌的侵染及其对磷的获取和吸收，从而进一步改善植物磷营养状况[18]。

光合作用是植物获得能量和合成物质的重要途径[19]，叶绿素是植物光合作用的重要物质[20]。本研究中接种AM真菌与有机磷的油茶叶绿素a含量、叶绿素b含量和类胡萝卜含量均显著高于对照，这与李文彬等[21]的研究结果一致，进一步说明了两者配施提高了油茶植株叶绿素含量，有利于捕获光能和对光能的利用[22]。邹慧等[23]和王志刚等[24]分别发现AM 真菌显著提高西南桦（Betula alonoidesB.）和野樱桃（Prunus divaricataL.）等植物的光合参数，促进植物的生长；而本试验中在配施AM真菌与有机磷条件下，油茶植株叶片的净光合速率Pn、气孔导度Ci、蒸腾速率Tr均要高于对照，表明添加一定的外源磷素，可以提高植物的光合速率，同时菌根化油茶的光合能力要强于非菌根化油茶，可能是菌根化油茶体内的激素发生变化或者AM真菌促进了根系对水分和营养元素的吸收和调动，增强了光合作用[25-26]。

已有学者发现，接种AM 真菌可以提高烤烟（Flue-cured tobaccoL.）[27]、木棉（Bombx ceibaL.）[28]、黄瓜（Cucumis sativusL.）[29]等植物的PSII 原初光能转化效率Fv/Fm、PSII 实际光化学量子效率ΦPSⅡ、光化学淬灭系数qP。本试验中菌根化油茶的Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP显著高于非菌根化油茶，表明AM 真菌可提高油茶叶片实际光化学量子效率，使叶片吸收到的光能用于光化学传递能力的增加，原初光能转化效率和光化学淬灭系数升高，有利于油茶植株的光合作用，促进油茶的生长发育[30]。

综上所述，有机磷对未菌根化油茶的生长无显著影响，而有机磷和AM真菌配施下，对油茶生长具有促进作用，提高了叶片叶绿素含量，增强了植物光合作用，为土壤中有机磷高效利用的微生物途径提供了理论依据，但两者协同作用机制尚不明确，需要进一步的深入研究。