碱性土壤条件下丛枝菌根真菌对白刺生长和营养吸收的影响

王斌　冯祥元　华晓琴

摘要为了研究在碱性条件下丛枝菌根真菌对白刺生长的影响，在碱性条件下对白刺分别接种摩西球囊霉（Glomus mosseae）、根内球囊霉（G. intraradices）和幼套球囊霉（G. etunicatum）3种AM真菌，测定3种AM真菌对白刺侵染率及幼苗生长指标。结果表明：在碱性条件下3种丛枝菌根菌均能侵染白刺根系，其中，接种摩西球囊霉和根内球囊霉后白刺株高、地径、生物量及N、K含量显著增加（P<0.05），幼套球囊霉对各项指标均有抑制作用。

关键词碱性条件;丛枝菌根真菌;白刺;生长;营养吸收

中图分类号：S718.81文献标识码：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2022.03.004

Effects of Arbuscular Mycorrhizal Fungi on Growth and Nutrient Absorption of Nitraria tangutorum  in Alkaline Soil

Wang Bin， Feng Xiangyuan， Hua Xiaoqin

（Wuwei Forestry Comprehensive Service Center， Gansu Province， Wuwei 733000， Gansu）

AbstractIn order to study the effect of arbuscular mycorrhizal fungi on the growth of  Nitraria tangutorum  under alkaline condition，three species arbuscular mycorrhizal fungi Glomus mosseae ， G. intraradices ， G .  etunicatum were inoculated to  N .  tangutorum under alkaline conditions， the infection rate and growth indexes of  N . tangutorum seedling were determined. The results showed that three arbuscular mycorrhizal fungi could infect the roots of  N . tangutorum in alkaline conditions.  G . mosseae and G .  intraradices  could significantly increase plant heights， ground diameters， fresh biomass， and N， K contents（P<0.05）， while  G. etunicatum  could inhibit various indexes.

Key wordsalkaline conditions;arbuscular mycorrhizal fungi;  Nitraria tangutorum ; growth; nutrient absorption

土壤鹽碱化是全球公认的环境问题。土壤盐碱化抑制农作物正常生长，严重威胁粮食安全和农业可持续发展[1，2]。西北地区处于干旱半干旱区，其独特的地理条件和气候促进了盐碱土的发生和发育。据统计，全国约有3.693× 10 hm 现代盐碱土，仅西北地区就占 60%左右;全国与灌溉有关的盐碱化土壤达2.0× 10 hm，近70%位于西北地区[3，4]。但是，西北地区是实施退耕还林还草、三北防护林等工程的重要区域，承担生态文明建设的重要任务，因此，挖掘提升适宜盐碱地适生树种的共生微生物，促进土地资源的充分利用，对改善西部地区生态环境具有重要意义[5，6]。

白刺（Nitraria tangutorum）属蒺藜科（Zygophyllaceae）白刺属（Nitraria）植物，耐干旱，耐贫瘠，抗沙埋，是目前存活于民勤县干旱荒漠区面积最大的天然植被类型，在位于石羊河下游的绿洲外围地带形成了我国干旱区独特的白刺灌丛沙丘与丘间地相间分布的景观，对阻止流沙入侵、保持绿洲稳定性发挥着巨大的生态作用[7，8]。

丛枝菌根菌（Arbuscular Mycorrhiza，AM）是一类能与高等植物根系形成共生体的土壤有益微生物。近年来大量试验研究表明，AM真菌能够加快植物根系的生长和植物的生长发育，促进宿主植物根系对土壤中移动性低的无机离子吸收，增强植物对生物及非生物胁迫的抗性[9]。

本研究以白刺为试验材料，通过接种不同的 AM 菌剂，对侵染率、生物量积累和氮、磷、钾含量进行测定分析，旨在研究碱性条件下接种丛枝菌根真菌对白刺的影响，有效增强白刺在盐碱地上的生活能力，为生产适宜荒漠盐碱地造林的优良种苗及盐碱立地条件下造林提供理论依据。

1试验地概况

试验地设在甘肃省武威市国家级樟子松杨树良种基地，属于冷温带干旱区，年均气温7.8 ℃，年均降水量165 mm左右，土壤为沙壤质盐渍化荒漠灰钙土，土层厚度1.5 m左右，pH为7.8～8.5。浇灌用水为地下水，水质矿化度720～1 450 mg·L。

2材料与方法

2.1试验材料

供试白刺为唐古特白刺，种子从民勤县西沙窝勤锋滩采集。

供试真菌菌种摩西球囊霉（Glomus mosseae）、根内球囊霉（G. intraradices）和幼套球囊霉（G. etunicatum）购自北京市农林科学院植物营养与资源研究所“丛枝菌根真菌种质资源库”。将3种真菌以玉米为宿主，在以土、河沙、珍珠岩和石英砂按2∶3∶3∶3比例配制的培养基上扩繁后制成含有孢子、菌丝和侵染根段的接种材料备用。

白刺育苗土壤为良种基地周边玉米田中挖取的土壤，与腐熟秸秆、有机肥混合而成，研磨过筛，混合均匀后于烘箱中160 ℃高温灭菌2 h，经测定，土壤pH为8.2。

2.2试验方法

2019年4月播种，培养容器用无水酒精消毒后装入灭菌土壤。种子先用3% HO表面消毒，再用无菌水洗净后晾干备用。将消毒后的种子播于穴盘中，浇水等待发芽。待白刺幼苗平均高度为 5 cm时，开展菌种接种试验。试验设置3个菌种接种处理和空白对照，营养钵中分别放入扩繁的菌剂50 g，以未接种处理为对照，将白刺幼苗移至营养钵中，每个处理设3个重复，每个重复100个营养钵，每个营养钵移栽2株白刺幼苗。将处理后的营养钵放于连栋温室中，温室保持昼温25～31 ℃、夜温15～20 ℃，营养钵浇水6次，水为pH8.5的地下水。

2.3测定指标与方法

白刺幼苗生长 90 d，采用染色镜检法[10]测定白刺植株的侵染率，并在显微镜下观察拍照。收集菌根化的白刺全株称量湿质量和干质量。白刺植物中全氮采用凯氏定氮法测定，全磷采用硝酸-高氯酸消煮-钼锑抗分光光度法测定，全钾采用火焰光度法测定。白刺植株中氮磷钾含量测定委托西北农林科技大学完成。

侵染率（%）=侵染株数/接种株数×100%

根冠比=地下生物量/地上生物量

干鲜比（%）=干质量/鲜质量×100%

数据用SPSS 21处理。

3结果与分析

3.13种AM菌剂处理对白刺根系的侵染率

3种菌剂处理对白刺根系的侵染率见表1。3种丛枝菌根真菌均能侵染白刺根系，不同丛枝菌根菌对白刺根系侵染率不同，其中摩西球囊霉和根內球囊霉侵染率较高，分别是56.08%和54.47%，幼套球囊霉侵染白刺根系的侵染率较低，为38.34%。

3.23种AM菌剂处理对白刺生物量的积累与分配的影响

3种丛枝菌根菌剂对白刺植株的生物量积累与分配结果见表 2。试验发现白刺植株接种摩西球囊霉、根内球囊霉后株高、地径、鲜质量、干质量均显著高于对照组（P<0.05），株高较对照组最大提高了34.11%，地径较对照组最大提高了13.14%，鲜质量较对照组最大增加了35.86%，干质量较对照增加了43.38%，两个处理干鲜比均比对照组增大，接种根内球囊霉的处理根冠比较对照组增大;接种幼套球囊霉后株高、干质量显著低于对照组（P<0.05），地径、鲜质量、干鲜比、根冠比与对照组差异不显著（P>0.05）;白刺植株接种幼套球囊霉后株高降低了36.25%，干质量较对照降低了15.9%。结果表明：摩西球囊菌、根内球囊菌对白刺株高、地径、干鲜及干鲜比均有促进作用，其中根内球囊菌能促进白刺根部生物量积累;幼套球囊菌对白刺植株生长有抑制作用。

3.33种AM菌剂处理对白刺氮、磷和钾的吸收与转运的影响

由表3可知，接种AM 菌剂对白刺植株地上部、地下部的N、P、K含量具有显著影响。接种摩西球囊霉后白刺整株N含量显著高于对照（P<0.05），P含量与对照差异不显著（P>0.05），K含量显著高于对照（P<0.05）;接种根内球囊霉的白刺植株N含量、P含量与对照组差异不显著（P>0.05），K含量显著高于对照组（P<0.05）;接种幼套球囊霉的白刺植株N、P、K含量显著低于对照（P<0.05）。结果表明：摩西球囊霉能够促进白刺植株N、K吸收，但对P吸收影响不显著;根内球囊霉对白刺植株N、P吸收影响不显著，但能促进K吸收;幼套球囊霉抑制白刺植株N、P、K元素的吸收。

4结论与讨论

通过数据分析发现，白刺接种摩西球囊霉、根内球囊霉、幼套球囊霉后均可侵染白刺根系，建立共生关系，其中摩西球囊霉、根内球囊霉侵染率较高，接种摩西球囊霉、根内球囊霉生物量显著高于对照组，接种幼套球囊霉后生物量较对照组显著降低，这与国内外研究[11]表明的盐碱土中存在着丰富的丛枝菌根真菌，且菌根化植物的比例很高，但是不同植物对同种丛枝菌根的依赖程度差异较大[12]，同种植物对不同丛枝菌根的依赖程度也具有较大差异[13]等观点一致。3种丛枝菌根菌能与白刺形成菌根化植物，不同丛枝菌根对白刺的影响不同。接种摩西球囊霉、根内球囊霉后白刺生物量显著高于对照组，可能是由于微生物改良盐碱化土壤理化性状，优化植物根际微域环境，提高植物在盐碱化土壤中的抗性和适应性[14]，或通过丛枝菌根增加植物根部的吸收面积，能够促进根系对水分和必需元素的吸收[15]，使得宿主植物的生长加快，从而促进了植物生长;在苜蓿、番茄上的研究[16]也表明，微生物都被证明能促进植物对 N、P、K及微量元素的吸收，促进植物生长，从而提高植物的品质、 提高苗木移栽成活率、增强植物的抗性、扩大植物种植范围。本研究中白刺接种摩西球囊霉后植株N、K含量显著高于对照组，尤其是地上部N含量较对照组高65%，地下部分K含量较对照组高150%，经分析发现植株N、K含量与地径、干鲜质量显著相关，这说明接种摩西球囊霉能促进白刺矿质元素吸收与积累，进而促进生物量增加，这一结论与接种摩西球囊霉后西瓜叶片更大、株高更高、干物质积累更多的结论[17]一致。但本研究中植株中P含量与对照组无差异，这与文献[18]中记载的丛枝菌根的形成可显著提高植物对P的吸收，且在高P条件下多余的P可储存于AM中的结论不一致，具体原因须进一步研究。接种根内球囊霉的白刺植株根冠比较对照组增大，其他处理根冠比与对照无差异，根冠比越大，植物抗逆性越强，由此表明，接种根内球囊霉白刺或许具有更强的抗逆性，但本研究未对菌根化的白刺幼苗抗逆性及造林试验表现进一步研究。下一步将开展菌根化的白刺抗逆性及造林试验，将丛枝菌根菌广泛用于优良种苗生产、干旱盐碱立地条件下造林等方面。

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