外生菌根真菌接種與鋁脅迫對土貢松幼苗生長的影響

葉錦培，黃振格，梁彩霞，韋耀妮，黎植強，程 飛

（1.廣西國營蒼梧縣天洪嶺林場，廣西蒼梧543108；2.廣西大學林學院，廣西南寧530004）

酸性土壤占世界可耕種土壤的40%，酸性土壤主要分布在我國南方，面積達204萬hm2。酸性土壤pH值低，游離鋁（Al）和交換性鋁濃度過高，從而抑制植物生長，即鋁毒[1-2]。鋁離子能影響礦質營養的吸收和代謝，抑制細胞分裂和生長，破壞膜結構和功能，并抑制植物根系、莖部和葉片生長，導致組織壞死[3]。許多亞熱帶重要的用材樹種受鋁毒害的影響已有諸多報道，鋁毒害已成為影響亞熱帶樹種生長發育的一個重要因素[4]。

馬尾松（Pinus massoniana L.）廣泛分布于我國南方16省（區），是我國亞熱帶最主要的造林樹種，用途廣泛，綜合利用程度高。馬尾松分布區與酸性土壤分布相重疊，生長遭受鋁毒制約。土貢松是馬尾松在廣西國營蒼梧縣天洪嶺林場土貢分場的一個地理種源，因其生長表現優良，生長指標均高于相應國家馬尾松速生標準，在2011年通過了林木良種認定[5]。土貢松作為廣西馬尾松優良種源，已在其人工林生長[6]、生物量[7]、產脂力[8]、營養元素分配[9]、遺傳多樣性[10]、木材特性[11-12]及采種母樹林土壤物理特征[13]等方面進行了報道。然而，對土貢松幼苗的繁育仍沒有開展研究。

由于外生菌根真菌除了可以促進營養元素吸收外，還可以提高宿主植物抗逆性[14-15]，因而，本研究以土貢松為材料，通過接種外生菌根真菌觀察不同鋁濃度脅迫下土貢松幼苗的生長表現，旨在為該馬尾松地理種源在酸性土壤環境中的保護、推廣和栽培提供技術參考。

1 材料和方法

1.1 研究區概況

本研究在廣西南寧市廣西大學內進行。南寧市位于北回歸線南側，屬濕潤的亞熱帶季風氣候，陽光充足，雨量充沛，霜少無雪，氣候溫和，夏長冬短，年平均氣溫在21.6℃左右，極端最高氣溫40.4℃，極端最低氣溫-2.4℃。冬季最冷的1月平均氣溫12.8℃，夏季最熱的7，8月平均氣溫28.2℃。年均降雨量達1 304.2 mm，平均相對濕度為79%，氣候特點是炎熱潮濕。相對而言，一般是夏季潮濕，而冬季稍顯干燥，干濕季節分明。夏天比冬天長得多，炎熱時間較長。春秋2季氣候溫和，夏季降雨量集中。

1.2 試驗材料

試驗所用土貢松種子由廣西國營蒼梧縣天洪嶺林場提供。

1.3 試驗設計

2017年2月初播種，播種前種子用0.5%高錳酸鉀消毒30 min，45℃浸種24 h后，在25℃催芽待種子裂口露白時播種。播種基質為50%泥炭＋20%蛭石＋30%黃心土，基質通過高溫滅菌。試驗所用外生菌根真菌菌種為美味牛肝菌（Boletus edulis），經過擴大培養后制成菌液（改良 PDA），待菌絲長滿后使用。將育苗基質裝入營養缽，向距離營養缽2/3處基質噴施菌液200 mL，覆蓋基質后播種，播種后再次噴100 mL菌液后，再覆薄層基質，以不接種真菌作為對照。Al溶液處理設置4個質量濃度，分別為 0（CK），50，100，200 mg/L。除 CK外，其他Al溶液pH值為4.2。土貢松幼苗生長60 d后，選取長勢較為一致的幼苗進行Al脅迫處理，每3 d用Al處理液澆灌一次，每次50 mL。試驗總共8個處理，每個處理30株土貢松幼苗。

1.4 測定項目及方法

Al溶液處理180 d后測定苗高和地徑，整株生物量、地上部鮮質量和地下部鮮質量，并計算高徑比和莖根比。

1.5 數據處理和分析

將試驗數據錄入到MSExcel中整理后，用SPSS 19.0進行進一步分析。本研究采用雙因素方差分析，2個主因子分別為接種菌根真菌以及Al濃度，同時考慮二者交互效應對土貢松幼苗生長的影響。

2 結果與分析

2.1 外生菌根真菌接種和不同Al濃度對土貢松苗高的影響

雙因素方差分析顯示，Al濃度（P＝0.000）和接種菌根真菌（P＝0.001）對土貢松苗高均有極顯著影響，而二者的交互作用對苗高沒有統計學意義（P＝0.189）。如圖1所示，同一Al濃度下，接種菌根真菌的幼苗均高于未接種幼苗。未接種真菌幼苗高度隨鋁濃度增加而降低；接種幼苗以200 mg/L Al處理苗高最低，而其他3個Al處理苗高隨Al濃度增加而增加。總體看來，Al抑制了土貢松幼苗苗高，但接種菌根真菌可以緩解抑制效應，提高幼苗對Al脅迫的抗性。

2.2 外生菌根真菌接種和不同Al濃度對土貢松幼苗地徑的影響

雙因素方差分析顯示，Al濃度（P＝0.204）、接種菌根真菌（P＝0.195）及其二者的交互作用（P＝0.572）對土貢松幼苗地徑的影響均不存在統計學意義。然而，同一Al濃度下，除了200 mg/L Al處理外，其他3個Al濃度處理的菌根化幼苗地徑均高于未接種幼苗（圖2）。0～100 mg/L的Al處理未接種幼苗其地徑隨Al濃度增加而降低，到200 mg/L時地徑略有增加；接種菌根真菌處理中，50 mg/L的Al處理幼苗地徑最大，而200 mg/L地徑最小，其他2個Al濃度處理介于二者之間。總體看來，Al在一定程度上影響了地徑，且菌根化對Al脅迫有緩解作用，但地徑會被Al濃度增高所抑制。

2.3 外生菌根真菌接種和不同Al濃度對土貢松幼苗鮮質量的影響

雙因素方差分析表明，接種菌根真菌分別對土貢松幼苗總鮮質量（P＝0.016）和地上鮮質量（P＝0.009）有顯著和極顯著的影響，而Al濃度（總鮮質量P＝0.071，地上鮮質量P＝0.195）和交互效應（總鮮質量P＝0.481，地上鮮質量P＝0.556）對幼苗總鮮質量和地上鮮質量不存在統計學影響；Al濃度對土貢松幼苗地下鮮質量有極顯著影響（P＝0.010），而接種菌根真菌（P＝0.148）和交互作用（P＝0.418）對地下鮮質量不存在統計學影響。

從圖3可以看出，同一Al濃度下，除了0 mg/L的Al處理未接種土貢松幼苗的地下部鮮質量高于接種幼苗外，所有Al濃度處理的總鮮質量、地上部鮮質量以及除0 mg/L外的其他Al濃度處理的地下部鮮質量均表現為接種菌根真菌幼苗高于未接種幼苗。對于未接種菌根真菌幼苗，總鮮質量、地上部鮮質量和地下部鮮質量均隨著Al濃度的增加而降低；接種菌根真菌幼苗則以50 mg/L（總鮮質量和地下部鮮質量）或100 mg/L（地上部鮮質量）Al處理最高，200 mg/L Al處理最低。總體看來，Al抑制了土貢松幼苗生物量，但接種菌根真菌可緩解抑制效應，增強幼苗對Al脅迫的抗性。

2.4 外生菌根真菌接種和不同Al濃度對土貢松幼 苗高徑比和莖根比的影響

雙因素方差分析表明，Al濃度（P＝0.062）、接種菌根真菌（P＝0.113）及其二者交互作用（P＝0.588）均沒有對土貢松幼苗高徑比產生統計學影響；同樣，菌根真菌接種（P＝0.966）以及交互作用（P＝0.234）對幼苗莖根比沒有顯著影響，但Al濃度（P＝0.013）則表現出對莖根比的顯著影響。圖4表明，同一Al濃度下，除了50 mg/L Al處理未接種幼苗高徑比大于接種幼苗外，而其他Al濃度處理則相反；莖根比以Al濃度低時（0，50 mg/L）接種幼苗莖根比大于未接種幼苗，而其他2個Al濃度處理則相反。對于高徑比來說，未接種菌根真菌幼苗隨Al濃度增加而小幅增加，而后降低；接種幼苗高徑比則表現為100 mg/L Al處理最高，其次是0 mg/L Al處理，最低的是200 mg/LAl處理。盡管0 mg/LAl處理接種和未接種菌根真菌的幼苗的莖根比均高于50 mg/LAl處理，但是未接種菌根真菌幼苗莖根比大體隨Al濃度增加而增加，而接種菌根真菌幼苗在0，200 mg/L Al處理下的莖根比較一致，Al濃度在50～200 mg/L時，幼苗莖根比隨Al濃度增加而增加。高徑比反映了幼苗粗壯程度，高徑比越小，說明幼苗越粗壯；莖根比則反映了苗木生長均衡程度，莖根比小，說明根系發達，苗木健壯。從總體來看，盡管土貢松幼苗高徑比和莖根比的分布不一致，但對于未接種幼苗來說，低濃度Al處理下幼苗更顯健壯；而接種幼苗高徑比在不同Al濃度下表現不穩定，但50，100 mg/L Al處理下的接種菌根真菌幼苗莖根比較低，表明其較其他Al處理幼苗根系更發達，幼苗更健壯。

3 討論

Al脅迫下，比之非菌根植物幼苗，菌根真菌侵染能顯著增強幼苗對N，P，K等養分的吸收。對馬尾松幼苗的研究中，陳連慶等[16]盆播馬尾松苗接種菌根真菌后，松苗生長和N，P，K元素累積量均有明顯差異，菌根使幼苗根、莖、葉的養分富積。馬瓊等[17]接種外生菌根180 d后，對馬尾松幼苗生長和N，P，K吸收有明顯促進作用，接種幼苗株高、地徑、生物量和N，P，K含量等顯著增加。王藝等[18-19]除發現接種菌根可提高馬尾松幼苗生長及根系活力外，還提高了幼苗的P和K含量。用松乳菇、彩色豆馬勃和雙色蠟蘑接種馬尾松幼苗也可以得到類似的結果[20]。本研究中，Al脅迫情況下接種菌根真菌對土貢松幼苗生長的促進，與前人的研究結果相一致。

本研究中，從統計學的角度看，Al濃度和菌根接種對土貢松幼苗的部分生長指標的影響并不顯著，然而各生長指標平均值在一定程度上顯示出土貢松幼苗生長對Al濃度變化和接種菌根真菌的響應。總體看來，除了高徑比和莖根比外，土貢松幼苗的其他生長指標均不同程度地受到了Al脅迫的影響，然而，菌根形成增強了土貢松幼苗對Al脅迫的抗性，甚至使Al質量濃度為50，100 mg/L下生長的幼苗有著更好的生長表現。

Al可以從生理、生化等多個層面上作用于植物，最終表現在對植物生長的抑制甚至影響其存活，而植物可以在細胞液泡和細胞壁中積累Al[21]，也可通過根系分泌有機酸來螯合Al，以緩解其毒害[22]。作為一種緩解植物Al毒的補充機制，菌根也可以分泌有機酸來降低Al的化學活性來提高植物的抗性[23-24]，同時，促進土壤中難溶養分的溶解進而增強植物對養分的吸收[25]。幼苗抗逆性的提高和生長的促進與菌根對幼苗養分吸收的強化密不可分，甚至對有些菌根真菌（如彩色豆馬勃）而言，高Al濃度不但沒有影響真菌，反而還促進了其生長和菌根形成，而且其生理功能和營養吸收能力都不受影響。真菌有利于幼苗對營養的吸收，特別是對難溶性P的利用，從而增加菌根化幼苗的生物量，促進幼苗生長和發育。

4 結論

本研究用外生菌根真菌接種土貢松幼苗，以未接種菌根真菌為對照，并用不同濃度的Al處理土貢松幼苗后發現，除了高徑比和莖根比外，土貢松幼苗的苗高、地徑、總鮮質量、地上部鮮質量和地下部鮮質量均不同程度地受到了Al脅迫的影響而低于接種菌根真菌的幼苗，菌根的形成增強了土貢松幼苗對Al脅迫的抗性，甚至使Al質量濃度在50，100 mg/L下生長的幼苗有著更好的生長表現。因此，菌根可以通過緩解Al脅迫而促進土貢松幼苗的生長。