不同AM菌劑對石山樹種任豆幼苗生長的影響

姜 英，劉 菲，李 娟，劉雄盛，戴 菱，蔣 燚

（廣西壯族自治區林業科學研究院 國家林業局中南速生材繁育重點實驗室廣西優良用材林資源培育重點實驗室，南寧 530002）

叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）是一類能夠穿過宿主植物根系表皮細胞形成叢枝、泡囊、根內菌絲和孢子等侵染結構，并通過菌根共生體為植物提供礦質營養元素同時換取其自身生長的碳源的土壤微生物[1-2]。AMF生態適應性強，能與陸地上80%以上的植物和約90%的維管植物根系形成共生體[2-3]，稱為叢枝菌根（ar?buscular mycorrhiza，AM）。近年來，越來越多的研究結果表明，AM可以顯著提高宿主植物的生長[4-5]和抗旱性[6-7]，促進植物對礦物質的吸收[8-9]，改善植物的水分代謝[10]和土壤理化性狀[2，11]。應用AMF對惡劣環境中的生態恢復與重建有明顯的促進作用[12]。AM的生理結構和生態功能與石漠化地區生態恢復亟待克服的障礙之間有良好的對應關系[12-13]，利用AM手段來解決巖溶石漠化問題是一條嶄新而有效的途徑。

任豆（Zenia insignis）學名翅莢木，是廣西主要的石山造林樹種之一，主要分布于左江、右江兩岸的石灰巖地區[14]。其萌芽性強，生長快，側根粗壯發達，能耐干旱瘠薄[15]，可作為工業原料林、菌材和珍貴用材樹種經營[14]。本研究以石山樹種任豆為接種對象，研究不同種類叢枝菌根真菌接種劑對任豆苗木的浸染差異，及侵染后對苗木生長的影響，以期為石漠化地區植被重建與恢復提供科技支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于廣西林業科學研究院試驗苗圃，海拔85 m，屬典型的的南亞熱帶季風氣候，日照時數約1 550 h，年均氣溫約21.5℃，極端最高氣溫40.4℃，極端最低氣溫-2.1℃，年均降水量1304.2mm，年自然蒸發量達1 397 mm。

1.2 實驗材料

菌種購買于北京農林科學院營資所，2個摩西球囊霉菌種（Glomus mosseae，MX，編號：BGC HUN03B，分離于湖南郴州；編號BGC XJ08A，分離于新疆輪臺）和2個幼套球囊霉菌種（Glomus etunicatum，YT，編號：BGC HEB04，分離于河北廊坊；編號：BGCXJ04B，分離于新疆沙灣），共4個菌劑。

供試任豆種子從當地成年大樹上采集，經處理后采用滅菌沙床催芽，長成4 cm左右芽苗后，進行不同菌劑接種移植，移植后進行單株培養，培養的基質袋規格為20 cm×20 cm。移植的基質營養成分見表1。

表1 基質組成及營養成分Tab.1 Substrate and nutritional composition

1.3 實驗設計

試驗采用完全隨機區組設計，4個菌劑（HUN03B、XJ08A、HEB04、XJ04B）、2種接種方式（蘸根、穴施）進行組合，并用不含菌劑的蘸根、穴施處理的任豆苗木分別作為對照（CK蘸根、CK穴施），每個處理6株苗木。2018年3月9日統一完成接種移植工作。接種后苗木在苗圃進行常規管理。

本試驗中蘸根處理是將待接種菌劑與一定份量的細黃心土拌水混合后調成糊狀，再將苗木根系盡可能多地蘸上此菌劑混合物，然后種入苗盆內。穴施處理是將待接種菌劑直接均勻地施入苗盆內的苗木根系周圍。

1.4 樣品采集和指標測定

接種40、70、110、150 d后分別對任豆根系進行取樣，將選取洗凈的根系剪成1 cm長，用FAA保存一段時間后，按照墨水醋染色法[16]染色制片，進行菌根浸染率檢測和顯微鏡拍照記錄。每月對苗高、地徑進行每株測量。接種半年后，分根莖葉對苗木生物量進行測定，洗凈吸干表面水分后，105℃殺青5 min，60～80℃烘干至恒重，分別稱取重量，3部分之和為總生物量。

1.5 數據處理

菌根感染率=AMF感染根段數/檢查根段總數×100%；菌根依賴性指數（MD）=接菌后植物生物量（M+）/未接菌植物生物量（M-）×100%。應用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0對數據進行統計和方差分析。

2 結果與分析

2.1 菌根侵染率及根段感染強度

接種40 d時，所有處理均未發現菌根；接種70 d時，HUN03B蘸根處理對任豆根系浸染效果最好，浸染率達到94%，而此時HUN03B穴施處理浸染率為62%，其他3種菌劑的穴施處理浸染率也表現為明顯低于同菌劑蘸根處理的浸染率；在接種70～150 d期間，除HUN03B蘸根處理的浸染率有輕微S型波動外，其他處理的浸染率均表現為隨時間的推移而上升的趨勢（表2）。接種150 d時，4個菌劑種類均表現出對任豆苗木較好的浸染效果，浸染率在87%～94%之間，說明GM、GE 2種菌屬的AMF菌劑都可以與任豆苗木形成菌根，相同菌屬的不同菌株之間浸染效率存在一定差異，其中以HUN03B菌株浸染時間最短，浸染率最高。接種110 d后，CK處理的任豆苗木也出現了菌根，浸染率在11%～30%左右，可能為基質中的土著菌根真菌所浸染，浸染率低應該與基質中存在的孢子密度較低有關。

表2 任豆菌根侵染情況調查Tab.2 Investigation of Zenia insignis on mycorrhizal infection

2.2 接種AMF菌劑對任豆苗木生長的影響

在蘸根（ZG）處理中，任豆接種苗木與非接種苗木在4—5月期間，苗高、地徑均未出現顯著性差異(圖1)。在6月份，接種苗木苗高38.83～43.33 cm，顯著高于CK蘸根（30.33 cm），地徑之間差異卻不顯著。在7—8月份，4個菌劑以HUN03B處理的苗高、地徑最大，分別為79.20 cm、6.99 mm和98.60 cm、7.46 mm，其苗高顯著高于其他3種菌劑處理水平，但4個菌劑間的地徑差異不顯著，同時4個菌劑處理的苗高、地徑都顯著高于CK蘸根；7—8月份的CK蘸根的苗高、地徑分別為50.00 cm、4.65 mm和69.67 cm、5.62 mm。在9月份，4個菌劑之間的苗高、地徑差異不顯著，同時又都顯著大于CK蘸根，苗高以HEB04最高 （112.71 cm），其次為 HUN03B（111.67 cm），分別是CK蘸根苗高的1.22和1.21倍；地徑以HUN03B最大（10.67 mm），是CK蘸根地徑的1.39倍。

在穴施（XS）處理中，任豆接種苗木與非接種苗木在4—5月份，苗高、地徑均未出現顯著性差異，這點與蘸根處理類似。在6—9月份，接種苗木之間的苗高、地徑差異不顯著，同時均顯著高于同時期的未接種苗木對應值。4個菌劑中，GM菌種的HUN03B略高于XJ08A處理苗木，GE菌種的HEB04略高于XJ04B處理苗木。在9月份，以HEB04的苗高最大（110.62 cm），是CK穴施的1.23倍；以HUN03B的地徑最大（10.10 mm），是CK穴施的1.33倍。

2種不同接種方式相對比，總體來說蘸根接種方式的苗木生長稍領先于穴施接種方式的苗木。這種領先主要表現在6—8月，在9月份，這種領先變得不明顯。在6月份，蘸根處理中以HUN03B的苗高、地徑最大，分別為43.33 cm、3.79 mm；穴施處理中的以HEB04的苗高、地徑最大，分別為33.83 cm、3.47 mm；2個處理之間的苗高差異顯著，地徑差異不顯著。在7月份，蘸根處理中的HUN03B的苗高、地徑仍維持最大值，分別為79.20 cm、6.99 mm；穴施處理中的HUN03B的苗高、地徑最大，分別為67.00 cm、6.30 mm；2處理之間苗高差異顯著，地徑差異不顯著。在8月份，蘸根處理和穴施處理仍以HN03的最大，但兩處理之間的苗高、地徑差異均未到達顯著水平。在9月份，苗高均以HEB04的蘸根和穴施處理最大，分別為112.71、110.62 cm；地徑均以HUN03B的蘸根和穴施處理最大，分別為10.67、10.10 mm；蘸根和穴施之間的苗木生長差異逐漸縮小。

圖1 2種不同接種方式下的任豆接種苗與未接種苗生長情況對比Fig.1 Comparison of growth of Zenia insignis inoculated and non-inoculated seedlings under different inoculation methods

2.3 接種AMF菌劑對任豆苗木生物量的影響

接種AMF一定程度上促進了任豆苗木的生長，其中以HUN03B菌劑促進效果最好，苗高、地徑、莖鮮重、莖干重、根鮮重、根干重均最大，其次為HEB04，葉鮮重、葉干重則以XJ08A處理的值最大（表3）。除莖鮮重、莖干重外，其他指標均顯著高于CK對應值，且4個菌劑之間差異不顯著。

對任豆苗木生長促進效果最好的HUN03B屬于GM菌種，稍好于同菌種的XJ08A處理；GE菌種的HEB04對任豆苗木的促進效果好于同菌種的XJ04B處理。因此，相同菌種之間的不同菌劑（菌株）可能因為分離地、分離植株的不同，對相同植物的浸染效果產生差異。

2.4 任豆幼苗的菌根依賴性

任豆對4種菌劑的菌根依賴性均為弱依賴性，菌根依賴指數1.38～1.57（表4）。其中以對HUN03B的菌根依賴性最強，總生物量達20.42，菌根依賴性指數為1.57。總的來說，任豆苗木對GM菌種的菌根依賴性對比GE菌種的菌根依賴性稍強。

表4 不同菌劑接種的任豆幼苗菌根依賴性Tab.4 Mycorrhizal dependency of Zenia insignis seedlings inoculated with different AMF

3 結論與討論

菌根真菌對植物的直接影響就是促進植物生長[18]。本研究中，4種菌劑分別接種的任豆苗木苗高、地徑和生物量均不同程度高于對照處理植株，表明這4種叢枝菌根真菌對任豆苗木的生長發育具有一定的有益促進作用，但任豆對這4種菌劑的菌根依賴性表現為弱依賴性，與甘春燕[19]、宋鳳鳴等[15]的研究結論相一致。在其他地區也有相似研究結果，張中峰[13]研究表明接種菌根真菌的任豆苗木成活率和保存率較未接種的苗木高14.9%～22.6%，接種叢枝菌根能夠提高石漠化地區造林苗木成活率和保存率，這對今后任豆育苗和石山地區造林具有參考價值。

AMF菌劑的接種效應受接種方式[20]、土壤pH值[21]、水肥條件[20,2]、耕作方式[2]、坡位[22]等的影響。本實驗結果顯示，對任豆接種AMF時，蘸根方式比穴施方式更有效地縮短了浸染時間，有益于苗木前期的生長。接種150 d后，2種不同接種方式的菌根浸染率差異不明顯。可能蘸根方式應用黃心土作黏合劑，有利于孢子附著植物根系，有效地幫助了真菌孢子對根系細胞的浸染，縮短了孢子對根系浸染的時空效應。AMF以休眠孢子的形態存在于土壤中，當條件適宜時隨機萌發尋找寄主植物[2]。AMF的生長發育與孢子本身的大小、P濃度、基質的營養成分等都有關系。而孢子大小不僅在種類間有區別，在同一種類不同菌株間也有差異[2]。因此，促使AMF生長發育，與植物根系形成AM是一個錯綜復雜的系統問題。有研究表明，在低濃度的營養液條件下，AMF的生長發育與P濃度呈正相關[20]；而周霞的研究表明，低濃度下的營養液也明顯的抑制了AMF的擴繁生長，在其的研究結果中，泥炭基質成分明顯抑制了AMF的生長[23]。其他研究中也報道了，基質中的草炭含量會影響菌劑擴繁效果[24]。從本實驗的浸染時間、浸染率、浸染等級來看，用HUN03B菌劑蘸根的方式對任豆芽苗進行接種是對任豆苗木菌根化培育的有效方法。同時，AMF菌劑對植物的浸染效應是一個動態變化過程，本實驗只觀測了菌劑對任豆半年的影響效果，有待進一步研究。

在自然生態環境中，存在很多土著的菌根真菌，它們與植物間進行著雙向選擇，真菌種類豐富，對植物的浸染也是混合浸染方式，建議以后結合苗木生長的自然條件更多地開展復合浸染研究。