礦井水灌溉下添加叢枝菌根真菌對小麥產(chǎn)量以及土壤微環(huán)境的影響

摘要：以中國農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥新品系農(nóng)大136為供試對象，采用盆栽方式，研究礦井水灌溉下接種2種叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal，AM），即摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae，F(xiàn)M）、根內(nèi)根孢囊霉（Rhizophagus intraradices，RI）以及二者混合接種處理（FM+RI）對小麥產(chǎn)量以及土壤微環(huán)境的影響。結(jié)果表明，接種AM真菌能夠侵染小麥根系，并形成穩(wěn)定的共生關(guān)系；與普通井水澆灌相比，礦井水澆灌下AM真菌的菌根侵染率、根內(nèi)泡囊數(shù)、叢枝數(shù)和根上菌絲侵入點數(shù)均有所降低；與FM或者RI處理相比，F(xiàn)M+RI處理下的菌根侵染率、根內(nèi)泡囊數(shù)、叢枝數(shù)和根上菌絲侵入點數(shù)最高。與普通井水澆灌相比，礦井水灌溉處理下土壤酶活性減弱，微生物碳氮含量降低；小麥根系活力下降，在各生育期表現(xiàn)為拔節(jié)期最高，開花期次之，抽穗期最低；小麥單莖干物質(zhì)重及成熟期時穗粒重、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均呈現(xiàn)為下降的趨勢。礦井水澆灌下，與NM處理相比，接種FM、RI以及FM+RI處理后土壤過氧化氫酶（CAT）、蔗糖酶（SC）、脲酶（UE）和酸性磷酸酶（SKP）分別增加41.4%～91.4%、5.0%～120.0%、15.0%～40.0%、55.2%～152.3%。礦井水灌溉下，與不接種處理相比，接種FM、RI以及FM+RI處理下的土壤pH值、有機質(zhì)、速效氮和速效磷含量分別提高2.3%～6.9%、7.8%～35.2%、39.7%～64.2%和137.2%～203.0%，成熟期小麥穗粒重、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量分別提高5.0%～20.3%、7.2%～22.8%、3.4%～11.5%、8.3%～20.0%。綜上所述，接種AM真菌能夠提高礦井水灌溉下土壤酶活性以及微生物碳氮含量，顯著改善土壤理化性質(zhì)，提高小麥各生育期根系活力，增加單莖稈物質(zhì)重及成熟期時穗粒重、穗粒數(shù)、千粒重以及產(chǎn)量，其中以共同接種FM+RI處理下小麥增產(chǎn)效果最佳。

關(guān)鍵詞：叢枝菌根真菌；礦井水；小麥；土壤；理化性質(zhì)

中圖分類號：S512.106；S512.107 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）15-0247-08

收稿日期：2023-09-28

基金項目：河南省基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究計劃（編號：142300410350）；國家自然科學(xué)基金（編號：52100204）。

作者簡介：靳蘇娜（1980—）女，河南駐馬店人，講師，主要從事生物工程、水處理研究。E-mail：changhuo2007817@163.com。

隨著經(jīng)濟快速發(fā)展以及煤炭需求量不斷增加，大量簡單處理的礦井水被直接排放，對采礦區(qū)周圍土壤微環(huán)境及地下水造成一定污染，礦井水污染問題及煤礦區(qū)水資源供需之間的矛盾愈演愈烈［1-2］。研究發(fā)現(xiàn)，礦井水中溶解多種礦物質(zhì)，其中包括一些重金屬、微量元素以及部分有機化合物，阻礙土壤通氣和水分循環(huán)，導(dǎo)致土壤氮磷缺乏、養(yǎng)分貧瘠，進(jìn)而對植株的生長產(chǎn)生不良影響，植物出現(xiàn)葉片彎曲、變形、褐化等癥狀，嚴(yán)重者導(dǎo)致植株死亡［3-4］。因此，生態(tài)修復(fù)礦井水并將其作為一種水資源加以開發(fā)利用，是解決礦區(qū)水資源短缺的關(guān)鍵所在。

叢枝菌根（arbuscular mycorrhizal，AM）真菌在系統(tǒng)發(fā)育上屬于球囊霉亞門（Glomeromycotina），能與超過80%的陸生植物根系形成共生關(guān)系［5-6］。通過AM真菌龐大的菌絲網(wǎng)絡(luò)，寄主植物能夠從土壤中獲取水分和養(yǎng)分，尤其是土壤磷元素［7］。大量的研究已經(jīng)證明，AM真菌能在荒漠［8］、高原［9］、礦區(qū)［10］等多種生境中生存，而礦井水排放的湖泊沿岸土壤中，AM真菌生物量也處于中等水平［11］，AM真菌能不同程度地提高寄主植物對重金屬、有機污染物的耐受力，這種潛在機制包括AM真菌菌絲或分泌物強大的吸附螯合作用［12-13］、維持內(nèi)源激素平衡以及活性氧（reactive oxygen species，ROS）的清除能力等［14-15］。有研究發(fā)現(xiàn)，接種AM真菌能夠促進(jìn)采煤塌陷區(qū)檸條（Caragana korshinskii）的生長，顯著改善土壤生物理化性質(zhì)，增加有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量和微生物群落數(shù)量［16］。黃金等也發(fā)現(xiàn)在離子型稀土廢棄礦區(qū)土壤中接種AM真菌能夠提高寄主植物的耐旱性，激活超氧化物歧化酶（SOD）活性并產(chǎn)生脯氨酸，增加根際土壤pH值，提高養(yǎng)分含量［17］。除礦區(qū)土壤修復(fù)以外，AM真菌能夠調(diào)控植物生理代謝、產(chǎn)生生化拮抗物質(zhì)等，從而提高宿主植物對重金屬脅迫的耐受性，如接種AM真菌能促進(jìn)濕地植物對污染水體中鎘的吸收，增強蘆葦和狼尾草根系對鎘的富集能力，促進(jìn)植物生長并降低鎘轉(zhuǎn)移系數(shù)［18］。

AM真菌具有極為廣泛的寄主范圍和多樣化的生理生態(tài)功能，因此在眾多有益土壤微生物中地位突出［19］。礦井水是礦區(qū)農(nóng)田灌溉的潛在水資源，目前，礦井水的有效合理利用是科研工作者研究的熱點問題。而利用真菌等真核生物的生理代謝作用并輔以種植農(nóng)作物合理利用礦井水的研究鮮有報道。本試驗通過溫室盆栽試驗，選取河南主要經(jīng)濟作物小麥作為試驗材料，探究礦井水灌溉條件下添加AM真菌對小麥產(chǎn)量以及土壤微環(huán)境的影響，為礦井水合理應(yīng)用提供理論依據(jù)和實踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試盆栽的植物為小麥新品系農(nóng)大136，其主要特點是抗旱、強筋、優(yōu)質(zhì)，由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究中心提供。選用的AM真菌菌種為根內(nèi)根孢囊霉（Rhizophagus intraradices，RI）和摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae，F(xiàn)M），購自叢枝菌根真菌種植資源庫（BGC）。以玉米和三葉草作為寄主植物進(jìn)行擴繁，4個月后收獲玉米、三葉草根系以及根圍基質(zhì)，接種物主要是基質(zhì)中的AM真菌孢子、菌絲和菌根根段，經(jīng)檢測擴繁后AM真菌孢子密度 120個/50 g，菌根侵染率65%。

1.2 試驗方法

種植前準(zhǔn)備：選取籽粒飽滿、大小均勻的小麥種子，用5% NaClO2溶液浸泡消毒5 min，再用蒸餾水沖洗5～6次。隨后將消毒后的種子在光照培養(yǎng)箱（PGX-1000 B，溫度28 ℃恒溫）中催芽，后播種在塑料桶中，每桶播種30粒（塑料桶高35 cm，上口直徑30 cm，下口直徑25 cm），盆內(nèi)裝土5 kg，土壤采自駐馬店市區(qū)南側(cè)吳桂橋煤礦附近，為小麥基本農(nóng)田表層20 cm的土壤，土壤基本理化性質(zhì)如下：pH值為7.26，有機質(zhì)含量為 4.52%，速效鉀含量為253.41 mg/kg，速效氮含量為107.85 mg/kg，速效磷含量為10.55 mg/kg，全氮含量為2.42 g/kg。

接種種植：試驗于2021年10月至2022年6月在駐馬店職業(yè)技術(shù)學(xué)院空地進(jìn)行，采用盆栽試驗。采用CW（普通井水澆灌）和MW（礦井水澆灌，采自駐馬店市區(qū)南側(cè)吳桂橋煤礦）2個澆灌方式，水質(zhì)檢測數(shù)值見表1。2個澆灌方式下設(shè)置4個處理：（1）NM（不接種AM真菌）；（2）FM（接種摩西斗管囊霉）；（3）RI（接種根內(nèi)根孢囊霉）；（4）FM+RI（摩西斗管囊霉和根內(nèi)根孢囊霉混合接種）。試驗共計8個處理組，每處理6個重復(fù)。接種AM真菌處理的劑量為150 g /盆，F(xiàn)M+RI處理下每個菌種接種75 g；對照（NM）則接種等量滅菌接種物，以保持相同的其他根圍微生物區(qū)系環(huán)境。于小麥返青期（麥苗心葉1～2 cm時）開始澆灌礦井水，每桶澆灌 1 000 mL，根據(jù)生育期生長情況進(jìn)行澆水。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 AMF侵染率的測定 于成熟期隨機選取10株小麥，將根系用水沖洗干凈，洗凈后加入10%的氫氧化鉀溶液，在90 ℃水浴鍋（DZKW-S-6型）中放置30 min，冷卻后清洗干凈，后加1% HCl溶液酸化，加0.1%酸性品紅-乳酸甘油染色液放置 12 h，在顯微鏡下制片鏡檢，根據(jù)劉潤進(jìn)等的方法計算菌根侵染率、泡囊數(shù)、叢枝數(shù)和侵入點位數(shù)［20］。

1.3.2 生物量指標(biāo)的測定 于小麥拔節(jié)期、抽穗期、開花期、灌漿期分別取樣，測定小麥的單莖干物質(zhì)重，去除小麥根系，清洗干凈后用清水沖洗，后再放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（HT-DHG-3A，上海三器試驗儀器有限公司）105 ℃殺青1.5 h，后調(diào)至 85 ℃ 烘至恒重，進(jìn)行稱重。

1.3.3 小麥產(chǎn)量的測定 于小麥成熟期，將塑料桶內(nèi)小麥?zhǔn)斋@，計算穗粒數(shù)、穗粒重、千粒重以及實際產(chǎn)量。

1.3.4 根系活力的測定 于小麥拔節(jié)期、抽穗期、開花期、灌漿期分別取樣，用氯化三苯基四氮唑（TTC）比色法來測定根尖處根系脫氫酶活性。

1.3.5 土壤酶活性及土壤微生物碳氮含量的測定 采用高錳酸鉀滴定法測定土壤過氧化氫酶（CAT）活性，采用磷酸苯二鈉比色法測定土壤酸性磷酸酶（SKP）活性，利用靛酚藍(lán)比色法測定土壤脲酶（UE）活性，利用3，5-二硝基水楊酸比色法測定土壤蔗糖酶（SC）活性，微生物量碳、氮含量測定采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法測定。

1.3.6 土壤理化性質(zhì)的測定 土壤pH值用玻璃電極法測定，土壤有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化-油浴加熱法來測定，土壤速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法（Olsen法）測定，土壤速效鉀的測定則選用NH4OAc浸提-火焰光度法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖，所有統(tǒng)計分析均采用SPSS 16.0進(jìn)行統(tǒng)計分析，并進(jìn)行單因素方差分析（one-way ANOVA）、雙因素方差分析（two-way ANOVA）以及差異顯著性檢驗（LSD法，α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 礦井水澆灌下小麥成熟期菌根發(fā)育情況

本試驗條件下，AM真菌能夠侵染小麥根系，并形成穩(wěn)定的共生關(guān)系，而礦井水澆灌下AM真菌的菌根侵染率、根內(nèi)泡囊數(shù)、叢枝數(shù)和根上菌絲侵入點數(shù)均有所降低，說明礦井水澆灌處理下抑制了AM真菌對小麥根系的侵染。普通井水澆灌下，與FM或者RI處理相比，F(xiàn)M+RI處理下的菌根侵染率、根內(nèi)泡囊數(shù)、叢枝數(shù)和根上菌絲侵入點數(shù)分別提高16.4%～28.4%、5.1%～53.7%、38.6%～83.0%和13.7%～66.0%；礦井水澆灌下，與FM或者RI處理相比，F(xiàn)M+RI處理下的菌根侵染率、根內(nèi)泡囊數(shù)、叢枝數(shù)和根上菌絲侵入點數(shù)分別提高20.0%～34.1%、11.5%～26.0%、45.6%～76.6%和63.8%～92.5%（表2）。可知，普通井水或者礦井水澆灌下，F(xiàn)M+RI處理對小麥的侵染更強。

2.2 礦井水澆灌下AM真菌對小麥各生育期單莖干物質(zhì)重的影響

由圖1可知，與普通井水澆灌相比，礦井水灌溉處理下小麥單莖干物質(zhì)重受到抑制作用。礦井水灌溉或者普通井水灌溉下，與NM處理相比，接種FM、RI或者FM+RI處理均可以增加小麥單莖干物質(zhì)重。在拔節(jié)期，礦井水澆灌下，F(xiàn)M+RI處理的效果與FM處理差異不顯著，但顯著高于NM處理（P＜0.05）。抽穗期，礦井水澆灌下，各真菌處理下小麥單莖干物質(zhì)積累明顯增加，但FM與RI處理之間差異不顯著（P＞0.05），F(xiàn)M+RI處理最大。開花期，礦井水澆灌下，NM處理最小，F(xiàn)M+RI＞FM＞RI＞NM，且FM+RI處理與其余處理之間差異顯著（P＜0.05）。小麥灌漿期時，F(xiàn)M+RI處理的單莖干物質(zhì)重最大，高于FM處理，但RI處理與NM處理差異不顯著（P＞0.05）。

2.3 礦井水澆灌下AM真菌對小麥各生育期根系活力的影響

由圖2可知，小麥根系活力表現(xiàn)為拔節(jié)期最高，開花期次之，抽穗期最低。與普通井水澆灌相比，礦井水灌溉處理下小麥根系活力下降。礦井水灌溉或者普通井水灌溉下，與NM處理相比，接種FM、RI或者FM+RI處理均可以增加小麥根系活力。在拔節(jié)期，小麥根系活力最強，輸送營養(yǎng)用于植物生長，在礦井水澆灌下，F(xiàn)M+RI處理的效果最好，表現(xiàn)為FM+RI＞FM＞RI＞NM。抽穗期，礦井水澆灌下，各處理下小麥根系活力下降，但FM、RI以及 FM+RI處理均能夠增加根系活力，且差異顯著（P＜0.05）。開花期，礦井水澆灌下，F(xiàn)M+RI處理的小麥根系活力最大，F(xiàn)M與RI處理之間差異不顯著，但顯著高于NM處理。小麥灌漿期時，也表現(xiàn)為FM+RI處理的根系活力最大，RI與FM處理差異不顯著（P＞0.05）。

2.4 礦井水澆灌下AM真菌對小麥成熟期產(chǎn)量性狀的影響

礦井水澆灌下，小麥成熟期時的穗粒重、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均呈現(xiàn)為下降的趨勢，而普通井水或者礦井水澆灌下接種AM真菌均有助于促進(jìn)小麥結(jié)實并增加產(chǎn)量（表3）。礦井水澆灌下，與NM處理相比，F(xiàn)M處理下的穗粒重、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量分別提高13.7%、11.6%、6.9%和15.7%；RI處理下的穗粒重、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量分別提高5.0%、7.2%、3.4%和8.3%；FM+RI處理下分別提高20.3%、22.8%、11.5%和20.0%。可見，普通井水或者礦井水澆灌下，接種FM+RI處理促進(jìn)小麥結(jié)實和產(chǎn)量的效果優(yōu)于單一FM處理或者RI處理。

2.5 礦井水澆灌下AM真菌對小麥各生育期土壤微生物量碳含量的影響

由圖3可知，與普通井水澆灌相比，礦井水灌溉處理下小麥各生育期土壤微生物量碳含量下降。礦井水灌溉或者普通井水灌溉下，與NM處理相比，接種FM、RI或者FM+RI處理均可以增加小麥土壤微生物量碳含量。在礦井水澆灌下，小麥拔節(jié)期FM+RI處理的土壤微生物量碳含量最高，表現(xiàn)為FM+RI＞FM＞RI＞NM。抽穗期，各真菌處理下小麥土壤微生物量碳含量有所增加，礦井水澆灌下，小麥土壤微生物量碳含量表現(xiàn)為FM+RI＞FM＞RI＞NM，且FM+RI、FM、NM處理間差異顯著（P＜0.05）。小麥灌漿期和開花期時，各處理下均以 FM+RI處理的小麥土壤微生物量碳含量最高，F(xiàn)M處理次之，NM處理最低，RM+RI、NM處理間差異顯著（P＜0.05）。

2.6 礦井水澆灌下AM真菌對小麥各生育期土壤微生物量氮含量的影響

由圖4可知，與普通井水澆灌相比，礦井水灌溉處理下小麥各生育期土壤微生物量氮含量也表現(xiàn)為下降趨勢。礦井水灌溉或者普通井水灌溉下，與NM處理相比，接種FM、RI或者FM+RI處理均可以增加小麥土壤微生物量氮含量。在礦井水澆灌下，小麥開花期FM+RI處理的土壤微生物量氮含量最高，表現(xiàn)為FM+RI＞FM＞RI＞NM，各真菌處理與NM處理間差異顯著（P＜0.05）。拔節(jié)期，礦井水澆灌下，小麥土壤微生物量氮含量表現(xiàn)為 FM+RI＞RI＞FM＞NM；抽穗期和開花期時，均以FM+RI處理的小麥土壤微生物量氮含量最高，F(xiàn)M處理次之，NM處理最低，且各真菌處理與NM處理差異顯著（P＜0.05）。

2.7 礦井水澆灌下AM真菌對小麥成熟期土壤理化性質(zhì)的影響

由表4可知，礦井水澆灌下，小麥成熟期時土壤pH值、有機質(zhì)含量、速效氮含量和速效磷含量均呈現(xiàn)為下降的趨勢，而普通井水或者礦井水澆灌下接種AM真菌均有助于改善土壤理化性質(zhì)，增加有機質(zhì)、速效氮和速效磷含量（表4）。礦井水澆灌下，與NM處理相比，F(xiàn)M處理下的土壤pH值、有機質(zhì)、速效氮和速效磷含量分別提高5.4%、35.2%、45.3%和174.7%；RI處理下的土壤pH值、有機質(zhì)、速效氮和速效磷含量分別提高6.9%、7.8%、39.7%和137.2%；FM+RI處理下分別提高2.3%、34.9%、64.2%和203.0%。可見，普通井水或者礦井水澆灌下，接種FM+RI處理改善小麥土壤理化性質(zhì)的效果優(yōu)于單一FM處理或者RI處理。

2.8 礦井水澆灌下AM真菌對小麥成熟期土壤酶活性的影響

由表5可知，礦井水澆灌下，與普通井水澆灌相比，成熟期小麥根系土壤過氧化氫酶（CAT）、蔗糖酶（SC）、脲酶（UE）和酸性磷酸酶（SKP）活性均表現(xiàn)為下降趨勢。礦井水澆灌或普通井水澆灌下，接種AM真菌處理均對小麥根系土壤酶活性有促進(jìn)作用。礦井水澆灌下，與NM處理相比，F(xiàn)M處理下的小麥土壤CAT、SC、UE和SKP活性分別增加41.4%、5.0%、15.0%和55.2%，RI處理下分別增加55.7%、75.0%、21.2%和135.7%，F(xiàn)M+RI處理下分別增加91.4%、120.0%、40.0%和152.3%。可見，普通井水或者礦井水澆灌下，接種FM+RI處理提高小麥土壤酶活性的效果優(yōu)于單一FM處理或者RI處理。

3 討論與結(jié)論

在長期生物進(jìn)化、氣候演變過程中，自然界的植物、AM真菌、環(huán)境因子達(dá)到穩(wěn)定平衡狀態(tài)，三者之間相互依存卻又相互制約。研究表明，接種AM真菌能夠幫助植物抵抗各種脅迫環(huán)境，植物可以通過與根際植物微生物組構(gòu)建聯(lián)系，而AM真菌通過共生、協(xié)作等關(guān)系，在作物生長發(fā)育、抵御病害方面發(fā)揮著巨大作用［21］。AM真菌與植物的結(jié)合能夠促進(jìn)植物體內(nèi)生理機能的改善，激活植物細(xì)胞表達(dá)，提高抗性。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，摩西斗管囊霉能夠用于修復(fù)重金屬污染土壤［22］，提高連作作物產(chǎn)量［23-24］，而根內(nèi)根孢囊霉對成熟期大豆生物量、籽粒產(chǎn)量有促進(jìn)作用，極顯著降低大豆籽粒及根際土壤中多菌靈殘留量［25］。AM真菌的分布位置會受到氣候、地理因素、宿主植物、土壤狀態(tài)等多種因素影響，其中非生物因子中的土壤狀況影響頗為顯著［26］。近幾年，通過利用菌根生物技術(shù)可以使宿主植物充分適應(yīng)外界環(huán)境，提高植物在環(huán)境脅迫下的植株成活率和生產(chǎn)力，這也成為礦山修復(fù)、廢水利用等領(lǐng)域的研究熱點。

土壤酶參與土壤物質(zhì)循環(huán)以及能量代謝，能夠降解土壤中有機組分，在植物與微生物共生的系統(tǒng)中起著重要的作用，同時也是評價土壤肥力高低、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的一個重要生物指標(biāo)。許超等對受酸性礦山廢水污染的稻田土壤酶活性調(diào)查時發(fā)現(xiàn)，土壤中重金屬的有效性是影響土壤脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶、蔗糖酶活性的重要因素，具有直接或者間接的抑制作用［27］。而本試驗下發(fā)現(xiàn)，礦井水灌溉下土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均表現(xiàn)為下降趨勢，可能是因為礦井水中含有懸浮物，包括一些不溶于水的無機物、有機物、泥砂、黏土等，使得土壤理化性質(zhì)變差，使得小麥成熟期土壤pH值、有機質(zhì)、速效氮和速效磷含量呈現(xiàn)為下降的趨勢。這可能與植物長勢有一定關(guān)系，礦井水灌溉抑制小麥生長，植株根系不發(fā)達(dá)，吸收的養(yǎng)分范圍不足，導(dǎo)致根際土壤pH值增高，養(yǎng)分降低，而接種AM真菌后土壤理化性質(zhì)得到改善。此外，礦井水灌溉下接種AM真菌使得土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性顯著增加，這可能是因為礦井水灌溉下，AM真菌龐大的菌絲網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)了植物根系的發(fā)育，活化土壤養(yǎng)分，提高了土壤中養(yǎng)分的有效性，促進(jìn)小麥根系對礦質(zhì)元素的吸收，菌根也刺激根際土壤酶的產(chǎn)生和分泌，并促進(jìn)其根系陽離子交換及活力提升，使得土壤酶活性顯著增加［28］。

有研究證實，礦井水排放使得荒漠草原濱水區(qū)土壤含鹽量顯著高于陸地區(qū)域和自然區(qū)域，土壤鹽分抑制了細(xì)菌和真菌的生存與繁殖，但有利于嗜鹽堿細(xì)菌的富集，且土壤含鹽量、含水量、有機碳和土壤pH值是影響荒漠草原地區(qū)土壤微生物群落多樣性的主要影響因子［29］。而土壤微生物碳氮含量對于微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能具有十分重要的影響。有研究發(fā)現(xiàn)，重金屬污染下稻田土壤的微生物生物量碳、氮含量比未明顯污染的土壤顯著降低約20%［30］。本試驗下，礦井水灌溉使得土壤微生物碳氮含量均下降，而接種AM真菌后土壤微生物碳氮含量增加，這可能是因為小麥根系與菌根真菌共生，礦井水灌溉減少了土壤可利用氮和磷的含量，抑制植物根系生長，從而增加植物對AM真菌的依賴，減緩了AM菌根群落內(nèi)物種之間對碳源的競爭。此外，AM真菌能夠分泌球囊霉素相關(guān)土壤蛋白，研究發(fā)現(xiàn)球囊霉素在土壤碳、氮的長期貯存方面具有長遠(yuǎn)影響，可以促進(jìn)植物根系的生長，改善土壤質(zhì)量，提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定力［31］，具體還需進(jìn)一步試驗證明。

楊金芳等發(fā)現(xiàn)，長期礦井水灌溉顯著降低了土壤呼吸速率和土壤酶活性，也抑制了小麥的株高、葉面積、葉綠素含量和光合速率，小麥產(chǎn)量及其相關(guān)性狀顯著低于對照處理［32］。本試驗也證實了這一觀點，礦井水灌溉下小麥穗粒重、穗粒數(shù)、單株產(chǎn)量均下降。胡君利等發(fā)現(xiàn)，臭氧濃度升高條件下接種AM真菌對小麥根系A(chǔ)M真菌侵染具有促進(jìn)作用，孕穗期AM真菌侵染率與植株地上部生物量均顯著高于不接種對照，收獲期小麥?zhǔn)転?zāi)程度降低50%，土壤微生物生物量顯著增加［33］。賈艷艷等也發(fā)現(xiàn)，大田試驗下接種AM真菌顯著增加土壤蛋白酶和脲酶的活性，與對照相比，小麥的千粒重和產(chǎn)量增加［34］。本試驗下接種FM或者RI以及FM和RI的混合處理均有助于提高小麥的單株產(chǎn)量，這可能與AM真菌龐大的菌絲網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，從而提高小麥根系活力，顯著改善土壤理化性質(zhì)。而有關(guān)礦井水中重金屬在小麥植株內(nèi)的累積以及轉(zhuǎn)運、籽粒安全方面需進(jìn)一步試驗證實。

綜上所述，礦井水灌溉下AM真菌能夠侵染小麥根系，并形成穩(wěn)定的共生關(guān)系。相比正常井水灌溉，礦井水澆灌下AM真菌的菌根侵染率、根內(nèi)泡囊數(shù)、叢枝數(shù)和根上菌絲侵入點數(shù)均有所降低，成熟期土壤酶活性減弱，土壤pH值、有機質(zhì)、速效氮和速效磷含量降低，微生物碳氮含量減少，小麥生長受抑制，成熟期時穗粒重、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均呈現(xiàn)為下降的趨勢。而接種FM、RI處理以及FM+RI處理能夠促進(jìn)小麥各生育期根系活力增加，改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤酶活以及微生物碳氮含量，顯著增加植株地上部生物量，提高小麥產(chǎn)量，且以FM+RI處理的增產(chǎn)效果最顯著。

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