不同AM菌剂对石山树种任豆幼苗生长的影响

姜 英，刘 菲，李 娟，刘雄盛，戴 菱，蒋 燚

（广西壮族自治区林业科学研究院 国家林业局中南速生材繁育重点实验室广西优良用材林资源培育重点实验室，南宁 530002）

丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）是一类能够穿过宿主植物根系表皮细胞形成丛枝、泡囊、根内菌丝和孢子等侵染结构，并通过菌根共生体为植物提供矿质营养元素同时换取其自身生长的碳源的土壤微生物[1-2]。AMF生态适应性强，能与陆地上80%以上的植物和约90%的维管植物根系形成共生体[2-3]，称为丛枝菌根（ar⁃buscular mycorrhiza，AM）。近年来，越来越多的研究结果表明，AM可以显著提高宿主植物的生长[4-5]和抗旱性[6-7]，促进植物对矿物质的吸收[8-9]，改善植物的水分代谢[10]和土壤理化性状[2，11]。应用AMF对恶劣环境中的生态恢复与重建有明显的促进作用[12]。AM的生理结构和生态功能与石漠化地区生态恢复亟待克服的障碍之间有良好的对应关系[12-13]，利用AM手段来解决岩溶石漠化问题是一条崭新而有效的途径。

任豆（Zenia insignis）学名翅荚木，是广西主要的石山造林树种之一，主要分布于左江、右江两岸的石灰岩地区[14]。其萌芽性强，生长快，侧根粗壮发达，能耐干旱瘠薄[15]，可作为工业原料林、菌材和珍贵用材树种经营[14]。本研究以石山树种任豆为接种对象，研究不同种类丛枝菌根真菌接种剂对任豆苗木的浸染差异，及侵染后对苗木生长的影响，以期为石漠化地区植被重建与恢复提供科技支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于广西林业科学研究院试验苗圃，海拔85 m，属典型的的南亚热带季风气候，日照时数约1 550 h，年均气温约21.5℃，极端最高气温40.4℃，极端最低气温-2.1℃，年均降水量1304.2mm，年自然蒸发量达1 397 mm。

1.2 实验材料

菌种购买于北京农林科学院营资所，2个摩西球囊霉菌种（Glomus mosseae，MX，编号：BGC HUN03B，分离于湖南郴州；编号BGC XJ08A，分离于新疆轮台）和2个幼套球囊霉菌种（Glomus etunicatum，YT，编号：BGC HEB04，分离于河北廊坊；编号：BGCXJ04B，分离于新疆沙湾），共4个菌剂。

供试任豆种子从当地成年大树上采集，经处理后采用灭菌沙床催芽，长成4 cm左右芽苗后，进行不同菌剂接种移植，移植后进行单株培养，培养的基质袋规格为20 cm×20 cm。移植的基质营养成分见表1。

表1 基质组成及营养成分Tab.1 Substrate and nutritional composition

1.3 实验设计

试验采用完全随机区组设计，4个菌剂（HUN03B、XJ08A、HEB04、XJ04B）、2种接种方式（蘸根、穴施）进行组合，并用不含菌剂的蘸根、穴施处理的任豆苗木分别作为对照（CK蘸根、CK穴施），每个处理6株苗木。2018年3月9日统一完成接种移植工作。接种后苗木在苗圃进行常规管理。

本试验中蘸根处理是将待接种菌剂与一定份量的细黄心土拌水混合后调成糊状，再将苗木根系尽可能多地蘸上此菌剂混合物，然后种入苗盆内。穴施处理是将待接种菌剂直接均匀地施入苗盆内的苗木根系周围。

1.4 样品采集和指标测定

接种40、70、110、150 d后分别对任豆根系进行取样，将选取洗净的根系剪成1 cm长，用FAA保存一段时间后，按照墨水醋染色法[16]染色制片，进行菌根浸染率检测和显微镜拍照记录。每月对苗高、地径进行每株测量。接种半年后，分根茎叶对苗木生物量进行测定，洗净吸干表面水分后，105℃杀青5 min，60～80℃烘干至恒重，分别称取重量，3部分之和为总生物量。

1.5 数据处理

菌根感染率=AMF感染根段数/检查根段总数×100%；菌根依赖性指数（MD）=接菌后植物生物量（M+）/未接菌植物生物量（M-）×100%。应用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0对数据进行统计和方差分析。

2 结果与分析

2.1 菌根侵染率及根段感染强度

接种40 d时，所有处理均未发现菌根；接种70 d时，HUN03B蘸根处理对任豆根系浸染效果最好，浸染率达到94%，而此时HUN03B穴施处理浸染率为62%，其他3种菌剂的穴施处理浸染率也表现为明显低于同菌剂蘸根处理的浸染率；在接种70～150 d期间，除HUN03B蘸根处理的浸染率有轻微S型波动外，其他处理的浸染率均表现为随时间的推移而上升的趋势（表2）。接种150 d时，4个菌剂种类均表现出对任豆苗木较好的浸染效果，浸染率在87%～94%之间，说明GM、GE 2种菌属的AMF菌剂都可以与任豆苗木形成菌根，相同菌属的不同菌株之间浸染效率存在一定差异，其中以HUN03B菌株浸染时间最短，浸染率最高。接种110 d后，CK处理的任豆苗木也出现了菌根，浸染率在11%～30%左右，可能为基质中的土著菌根真菌所浸染，浸染率低应该与基质中存在的孢子密度较低有关。

表2 任豆菌根侵染情况调查Tab.2 Investigation of Zenia insignis on mycorrhizal infection

2.2 接种AMF菌剂对任豆苗木生长的影响

在蘸根（ZG）处理中，任豆接种苗木与非接种苗木在4—5月期间，苗高、地径均未出现显著性差异(图1)。在6月份，接种苗木苗高38.83～43.33 cm，显著高于CK蘸根（30.33 cm），地径之间差异却不显著。在7—8月份，4个菌剂以HUN03B处理的苗高、地径最大，分别为79.20 cm、6.99 mm和98.60 cm、7.46 mm，其苗高显著高于其他3种菌剂处理水平，但4个菌剂间的地径差异不显著，同时4个菌剂处理的苗高、地径都显著高于CK蘸根；7—8月份的CK蘸根的苗高、地径分别为50.00 cm、4.65 mm和69.67 cm、5.62 mm。在9月份，4个菌剂之间的苗高、地径差异不显著，同时又都显著大于CK蘸根，苗高以HEB04最高 （112.71 cm），其次为 HUN03B（111.67 cm），分别是CK蘸根苗高的1.22和1.21倍；地径以HUN03B最大（10.67 mm），是CK蘸根地径的1.39倍。

在穴施（XS）处理中，任豆接种苗木与非接种苗木在4—5月份，苗高、地径均未出现显著性差异，这点与蘸根处理类似。在6—9月份，接种苗木之间的苗高、地径差异不显著，同时均显著高于同时期的未接种苗木对应值。4个菌剂中，GM菌种的HUN03B略高于XJ08A处理苗木，GE菌种的HEB04略高于XJ04B处理苗木。在9月份，以HEB04的苗高最大（110.62 cm），是CK穴施的1.23倍；以HUN03B的地径最大（10.10 mm），是CK穴施的1.33倍。

2种不同接种方式相对比，总体来说蘸根接种方式的苗木生长稍领先于穴施接种方式的苗木。这种领先主要表现在6—8月，在9月份，这种领先变得不明显。在6月份，蘸根处理中以HUN03B的苗高、地径最大，分别为43.33 cm、3.79 mm；穴施处理中的以HEB04的苗高、地径最大，分别为33.83 cm、3.47 mm；2个处理之间的苗高差异显著，地径差异不显著。在7月份，蘸根处理中的HUN03B的苗高、地径仍维持最大值，分别为79.20 cm、6.99 mm；穴施处理中的HUN03B的苗高、地径最大，分别为67.00 cm、6.30 mm；2处理之间苗高差异显著，地径差异不显著。在8月份，蘸根处理和穴施处理仍以HN03的最大，但两处理之间的苗高、地径差异均未到达显著水平。在9月份，苗高均以HEB04的蘸根和穴施处理最大，分别为112.71、110.62 cm；地径均以HUN03B的蘸根和穴施处理最大，分别为10.67、10.10 mm；蘸根和穴施之间的苗木生长差异逐渐缩小。

图1 2种不同接种方式下的任豆接种苗与未接种苗生长情况对比Fig.1 Comparison of growth of Zenia insignis inoculated and non-inoculated seedlings under different inoculation methods

2.3 接种AMF菌剂对任豆苗木生物量的影响

接种AMF一定程度上促进了任豆苗木的生长，其中以HUN03B菌剂促进效果最好，苗高、地径、茎鲜重、茎干重、根鲜重、根干重均最大，其次为HEB04，叶鲜重、叶干重则以XJ08A处理的值最大（表3）。除茎鲜重、茎干重外，其他指标均显著高于CK对应值，且4个菌剂之间差异不显著。

对任豆苗木生长促进效果最好的HUN03B属于GM菌种，稍好于同菌种的XJ08A处理；GE菌种的HEB04对任豆苗木的促进效果好于同菌种的XJ04B处理。因此，相同菌种之间的不同菌剂（菌株）可能因为分离地、分离植株的不同，对相同植物的浸染效果产生差异。

2.4 任豆幼苗的菌根依赖性

任豆对4种菌剂的菌根依赖性均为弱依赖性，菌根依赖指数1.38～1.57（表4）。其中以对HUN03B的菌根依赖性最强，总生物量达20.42，菌根依赖性指数为1.57。总的来说，任豆苗木对GM菌种的菌根依赖性对比GE菌种的菌根依赖性稍强。

表4 不同菌剂接种的任豆幼苗菌根依赖性Tab.4 Mycorrhizal dependency of Zenia insignis seedlings inoculated with different AMF

3 结论与讨论

菌根真菌对植物的直接影响就是促进植物生长[18]。本研究中，4种菌剂分别接种的任豆苗木苗高、地径和生物量均不同程度高于对照处理植株，表明这4种丛枝菌根真菌对任豆苗木的生长发育具有一定的有益促进作用，但任豆对这4种菌剂的菌根依赖性表现为弱依赖性，与甘春燕[19]、宋凤鸣等[15]的研究结论相一致。在其他地区也有相似研究结果，张中峰[13]研究表明接种菌根真菌的任豆苗木成活率和保存率较未接种的苗木高14.9%～22.6%，接种丛枝菌根能够提高石漠化地区造林苗木成活率和保存率，这对今后任豆育苗和石山地区造林具有参考价值。

AMF菌剂的接种效应受接种方式[20]、土壤pH值[21]、水肥条件[20,2]、耕作方式[2]、坡位[22]等的影响。本实验结果显示，对任豆接种AMF时，蘸根方式比穴施方式更有效地缩短了浸染时间，有益于苗木前期的生长。接种150 d后，2种不同接种方式的菌根浸染率差异不明显。可能蘸根方式应用黄心土作黏合剂，有利于孢子附着植物根系，有效地帮助了真菌孢子对根系细胞的浸染，缩短了孢子对根系浸染的时空效应。AMF以休眠孢子的形态存在于土壤中，当条件适宜时随机萌发寻找寄主植物[2]。AMF的生长发育与孢子本身的大小、P浓度、基质的营养成分等都有关系。而孢子大小不仅在种类间有区别，在同一种类不同菌株间也有差异[2]。因此，促使AMF生长发育，与植物根系形成AM是一个错综复杂的系统问题。有研究表明，在低浓度的营养液条件下，AMF的生长发育与P浓度呈正相关[20]；而周霞的研究表明，低浓度下的营养液也明显的抑制了AMF的扩繁生长，在其的研究结果中，泥炭基质成分明显抑制了AMF的生长[23]。其他研究中也报道了，基质中的草炭含量会影响菌剂扩繁效果[24]。从本实验的浸染时间、浸染率、浸染等级来看，用HUN03B菌剂蘸根的方式对任豆芽苗进行接种是对任豆苗木菌根化培育的有效方法。同时，AMF菌剂对植物的浸染效应是一个动态变化过程，本实验只观测了菌剂对任豆半年的影响效果，有待进一步研究。

在自然生态环境中，存在很多土著的菌根真菌，它们与植物间进行着双向选择，真菌种类丰富，对植物的浸染也是混合浸染方式，建议以后结合苗木生长的自然条件更多地开展复合浸染研究。