接種叢枝菌根真菌對土沉香和降香黃檀營養(yǎng)元素吸收的影響

陳運雷 羅靜 蔡開朗 陳偉玉

摘? 要? 為探究叢枝菌根真菌對珍貴樹種植物N、P、K和土壤因子的影響，本文以土沉香（Aquilaria sinensis）和降香黃檀（Dalbergia odorifera）為研究對象，接種不同地區(qū)幼套近明球囊霉（Claroideoglomus etunicatum，CE1，CE2）和摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae，FM1，FM2）4個菌株，苗木培養(yǎng)4個月后收獲測定其根、莖、葉營養(yǎng)元素及栽種土壤的化學性質。結果表明：① 接菌提高土沉香和降香黃檀全株N、P、K含量吸收。接種FM菌株促進土沉香幼苗對N和K含量的吸收，表現為葉部>根部>莖部，P含量在根莖葉分配差異均未達到顯著差異;接種CE菌株促進降香黃檀幼苗對N、P含量的吸收，且主要體現在葉片的N含量上。② 接種AM真菌促進兩種珍貴樹種的土壤肥力，土沉香以接種FM菌株最佳，降香黃檀以接種CE菌株最佳。③ RDA結果表明，土沉香和降香黃檀植物根莖葉N、P、K含量與土壤因子間呈顯著的相關性。

關鍵詞? 叢枝菌根真菌;植物N、P、K;土壤因子;土沉香;降香黃檀中圖分類號? S31 ?????文獻標識碼? A

DOI10.3969/j.issn.1000-2561.2018.12.005

菌根是植物根系與菌根真菌形成的共生體。叢枝菌根（Arbuscular mycorrhiza，AM）是最古老且分布最為廣泛的一類菌根^[1]，不僅存在于自然生態(tài)系統中，還可與大部分植物的根系形成菌根^[2]。菌根真菌是根際有益微生物，廣泛被用作微生物肥料^[3]。菌根依靠菌絲擴大植物根系的接觸面積，能夠分泌各種酶類和生長調節(jié)物質，改善根際微生態(tài)環(huán)境，增強植物對土壤N、P、K等元素和水分的吸收與利用，促進根系生長，提高植物的抗逆性^[4]。

N、P、K作為植物的基本化學元素，在植物生長和各種生理代謝中發(fā)揮了重要作用^[5]。N、P、K含量具有良好的指示作用，可以反映植物生長速度、營養(yǎng)元素對生產力的限制性作用^[6]。AM真菌通過菌絲侵入到植物根系與宿主植物根系形成菌根，根系外延菌絲通過利用植物碳水化合物維持生長并吸收土壤養(yǎng)分供給宿主植物實現互利共生^[7]。土沉香（Aquilaria sinensis）為瑞香科沉香屬，是我國熱帶和亞熱帶常綠喬木植物，1999年被列為國家二級重點保護野生植物，也是我國特有的珍貴瀕危藥用樹種^[8]。降香黃檀（Dalbergia odorifera）為豆科黃檀屬，因其木材珍貴，且擁有極具潛力的藥用價值，天然資源幾乎沒有，已被列為國家二級保護植物^[9]。雖已有研究報道了叢枝菌根對土沉香和降香黃檀生長具有促進效應^[10-11]，但其促進2個樹種營養(yǎng)元素吸收、分配及與土壤因子的關系尚未見報道。本研究以土沉香和降香黃檀為宿主植物，比較接種叢枝菌根真菌對其營養(yǎng)元素的吸收影響，探討接種叢枝菌根植物營養(yǎng)元素與土壤元素的關系，為熱帶地區(qū)珍貴樹種育苗提供科學依據。

1? 材料與方法

1.1? 材料

供試菌種共4株為采自不同地區(qū)的幼套近明球囊霉（Claroideoglomus etunicatu）和摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae）各2個菌株（表1），由北京市農林科學院植物營養(yǎng)與資源研究所叢枝菌根真菌種質資源庫（BGC）提供。菌種經盆栽沙培法擴繁而得。

供試基質是以園土和椰糠基質按2∶1體積比混合制成的栽培基質，供試的土壤基質均經0.2% K₂MO₄滅菌。土壤基質的理化性質：pH為7.2，有機質含量為18.5 g/kg，全N、全P和全K含量分別為0.72、0.45、4.23 g/kg，堿解N、有效P和速效K含量分別為69.4、46.7、35.4 mg/kg。

1.2? 方法

1.2.1? 實驗設計? 實驗地點為海南省三亞市林業(yè)科學研究院苗圃溫室，實驗時間為2017年4—8月。實驗初期選擇長勢均勻的土沉香和降香黃檀幼苗，每盆栽種1株幼苗，常規(guī)管理15 d后，分別接種幼套近明球囊霉菌株CE1和菌株CE2、摩西斗管囊霉菌株FM1和菌株FM2，即在每盆幼苗的根系周圍3～5 cm處施加50 g CE1、CE2、FM1和FM2菌種，對照組則施加50 g幼苗袋裝時相同的栽培基質，共5個處理組，每處理48株。實驗期間苗木澆水等常規(guī)管理措施保持一致。實驗120 d后，測定各處理苗木根、莖、葉的營養(yǎng)元素及盆栽土壤的化學性質。

1.2.2? 營養(yǎng)元素測定方法? 供試樣品粉碎后先用濃硫酸-過氧化氫消煮法消解，采用凱氏定氮蒸餾法測定全N含量，采用鉬銻抗吸光光度法測定全P含量，采用火焰光度計法測定全K含量^[12]。

1.2.3? 土壤化學性質的測定? 采用玻璃電極法測定土壤pH;采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法測定土壤有機質含量，采用開氏-蒸餾滴定法測定土壤全N含量，采用氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法測定土壤全P含量，采用氫氧化鈉熔融-火焰原子吸收分光光度法測定土壤全K含量，采用堿解擴散法測定堿解氮含量;采用0.5 mol/L NaHCO₃溶液提取土壤速效P，鉬銻抗比色法測定速效磷含量;采用1 mol/L中性NH₄OAC溶液浸提土壤速效K，火焰光度法測定速效K。具體測定方法參見魯如坤^[13]，所有樣品做3個平行實驗，取平均值作為樣品的最終測定值。

1.3? 數據分析

數據采用Microsoft Excel 2010軟件進行統計分析和作圖，采用SPSS 21.0軟件進行方差分析，采用CANOCO 4.5軟件進行RDA（redundancy analysis）分析。

2? 結果與分析

2.1? 不同處理對土沉香和降香黃檀全株營養(yǎng)元素的影響

2.1.1? 全N吸收量? 由圖1可見，接種不同叢枝菌根可促進土沉香和降香黃檀幼苗植株的全N吸收。接菌處理組的植物N吸收量均高于未接菌（CK）組。無論是接種組還是CK組，降香黃檀各處理組的全N吸收量均顯著高于土沉香。從單一樹種來看，土沉香以接種FM1組的全N吸收

量最高，CE1和FM2處理組次之，而降香黃檀以CE2和FM1組的全N吸收量較高，且顯著高于CK組。

2.1.2? 全P吸收量 ?接種叢枝菌根對2種珍貴樹種幼苗全株全P吸收量存在一定影響（圖2）。土沉香接菌組的全株全P吸收量均顯著高于CK組，接種FM處理組高于接種CE組，4個接菌處理組分別比CK組增加17.68%、28.67%、56.44%和38.74%。降香黃檀接菌組的全P吸收量高于CK組，但與CK組差異未達到顯著水平，接菌組全P含量在10.25～10.60 g/kg。

無論是CK組還是同一接菌處理組，土沉香幼苗全株全P吸收量均顯著高于降香黃檀幼苗（圖2）。由此可見，土沉香的全P吸收能力高于降香黃檀。

2.1.3? 全K吸收量? 由圖3可見，2種珍貴樹種接菌組全株的全K吸收量均顯著高于CK組。土沉香以FM1組最高，CE1組次之;降香黃檀接菌組的全K吸收量在37.98～44.36 g/kg，各接菌組比CK組增加37.68%～61.00%，其中以FM1組最高，FM2組最低。除CK組外，同一接菌處理組的降香黃檀幼苗全株的全K吸收量均顯著高于土沉香，反映土沉香的全K吸收能力低于降香黃檀。

圖中不同大寫字母表示同一樹種不同處理組間的差異顯著（p<0.05），不同小寫字母表示同一處理不同樹種間的差異顯著（p<0.05）。

Different capital letters mean significant differences between different treatment groups of the same tree species （p<0.05）， and different lowercase letters mean significant differences between different tree species in the same treatment （p<0.05）.

2.2? 接種叢枝菌根對兩樹種苗木各器官營養(yǎng)元素及盆栽土壤化學性質的影響

2.2.1? 接種叢枝菌根對土沉香幼苗根、莖、葉營養(yǎng)元素的影響? 結果顯示，接種不同菌株對土沉香幼苗不同器官的全N、全P和全K含量均有影響（表3）。土沉香各器官全N和全K含量從大到小均表現為葉部>根部>莖部，然而根、莖、葉的全P含量差異則較小。從根部來看，接菌組的全N、全P和全K含量均高于CK組，接菌組的全N含量與CK組差異不顯著，接種FM1和FM2組的全P含量顯著高于CK組，接種CE1、CE2和FM1組的全K含量顯著高于CK組;從莖部來看，接種CE1、FM1和FM2組的全N含量顯著高于CK組，接菌組的全K含量均高于CK組，而接菌組的全P含量與CK組差異不顯著;從葉部來看，接種FM1和FM2組的全N含量顯著高于CK組，各接菌組的全P和全K含量均顯著高于CK組?？梢姡泳幚韺ν脸料阌酌绲臓I養(yǎng)元素吸收有促進作用。

2.2.2? 接種叢枝菌根對降香黃檀幼苗根、莖、葉營養(yǎng)元素的影響 ?由表4可見，降香黃檀幼苗各器官的全N和全K含量從大到小也均表現為葉部>根部>莖部，根、莖、葉間的全P含量差異不大。從根部來看，接菌組的全N、全P和全K含量均高于CK組，全N含量以FM1組最高，全K含量均以CE1組最高，全P含量以CE2組最高;從莖部來看，接種組的全K含量顯著高于CK組，而接菌組全N、全P含量與CK組差異不顯著;從葉部來看，元素含量變化趨勢與莖部較為相似，

接菌處理組的全N和全P含量均高于CK組，各接菌組的全K含量顯著高于CK組。可見，接菌處理可以促進降香黃檀莖部和葉部全K吸收。

2.3? 接種叢枝菌根對土沉香和降香黃檀盆栽土壤化學性質的影響

由表5可見，無論是接菌組還是CK組，土沉香和降香黃檀土壤pH在7. 04～7.51，均呈中性。接菌處理促進了土沉香土壤有機質、全N、全K、堿解N、有效P和速效K含量增加，土壤有機質、全N、全K、堿解N和速效K含量均以FM2組最高。然而，各處理組間的土壤全P和全K含量差異不顯著。除有效P外，降香黃檀接菌組的土壤有機質、全N、全P、全K、堿解N和速效K含量均高于CK組，且接種CE組處理高于FM處理組，以CE2處理組的土壤養(yǎng)分含量最高。

2.4? 土沉香和降香黃檀植物營養(yǎng)元素與土壤元素RDA分析

土沉香RDA分析結果顯示，第一軸和第二軸分別占總方差的19.3%和16.6%（圖4-A）。由圖可見，土壤的pH、全P、有效P、速效K和全K含量與植株總K、根-全K、根-全N、莖-全K含量呈顯著相關，土壤的電導率、全N與植株總N、根-全P、莖-總N、葉-總N含量呈顯著相關，土壤的堿解N與植株總P、莖-總N含量呈顯著相關。

由圖4-B可知，第一軸和第二軸分別占總方差的33.3%和10.2%。栽植降香黃檀的土壤的pH、全P、有效P、速效K和堿解N含量與植株總K、莖-全K、根-全K含量呈顯著相關，土壤的電導率、全N與植株莖-總N、葉-全K含量呈顯著相關，土壤的全K含量與植株總P、根-全P、葉-全P、葉-全N含量呈顯著相關。

3? 討論

3.1? 接菌叢枝菌根對植物營養(yǎng)元素的影響

叢枝菌根真菌與宿主植物的互利共生可以增強植物從土壤中吸取水分和養(yǎng)分的能力。畢銀麗等^[14]對白三葉（Trifolium repens）的研究表明，接種菌根增加植株含磷量和總P吸收量。何首林^[15]研究表明接種Glomus citricolum對植物N、P、K元素的吸收利用有顯著的促進作用。宋勇春等^[16]研究揭示在缺P土壤中種植三葉草，接種AM菌根真菌既可提高磷營養(yǎng)水平，又能持久發(fā)揮固氮作用。與以上研究結果相比，本研究結論也證明了接種叢枝菌根有利于土沉香和降香黃檀幼苗全株的N、P、K元素的吸收，土沉香全P吸收能力高于降香黃檀，但全K吸收能力低于降香黃檀。

EC：有機質;TN：全N;TP：全P;TKN：堿解N;Ext. P：有效P;Ext. K：速效K;T-TN：總N;T-TP：總P;T-TK：總K;R-TN：根-全N;R-TP：根-全P;R-TK：根-全K;S-TN：莖-全N;S-TP：莖-全P;S-TK：莖-全K;L-TN：葉-全N;L-TP：葉-全P;L-TK：葉-全K。

EC： soil organic matter; TN： total N; TP： total P; TKN： alkaline nitrogen; Ext. P： rapidly available P; Ext. K： rapidly available K; T-TN： plant total N; T-TP： plant total P; T-TK： plant total K; R-TN： root total N; R-TP： root total P; R-TK： root total K; S-TN： stem total N; S-TP： stem total P; S-TK： stem total K; L-TN： leaf total N; L-TP： leaf total P; L-TK： leaf total K.

由此可見，同一種菌根與不同的寄主植物共生，改善植物營養(yǎng)元素吸收的效應存在明顯差異。

從植物根、莖、葉營養(yǎng)元素分配來看，接種叢枝菌根促進了土沉香幼苗對N和K的吸收，表現為葉部>根部>莖部，但P含量在根、莖、葉間的分配差異較小。而叢枝菌根形成顯著促進降香黃檀幼苗對N、P含量的吸收，且主要體現在葉片的N含量上。趙昕等^[17]研究結果表明，叢枝菌根的形成似乎不利于喜樹（Camptotheca acuminata）幼苗對N素營養(yǎng)的吸收，但促進喜樹幼苗對P素營養(yǎng)的吸收，且主要體現在根的P含量上。Plenchette等^[18]研究發(fā)現接種根內球囊霉（G. intraradices）顯著促進了大洋洲濱藜（Atriplex nummularia）的生長和對P素營養(yǎng)的吸收，但對N素營養(yǎng)的吸收效應不顯著。馮固等^[19]研究表明，菌根的形成對N、P等元素在各器官中或地上部與地下部的分配比例沒有明顯的影響，這意味著接種叢枝菌根對植物養(yǎng)分吸收分配所產生的效應不同。本研究結果與以上學者結果存在差異，其原因可能為宿主植物生活型不同引起AM真菌對不同植物的功能選擇差異，菌絲對養(yǎng)分吸收分配依據不同植物對養(yǎng)分的需求程度進行獲取^[20]。

3.2? 接菌叢枝菌根對土壤N、P、K元素的影響

土壤是植物生長所需養(yǎng)分的主要來源，特定的土壤理化性狀決定著植物生長狀況，導致對土壤養(yǎng)分的分配存在差異性^[21]。本研究結果表明，接種與未接種AM真菌對土壤因子的影響存在差異，接種不同AM菌株之間也存在不同程度的差異。接種AM真菌可提高土沉香和降香黃檀的土壤肥力，前者以接種摩西斗管囊霉，后者以接種幼套近明球囊霉促進其土壤有機質、全N、全P含量增加效果最佳，反映了接種AM真菌菌絲在土壤中能較好地與植物根系形成菌根共生體，從而促進了土沉香和降香黃檀幼苗生長^[11]。這與Hajong等^[22]、楊應等^[23]、肖燁等^[24]、畢銀麗等^[25]的研究結果相符。

植物N、P、K含量變化一方面受到植物生存策略的影響，另一方面與所處的環(huán)境因素（溫度、土壤水分及肥力等）密切相關^[26]。本研究RDA結果表明，植物根、莖、葉N、P、K含量與土壤養(yǎng)分之間關系密切。土沉香土壤全P、有效P、速效K和全K含量與全株全K、根-全K、根-全N和莖-全K含量呈顯著相關，土壤全N與全株全N、根-全P、莖-總N和葉-總N含量呈顯著相關;降香黃檀土壤全P、有效P、速效K和堿解氮含量與全株全K、莖-全K、根-全K含量呈顯著相關，土壤全N與莖-全N、葉-全K含量呈顯著相關，土壤全K含量與全株總P、根莖全P、葉-全N含量呈顯著相關。本文研究表明，接種叢枝菌根真菌不同程度地調節(jié)土沉香和降香黃檀植物N、P、K的吸收，并不同程度地影響土壤因子變化趨勢。菌根植物最重要的特性是營養(yǎng)物和光合作用產物的雙向傳遞，把糖類物質輸送到根系和土壤中的真菌，并把土壤中的元素吸收到植物葉片，從而促進其生長。

參考文獻

1. Harrison M J. Signaling in the arbuscular mycorrhizal symbiosis[J]. Annual Review of Microbiology， 2005， 59： 19-42.
2. Wang B， Qiu Y L. Phylogenetic distribution and evolution of mycorrhizas in land plants[J]. Mycorrhiza， 2006， 16（5）： 299-363.
3. Juge C， Prévost D， Bertrand A， et al. Growth and biochemical responses of soybean to double and triple microbial associations with Bradyrhizobium， Azospirillum and arbuscular mycorrhizae[J]. Applied Soil Ecology， 2012， 61（10）： 147-157.
4. 畢銀麗， 吳王燕， 劉銀平. 叢枝菌根在煤矸石山土地復墾中的應用[J]. 生態(tài)學報， 2007， 27（9）： 3 738-3 743.
5. Elser J J， Fagan W F， Kerkhoff A J， et al. Biological stoichiometry of plant production： metabolism， scaling and ecological response to global change[J]. New Phytologist， 2010， 186（3）： 593-608.
6. 羅亞勇， 張? 宇， 張靜輝， 等. 不同退化階段高寒草甸土壤化學計量特征[J]. 生態(tài)學雜志， 2012， 31（2）： 254-260.
7. 尚? 賞， 王? 平， 陳彩艷. 叢枝菌根形成過程及其信號轉導途徑[J]. 植物生理學報， 2011， 47（4）： 331-338.
8. 國家林業(yè)部， 國家農業(yè)部令. 國家重點保護野生植物名錄（第一批）（第4號）[Z]. 1999.
9. Yu X， Wang W， Yang M. Antioxidant activities of compounds isolated from Dalbergia odorifera and their inhibition effects on the decrease of glutathione level of rat lens induced by UV irradiation[J]. Food Chemistry， 2007， 104： 715-720.
10. 周雪剛， 莊雪影， 吳永彬. 降香黃檀幼苗接種AM真菌效應研究[J]. 林業(yè)實用技術， 2012（8）： 6-8.
11. 陳偉玉， 麥志通， 蔡開朗， 等. 不同叢枝菌根菌株對三種珍貴樹種促生效應研究[J]. 廣東農業(yè)科學學報， 2017， 44（11）： 13-19.
12. 張? 韞. 土壤·水·植物理化分析教程[M]. 北京： 中國林業(yè)出版社， 2011.
13. 魯如坤. 土壤農業(yè)化學分析方法[M]. 北京： 中國農業(yè)科技出版社， 2000： 1-638.
14. 畢銀麗， 丁保建， 全文智， 等. VA菌根對白三葉吸收水分和養(yǎng)分的影響[J]. 草地學報， 2001， 9（2）： 154-158.
15. 何首林. 菌根菌對茶樹吸收磷、鉀素的影響[J]. 核農學報， 1997， 11（1）： 45-48.
16. 宋勇春， 馮? 固， 李曉林. 不同磷源對紅三葉草根際和菌根際磷酸酶活性的影響[J]. 應用生態(tài)學報， 2003， 14（5）： 781-784.
17. 趙? 昕， 閻秀峰. 叢枝菌根對喜樹幼苗生長和氮、磷吸收的影響[J]. 植物生態(tài)學報， 2006， 30（6）： 947-953.
18. Plenchette C， Duponnois R. Growth responses of the saltbush （Atriplex nummularia L.） to inoculation with the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus intraradices[J]. Journal of Arid Environments， 2005， 61： 535-540.
19. 馮? 固， 李曉林， 李生秀， 等. 鹽脅迫下叢枝菌根真菌對玉米水分和養(yǎng)分狀況的影響[J]. 應用生態(tài)學報， 2000， 11（4）： 595-598.
20. Merrild M P， Ambus P， Rosendahl S， et al. Common arbuscular mycorrhizal networks amplify competition for phosphorus between seedlings and established plants[J]. New Phytologist， 2013， 200（1）： 229-240.
21. 王長庭， 龍瑞軍， 王根緒， 等. 高寒草甸群落地表植被特征與土壤理化性狀、土壤微生物之間的相關性研究[J]. 草業(yè)學報， 2010， 19（6）： 25-34.
22. Hajong S， Kumaria S， Tandon P. Comparative study of key phosphorus and nitrogen metabolizing enzymes in mycorrhizal and non-mycorrhizal plants of Dendrobium chrysanthum Wall. ex lindl[J]. Acta Physiologiae Plantarum， 2013， 35（7）： 2 311-2 322.
23. 楊? 應， 蔣長洪， 何躍軍， 等. 叢枝菌根網對喀斯特適生植物氮、磷化學計量特征的影響[J]. 植物生理學報， 2017， 53（12）： 2 078-2 090.
24. 肖? 燁， 商麗娜， 黃志剛， 等. 吉林東部山地沼澤濕地土壤碳， 氮， 磷含量及其生態(tài)化學計量學特征[J]. 地理科學， 2014， 34（8）： 994-1 001.
25. 畢銀麗， 陳書琳， 孔維平， 等. 接種微生物對大豆及其根際土壤的影響[J]. 生態(tài)科學， 2014， 33（1）： 121-126.
26. Elser J J， Sterner R W， Gorokhova E， et al. Biological stoichiometry from genes to ecosystems[J]. Ecology Letters， 2000， 3（6）： 540-550.