不同叢枝菌根菌株對3種珍貴樹種促生效應試驗

陳偉玉，麥志通，蔡開朗，陳運雷，洪文君

（三亞市林業科學研究院，海南 三亞 572000）

叢枝菌根（Arbuscular mycorrhizasfungi，AMF）是由球菌門的真菌與植物的根系形成的共生體，是地球上分布最廣泛的菌根［1］。近年來，叢枝菌根真菌對宿主植物生長的有利作用已被廣泛關注。大量的研究表明，接種AMF菌根后，能顯著促進植物的生長、增加植物的生物量［2-3］、提高養分吸收率、品質及抗逆性［4-5］，且更多地側重研究對象為農作物［6］、經濟作物［7］及部分林木［8-9］，包括喜樹［10］、降香黃檀［11-12］等珍貴樹種。由于菌根的種間差異、種內的生態型差異均會影響到叢枝菌根真菌的作用效果。

發展珍貴樹種是改善生態環境的迫切需要，是促進農民增收致富的有效途徑。土沉香（Aquilaria sinensis）為瑞香科沉香屬，為國家Ⅱ級重點保護野生植物；降香黃檀（Dalbergia odorifera）為蝶形花科黃檀屬，因其木材珍貴，且擁有極具潛力的藥用價值，天然資源急劇下降，已被列為國家二級保護植物［13］；檀香（Santalum album）為檀香科檀香屬常綠半寄生小喬木珍貴樹種，是一種集藥用、香料、宗教、雕刻材料于一體的重要珍貴熱帶經濟樹種［14］。本研究通過接種不同菌株對土沉香、降香黃檀和檀香3種珍貴樹種的促進生長效應，評價不同菌種、菌株間的接種效應，探討接菌后這3種珍貴樹種生長與植物根系是否存在關聯，為接種叢枝菌根促進珍貴樹種生長的有效途徑提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

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

表1 供試菌劑基本信息

供試植物降香黃檀、檀香、土沉香的種子均為海南種源，降香黃檀和檀香為兩個月實生苗，土沉香為半年生實生苗，其基礎生長數據見表2。

表2 3種珍貴樹種幼苗的基礎生長量

供試栽培基質以園土和椰糠基質按2∶1體積比混合制成，經0.2% K2MO4滅菌備用?；|的理化性質：pH值7.2，有機質含量18.5g/kg，全氮、全磷、全鉀含量分別為0.72、0.45、4.23 kg/g，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為69.4、46.7、35.4 mg/kg。

1.2 試驗方法

試驗地點為三亞市林業科學研究院苗圃溫室。選擇長勢均勻的降香黃檀、檀香和土沉香幼苗常規管理 15 d后，分別測量苗高、基徑和冠幅數據作為基礎生長量，然后接種幼套近明球囊霉菌株1和菌株2、摩西斗管囊霉菌株1和菌株2，每盆幼苗的根系周圍分別施加CE1、CE2、FM1、FM2菌種50 g，對照組則施加幼苗袋裝時相同的栽培基質50 g，每個處理48株。試驗期間苗木澆水等管理措施保持一致。接種100 d后，測定苗木的生長量、生物量、菌根侵染率及根系結構等參數指標。

1.3 測定指標

苗高（基莖）凈生長量=收獲植株的生長量-基礎植物的生長量

生物量：幼苗經105℃的烘箱中烘15 min殺青后，70℃烘干24 h，分別測定地上部、地下部生物量和總生物量，計算根冠比。

菌根依賴性（MD）菌根依賴性=菌根植株干質量/非菌根植株干質量。MD≤100%表示植物對菌根的依賴性較弱或沒有依賴性，100%＜MD≤300%表示植物對菌根有中等強度的依賴性，MD＞300%表示植物對菌根的依賴性較強［15］。

根系菌根侵染率：隨機選取各處理新鮮根30條，剪成長約1.0 cm的根段，應用錐蟲藍染色法檢測根系菌根菌感染率［16］，統計根系的侵染率和侵染強度。

根系特征值：將苗木完整的根系樣品放置孔徑0.150 mm篩上用清水小心沖洗掉根系表面的泥土，以防止脫落根系被水沖走。采用萬深LA-S植物根系分析系統（杭州萬深檢測科技有限公司）測定全根系形態特征，包括根長、根表面積、根體積和根系直徑。

1.4 數據處理

試驗數據采用Microsoft Excel 2010進行統計分析和作圖，采用SPSS 19.0軟件進行方差分析和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 接種不同菌種對3種珍貴樹種的侵染效應

菌根侵染檢測結果（圖1）顯示，除對照外，土沉香各處理均已感染菌根菌，感染率為100%；降香黃檀各處理包括對照的感染率均為100%；而檀香的菌根侵染率在38%～83%之間，以接種摩西斗管囊霉菌株1（FM1）處理侵染率最高，對照最低（圖1A）。從菌根侵染強度來看，土沉香各接種處理的菌根侵染強度為58.35%～78.47%；降香黃檀以接種幼套近明球囊霉菌株1（CE1）處理的侵染強度最大，為81.43%，接種摩西斗管囊霉菌株2（FM2）處理次之；檀香各接種處理的侵染強度為50.36%～58.35%（圖1B）。方差分析結果表明，3種珍貴樹種接種處理的侵染強度均顯著高于對照。

圖1 不同菌種對3種珍貴樹種的侵染效應

2.2 接種不同菌種對3種珍貴樹種幼苗生長的影響

從圖2可以看出，接種不同菌根真菌對3種珍貴樹種的樹高凈生長量有不同影響。其中，土沉香幼苗樹高凈生長量以接種FM1處理最高，為14.3 cm，接種FM2處理次之；降香黃檀幼苗以接種CE2處理最高，為11.3 cm；檀香幼苗以接種FM2處理最高，FM1次之。方差分析結果表明，接種菌種處理的土沉香和降香黃檀幼苗均顯著高于對照，接種FM1、FM2的檀香苗高凈生長量顯著高于對照，但與接種CE1、CE2處理差異不顯著。

圖2 接種不同菌種對3種珍貴樹種幼苗的苗高凈生長量比較

從不同樹種接種同一菌種的苗高凈生長量來看，土沉香和降香黃檀的苗高生長快于檀香。圖2顯示，無論是對照，還是接種處理，土沉香和降香黃檀的苗高生長量均顯著高于檀香。

從幼苗基莖凈生長量來看，依次為降香黃檀＞土沉香＞檀香。除對照和接種FM2處理外，降香黃檀幼苗的基莖凈生長量顯著高于土沉香和檀香；土沉香幼苗以接種FM2處理最高，降香黃檀以接種CE1處理最高，檀香以接種FM1處理最高。方差分析結果表明，土沉香接種CE和FM2處理顯著高于對照，降香黃檀幼苗接種不同菌種處理亦均顯著高于對照，檀香接種處理與對照均無顯著差異（圖3）。

圖3 接種不同菌種對3種珍貴樹種幼苗基莖凈生長量的影響

2.3 接種不同菌種對3種珍貴樹種幼苗生物量的影響

生物量檢測結果（表3）表明，土沉香幼苗接種不同菌種的地上部生物量和總生物量均顯著高于對照，均以接種FM2處理最高，接種FM1、FM2處理的地下部生物量較高；無論是總生物量，還是地上部、地下部生物量，接種不同菌種處理的降香黃檀幼苗生物量均顯著高于對照，均以接種CE1處理最大；而檀香幼苗各處理的地上部、地下部和總生物量與對照差異不顯著。土沉香各處理的根冠比在2.04～0.42之間，降香黃檀在0.20～0.35之間，檀香在0.21～0.47之間，說明3個樹種接種不同菌種的根冠比與對照的差異均不顯著。

2.4 接種不同菌種對3種珍貴樹種的菌根依賴性比較

菌根依賴性結果（圖4）顯示，接種同一菌種，降香黃檀的菌根依賴性顯著高于檀香和土沉香。接種不同的AMF后，降香黃檀菌根依賴性在800%～1088%之間，以接種CE1和CE2的菌根依賴性較高；檀香幼苗的菌根依賴性在340%～540%之間，以接種FM2的菌根依賴性較高，說明降香黃檀和檀香對本研究選用的菌種表現出較高強度的依賴性。而土沉香幼苗的菌根依賴性在200%～330%，表現出中等強度的菌根依賴性。

表3 接種不同菌種對3種珍貴樹種幼苗生物量的影響

圖4 接種不同菌種對3種珍貴樹種幼苗的菌根依賴性比較

2.5 接種不同菌種對3種珍貴樹種幼苗根系形態特征的影響

根系形態結構檢測結果（表4）表明，接種不同菌根真菌對3種珍貴樹種的根長、根表面積、根體積和根系平均直徑均有顯著影響。接種菌種后，土沉香各處理的根長、根表面積和根體積均顯著高于對照，根系平均直徑以接種FM1最大，為0.50 mm；降香黃檀各接菌處理的根長、根表面積和根體積也均高于對照，根系平均直徑以接種CE2最大，為0.43 mm；檀香根長以接種FM1和FM2較長，各接菌處理根表面積和根系平均直徑與對照差異不顯著，根體積均顯著高于對照。

表4 接種不同菌種對3種珍貴樹種根系形態特征的影響

2.6 3種珍貴樹種根系形態特征與生長指標的PCA分析

將植物苗高、地徑、生物量、根長、根表面積、根體積和平均根系直徑指標進行PCA分析。結果顯示，第一、二主成分的累積貢獻率為95.2%，其中PC1占總方差的89.3%，PC2占方差的5.9%（圖5）。第一排序（橫）與地徑、苗高、地上部生物量、地下部生物量、根體積、根表面積和根冠比呈正相關，與其他因子呈負相關；第二排序（縱）軸與總生物量、根長、根系平均直徑呈正相關，與其他因子呈負相關。PC1主要反映地上部生物量、地下部生物量、根表面積和根體積因子，PC2主要反映根長和總生物量因子。

從圖5還可以看出，接種叢枝菌根真菌對土沉香、降香黃檀和檀香能較好各自聚為一類，各樹種對其因子響應不同，反映不同菌株不同樹種對生長因子和根系因子具有差異。

3 結論與討論

3.1 不同菌株對宿主植物親和力的影響

球囊霉屬是華南地區AMF的優勢菌屬，生態適應性較強［17-18］，但不同菌株與不同植物的親和力有差異［19］。本研究結果表明，無論是否接種菌種，降香黃檀各處理的菌根侵染率均為100%，侵染強度在58%以上；土沉香和檀香各處理的菌根侵染率均顯著高于對照，侵染強度均在38%以上。由此反映了不同菌株對不同樹種的親和力不同。降香黃檀為根瘤菌植物，其根系與叢枝菌根共生關系可能要強于土沉香和檀香；檀香為半寄生植物［14］，其根系與叢枝菌根共生能力可能從伴生植物中吸盤獲取養分，從而自身根系侵染需要較長時間。Smith等［20］的研究則表明菌根侵染率受土壤營養條件、AM真菌種類、宿主植物種類、生態型及生長條件等多種因素的影響。

圖5 3種珍貴樹種根系形態特征與生長指標PCA分析

3.2 不同菌種對3種珍貴樹種生長的促進效應

叢枝菌根真菌與宿主植物的互利共生效應，增強了植物從土壤中獲取水分的能力［21］，也改善了植物根系對礦質元素及養分的吸收［22］，從而促進植物的生長。本研究結果表明，接種幼套近明球囊霉CE和摩西斗管囊霉FM均能不同程度地促進3種珍貴樹種的生長和地上部、地下部生物量的積累，其中土沉香以接種FM菌株的生長量和生物量積累較高；降香黃檀以接種CE菌種的生長量和生物量積累較高，且顯著高于對照；檀香接種CE和FM菌種的生長量和生物量均高于對照，反映了不同菌株對不同樹種生長的影響存在差異。這與吳福勇等［23］的研究結果一致。

菌根菌是根際有益微生物，常作為微生物肥料來使用。莫惠芝等［12］研究揭示斗管囊霉與其他菌種混合對降香黃檀生長的促進作用優于單一菌種；劉子嘉等［24］研究表明聚叢球霉菌（Glomuse aggrregattum）對降香黃檀生長的促進作用較好。本研究結果也表明，接種AM菌種對這3種珍貴樹種的生長有促進作用。

3.3 不同菌種對3種珍貴樹種根系形態的影響

植物根系的生長與其生長發育密切相關，研究根系的形態特征、生長特性對珍貴樹種育苗技術有著重要的指導作用。本研究結果表明，接種AMF后，土沉香、降香黃檀和檀香接菌處理的根系長度、根表面積和根體積均高于對照，說明接種AMF能提高植物根系生長，促進根系從土壤中吸收更多的水分和養分。本研究結果也進一步說明，AMF誘導根系的生長，使得菌根化植物的根系形態為其生長提供保障［25］。土沉香以接種FM1菌種的根系形態值較高，降香黃檀以接種CE2菌種根系生長較好，而檀香接種菌種對其根系生長的影響尚未表現出明顯差異，這可能與接菌后植物根系菌絲長度和表面積生長擴散能力有關。本研究中的土沉香研究結果與袁麗環等［26］研究翅果油樹（Elaeagnus mollis）、Wu等［27］研究紅橘（Citrus tangerine）接種摩西球囊霉能顯著提高其根系長度、根表面積和根體積的結果一致。而檀香幼苗接種后根系形態特征表現差異不明顯，可能與接種時間較短、植物自身生長特性有關。Arpana等［28］研究表明菌根菌在提高地下部根系功能性狀的同時，也提高了地上部的功能性狀，也存在菌根菌對地上或地下部功能性狀沒有偏向性。本研究結果中土沉香和降香黃檀屬于前者，檀香則屬于后者。

本研究為短期試驗，供試叢枝菌根真菌有利于這3種珍貴樹種幼苗的生長，促進作用因菌種而異，然而在后期生長情況下，它們是否能持續保持較好的生長狀態，即接種效應的可持續性仍有待進一步研究。

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