外生菌根真菌接種與鋁脅迫對(duì)土貢松幼苗生長(zhǎng)的影響

葉錦培，黃振格，梁彩霞，韋耀妮，黎植強(qiáng)，程 飛

（1.廣西國(guó)營(yíng)蒼梧縣天洪嶺林場(chǎng)，廣西蒼梧543108；2.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西南寧530004）

酸性土壤占世界可耕種土壤的40%，酸性土壤主要分布在我國(guó)南方，面積達(dá)204萬(wàn)hm2。酸性土壤pH值低，游離鋁（Al）和交換性鋁濃度過(guò)高，從而抑制植物生長(zhǎng)，即鋁毒[1-2]。鋁離子能影響礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收和代謝，抑制細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)，破壞膜結(jié)構(gòu)和功能，并抑制植物根系、莖部和葉片生長(zhǎng)，導(dǎo)致組織壞死[3]。許多亞熱帶重要的用材樹(shù)種受鋁毒害的影響已有諸多報(bào)道，鋁毒害已成為影響亞熱帶樹(shù)種生長(zhǎng)發(fā)育的一個(gè)重要因素[4]。

馬尾松（Pinus massoniana L.）廣泛分布于我國(guó)南方16省（區(qū)），是我國(guó)亞熱帶最主要的造林樹(shù)種，用途廣泛，綜合利用程度高。馬尾松分布區(qū)與酸性土壤分布相重疊，生長(zhǎng)遭受鋁毒制約。土貢松是馬尾松在廣西國(guó)營(yíng)蒼梧縣天洪嶺林場(chǎng)土貢分場(chǎng)的一個(gè)地理種源，因其生長(zhǎng)表現(xiàn)優(yōu)良，生長(zhǎng)指標(biāo)均高于相應(yīng)國(guó)家馬尾松速生標(biāo)準(zhǔn)，在2011年通過(guò)了林木良種認(rèn)定[5]。土貢松作為廣西馬尾松優(yōu)良種源，已在其人工林生長(zhǎng)[6]、生物量[7]、產(chǎn)脂力[8]、營(yíng)養(yǎng)元素分配[9]、遺傳多樣性[10]、木材特性[11-12]及采種母樹(shù)林土壤物理特征[13]等方面進(jìn)行了報(bào)道。然而，對(duì)土貢松幼苗的繁育仍沒(méi)有開(kāi)展研究。

由于外生菌根真菌除了可以促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)元素吸收外，還可以提高宿主植物抗逆性[14-15]，因而，本研究以土貢松為材料，通過(guò)接種外生菌根真菌觀察不同鋁濃度脅迫下土貢松幼苗的生長(zhǎng)表現(xiàn)，旨在為該馬尾松地理種源在酸性土壤環(huán)境中的保護(hù)、推廣和栽培提供技術(shù)參考。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究在廣西南寧市廣西大學(xué)內(nèi)進(jìn)行。南寧市位于北回歸線南側(cè)，屬濕潤(rùn)的亞熱帶季風(fēng)氣候，陽(yáng)光充足，雨量充沛，霜少無(wú)雪，氣候溫和，夏長(zhǎng)冬短，年平均氣溫在21.6℃左右，極端最高氣溫40.4℃，極端最低氣溫-2.4℃。冬季最冷的1月平均氣溫12.8℃，夏季最熱的7，8月平均氣溫28.2℃。年均降雨量達(dá)1 304.2 mm，平均相對(duì)濕度為79%，氣候特點(diǎn)是炎熱潮濕。相對(duì)而言，一般是夏季潮濕，而冬季稍顯干燥，干濕季節(jié)分明。夏天比冬天長(zhǎng)得多，炎熱時(shí)間較長(zhǎng)。春秋2季氣候溫和，夏季降雨量集中。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用土貢松種子由廣西國(guó)營(yíng)蒼梧縣天洪嶺林場(chǎng)提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2017年2月初播種，播種前種子用0.5%高錳酸鉀消毒30 min，45℃浸種24 h后，在25℃催芽待種子裂口露白時(shí)播種。播種基質(zhì)為50%泥炭＋20%蛭石＋30%黃心土，基質(zhì)通過(guò)高溫滅菌。試驗(yàn)所用外生菌根真菌菌種為美味牛肝菌（Boletus edulis），經(jīng)過(guò)擴(kuò)大培養(yǎng)后制成菌液（改良 PDA），待菌絲長(zhǎng)滿后使用。將育苗基質(zhì)裝入營(yíng)養(yǎng)缽，向距離營(yíng)養(yǎng)缽2/3處基質(zhì)噴施菌液200 mL，覆蓋基質(zhì)后播種，播種后再次噴100 mL菌液后，再覆薄層基質(zhì)，以不接種真菌作為對(duì)照。Al溶液處理設(shè)置4個(gè)質(zhì)量濃度，分別為 0（CK），50，100，200 mg/L。除 CK外，其他Al溶液pH值為4.2。土貢松幼苗生長(zhǎng)60 d后，選取長(zhǎng)勢(shì)較為一致的幼苗進(jìn)行Al脅迫處理，每3 d用Al處理液澆灌一次，每次50 mL。試驗(yàn)總共8個(gè)處理，每個(gè)處理30株土貢松幼苗。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

Al溶液處理180 d后測(cè)定苗高和地徑，整株生物量、地上部鮮質(zhì)量和地下部鮮質(zhì)量，并計(jì)算高徑比和莖根比。

1.5 數(shù)據(jù)處理和分析

將試驗(yàn)數(shù)據(jù)錄入到MSExcel中整理后，用SPSS 19.0進(jìn)行進(jìn)一步分析。本研究采用雙因素方差分析，2個(gè)主因子分別為接種菌根真菌以及Al濃度，同時(shí)考慮二者交互效應(yīng)對(duì)土貢松幼苗生長(zhǎng)的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 外生菌根真菌接種和不同Al濃度對(duì)土貢松苗高的影響

雙因素方差分析顯示，Al濃度（P＝0.000）和接種菌根真菌（P＝0.001）對(duì)土貢松苗高均有極顯著影響，而二者的交互作用對(duì)苗高沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＝0.189）。如圖1所示，同一Al濃度下，接種菌根真菌的幼苗均高于未接種幼苗。未接種真菌幼苗高度隨鋁濃度增加而降低；接種幼苗以200 mg/L Al處理苗高最低，而其他3個(gè)Al處理苗高隨Al濃度增加而增加。總體看來(lái)，Al抑制了土貢松幼苗苗高，但接種菌根真菌可以緩解抑制效應(yīng)，提高幼苗對(duì)Al脅迫的抗性。

2.2 外生菌根真菌接種和不同Al濃度對(duì)土貢松幼苗地徑的影響

雙因素方差分析顯示，Al濃度（P＝0.204）、接種菌根真菌（P＝0.195）及其二者的交互作用（P＝0.572）對(duì)土貢松幼苗地徑的影響均不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。然而，同一Al濃度下，除了200 mg/L Al處理外，其他3個(gè)Al濃度處理的菌根化幼苗地徑均高于未接種幼苗（圖2）。0～100 mg/L的Al處理未接種幼苗其地徑隨Al濃度增加而降低，到200 mg/L時(shí)地徑略有增加；接種菌根真菌處理中，50 mg/L的Al處理幼苗地徑最大，而200 mg/L地徑最小，其他2個(gè)Al濃度處理介于二者之間。總體看來(lái)，Al在一定程度上影響了地徑，且菌根化對(duì)Al脅迫有緩解作用，但地徑會(huì)被Al濃度增高所抑制。

2.3 外生菌根真菌接種和不同Al濃度對(duì)土貢松幼苗鮮質(zhì)量的影響

雙因素方差分析表明，接種菌根真菌分別對(duì)土貢松幼苗總鮮質(zhì)量（P＝0.016）和地上鮮質(zhì)量（P＝0.009）有顯著和極顯著的影響，而Al濃度（總鮮質(zhì)量P＝0.071，地上鮮質(zhì)量P＝0.195）和交互效應(yīng)（總鮮質(zhì)量P＝0.481，地上鮮質(zhì)量P＝0.556）對(duì)幼苗總鮮質(zhì)量和地上鮮質(zhì)量不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)影響；Al濃度對(duì)土貢松幼苗地下鮮質(zhì)量有極顯著影響（P＝0.010），而接種菌根真菌（P＝0.148）和交互作用（P＝0.418）對(duì)地下鮮質(zhì)量不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)影響。

從圖3可以看出，同一Al濃度下，除了0 mg/L的Al處理未接種土貢松幼苗的地下部鮮質(zhì)量高于接種幼苗外，所有Al濃度處理的總鮮質(zhì)量、地上部鮮質(zhì)量以及除0 mg/L外的其他Al濃度處理的地下部鮮質(zhì)量均表現(xiàn)為接種菌根真菌幼苗高于未接種幼苗。對(duì)于未接種菌根真菌幼苗，總鮮質(zhì)量、地上部鮮質(zhì)量和地下部鮮質(zhì)量均隨著Al濃度的增加而降低；接種菌根真菌幼苗則以50 mg/L（總鮮質(zhì)量和地下部鮮質(zhì)量）或100 mg/L（地上部鮮質(zhì)量）Al處理最高，200 mg/L Al處理最低。總體看來(lái)，Al抑制了土貢松幼苗生物量，但接種菌根真菌可緩解抑制效應(yīng)，增強(qiáng)幼苗對(duì)Al脅迫的抗性。

2.4 外生菌根真菌接種和不同Al濃度對(duì)土貢松幼 苗高徑比和莖根比的影響

雙因素方差分析表明，Al濃度（P＝0.062）、接種菌根真菌（P＝0.113）及其二者交互作用（P＝0.588）均沒(méi)有對(duì)土貢松幼苗高徑比產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)學(xué)影響；同樣，菌根真菌接種（P＝0.966）以及交互作用（P＝0.234）對(duì)幼苗莖根比沒(méi)有顯著影響，但Al濃度（P＝0.013）則表現(xiàn)出對(duì)莖根比的顯著影響。圖4表明，同一Al濃度下，除了50 mg/L Al處理未接種幼苗高徑比大于接種幼苗外，而其他Al濃度處理則相反；莖根比以Al濃度低時(shí)（0，50 mg/L）接種幼苗莖根比大于未接種幼苗，而其他2個(gè)Al濃度處理則相反。對(duì)于高徑比來(lái)說(shuō)，未接種菌根真菌幼苗隨Al濃度增加而小幅增加，而后降低；接種幼苗高徑比則表現(xiàn)為100 mg/L Al處理最高，其次是0 mg/L Al處理，最低的是200 mg/LAl處理。盡管0 mg/LAl處理接種和未接種菌根真菌的幼苗的莖根比均高于50 mg/LAl處理，但是未接種菌根真菌幼苗莖根比大體隨Al濃度增加而增加，而接種菌根真菌幼苗在0，200 mg/L Al處理下的莖根比較一致，Al濃度在50～200 mg/L時(shí)，幼苗莖根比隨Al濃度增加而增加。高徑比反映了幼苗粗壯程度，高徑比越小，說(shuō)明幼苗越粗壯；莖根比則反映了苗木生長(zhǎng)均衡程度，莖根比小，說(shuō)明根系發(fā)達(dá)，苗木健壯。從總體來(lái)看，盡管土貢松幼苗高徑比和莖根比的分布不一致，但對(duì)于未接種幼苗來(lái)說(shuō)，低濃度Al處理下幼苗更顯健壯；而接種幼苗高徑比在不同Al濃度下表現(xiàn)不穩(wěn)定，但50，100 mg/L Al處理下的接種菌根真菌幼苗莖根比較低，表明其較其他Al處理幼苗根系更發(fā)達(dá)，幼苗更健壯。

3 討論

Al脅迫下，比之非菌根植物幼苗，菌根真菌侵染能顯著增強(qiáng)幼苗對(duì)N，P，K等養(yǎng)分的吸收。對(duì)馬尾松幼苗的研究中，陳連慶等[16]盆播馬尾松苗接種菌根真菌后，松苗生長(zhǎng)和N，P，K元素累積量均有明顯差異，菌根使幼苗根、莖、葉的養(yǎng)分富積。馬瓊等[17]接種外生菌根180 d后，對(duì)馬尾松幼苗生長(zhǎng)和N，P，K吸收有明顯促進(jìn)作用，接種幼苗株高、地徑、生物量和N，P，K含量等顯著增加。王藝等[18-19]除發(fā)現(xiàn)接種菌根可提高馬尾松幼苗生長(zhǎng)及根系活力外，還提高了幼苗的P和K含量。用松乳菇、彩色豆馬勃和雙色蠟?zāi)⒔臃N馬尾松幼苗也可以得到類似的結(jié)果[20]。本研究中，Al脅迫情況下接種菌根真菌對(duì)土貢松幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)，與前人的研究結(jié)果相一致。

本研究中，從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度看，Al濃度和菌根接種對(duì)土貢松幼苗的部分生長(zhǎng)指標(biāo)的影響并不顯著，然而各生長(zhǎng)指標(biāo)平均值在一定程度上顯示出土貢松幼苗生長(zhǎng)對(duì)Al濃度變化和接種菌根真菌的響應(yīng)。總體看來(lái)，除了高徑比和莖根比外，土貢松幼苗的其他生長(zhǎng)指標(biāo)均不同程度地受到了Al脅迫的影響，然而，菌根形成增強(qiáng)了土貢松幼苗對(duì)Al脅迫的抗性，甚至使Al質(zhì)量濃度為50，100 mg/L下生長(zhǎng)的幼苗有著更好的生長(zhǎng)表現(xiàn)。

Al可以從生理、生化等多個(gè)層面上作用于植物，最終表現(xiàn)在對(duì)植物生長(zhǎng)的抑制甚至影響其存活，而植物可以在細(xì)胞液泡和細(xì)胞壁中積累Al[21]，也可通過(guò)根系分泌有機(jī)酸來(lái)螯合Al，以緩解其毒害[22]。作為一種緩解植物Al毒的補(bǔ)充機(jī)制，菌根也可以分泌有機(jī)酸來(lái)降低Al的化學(xué)活性來(lái)提高植物的抗性[23-24]，同時(shí)，促進(jìn)土壤中難溶養(yǎng)分的溶解進(jìn)而增強(qiáng)植物對(duì)養(yǎng)分的吸收[25]。幼苗抗逆性的提高和生長(zhǎng)的促進(jìn)與菌根對(duì)幼苗養(yǎng)分吸收的強(qiáng)化密不可分，甚至對(duì)有些菌根真菌（如彩色豆馬勃）而言，高Al濃度不但沒(méi)有影響真菌，反而還促進(jìn)了其生長(zhǎng)和菌根形成，而且其生理功能和營(yíng)養(yǎng)吸收能力都不受影響。真菌有利于幼苗對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收，特別是對(duì)難溶性P的利用，從而增加菌根化幼苗的生物量，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)和發(fā)育。

4 結(jié)論

本研究用外生菌根真菌接種土貢松幼苗，以未接種菌根真菌為對(duì)照，并用不同濃度的Al處理土貢松幼苗后發(fā)現(xiàn)，除了高徑比和莖根比外，土貢松幼苗的苗高、地徑、總鮮質(zhì)量、地上部鮮質(zhì)量和地下部鮮質(zhì)量均不同程度地受到了Al脅迫的影響而低于接種菌根真菌的幼苗，菌根的形成增強(qiáng)了土貢松幼苗對(duì)Al脅迫的抗性，甚至使Al質(zhì)量濃度在50，100 mg/L下生長(zhǎng)的幼苗有著更好的生長(zhǎng)表現(xiàn)。因此，菌根可以通過(guò)緩解Al脅迫而促進(jìn)土貢松幼苗的生長(zhǎng)。