三種自然土壤下AM真菌物種組成及其與土壤因子的關系研究

摘 要：

本研究以貴州典型自然土壤（黃壤、紅壤及棕壤）中的AM真菌為對象，于清鎮市黃金坡（黃壤）、紅湖村（紅壤）、苗寨（棕壤）采集目標土樣并分離鑒定AM真菌，探究不同土壤類型下AM真菌物種分布的差異性并分析土壤因子對孢子密度的影響。結果顯示：在三種自然土壤中共分離鑒定出AM真菌物種10屬19種，不同自然土壤下AM真菌的物種分布差異較大，黃壤、紅壤、棕壤中分別分布9種、5種和12種AM真菌，其中縮隔球囊霉Septoglomus constrictum和叉狀隔球囊霉Septoglomus furcatum為優勢種，對土壤的適應性較好。三種土壤中AM真菌的孢子密度存在顯著差異，通過土壤因子與孢子密度的相關分析顯示，孢子密度與土壤pH、速效鉀成正相關，與速效磷成負相關。該研究成果對篩選適應地方土壤的優勢菌種以及接種后如何調控土壤因子具有一定的參考意義。

關鍵詞：

AM真菌；土壤因子；孢子密度；相關性分析

中圖分類號：Q93

文獻標識碼：A

文章編號：1008－0457（2024）05－0058－06

國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2024.05.009

叢枝菌根真菌（簡稱“AM真菌”）是一種與植物根系共生、通過相互交換生長發育必需的營養物質而實現互惠共生的內生真菌種類［1］。AM真菌以植物為宿主，土壤為介質，并以菌絲為橋梁，形成一種獨特的耦合作用機制［2］。此機制不僅深刻影響著土壤的理化特性，也作用于土壤中物質的能量循環過程［3-5］。例如，AM真菌所產生的球囊霉素，能夠有效增加土壤有機質的含量，提高土壤的保水能力，其在生態修復領域亦扮演著至關重要的角色［6-7］。此外，AM真菌在植物與土壤之間碳源的傳輸過程中充當了重要的媒介［8］。同時，AM真菌還能通過增強植物對土壤中重金屬污染物的吸收能力，從而間接促進土壤的修復工作［9］。因此研究AM真菌與土壤界面的互作機制對修復生態及促進植物生長具有重要意義。

近年來，不少學者針對貴州省內的AM真菌物種多樣性展開了持續性的研究。貴州省梵凈山國家自然保護區多種植被及林型生態系統中AM真菌物種資源及多樣性已獲得一定的研究成果［10-13］，研究發現梵凈山AM真菌物種資源豐富，并且其物種資源受不同海拔、不同林型、不同植被帶影響。其次Long等［14］還在該地區發現了兩個AM真菌新種多形巨孢囊霉（Gigaspora polymorphira L.M. Yao， G.Y. Tao & L. Jiang），He等[15]發現了梵凈無梗囊霉（Acaulospora fanjing R.J. He， L.M. Yao ＆ L. Jiang）。田學謙等［16］對貴州羅甸火龍果種植區AM真菌的物種資源調查發現該地區AM真菌物種高達79種。葉文蘭等［17］在貴州省正安縣、桐梓縣的金佛山方竹根際中也分離鑒定出了6種優勢菌種。張春蘭等［18］對水城縣獼猴桃主要產區的根際AM真菌調查共鑒定4屬69種。通過前人研究結果表明貴州省AM真菌資源整體較為豐富，具有極大的研究價值。

貴州省土壤資源類型較多，其中以黃壤、紅壤、石灰土為主的土壤資源有15種，以坡地、梯地為主的耕地土壤資源有種6種，但整體質量不高［19］。對典型自然土壤中AM真菌的研究也鮮有報道。貴州省清鎮市是典型的山地氣候，復雜的地形地貌促成了該地豐富的物種多樣性，并且礦產資源豐富。但是隨著產業發展導致生態環境脆弱等問題日益突顯，本文通過對三種隨機自然土壤類型下AM真菌的調查，初步了解清鎮市部分地區AM真菌的資源情況，為后續進一步開展大范圍的土樣調查，篩選優勢菌種改良修復土壤及穩定生態等奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 土樣采集

2022年7月，在清鎮市黃金坡（黃壤）、紅湖村（紅壤）、苗寨（棕壤）采集目標土樣18份，并分離鑒定AM真菌。采集時去表面2 cm的腐殖土層，采距地表5～15 cm 土層中的根際土壤1.5 kg左右，裝入封口袋，土壤經風干之后放于4 ℃的冰箱保存備用［20］。采樣地點及主要植被情況見表1。

1.2 AM 真菌孢子的分離和鑒定

從每份風干的土樣中取50 g，采用濕篩傾注-蔗糖離心法，分離AM真菌孢子，挑取具有代表性的成熟孢子和幼齡孢子［21］。置于生物顯微鏡下觀察孢子的大小、顏色、形狀、孢子壁的層數、厚度，連孢菌絲的形狀，菌絲壁，連孔連通情況以及孢子表面有無紋飾或附著物、孢子內含物以及在 Melzer’s 試劑和棉藍試劑染色中的反應等特征［22］。依據Mycobank Database （http：//www. mycobank.org/）、INVAM 網（http： //invam. wvu. edu /home） 和波蘭農業大學 （http： //www. zor. zut. edu. pl/） 網站上提供的圖片和種屬描述，并參閱其他有關分類資料和近年來發表的新種，新記錄種、按照球囊菌門叢枝菌根真菌最新分類系統菌種名錄進行分類［23］。

1.3 土壤理化性質測定

土壤因子主要測定pH（電位法）［24］、有機質（重鉻酸鉀氧化容量法）［24］、全鉀（酸熔-火焰光度法）［24］、速效鉀（乙酸銨-火焰光度法）［24］、全磷（氫氧化鈉熔融一鉬銻抗比色法）［24］、速效磷（Olsen法）［24］、全氮（凱氏蒸餾法）［24］、堿解氮（堿解擴散法）［24］。

1.4 數據分析

本文數據采用IBM SPSS Statistics 25軟件進行分析，使用OriginPro 2022軟件進行圖的繪制。頻度、相對多度和重要值的計算公式如下：

頻度（%）=（AM真菌某屬或種出現次數/土樣數）×100%［13］；

相對多度（%）=該采樣點某種孢子數/該采樣點總孢子數［13］；

重要值（%）=頻度和相對多度的平均值［13］。

2 結果與分析

2.1 三種自然土壤下AM真菌的物種分布情況

對清鎮市三種自然土壤下的AM真菌進行篩選鑒定，共鑒定出10屬19種，其中多樣孢囊霉屬2種、 傘房球囊霉屬 2種、裂盾囊霉屬1種、盾巨孢囊霉屬 1種、無梗囊霉屬 3種、雙型囊霉屬 1種、球囊霉屬4種、硬囊霉屬 2種、隔球囊霉屬2種、近明球囊霉屬 2種（表2）。三個采樣點的種屬分布差異較大，傘房球囊霉屬為黃壤的特有屬，裂盾囊霉屬、盾巨孢囊霉屬及雙型囊霉屬為棕壤的特有屬，紅壤無特有屬。對三種自然土壤中AM真菌群落組成進行分析時，發現棕壤AM真菌資源較為豐富，共鑒定出8屬12種。研究還發現縮隔球囊霉、叉狀隔球囊霉的重要值最高，為三種土壤中的優勢菌種，對土壤的適應性較強，同時也間接說明這兩種AM真菌在宿主植物的選擇上并沒有很強的專一性。

2.2 土壤因子測定與AM真菌孢子密度相關性分析

對三種土壤的理化性質分析見表3，結果顯示不同土壤間理化性質均存在顯著性差異。AM真菌孢子密度黃壤最高為342.33±40.53 ind/50g，其次為棕壤，紅壤孢子密度最低。雖然黃壤的孢子密度最大，但其土壤中只存在5屬（見圖2），紅壤孢子密度及種屬均為最低。結合表2說明AM真菌的物種分布及孢子密度與自然土壤類型之間有著密切的聯系。AM真菌的孢子密度與土壤因子的相關性分析結果顯示，孢子密度與速效鉀、pH均呈正相關關系（見圖3），可能是由于鉀離子本身參與植物生長發育過程中多項重要生理活動，如光合作用、糖代謝與蛋白質合成。而AM真菌與植物宿主共生期間需要從植物根內獲取碳水化合物進行營養生長［25］，因此速效鉀含量多的土壤能促進AM真菌產生大量孢子。與速效磷成負相關關系（見圖3），主要是由于紅壤中AM真菌孢子密度最低，且速效磷含量最高，實際上有研究證明，AM真菌可以改變根際pH，從而活化土壤中的磷元素，提高植物對磷的吸收［26］。因此本文呈負相關的原因有待于后續試驗進一步探討。

3 討論與結論

本研究發現，清鎮市不同自然土壤類型下AM真菌物種資源比較豐富，但與其他研究者對梵凈山國家自然保護區的研究結果［10-13，27-30］相比，其物種資源仍然不足，可能原因是采樣點人為干擾嚴重，生態原生性及植物多樣性不夠造成的。有研究表明植物物種多樣性與 AM 真菌物種豐度呈顯著正相關［31-32］。但也發現了之前貴州省未發現的一些菌種，如珊瑚狀裂盾囊霉Ra.coralloidea及海得拉巴球囊霉 Gl.hyderabadensis。說明對不同自然土壤下AM真菌物種資源的探查存在一定的必要性，其對豐富貴州本土AM真菌物種資源有著重要意義。

研究還發現在自然土壤中AM真菌孢子密度與土壤pH、速效鉀成正相關，該結論與梵凈山不同植被帶中AM真菌孢子密度與土壤相關性結果一致［14］，本研究中孢子密度與速效磷呈負相關關系。但在生姜根際AM真菌的研究中顯示孢子密度與土壤速效磷含量呈顯著正相關關系［33］，除此以外在極旱荒漠灌叢的研究中AM真菌孢子密度又與有機質成正相關關系［34］。在黑壚土中孢子密度與速效鉀、全鹽、pH 和全氮均呈正相關關系35］。說明不同生態原環境，人類生產活動、植被類型及土壤類型都會對AM真菌的孢子密度產生不同的影響。本文也證明了不同自然土壤類型會影響AM真菌的孢子密度。

研究過程還發現縮隔球囊霉和叉狀隔球囊霉均存在于三種土壤中，并且重要值最高，說明該種屬對當地土壤及生態環境的適應性較強，這對未來研發適應地方土壤優勢AM真菌菌劑提供了一定的參考價值。

（責任編輯：段麗麗）

參 考 文 獻：

[1]

劉潤進，李曉林.叢枝菌根及其應用［M］.北京：科學出版社，2000.

［2］王邵軍，李霽航，陸梅，等.“AM真菌-根系-土壤”耦合作用機制研究進展［J］.中南林業科技大學學報，2019，39（12）：1-9.

［3］魏源，王世杰，劉秀明，等.叢枝菌根真菌及在石漠化治理中的應用探討［J］.地球與環境，2012，40（1）：84-92.

［4］Frank A B.Eber die auf Wurzelsymbiose beruhende Ern hrung gewisser Baüme durch unterirdische Pilze［J］.Berichteder Deutschen Botanischen Gesellschaft，1985，3：395-409.

［5］Newman E I，Devoy C L N，Easen N J，et al.Plant species that can be linked by VA mycorrhizal fungi ［J］.New Phytologist，1994，126（4）：691-693.

［6］Dau V T，Dang N V，Nguyen D H，et al.A simplified technique for grafting watermelon onto resistant cucurbit rootstocks for control of Fusarium wilt of watermelon in Nghe An Province，Vietnam［J］.Australasian Plant Disease Notes，2009，4（1）：114-116.

［7］祝英，熊俊蘭，呂廣超，等.叢枝菌根真菌與植物共生對植物水分關系的影響及機理［J］.生態學報，2015，35（8）：2419-2427.

［8］Staddon P L，Ramsey C B，Ostle N，et al.Rapid turnover of hyphae of mycorrhizal fungi determined by AMS microanalysis of 14C［J］.Science，2003，300（5622）：1138-1140.

［9］張舒琦.磷和叢枝菌根真菌在植物修復重金屬污染土壤的作用［D］.青島：青島科技大學，2021.

［10］何榮健，明燕，姚莉梅，等.梵凈山山頂苔蘚矮林AM真菌多樣性［J］.菌物學報，2021，40（10）：2843-2853.

［11］尚昆.梵凈山不同海拔植物群落AM真菌物種多樣性研究［D］.貴陽：貴州大學，2020.

［12］袁騰.梵凈山五種森林類型的土壤叢枝菌根真菌多樣性［D］.貴陽：貴州大學，2019.

［13］陶光耀.梵凈山不同植被帶AM真菌物種多樣性［D］.貴陽：貴州大學，2019.

［14］Long C L，Tao G Y，Yao L M，et al.Gigaspora polymorphira，a new species of arbuscular mycorrhizal fungi （Glomeromycota） from Fanjingshan National Nature Reserve in China［J］.Phytotaxa，2022，572（2）：167-181.

［15］He R J，Long C L，Yao L M，et al.Acaulospora fanjing （Glomeromycota），a new species of arbuscular mycorrhizal fungi from Fanjingshan in China［J］.Phytotaxa，2021，524（3）：191-198.

［16］田學謙，毛永亞，王壯，等.貴州火龍果叢枝菌根與土壤因子的相關性研究［J］.分子植物育種，2018，16（9）：2966-2978.

［17］葉文蘭，駱禮華，江龍.金佛山方竹根圍從枝菌根真菌的初步研究［J］.山地農業生物學報，2017，36（2）：25-30.

［18］張春蘭，李葦潔，姚紅艷，等.不同獼猴桃品種根際AM真菌多樣性與土壤養分相關性分析［J］.果樹學報，2017，34（3）：344-353.

［19］秦松，范成五，孫銳鋒.貴州土壤資源的特點、問題及利用對策［J］.貴州農業科學，2009，37（5）：94-98.

［20］陶光耀，趙晨心，遲煥星.八月瓜根際AM真菌資源調查［J］.耕作與栽培，2022，42（6）：75-78，157.

［21］劉潤進，陳應龍.菌根學［M］.北京：科學出版社，2007.

［22］陶光耀，袁騰，江龍.梵凈山叢枝菌根真菌的初步鑒定［J］.山地農業生物學報，2017，36（5）：22-30.

［23］王幼珊，劉潤進.球囊菌門叢枝菌根真菌最新分類系統菌種名錄［J］.菌物學報，2017，36（7）：820-850.

［24］鮑士旦.土壤農化分析［M］.北京：中國農業出版社，1999.

［25］常雙雙，王承南，王森，等.5種叢枝菌根真菌對君遷子幼苗光合生長的影響［J］.經濟林研究，2016，34（2）：79-85.

［26］Hinsinger P.Bioavailability of soil inorganic P in the rhizosphere as affected by root-induced chemical changes：a review［J］.Plant and Soil，2001，237（2）：173-195.

［27］明燕，何榮健，姚莉梅，等.梵凈山不同針葉林土壤叢枝菌根真菌多樣性研究［J］.云南農業大學學報（自然科學），2023，38（1）：149-157.

［28］朱青青，石磊，李海波，等.梵凈山AM真菌3個中國新記錄種［J］.菌物研究，2021，19（1）：24-28.

［29］姚莉梅，石磊，李海波，等.中國新記錄種：巴西無梗囊霉的形態與分子生物學鑒定［J］.東北林業大學學報，2020，48（11）：117-119，123.

［30］姚莉梅，石磊，李海波，等.梵凈山叢枝菌根真菌三個中國新記錄種［J］.貴州大學學報（自然科學版），2019，36（5）：28-32.

［31］Vander Heijden M G A，Klironomos J N，Ursic M，et al.Mycorrhizal fungaldiversity determines plant biodiversity，ecosystem variability and productivity[J].Nature，1998，396（6706）：69-72.

［32］趙文靜，趙寶軍，崔岱宗，等.額爾古納自然保護區6種林型土壤真菌群落結構的多樣性［J］.東北林業大學學報，2016，44（7）：76-79．

［33］宋娟，李冬萍，覃曉娟，等.廣西百色生姜根際土壤叢枝菌根真菌資源調查［J］.南方農業學報，2021，52（11）：2994-3002.

［34］李榮波，景躍波，卯吉華，等.云南核桃不同套種模式根際叢枝菌根真菌多樣性［J］.北方園藝，2021，45（5）：84-93.

［35］李燁東，左易靈，張開遜，等.極旱荒漠灌叢AM真菌與土壤因子相關性［J］.河北大學學報（自然科學版），2020，40（3）：291-300.

［36］馬琨，陶媛，杜茜，等.不同土壤類型下AM真菌分布多樣性及與土壤因子的關系［J］.中國生態農業學報，2011，19（1）：1-7.

The Study of Relationship between AM Fungi Composition and Soil Factors in Three Different Natural Soil Types

Tao Guangyao1， Nie Xianyu1， Jipi Mali2， Liu Xi1*

（1.Guizhou Vocational College of Agriculture， Qingzhen 551400， Guizhou， China; 2.College of Anshun University， Anshun 561000， Guizhou，China）

Abstract：

This paper focuses on arbuscular mycorrhizal （AM） fungi in typical natural soils （yellow soil， red soil， and brown soil） in Guizhou. Soil samples were collected from Huangjinpo （yellow soil）， Honghu Village （red soil）， and Miaozhai （brown soil） to isolate and identify AM fungi. The aim was to investigate the differences in AM fungal species distribution among different soil types and analyze the influence of soil factors and spore density. The results revealed the identification of 19 species from 10 genera of AM fungi across three natural soil types. Significant variations were observed in the species distribution of AM fungi in different natural soils， with 9， 5， and 12 species found in yellow soil， red soil， and brown soil， respectively. Among these， Septoglomus constrictum and Septoglomus furcatum stood out as dominant species， exhibiting strong adaptability to the soil conditions. Significant differences were observed in the spore density of AM fungi among three soil types. Correlation analysis between soil factors and spore density revealed a positive correlation with soil pH and available potassium while showing a negative correlation with available phosphorus. These findings have implications for selecting indigenous fungal species adapted to local soils and managing soil factors post-inoculation.

Keywords：

AM fungi; soil factor; spore density; correlation analysis