摘 要 改良土壤和提高植物抗旱性是影響邊坡植被恢復(fù)與重建效果的關(guān)鍵因子。試驗選擇對邊坡常用植物臺灣相思進(jìn)行不同接種量的彩色豆馬勃接種處理，接種半年后測定生長量和菌根侵染率；對菌根苗和對照苗進(jìn)行自然干旱脅迫處理，測定處理前后的葉片光合指標(biāo)和葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)變化。結(jié)果表明：接種彩色豆馬勃后，臺灣相思菌根苗生長量、葉綠素含量顯著大于未接種對照苗。干旱脅迫下，臺灣相思Pn、Cond、Tr隨著脅迫時間延長持續(xù)下降，Ci先上升后下降；Fv/Fm在脅迫前期略有上升，重度脅迫時顯著下降，ΦPSII、ETR、qP持續(xù)下降。菌根苗的光合和葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)的降幅均顯著小于對照，同時期各指標(biāo)值均顯著大于對照，表明菌根接種可促進(jìn)植物生長、增強植物光合效率和水分利用率，提高植物抗旱性。少量接種和多量接種均有一定促生作用，但多量接種可使根系獲得更高的侵染率，對植物生長的促進(jìn)和植物抗旱性的影響更為顯著。

關(guān)鍵詞 彩色豆馬勃；臺灣相思；外生菌根接種；干旱脅迫；光合；葉綠素?zé)晒?/p>

中圖分類號：S718.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.16.027

目前的植被恢復(fù)技術(shù)多依賴于在坡面客土或再造植生層，以此形成植物生長所必需的土壤基材層，繼而達(dá)到植被修復(fù)的效果。邊坡綠化前期，噴播速生種子，使用大量化肥通常可獲得較好的快速綠化效果，但過量使用化肥和農(nóng)藥易導(dǎo)致土壤板結(jié)，微生物減少，嚴(yán)重影響邊坡植被后期效果。綠化行業(yè)普遍重建設(shè)輕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期過后，邊坡土壤不再有人工的肥料補給，土壤變得越加貧瘠，自然干旱極易導(dǎo)致坡地植被退化。因此，改良土壤和提高植物抗旱性是影響邊坡植被恢復(fù)與重建效果的關(guān)鍵因子。

菌根是自然界普遍存在的土壤真菌與植物的吸收根形成的共生體，形成菌根的真菌稱為菌根菌。根據(jù)寄主植物的種類、菌根菌的入侵方式及菌根的形態(tài)特征，菌根主要可分為外生菌根、內(nèi)生菌根和內(nèi)外生菌根三大類型。針對松樹[1]、楊樹[2]、桉樹[3]、大葉相思[4]、馬占相思[5]等均有接種外生菌根促進(jìn)植物生長的研究報道。已有研究證明，外生菌根真菌能通過形成向外擴展的菌絲擴大林木根系的分布面積與接觸面積，提高營養(yǎng)元素的吸收利用效率[5-6]，減少土壤和根系間的液流阻力，從而促進(jìn)植物對水分的吸收和利用，并且真菌組織還可以儲存水分，同時通過分泌植物激素及各種酶來提高宿主林木的抗逆性及抗病性，促進(jìn)林木的生長。筆者選擇彩色豆馬勃為接種菌株，對1年生臺灣相思苗進(jìn)行接種試驗，以期通過高效優(yōu)良外生菌根真菌的調(diào)控，提高植物抗性，改善土壤微環(huán)境，為菌劑的邊坡生態(tài)修復(fù)推廣應(yīng)用提供一些理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試宿主植物：臺灣相思（Acacia confusa Merr.），1年生實生苗。

供試外生菌根菌株：彩色豆馬勃[Pisolithus tinctorius （Pers.） Coker Couch]，cfcc 80725菌株，分離自廣東省陽西縣，從中國林業(yè)微生物研究所購來。

1.2試驗方法

1.2.1 外生菌根接種

選擇長勢一致、規(guī)格均接近株高（24±1.27） cm、地徑（2.18±0.15） mm的臺灣相思苗，分別進(jìn)行A250接種（250 mL發(fā)酵菌絲體，干重為0.08 g），A500接種（500 mL發(fā)酵菌絲體，干重為0.16 g）和對照（不加任何菌）處理；基質(zhì)選用滅菌的園土，每個處理15個重復(fù)，每盆3株，盆的規(guī)格為直徑30 cm、高28 cm。在深圳仙湖植物園溫室大棚內(nèi)培養(yǎng)，按常規(guī)農(nóng)藝操作進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

1.2.2 生長指標(biāo)和侵染率測定

接種彩色豆馬勃6個月后分別測定對照組、少量接種組、多量接種組臺灣相思生長量，用SPAD葉綠素儀測定葉綠素含量。

取根系并截斷成1 cm長的根段，進(jìn)行FAA固定后，在OLYMPUS SZX7體視顯微鏡下觀察測定侵染率。以有明顯菌套和根尖膨大的淺黃褐色根為判斷外生菌根侵染的標(biāo)準(zhǔn)，被侵染的根個數(shù)占總根個數(shù)的百分比，即為該份樣品的外生菌根侵染率，每處理重復(fù)觀測3次。

1.2.3 自然抗旱試驗開展

臺灣相思苗接種處理后培養(yǎng)6個月，開始進(jìn)行自然抗旱試驗，培養(yǎng)環(huán)境同“1.2.1”；試驗前1 d，用自來水充分澆透各個處理；試驗開始后停止?jié)菜?：00對葉片進(jìn)行取樣，測定土壤水分、植物光合生理指標(biāo)，直到有處理組葉片超過80%萎蔫卷曲時停止測定，結(jié)束整個試驗。

1.2.4 光合指標(biāo)測定

Pn（凈光合速率）、Cond（氣孔導(dǎo)度）、Ci（胞間CO2體積分?jǐn)?shù)）、Tr（蒸騰速率）、Fo（初始熒光值）、Fm（最大熒光值）等光合指標(biāo)采用便攜式光合儀Li6400-XT進(jìn)行測量。自然抗旱處理前及處理后第3天、第6天、第9天、第12天10：00（葉片已經(jīng)充分完成光適應(yīng)階段），利用葉室光源進(jìn)行光合指標(biāo)的測定（葉室光源光照強度為1000 μmol·m-2·s-1），將事先標(biāo)記好的葉片放入熒光葉室進(jìn)行測量，待儀器讀數(shù)穩(wěn)定后進(jìn)行記錄，每株選3個葉片，每處理測定5株；每次測定前一天23：00進(jìn)行暗反應(yīng)測定，對同一葉片進(jìn)行初始熒光Fo和最大熒光Fm測量。結(jié)合2次測量的數(shù)據(jù)，計算出葉綠素?zé)晒馓卣鲄?shù)。

上面各式中，F(xiàn)o′為光下初始熒光，F(xiàn)m′為光下最大熒光，F(xiàn)s為穩(wěn)態(tài)熒光。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與作圖，使用SPSS 20.0進(jìn)行顯著性分析。

2結(jié)果與分析

2.1接種處理對臺灣相思生長和侵染率的影響

不同彩色豆馬勃接種量接種對臺灣相思生長影響結(jié)果見圖1和表1，菌根苗由于一年生小苗無分支，冠幅差異不大，但株高生長量、地徑生長量均顯著高于對照組。接種后1個月之內(nèi)生長較為緩慢，試驗組與對照組差異尚不顯著；接種1個月后不同接種量的處理組生長速度開始加快，培養(yǎng)6個月后，接種組植株的株高、地徑較接種前的累積增長量均顯著高于空白對照組。多量接種菌根苗葉片的葉綠素含量顯著高于CK，少量接種菌根苗則與CK無顯著差異。

體視顯微鏡下，一級根有明顯菌套，根尖膨大，顏色為淺黃至黃褐色。播種接種的臺灣相思侵染根系更為明顯，須根變粗，呈黃褐色，未接種根系為白色。經(jīng)體視顯微鏡鏡檢檢測，多量接種組侵染率最高，顯著高于少量接種組，未接種的對照組沒有形成菌根。

2.2外生菌根接種對干旱脅迫下臺灣相思光合生理的影響

干旱脅迫開始時，各處理組土壤水分含量為33.2%左右，自然干旱3 d后降為23.9%，6 d后為17%，9 d后為13.5%，12 d時為10%。

脅迫開始前，Pn、Cond、Tr的初始值便表現(xiàn)出顯著差異，菌根苗指標(biāo)值顯著高于對照苗，多量接種組顯著高于少量接種組。干旱脅迫下，臺灣相思的Pn、Cond、Tr整體均呈現(xiàn)大幅度下降趨勢，Ci表現(xiàn)為先略有上升后下降。菌根接種處理的臺灣相思各指標(biāo)脅迫末期值均顯著高于對照組，各指標(biāo)在脅迫下的降幅較對照小。各組處理中以多量接種的A500組表現(xiàn)最佳，對照最差，少量接種的A250部分指標(biāo)較對照無顯著差異（見圖2）。

有研究表明，引起Pn降低的氣孔限制因素和非氣孔限制因素可以根據(jù)植物葉片Ci的變化來判斷，當(dāng)Pn下降伴隨著Ci降低時，可認(rèn)為Pn的下降主要是受氣孔限制所致，如果Pn下降的同時Gs（氣孔導(dǎo)度）減小，但Ci升高或者不變，則主要是非氣孔限制因素（葉肉細(xì)胞光合活性下降）所致[7-10]。也有報道認(rèn)為，在干旱脅迫初期，植物葉片Pn以氣孔限制為主，隨著脅迫時間加長，其限制因素以非氣孔因素為主[11]。對應(yīng)到臺灣相思，脅迫前期Pn下降伴隨著Ci和Cond顯著降低，表明Pn的下降主要是受氣孔限制所致，后期Pn和Cond均顯著下降，但Ci卻表現(xiàn)為上升后下降，表明后期光合削弱，而呼吸產(chǎn)生的CO2較多，導(dǎo)致Ci在短期內(nèi)有所回升，限制因素以非氣孔因素為主。

2.3外生菌根接種對干旱脅迫下臺灣相思葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)的影響

盆栽自然干旱脅迫前期試驗苗木均表現(xiàn)正常，脅迫12 d后，臺灣相思部分葉片邊緣出現(xiàn)明顯焦黃和萎蔫，以CK組最為明顯。

光化學(xué)最大量子效率（Fv/Fm）反映了當(dāng)所有的光合系統(tǒng) II（PSII）反應(yīng)中心均處于開放態(tài)時的量子產(chǎn)量，反映的是PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)化效率及PSⅡ潛在活性。當(dāng)植物處在正常環(huán)境條件下時，該參數(shù)一般為0.75～0.85，但在逆境或受害時會明顯降低。由圖3可見，脅迫前期各處理組Fv/Fm略有上升，但一直在正常范圍內(nèi)；脅迫12 d后，各處理組Fv/Fm顯著下降，出現(xiàn)低于0.75的非正常值，其中以CK組受到的影響較大（0.51），其后為A500組（0.68）、A250組（0.71）。試驗數(shù)據(jù)與試驗材料田間表現(xiàn)基本一致。

表觀電子傳遞速率（ETR）、光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）、實際量子產(chǎn)量ΦPSII在受到脅迫后均呈下降趨勢，脅迫時間越長，各指標(biāo)降幅越大，且菌根苗的降幅逐漸小于非菌根苗。在逆境情況下，如果過剩的光能得不到耗散就會損害光合機構(gòu)，從而導(dǎo)致ΦPSII下降，圖中可看出A500的ΦPSII變化較小，說明受脅迫較輕，其次是A250處理組，CK變化幅度最大，受脅迫較重。qP數(shù)值越小說明受脅迫越重，CK數(shù)值最小，受到的脅迫較重，表明多量或少量接種彩色豆馬勃均能增強臺灣相思抗逆性，避免植物遭受過重脅迫造成損傷。

3小結(jié)與討論

菌根真菌主要通過影響宿主植物根系實現(xiàn)其對植物的促生作用，對根系的影響可表現(xiàn)在營養(yǎng)吸收，分泌植物生長調(diào)節(jié)劑及各種酶等多個方面，繼而影響到植物的光合蒸騰特性和生長等[12-13]。本試驗結(jié)果表明，接種彩色豆馬勃后，臺灣相思菌根苗生長顯著優(yōu)于對照苗，多量接種組優(yōu)于少量接種組；干旱脅迫下菌根苗的Pn、Cond、Tr隨著脅迫時間延長持續(xù)下降，Ci先上升后下降，但各指標(biāo)降幅均顯著小于對照；Fv/Fm脅迫前期略有上升，重度脅迫時顯著下降，ΦPSII、ETR、qP持續(xù)下降，但同時期菌根苗的各指標(biāo)值均顯著大于對照苗，表明菌根真菌侵入植物形成共生體后，能夠明顯提高植物的光合指標(biāo)和熒光參數(shù)，增強植物光合效率和水分利用率，提高植物抗旱性，避免脅迫對光合機構(gòu)造成過重?fù)p傷。少量接種和多量接種均能促進(jìn)臺灣相思生長，提高植物抗旱性，但一年生臺灣相思根系已有較多分支，截根處理后多量接種可使根系獲得更高的侵染率，對植物生長的促進(jìn)和植物抗旱性的影響更為顯著。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，應(yīng)保證其接種量以獲得較好的接種效果。

菌根真菌中，叢枝菌寄主范圍較廣，依靠盆栽即可擴繁，大田農(nóng)作物及經(jīng)濟作物生產(chǎn)中應(yīng)用較多的往往是叢枝菌。外生菌根接種喬木的專一性在一定程度上限制了其推廣應(yīng)用，只能應(yīng)用于林業(yè)和苗木行業(yè)。但從邊坡復(fù)綠的角度出發(fā)，叢枝菌對喬灌草藤植物均有親和性，甚至對草本的侵染率普遍強于灌木和喬木[14-15]，在一定程度上對喬灌木建植不利。邊坡植被恢復(fù)過程中草本覆蓋度形成速率與灌木生長速率之間本身便存在競爭[16]，草本在初期可導(dǎo)致灌木各項生長參數(shù)降低，后期直接導(dǎo)致灌木存活數(shù)目下降。因此在邊坡土壤基材中加入?yún)仓鷦┛赡軙訌姴荼靖偁幜?，?dǎo)致木本植物小苗更容易被草本覆蓋。而外生菌根僅能與喬灌木形成菌根共生體，可提高喬灌木小苗在群落中的競爭力，更有利于喬灌木定植。同時，叢枝菌有與植物共生的專性營養(yǎng)特征，無法獲得純培養(yǎng)，而外生菌根真菌可通過發(fā)酵培養(yǎng)獲得菌絲體，實現(xiàn)菌劑的大量擴繁。

彩色豆馬勃本身生長緩慢，試驗室條件下培養(yǎng)周期長，土壤中營養(yǎng)狀況差，菌絲在土壤中生長速度會更慢，且易遭受雜菌污染，從而影響侵染效果。因此，適宜劑型的選擇也是菌劑應(yīng)用的關(guān)鍵，據(jù)文獻(xiàn)報道有包埋或緩釋作用的膠囊劑型[17]，筆者認(rèn)為經(jīng)過盆栽和無菌接種試驗，也可制成喬灌木種子包衣劑，適合喬木種子穴播時進(jìn)行外生菌根接種，或直接用菌塊在組培苗出瓶前進(jìn)行無菌接種，提高組培苗煉苗成活率，這些方面有待更多深入研究。

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（責(zé)任編輯：丁志祥）