顧惠敏，陳波浪*，孫 錦

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北綠洲農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，江蘇 南京 210095）

土壤鹽分與養(yǎng)分含量均是影響干旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素，決定著農(nóng)作物產(chǎn)量高低。前人研究表明，農(nóng)田土壤中有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀與總鹽分含量具有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系［8-9］，然而接種菌根真菌（AMF）能緩解土壤養(yǎng)分和鹽分的矛盾［10-11］。首先菌根真菌是一類能與絕大部分植物的根系形成互惠共生體的微生物，能擴大根系吸收面積和距離，提高作物利用土壤中氮和磷的能力［12-13］，其次，叢枝菌根真菌可通過菌絲體延伸于土壤中，從土壤中吸收礦質(zhì)營養(yǎng)和水分等運轉(zhuǎn)到根內(nèi)部供植物生長需要，從而促進植物對土壤養(yǎng)分的吸收以提高作物最終產(chǎn)量［14-15］。再次，菌絲在土壤中縱橫延伸，能夠有效改變土壤的物理化學(xué)性狀，特別是能改善土壤的團粒結(jié)構(gòu)，進而改善土壤微環(huán)境，為土壤中有益微生物提供生活的場所［16］，為植物生長創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境，并增加土壤的速效氮磷鉀等［17-18］，此外，菌根真菌能使作物根系分泌物增多，為土壤中微生物的快速生長繁殖提供了營養(yǎng)物質(zhì)與能量來源，從而在一定程度上提高土壤中速效養(yǎng)分的含量［19］，最終可以提高植物在鹽漬化土壤上的生產(chǎn)能力并減輕植物因鹽害造成的產(chǎn)量損失［20］。然而，這些結(jié)果僅限于接種菌根或針對單一因素（鹽分或特定生育期）的研究［21-23］，缺少利用菌根化育苗基質(zhì)全生育期培育下不同鹽漬化土壤鹽分與養(yǎng)分的動態(tài)變化研究。因此，本研究以菌根作物“加工番茄”為研究對象，設(shè)計輕度、中度和重度鹽漬化土壤的盆栽試驗，開展菌根化育苗基質(zhì)對不同鹽漬化不同生育期土壤鹽分、土壤有機質(zhì)及速效養(yǎng)分的影響研究，為干旱區(qū)農(nóng)田鹽漬化土壤資源綜合開發(fā)利用提供重要的理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試作物為加工番茄，品種為“屯河5501號”，將番茄種子用自來水浸泡6 h 后，放入搖床中，以200 ～250 r/min 轉(zhuǎn)速搖動32 h，待種子冒出白尖，選取大小一致的種子放入育種盤進行培育，待育種盤中的幼苗長到兩葉一心時移栽至條盆中。

供試的AM 真菌由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院提供：采用混合菌，包括孔窩無梗囊霉（Acaulospora foveata）；毛氏無梗囊霉（Acaulospora morrowiae）；刺狀無梗囊霉（Acaulospora spinosa）；微白巨孢囊霉（Gigaspora albida）；巨大巨孢囊霉（Gigaspora gigantean）；珠狀巨孢囊霉（Gigaspora margarita）；近明球囊霉（Glomus claroideum）；明球囊霉（Glomus clarum）；透光球囊霉（Glomus diaphanum）；幼套球囊霉（Glomus etunicatum）；摩西球囊霉（Glomus mosseae）；根內(nèi)球囊霉（Glomus intraradices）；地表球囊霉（Glomus versiforme）；紅色盾孢囊霉（Scutellospora erythropa）。

育苗基質(zhì)用甘草渣、玉米秸稈、草炭、蛭石（4∶5∶1∶5）進行配比，設(shè)置菌根化育苗基質(zhì)（將菌劑與基質(zhì)按照150 g∶1.18 kg 的比例混勻）和非菌根化育苗基質(zhì)（未添加菌劑的基質(zhì)），均放在6 cm×6 cm×5.2 cm 的育種孔穴中進行育苗。供試土壤為新疆昌吉市三坪農(nóng)場種植番茄土壤，土壤基本性狀見表1。

表1 供試土壤基本性狀

1.2 試驗方案

盆栽試驗于2018 年5 月在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)室中進行，每盆裝土22 kg。試驗設(shè)輕度鹽漬化土壤［含鹽量0.3%（NaCl 質(zhì)量占烘干土質(zhì)量的百分比），對照］、中度鹽漬化化土壤（含鹽量0.6%）和重度鹽漬化土壤（含鹽量1%）3 種土壤，基于供試土壤鹽分的含量，按照不同鹽漬化土壤處理，分別在每盆中添加NaCl 28.6、94.6、182.6 g，在定植前進行一次性土壤鹽化處理從而制備成3 種鹽漬化土壤備用。在每個條盆底部放置托盤，以便將每次澆灌時流出的溶液倒回盆中，從而保持鹽分濃度不至降低。

每種土壤中分別移栽非菌根化和菌根化的幼苗，共組合成非菌根化苗+輕度鹽漬化土壤（T1）、菌根化苗+輕度鹽漬化土壤（T2）、非菌根化苗+中度鹽漬化土壤（T3）、菌根化苗+中度鹽漬化土壤（T4）、非菌根化苗+重度鹽漬化土壤（T5）、菌根化苗+重度鹽漬化土壤（T6）6 個處理，重復(fù)7 次。培養(yǎng)容器為塑料條盆（62 cm×21 cm×21 cm）。所有處理控制氮肥水平為270 mg/kg，磷肥水平為135 mg/kg，鉀肥水平為65 mg/kg。氮肥用尿素，磷肥用重過磷酸鈣，鉀肥用硫酸鉀。磷肥和鉀肥作為基肥一次性施入，氮肥施用量以40%作基肥，60%作為追肥，分別在番茄開花期和果實膨大期各追施30%。

1.3 土壤測定

在加工番茄的苗期（定植后45 d）、花期（定植后65 d）、坐果期（定植后85 d）、果實膨大期（定植后105 d）和收獲期（定植后125 d）分別采集各處理土壤，風(fēng)干磨碎用于土壤有機質(zhì)（重鉻酸鉀-外加熱法）、堿解氮（堿解擴散法）、有效磷（鉬銻抗比色法）、速效鉀（NH4OAc 浸提，火焰光度法）、總鹽（干殘渣法）、電導(dǎo)率及pH 值的測定［24］。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

利用Excel 2018 和SPSS 20.0 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用單變量進行方差分析，差異顯著性檢驗采用LSD 法（P=0.05），利用Origin 8.0軟件進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌根化育苗基質(zhì)對不同鹽漬化土壤鹽分、pH值和產(chǎn)量的影響

由圖1 可知，在3 種鹽漬化土壤中，土壤總鹽含量表現(xiàn)為重度鹽漬化土壤＞中度鹽漬化土壤＞輕度鹽漬化土壤，在苗期時，中度鹽漬化土壤中菌根化育苗處理的總鹽含量顯著低于非菌根化育苗處理，花期和坐果期時，輕度和中度鹽漬化土壤中菌根化育苗處理分別比非菌根化育苗處理減少7.2%、9.9%和11.3%、22.5%，而在重度鹽漬化土壤中沒有顯著差異性。果實膨大期時輕度和重度鹽漬化土壤中兩種育苗處理差異顯著，菌根化育苗處理較非菌根化育苗處理分別減少14.15%、8.4%。收獲期時僅在不同鹽漬化土壤中存在顯著性差異。

君子文化是中華民族獨特的精神標(biāo)識，是中華文明道德精髓的集中表現(xiàn)，也是幾千年推動中華文明的正能量和主旋律。培養(yǎng)學(xué)生高尚的家國情懷、積極的文化擔(dān)當(dāng)，凝聚成入世有為、自強不息、厚德載物、文質(zhì)彬彬的君子品格，是君子教育的核心內(nèi)涵。

圖2 不同處理不同生育期土壤電導(dǎo)率及pH 值動態(tài)變化

由圖2 可知，土壤電導(dǎo)率隨加工番茄生育期的遞增而逐漸下降，且在輕度鹽漬化土壤中非菌根和菌根處理的電導(dǎo)率下降趨勢較為明顯，在中度及重度鹽漬化土壤中各處理下降趨勢較為平緩。由圖3 可以看出，產(chǎn)量隨著鹽漬化程度的加深而減少，但在3 種鹽漬化土壤中，菌根化育苗處理的產(chǎn)量較非菌根化育苗處理分別增加11.8%、14.5%和13.2%，在中、高度鹽漬化土壤中增幅更為顯著。

2.2 菌根化育苗基質(zhì)對不同鹽漬化土壤有機質(zhì)含量的影響

由圖4 可知，3 種鹽漬化土壤中土壤有機質(zhì)含量在整個生育期，隨生長天數(shù)的增加呈現(xiàn)緩慢減少的趨勢，但變化不顯著。輕、中、重度鹽漬化土壤中，菌根化育苗處理的土壤有機質(zhì)較非菌根化育苗處理在各生育期分別減少了2.2%～4.6%、1.9% ～3.9%、1.3% ～3.3%、0.9% ～4.6%和0.8%～2.2%。

圖3 不同處理對番茄產(chǎn)量的影響

圖4 不同處理不同生育期土壤有機質(zhì)含量動態(tài)變化

2.3 菌根化育苗基質(zhì)對不同鹽漬化土壤速效養(yǎng)分的影響

2.3.1 菌根化育苗基質(zhì)對不同鹽漬化土壤堿解氮含量的影響

由圖5 可知，隨著生育期的遞增，在3 種鹽漬化土壤中堿解氮含量呈下降趨勢，在各個生育期不同鹽漬化土壤中，非菌根化育苗處理堿解氮含量均高于菌根化育苗處理，在收獲期時，輕度鹽漬化土壤中菌根化育苗處理較非菌根化育苗處理的堿解氮含量差異顯著，減少了38.4%，其他生育期時，菌根化育苗處理的堿解氮含量在3 種鹽漬化土壤中均低于非菌根化含量，但差異不顯著。

2.3.2 菌根化育苗基質(zhì)對不同鹽漬化土壤有效磷含量的影響

不同處理下的土壤有效磷含量隨著生育期的遞增逐漸減?。▓D6），在5 個生育期均表現(xiàn)為高度鹽漬化土壤＞中度鹽漬化土壤＞輕度鹽漬化土壤，且在3 種土壤中均表現(xiàn)非菌根化育苗處理高于菌根化育苗處理，在各生育期時土壤有效磷含量均是T5 處理最高，T2 處理最小，苗期至收獲期，非菌根化育苗處理較菌根化育苗處理在輕、中、重3 種鹽漬化土壤中，分別增加5.1%～7.2%、7.6% ～10.0%、5.0% ～11.3%、7.4% ～9.1%、6.3%～12.8%。

圖5 不同處理不同生育期土壤堿解氮含量動態(tài)變化

圖6 不同處理不同生育期土壤有效磷含量動態(tài)變化

2.3.3 菌根化育苗基質(zhì)對不同鹽漬化土壤速效鉀含量的影響

圖7 顯示，不同處理土壤速效鉀含量表現(xiàn)T5＞T6＞T3＞T4＞T1＞T2，并隨生育期逐漸減少，在花期之后土壤速效鉀含量的下降趨勢更為顯著。在3 種鹽漬化土壤中表現(xiàn)為重度鹽漬化土壤＞中度鹽漬化土壤＞輕度鹽漬化土壤，且均表現(xiàn)為非菌根化育苗處理高于菌根化育苗處理。各處理中土壤速效鉀含量在收獲期時較苗期分別減少72.7%、68.5%、52.4%、64.3%、36.2%和46.0%。

圖7 不同處理不同生育期土壤速效鉀含量動態(tài)變化

3 討論與結(jié)論

3.1 菌根化育苗基質(zhì)對不同鹽漬化土壤鹽分和pH值的影響

本試驗結(jié)果表明，在3 種鹽漬化土壤中，土壤總鹽含量表現(xiàn)為重度鹽漬化土壤＞中度鹽漬化土壤＞輕度鹽漬化土壤（圖1）。苗期至果實膨大期階段在3 種鹽漬化土壤中菌根化育苗處理總鹽含量較非菌根化育苗處理均有不同程度的減少，減少范圍為7.2%～22.5%。這與岳英男等［25］的研究結(jié)果一致，表明菌根化育苗可在一定程度上減少土壤中的鹽分含量，可能因為接種真菌后與根系結(jié)合形成菌根，能夠降低碳酸鹽結(jié)合態(tài)有關(guān)［26］，且總鹽含量在不同鹽漬化土壤中表現(xiàn)為輕度鹽漬化土壤＜中度鹽漬化土壤＜重度鹽漬化土壤，這與3 種鹽分處理的含鹽量有一定關(guān)系。隨著生育期的遞增，各處理土壤電導(dǎo)率呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢（圖2），且隨著鹽分濃度的增加電導(dǎo)率越高，這與朱成立等［27］在夏玉米上的研究結(jié)果一致。尤其是坐果期至收獲期時，輕度鹽漬化土壤中的土壤電導(dǎo)率下降趨勢更為顯著。這可能與此期間果實的生長發(fā)育帶走土壤中的鹽分離子有關(guān)。各處理的土壤pH 值表現(xiàn)為菌根化育苗處理＜非菌根化育苗處理，且在3 種鹽漬化土壤中表現(xiàn)為重度鹽漬化土壤＞中度鹽漬化土壤＞輕度鹽漬化土壤（圖2），這與韓桂云等［28］的研究結(jié)果一致，表明與菌根真菌更偏向于酸性環(huán)境生存且能夠增強根際土壤酸性和堿性磷酸酶的活性有關(guān)［29］。此外pH 值隨著生育期的遞增逐漸上升，可能的原因是土壤中酸式鹽減少幅度大于堿式鹽，以及堿式鹽相較于酸式鹽更容易沉積，因而造成了pH 值增加［30］。

3.2 菌根化育苗基質(zhì)對不同鹽漬化土壤有機質(zhì)和養(yǎng)分的影響

本研究的結(jié)果顯示，在3 種鹽漬化土壤中，有機質(zhì)含量在菌根化育苗處理和非菌根化育苗處理間差異性不顯著，但隨著鹽漬化程度的加深有機質(zhì)含量逐漸增加（圖4）。在整個生育期過程中，各處理的土壤有機質(zhì)含量呈現(xiàn)緩慢遞減趨勢，這與王玉峰等［31］和周玲玲［32］在馬鈴薯和棉花上的研究結(jié)果一致，表明菌根真菌能夠促進有機質(zhì)分解轉(zhuǎn)化，增加作物對根圍土壤中有機質(zhì)的利用［33］。隨著生育期的遞增，在3 種鹽漬化土壤中堿解氮含量呈下降趨勢，收獲期時，輕度鹽漬化土壤中非菌根化育苗處理較菌根化育苗處理的堿解氮含量減少了38.4%，差異顯著，其他生育期時，菌根化育苗處理的堿解氮含量在3 種鹽漬化土壤中均低于非菌根化處理。這與鄒曉君等［34］和曹麗霞等［35］的研究結(jié)果一致，表明鹽脅迫不同程度地限制了作物根系的活力和吸收能力，抑制了作物對氮的吸收，使根際土壤的氮含量較高［36］，可能因為 AM真菌能促進宿主植物對土壤中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和氨基酸的吸收，通過菌絲網(wǎng)的進一步過濾，參與植物氮素代謝［37］或與土壤中堿性增強導(dǎo)致銨態(tài)氮的揮發(fā)有關(guān)。鹽脅迫能顯著降低植物對礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收，尤其是磷養(yǎng)分，但鹽漬化土壤中接種AM 真菌能提高植物對磷的吸收，提高土壤有效磷養(yǎng)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)［38-39］。本試驗結(jié)果中，3 種不同鹽漬化土壤有效磷含量表現(xiàn)為非菌根化處理高于菌根化處理，尤其是在收獲期時表現(xiàn)更加明顯。在整個生育期內(nèi)，輕度鹽漬化中的有效磷含量低于中度和重度鹽漬化土壤，各處理中土壤有效磷含量均隨生育期的遞增而降低。這與李少朋等［40］和吳鐵等［41］的研究結(jié)果一致，表明在鹽脅迫下菌根化育苗能夠增加作物對土壤磷素的吸收，減少土壤中磷素的積累，這可能是因為植株根系能夠充分利用廣泛分布的真菌菌絲形成強大的菌絲網(wǎng)絡(luò)，菌絲橋傳遞礦質(zhì)養(yǎng)分，并與植物共生促使植株從土壤中吸收養(yǎng)分磷，從而促進了土壤中磷素以及其他礦質(zhì)元素的活化［42-43］。各處理土壤速效鉀的含量呈現(xiàn)出隨生育期遞增逐漸下降的趨勢，但在3 種鹽漬化土壤中表現(xiàn)為非菌根化育苗處理均高于菌根化育苗處理，且坐果期之后在中度和重度鹽漬化土壤中兩種育苗處理的效果更明顯，這與王國棟［44］和王楚棟等［45］在棉花和在玉米上的研究結(jié)果一致，表明菌根能夠促進植物從土壤中吸收更多的鉀素，從而使土壤中鉀素含量越低，說明菌根有助于促進植物對鉀素的吸收［46］，可能因為菌根植物的根系發(fā)育狀況更好，提高了植物根系對土壤中速效鉀的吸收，改善了根際的微環(huán)境［47-48］。

3.3 菌根化育苗基質(zhì)對不同鹽漬化土壤中加工番茄產(chǎn)量的影響

前人［49-50］研究表明，接種 AMF 可顯著提高黃瓜和小麥的產(chǎn)量。本試驗中，菌根化育苗顯著提高了加工番茄果實的產(chǎn)量，與賀學(xué)禮等［51］的研究結(jié)果一致。但本研究還發(fā)現(xiàn)，中度和高度鹽脅迫下加工番茄果實的產(chǎn)量均顯著低于輕度鹽脅迫，而菌根化育苗可以緩解鹽脅迫對果實產(chǎn)量的抑制效應(yīng)。表明接種 AMF 可明顯提高其產(chǎn)量，有效減輕鹽脅迫對加工番茄產(chǎn)量的不良影響。這可能是因為在鹽脅迫條件下，植物與菌根真菌共生能夠增加對礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收，減少宿主植物對鹽分的攝入，改善宿主植物體內(nèi)的離子平衡［52］。還可以通過改變植物的組織結(jié)構(gòu)，或延伸大量根外菌絲來提高根系吸收面積和吸收空間，促使植物吸收更多的礦質(zhì)元素和水分，從而增加植物的抗鹽堿能力［53-54］。此外，AMF 還可以增加植物對氮和磷等大量元素的吸收［53］，改善植物的營養(yǎng)狀況，進而提高作物的產(chǎn)量。

綜上所述，菌根化育苗基質(zhì)可以減少不同程度鹽漬化土壤中鹽分的積累，促進土壤礦質(zhì)養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，減輕鹽脅迫對作物的危害，尤其是在中度和重度鹽漬化土壤中的作用更為明顯，最終通過菌根促進鹽脅迫植株對礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收，促進植株生長，增強植株對鹽脅迫的耐性，進而提高產(chǎn)量［55］。