薛紅飛，馮彪，唐悅，李石恒，李志偉，鄧淵，樊麗*

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，呼和浩特 010019；2.陜西省寶雞市千陽縣種子管理站，陜西寶雞 721100）

0 引言

【研究意義】草莓屬于淺根性植物，耐鹽性弱。鹽脅迫是自然界中主要的非生物脅迫之一，主要通過離子脅迫、滲透脅迫及氧化脅迫等次級反應(yīng)過程來實現(xiàn)對植物的破壞作用[1]。內(nèi)蒙古地區(qū)存在大面積的鹽堿土，包含多種鹽離子，不利于草莓的種植?；瘜W(xué)和物理方法改良鹽堿土成本高，還會導(dǎo)致土壤次生鹽堿化，而接種叢枝菌根真菌提高植物耐鹽性是一種低成本、易操作、環(huán)境友好的鹽堿土改良途徑?！狙芯窟M(jìn)展】鹽脅迫阻礙了植物正常生長發(fā)育，隨著鹽堿梯度的增加，紫花苜蓿幼苗的存活率、株高、總生物量、可溶性蛋白質(zhì)量[2]、黃蜀葵的莖粗、葉片個數(shù)[3]均降低；6 種園林植物分別出現(xiàn)不同程度的植株萎蔫、葉片枯黃凋落、無法正常開花等現(xiàn)象[4]。土壤含鹽量超過0.2%后，對菊芋根系生長有明顯的抑制作用，而土壤脲酶、過氧化氫酶活性與菊芋根長密度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，表明隨著土壤鹽脅迫程度的加深，土壤脲酶、過氧化氫酶和蔗糖酶的活性顯著降低，土壤物理化學(xué)活動因鹽脅迫而受抑制[5]；沈仁芳等[6]發(fā)現(xiàn)鹽堿土壤中微生物數(shù)量低于正常土壤，是因為鹽堿土含有較高鹽分，抑制微生物生長；0.6%的鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低了4 種園林植物的土壤過氧化氫酶活性、狗牙花以外植物土壤的脲酶活性及朱蕉和花葉假連翹的土壤磷酸酶活性[7]。

近年來，使用生物修復(fù)技術(shù)對鹽堿土進(jìn)行改良的優(yōu)勢日漸突出。AMF 是大自然中普遍存在的一種內(nèi)生真菌[8]，可以和眾多的陸生植物形成互惠共生體，從而擴大寄主在土壤中的有效吸收范圍，提高抗逆性，進(jìn)而促進(jìn)植物生長發(fā)育，并具有天然、無污染等優(yōu)勢，是植物生長的“生物肥料”。劉琛等[9]發(fā)現(xiàn)，接種AM真菌（摩西球囊霉）能提高金葉六道木對土壤重金屬Cd 污染的修復(fù)效率。但在鹽脅迫下接種AMF 的植物要比未接種植物生長得更好。賈婷婷等[10]發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下AMF 能夠顯著提高植物對各種礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收，促進(jìn)干物質(zhì)的積累，提高抗氧化酶活性，改善水分吸收。由于土壤微生物參與植物養(yǎng)分的吸收和循環(huán)，而土壤酶參與植物養(yǎng)分的運輸和轉(zhuǎn)化，所以把土壤微生物種類和土壤酶活性作為評判土壤理化性質(zhì)的重要指標(biāo)進(jìn)行土壤生態(tài)系統(tǒng)的管理獲得了廣泛認(rèn)同[11-12]。

【切入點】內(nèi)蒙古地區(qū)獨特的氣候條件適合草莓生長，但草莓根系淺，抗鹽性弱，生長發(fā)育受表層土結(jié)構(gòu)影響嚴(yán)重。內(nèi)蒙古地區(qū)大面積的鹽漬土壤、溫室土壤次生鹽堿化成為草莓在本地發(fā)展和推廣的主要限制因子，是目前農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中亟待解決的問題?！緮M解決的關(guān)鍵問題】因此，以NaCl 與Na2SO4質(zhì)量濃度比為1∶1 的混合鹽模擬內(nèi)蒙古地區(qū)鹽漬土環(huán)境，研究接種AMF 后，草莓根際土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性隨鹽物質(zhì)的量濃度的變化，明確菌根對復(fù)合鹽脅迫處理下草莓根際土壤微環(huán)境的影響，對解析植物非生物脅迫和土壤生物修復(fù)具有一定的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018—2019年3—8月在內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)東區(qū)農(nóng)學(xué)院西側(cè)的連棟智能溫室中進(jìn)行，溫室東西長30m，南北寬12m。內(nèi)設(shè)4間溫室，每間溫室配有內(nèi)外遮陽系統(tǒng)、天窗通風(fēng)系統(tǒng)、風(fēng)機降溫系統(tǒng)、水暖加溫系統(tǒng)、苗床、照明系統(tǒng)、移動噴灌系統(tǒng)、內(nèi)循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)。呼和浩特市地處東經(jīng)110°46'—112°10'、北緯40°51'—41°08'，屬中溫帶大陸性氣候，四季氣候變化明顯：春季干旱多風(fēng)，夏季酷熱多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷干燥，春秋兩季氣候變化劇烈；光照充足、溫差大、降水少、氣候干燥，年降水量為335.2～534.6mm，且主要集中在7—8月。年均日照時間為1600h。無霜期為113～134d。

1.2 試驗設(shè)計

3月20日，將滅菌沙土和滅菌基質(zhì)按照1∶2 混合后拌勻配成育苗基質(zhì)，選取五葉一心期‘甜查理’草莓苗，移栽到直徑25cm、高30cm 的塑料苗缽中，每盆1 株草莓苗，澆透水并置于活動苗床上，遮陰緩苗14 d，期間供足水分，保持土壤濕潤不積水。然后進(jìn)行正常管理，給予充足的光照，定時施肥、除草，澆灌Hoagland 營養(yǎng)液，包括大量元素N、P、K、Ca、Mg、S，微量元素Fe、Mn、Zn、Cu、B、Cl、Mo。

移栽1 個月后，選取長勢一致，無病蟲害的健康草莓苗，于4月20日進(jìn)行接菌處理，摩西球囊霉Glomusmosseae為供試菌種，處理組每盆添加60g 擴繁備用的菌根，對照處理不接種。

接種后定期測定菌根侵染率，當(dāng)侵染率達(dá)到40%[13]以上，即AMF 與植株成功建立共生關(guān)系后，于7月1日進(jìn)行不同質(zhì)量濃度的鹽脅迫處理（表1），NN、YN 處理每次均施100mL 蒸餾水；NY50、YY50處理施加100mL 物質(zhì)的量濃度50mmol/L 的混合鹽溶液；為使草莓對脅迫有很好的適應(yīng)性，NY100、YY100處理在澆鹽過程中采用遞增的方式，施用物質(zhì)的量濃度以50mmol/L 遞增，每次澆鹽之前先充分淋洗鹽分，再施加新的鹽溶液，第2 次澆鹽后達(dá)到最終物質(zhì)的量濃度，共6 個處理，每個處理重復(fù)3 次。每盆下面均用托盤承接，每次均把流出的鹽溶液倒回盆內(nèi)。

表1 試驗設(shè)計Table 1 Names of treatments

1.3 測定項目與方法

鹽脅迫開始后，每天記錄草莓的生長情況，做鹽害指數(shù)評價，通過計算相應(yīng)級值的受害株數(shù)的總和占總株數(shù)的比率得出鹽害指數(shù)：鹽害指數(shù)（SI）=∑（鹽害極值×同級株數(shù)）/（總株數(shù)×最高極值）×100。

分別于脅迫后第7、14、21、28 d 取樣，進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測定，菌根侵染率用Phillips[14]等的方法測定，用打孔器在各處理草莓植株根系上取3 次重復(fù)，把根系洗凈備用，用醋酸墨水染色法進(jìn)行染色，用顯微鏡觀察根段的侵染情況并用加權(quán)法計算侵染率：侵染率（%）=∑（0%×根段數(shù)+10%×根段數(shù)+20%×根段數(shù)+…100%×根段數(shù)）/觀察總根段數(shù)。

取不同處理的草莓植株，去除外圍土壤，用抖根法獲取根際土。土壤微生物數(shù)量采用稀釋涂布平板法測定[15]；土壤酶活性的測定參照關(guān)松蔭[16]的方法，脲酶采用苯酚鈉比色法測定，結(jié)果以24h 后1g 土壤中NH4+-N 的毫克數(shù)表示。蔗糖酶和淀粉酶均采用3，5-二硝基水楊酸比色法，蔗糖酶活性以24h 后1g 土壤中葡萄糖的毫克數(shù)表示；淀粉酶活性以24h 后1g 土壤中麥芽糖的毫克數(shù)表示，過氧化氫酶用高錳酸鉀滴定法測定，結(jié)果以20min 后1g 土所消耗的0.1mol/L KMnO4溶液的毫升數(shù)表示。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

用Microsoft Excel 和SPSS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和相關(guān)性分析，用LSD 法進(jìn)行差異顯著性檢驗（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 草莓菌根侵染率的變化

圖1 為復(fù)合鹽脅迫和AMF 處理下草莓菌根侵染率的變化（圖中不同小寫字母表示在5%水平下差異顯著，下同）。菌根侵染率體現(xiàn)了AMF 與植物的共生關(guān)系，此指標(biāo)只針對YN、YY50 處理和YY100 處理進(jìn)行，由圖1 可知，各處理的侵染率在鹽分脅迫7d 后均達(dá)到60%以上，說明草莓植株已與AMF 建立共生關(guān)系。鹽分脅迫7 d 后，YN 處理與YY50 處理的菌根侵染率沒有顯著差異，但均顯著高于YY100處理（P＜0.05）；鹽分脅迫14d 后，隨鹽物質(zhì)的量濃度增大，AMF 對草莓根系的侵染率逐漸降低，且隨著脅迫時間的增加，YN 處理與YY50 處理的差異逐漸增大，脅迫28d 后達(dá)到顯著差異，由此說明復(fù)合鹽脅迫在草莓生長過程中抑制了菌根的形成。在相同的鹽物質(zhì)的量濃度處理下，隨鹽分脅迫時間的增加，侵染率逐漸增大，各處理的侵染率由最初的63.67%、65.87%、60.90%到脅迫28d 達(dá)到90.15%、80.33%、71.45%，分別增加了26.48%、14.46%、10.55%。

圖1 草莓植株的菌根侵染率Fig.1 Themycorrhizal infection rate of strawberry plants

2.2 草莓鹽害指數(shù)的變化

復(fù)合鹽脅迫和AMF 處理下草莓鹽害指數(shù)隨鹽脅迫天數(shù)的變化如圖2所示。隨著鹽脅迫時間的增加，接種和未接種AMF 各處理的鹽害指數(shù)均增加，且未接菌組各處理草莓的鹽害指數(shù)高于接菌組，由此可以說明AMF 可以緩解鹽脅迫，一定程度地減少鹽對草莓的損害程度。在相同的取樣時期，隨鹽物質(zhì)的量濃度的增大，鹽害指數(shù)增加，鹽脅迫21d 后，除NN 處理和YN 處理，其余接種或未接種下不同鹽物質(zhì)的量濃度之間差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。鹽脅迫28 d 后，3 種鹽物質(zhì)的量濃度下接種AMF 的草莓鹽害指數(shù)均比不接種處理有明顯降低，分別降低了10.91%、21.12%、23.93%。

圖2 草莓植株的鹽害指數(shù)Fig.2 Salt damage index of strawberry plants

2.3 草莓根際土壤微生物數(shù)量的變化

表2 為復(fù)合鹽脅迫和AMF 處理下草莓根際土壤微生物數(shù)量的變化。隨鹽脅迫時間的增加，細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量均下降。在不同取樣時期，YN 處理的細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量最多，除鹽分脅迫7d 后NY50 處理的真菌數(shù)量小于NY100 處理外，其他任何時間均表現(xiàn)出NY100 處理的細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量最少。不同鹽物質(zhì)的量濃度下接種AMF 各處理的土壤微生物數(shù)量均大于未接種AMF 各處理，即YN處理＞NN 處理、YY50 處理＞NY50 處理、YY100 處理＞NY100 處理。

表2 草莓根際土壤微生物數(shù)量Table 2 The number of microorganisms in strawberryrhizosphere soil

2.4 草莓根際土壤酶活性的變化

2.4.1 脲酶活性

圖3 為復(fù)合鹽脅迫和AMF 處理下草莓根際土壤脲酶活性的變化（圖中不同小寫字母表示在5%水平下差異顯著，下同）。由圖3 可知，脲酶活性隨鹽脅迫時間的增加和鹽物質(zhì)的量濃度的增大均呈下降趨勢，即NN 處理＞NY50 處理＞NY100 處理，YN 處理＞YY50 處理＞YY100 處理；比較接菌組與未接菌組各處理，YN 處理＞NN 處理、YY50 處理＞NY50 處理、YY100 處理＞NY100 處理，說明鹽分脅迫抑制了脲酶活性，接種AMF 能有效增強土壤脲酶活性，提高土壤氮元素循環(huán)。

圖3 草莓植株的脲酶活性Fig.3 Urease activity of strawberry plants

2.4.2 蔗糖酶活性

圖4 為復(fù)合鹽脅迫和AMF 處理下草莓根際土壤蔗糖酶活性的變化。復(fù)合鹽脅迫使草莓根際土壤蔗糖酶活性降低。與未接菌處理相比，接種AMF 處理增加了蔗糖酶的活性，鹽脅迫7d 后，接菌組的蔗糖酶活性比未接菌組分別提高了4.82%、7.03%、4.00%；鹽脅迫14d 后，接菌組的蔗糖酶活性比未接菌組分別提高了4.87%、4.17%、3.59%；鹽脅迫21d 后，接菌組的蔗糖酶活性比未接菌組分別提高了6.01%、7.27%、5.61%；鹽脅迫28d 后，接菌組的蔗糖酶活性比未接菌組分別提高了9.47%、9.70%、10.07%。

圖4 草莓植株的蔗糖酶活性Fig.4 The activity of sucrase in strawberry plants

2.4.3 淀粉酶活性

圖5 為復(fù)合鹽脅迫和AMF 處理下草莓根際土壤淀粉酶活性的變化。圖5 表明，草莓根際土壤淀粉酶的活性隨著鹽脅迫時間的增加呈下降趨勢，從不同的取樣時期對比來看，接菌組的淀粉酶活性均高于未接菌組。

圖5 草莓植株的淀粉酶活性Fig.5 Amylase activity of strawberry plants

2.4.4 過氧化氫酶活性

圖6 為復(fù)合鹽脅迫和AMF 處理下草莓根際土壤過氧化氫酶活性的變化。復(fù)合鹽脅迫降低了草莓根際土壤過氧化氫酶的活性，即NN 處理＞NY50 處理＞NY100 處理，YN 處理＞YY50 處理＞YY100 處理；接種AMF 能提高過氧化氫酶活性，一定程度上緩解了復(fù)合鹽對草莓植株根系氧化-還原系統(tǒng)的破壞，防止過氧化氫對土壤和植物的毒害作用，緩解了鹽毒害產(chǎn)生的氧化脅迫。

圖6 草莓植株的過氧化氫酶活性Fig.6 Catalase activity of strawberry plants

2.5 草莓根際土壤微生物和酶活性相關(guān)性分析

表3 為不同物質(zhì)的量濃度鹽脅迫下鹽害指數(shù)、土壤微生物數(shù)量和酶活性之間的相關(guān)性分析。由表3可知，在復(fù)合鹽處理下，微生物數(shù)量和酶活性間是正相關(guān)關(guān)系，二者與鹽害指數(shù)呈顯著或極顯著的負(fù)相關(guān)（P＜0.05）。細(xì)菌數(shù)量與各土壤酶活性均呈正相關(guān)關(guān)系，但與過氧化氫酶、蔗糖酶、淀粉酶沒有達(dá)到顯著水平，其余各土壤微生物數(shù)量和酶活性均呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），說明復(fù)合鹽脅迫對土壤微生物數(shù)量和酶活性有抑制作用，土壤微生物數(shù)量和酶活性間是相互促進(jìn)關(guān)系。

表3 草莓根際土壤微生物和酶活性相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of microbial and enzyme activities in strawberry rhizosphere soil

3 討論

3.1 復(fù)合鹽脅迫對草莓菌根侵染率的影響

樊麗[17]在研究叢枝菌根真菌對草莓耐鹽性及果實品質(zhì)的影響中得出，NaCl 脅迫降低了AMF 侵染率，AMF 侵染率與鹽脅迫強度呈顯著負(fù)相關(guān)；謝曉紅[18]研究得出，菌根侵染率隨鹽物質(zhì)的量濃度的增加呈下降趨勢，鹽脅迫影響了植物與AMF 形成共生體系，降低侵染率。本試驗得出，在相同鹽物質(zhì)的量濃度處理下，接種AMF 明顯提高了草莓的鹽害指數(shù)，這是因為AMF 可緩解離子脅迫、滲透脅迫和氧化脅迫[19]，從而提高了草莓耐鹽性，這與王一鳴等[20]研究結(jié)果一致。

3.2 不同處理對草莓根際土壤微生物的影響

微生物數(shù)量和種類反映了土壤中物質(zhì)代謝的強弱。本試驗得出，隨鹽物質(zhì)的量濃度的增加，土壤微生物數(shù)量均下降，且隨著鹽脅迫時間的增加越來越少，這與楊芳芳[21]、白晶芝等[22]研究結(jié)果一致。郭瀟瀟等[23]發(fā)現(xiàn)，隨著鹽堿質(zhì)量濃度的不斷增加，品種HYD 和JW 根際土壤的細(xì)菌數(shù)量總體呈先升高后降低的變化趨勢，且均在0.4%濃度處理下達(dá)到最大值，說明低濃度鹽堿脅迫處理可能會促進(jìn)細(xì)菌數(shù)量的增加，提高其活性，而高濃度的鹽堿脅迫處理則會減少細(xì)菌數(shù)量。本試驗未得出此結(jié)論，可能和本文選用的鹽濃度有關(guān)。鹽脅迫條件下，AMF 的加入破壞了土壤中原有的動態(tài)平衡，形成新的微生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)根系分泌物的產(chǎn)生，從而提高根際微生物數(shù)量[24]。本試驗得出，AMF促進(jìn)了鹽分脅迫下微生物繁殖，提高了微生物數(shù)量。

3.3 不同處理對草莓根際土壤酶活性的影響

土壤酶活性反映了土壤中有機物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速率和土壤腐殖質(zhì)化的強度[25]。脲酶為水解酶，在土壤中普遍存在，主要參與土壤中有機氮的轉(zhuǎn)化。過氧化氫酶是氧化還原酶類，能分解土壤中的H2O2，從而保護(hù)植物免受毒害。本試驗得出，隨著鹽物質(zhì)的量濃度的增大，草莓根際土壤脲酶、過氧化氫酶的活性均呈下降趨勢，這與葉林[26]的研究結(jié)果一致。土壤蔗糖酶和淀粉酶都是水解類酶，參與了土壤碳循環(huán)過程并起重要作用。封曄等[27]發(fā)現(xiàn)，接種叢枝菌根真菌能顯著提高獼猴桃根際蔗糖酶、過氧化氫酶、堿性磷酸酶活性，表明其加速了根際土壤全磷的礦化，使含磷量減少，而對脲酶活性影響較小。叢枝菌根真菌在一定程度上有利于土壤改良，這與其能夠減少有害生物數(shù)量，改變土壤微生物區(qū)系、改善土壤理化性狀、提高植物防御性酶活性、改變根系分泌物的種類與數(shù)量等生理功能有關(guān)。菌根真菌平衡土壤微生物種群結(jié)構(gòu)和土壤酶活力，改善土壤微生態(tài)，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)可能是微生物復(fù)墾的作用機制[28]。

3.4 草莓根際土壤微生物和酶活性相關(guān)性分析

相關(guān)性分析得出，在鹽脅迫條件下，草莓根際土壤微生物數(shù)量之間，土壤酶活性之間均是正相關(guān)關(guān)系，且達(dá)到顯著水平（P＜0.05），這與莫俊杰等[29]研究結(jié)果一致。劉磊等[30]研究得出，土壤微生物數(shù)量和酶活性呈顯著正相關(guān)，細(xì)菌數(shù)量影響脲酶活性，放線菌數(shù)量對過氧化氫酶活性有顯著影響，與本研究結(jié)果相符。另外，鹽害指數(shù)與土壤微生物、酶活性均呈顯著或極顯著的負(fù)相關(guān)，說明草莓遭受鹽脅迫，土壤理化性質(zhì)下降，微生物的生存環(huán)境受到制約，土壤酶參與的一系列的生物化學(xué)反應(yīng)難以進(jìn)行，致使微生物數(shù)量和酶活性降低。

4 結(jié)論

1）復(fù)合鹽脅迫促使鹽害指數(shù)增高，菌根侵染率、土壤微生物數(shù)量、土壤酶活性降低。

2）接種AMF 增加了草莓根際土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性，降低了鹽害指數(shù)，緩解了鹽毒害作用，改善了草莓根際微環(huán)境。

3）土壤微生物和酶活性與鹽害指數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，土壤微生物和酶活性之間存在相互促進(jìn)的正相關(guān)關(guān)系。