趙婧 郭穎超 王志華 劉衛(wèi)

（華北地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊，河北承德 067000）

河北省是中藥材大省，近年來隨著中藥材產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，以不與糧爭地為前提，引導中藥材生產(chǎn)向“兩帶（太行山、燕山產(chǎn)業(yè)帶）三區(qū)（壩上高原區(qū)、冀中平原區(qū)、冀南平原區(qū)）”轉(zhuǎn)移。灤平縣位于河北省承德市西南部，燕山山脈中段，全年平均氣溫7.6°C，自然生態(tài)環(huán)境良好，為中藥材種植營造了最佳農(nóng)業(yè)環(huán)境，當?shù)赝寥烙袡C質(zhì)含量高，是全國最適合種植中藥材的地區(qū)之一，境內(nèi)野生中藥材達600多種。灤平縣自古以來就有種植中藥材的歷史，黃芩、柴胡、牡丹、金銀花、桔梗、防風、牛膝、板藍根、旱半夏、黃芪10個品種在灤平已有久遠的種植歷史，“熱河黃芩”“金銀花”等久負盛名，“灤平黃芩”更是在2020年獲得了地理標志證明商標。按國家GAP 要求，推進中藥材種植規(guī)?；?、標準化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，對藥用植物在種植過程中出現(xiàn)的問題采取生物防治方法，才是從根本上解決目前我國中藥材質(zhì)量問題的有效途徑。目前，藥用植物與AM 真菌共生關(guān)系以及菌根生物技術(shù)的應用倍受人們關(guān)注，大量研究表明，AM (arbuscular mycorrhiza)真菌對植物具有廣泛的侵染性，能與80%以上高等植物形成叢枝菌根，叢枝菌根能夠增加植物對土壤礦質(zhì)元素和水分的吸收，增強植物抗逆性，促進植物生長發(fā)育，提高次生代謝產(chǎn)物含量，從而提高中藥材產(chǎn)量和品質(zhì)。

本試驗通過對河北灤平縣10種藥用植物根圍土壤樣品采集和分析，研究不同藥用植物根圍AM 真菌空間分布以及與土壤因子的相關(guān)性，以便為充分利用AM真菌資源提高中藥材產(chǎn)量和品質(zhì)提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 樣品采集

2021 年7 月在河北省灤平縣中藥材種植基地，分別從柴胡、牡丹、金銀花、防風、黃芪、板藍根、牛膝、黃芩、桔梗、旱半夏等10 種藥用植物根圍采集0～30cm 土層土樣，每種植物隨機采樣9 份，裝袋編號帶回實驗室，過2mm 篩后收集土樣和根樣以備土壤成分和菌根分析。

1.2 方法

AM 真菌定殖率按pH值illips和Hayman[1]方法測定。將每100 g 風干土中所含孢子數(shù)量計為孢子密度。采用Melzer's 試劑作為浮載劑將孢子置于載玻片上觀察，根據(jù)經(jīng)典分類標準[3]和INVAM（http://invam.caf.wvu.edu）上的照片資料，并參閱近幾年發(fā)表的新種、新記錄種等鑒定材料進行鑒定。根據(jù)Smith和Smith[4]方法確定菌根類型。

土壤有機質(zhì)測定采用重鉻酸鉀氧化法；土壤水解性氮用水解性擴散法；土壤有效磷用碳酸氫鈉-鉬銻抗比色法；土壤pH值用電位法[5]。

采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件對試驗結(jié)果進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同藥用植物菌根結(jié)構(gòu)類型

調(diào)查結(jié)果顯示，10種藥用植物均能與AM真菌形成叢枝菌根結(jié)構(gòu)，其中桔梗、旱半夏和牛膝具有Paris型菌根（以下簡稱P-型菌根），其粗壯的菌絲在根皮層細胞內(nèi)卷曲、纏繞生長，并在皮層細胞間直接延伸，胞間菌絲、叢枝和胞內(nèi)泡囊較少；柴胡、牡丹、金銀花、防風、黃芪、板藍根和黃芩具有Arum 型菌根（以下簡稱A-型菌根），其菌絲在宿主根皮層細胞間延伸生長，形成大量胞間菌絲，并側(cè)向分支進入細胞內(nèi)發(fā)育成典型的叢枝結(jié)構(gòu)，在細胞內(nèi)和細胞間隙發(fā)育有泡囊。

2.2 不同藥用植物根圍AM真菌種類

從土壤樣品中共分離到3屬16種AM 真菌，即多梗球囊霉、網(wǎng)狀球囊霉、地球囊霉、摩西球囊霉、透光球囊霉、明球囊霉、斑點球囊霉、黑球囊霉、雙網(wǎng)無梗囊霉、細凹無梗囊霉、孔窩無梗囊霉、凹坑無梗囊霉、瑞氏無梗囊霉、黑色盾巨孢囊霉、異配盾巨孢囊霉和紅色盾巨孢囊霉。其中地球囊霉和摩西球囊霉是10種藥用植物共同的優(yōu)勢種，多梗球囊霉僅在柴胡根區(qū)出現(xiàn)，明球囊霉僅在牡丹根區(qū)出現(xiàn)，細凹無梗囊霉僅在金銀花根區(qū)出現(xiàn)。

2.3 不同藥用植物根圍土壤AM 真菌定殖活動和土壤狀況

10 種藥用植物中，板藍根叢枝定殖率最高，為12.6%，與黃芪和旱半夏無顯著差異，顯著高于其它7 種供試植物。菌根總定殖率和菌絲定殖率最高達100%；柴胡、牡丹、金銀花、桔梗、黃芪、牛膝、黃芩、板藍根、旱半夏等9 種藥用植物無明顯差異但顯著高于防風，防風總定殖率最低，為67.2%?？偠ㄖ陈屎途z定殖率變化規(guī)律相同。柴胡泡囊定殖率顯著高于牡丹、防風和旱半夏，柴胡和金銀花、桔梗、黃芪、牛膝、黃芩及板藍根無顯著差異。旱半夏孢子密度最高，為2824.4 個·100g-1土，顯著高于柴胡、牡丹、金銀花、防風、桔梗和黃芩，與其他4 種植物無明顯差異。

與全國土壤普查數(shù)據(jù)中土壤水解性氮、有效磷、有機質(zhì)含量比較，10 種植物根圍土壤水解性氮含量均屬低等，有效磷含量中等，有機質(zhì)達到中等或中等以上水平。土壤pH值為8.14～8.62。10種藥用植物根圍理化性質(zhì)不同，其中黃芪和桔梗根圍土壤理化性質(zhì)優(yōu)于其他植物。

2.4 AM真菌與土壤因子的相關(guān)性分析

柴胡菌絲定殖率與土壤水解性氮極顯著正相關(guān)；金銀花叢枝定殖率與土壤pH 值極顯著負相關(guān)，泡囊與土壤有效磷顯著正相關(guān)；牛膝泡囊定殖率與土壤有效磷顯著負相關(guān)；黃芪孢子密度與土壤有效磷顯著負相關(guān)，泡囊與土壤水解性氮極顯著正相關(guān)；板藍根孢子密度與土壤有效磷顯著負相關(guān)；旱半夏泡囊定殖率與土壤pH 值極顯著正相關(guān)，菌絲定殖率和總定殖率與土壤pH 值顯著正相關(guān)，孢子密度與土壤水解性氮和有機質(zhì)極顯著正相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

3.1 AM真菌資源與分布

本試驗從10種藥用植物根圍土壤中共分離鑒定3 屬16 種AM 真菌，其中50%種類屬于球囊霉屬，無梗囊霉屬種類占31.3%，盾巨孢囊霉屬種類為18.7%。這是因為不同屬種AM 真菌對生態(tài)環(huán)境的適應性不同。研究表明，灤平地區(qū)AM 真菌群落組成中，球囊霉屬種類所占比例最大，無梗囊霉屬次之。

地球囊霉和摩西球囊霉數(shù)量最多，在10 種藥用植物根區(qū)土壤中都有分布，為共同優(yōu)勢種；明球囊霉僅在牡丹根區(qū)土壤中出現(xiàn)；多梗球囊霉僅在柴胡根圍土壤中出現(xiàn)。AM 真菌在宿主植物根區(qū)土壤中的分布具有一定的偏好性，這可能與不同植物根系結(jié)構(gòu)特征、分泌物質(zhì)、不同真菌對營養(yǎng)物質(zhì)需求不盡相同有關(guān)。

3.2 菌根結(jié)構(gòu)

10 種藥用植物均能與AM 真菌形成叢枝菌根結(jié)構(gòu)。其中柴胡、牡丹、金銀花、防風、黃芪、板藍根和黃芩形成A-型菌根，占供試藥用植物的70%；桔梗、旱半夏和牛膝形成P-型菌根，占供試藥用植物的30%。研究普遍認為，P-型是野生植物中常見菌根類型，A-型菌根常見于栽培作物，Smith等[6]認為不同植物種類根細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)及細胞間隙大小可能會導致AM 真菌侵染類型不同。A-型菌根和P-型菌根的生理和功能還未全弄清楚，有通過解剖寄主根分析AM 真菌形態(tài)學發(fā)現(xiàn)A-型菌根的發(fā)展快于P-型菌根。AM 真菌形態(tài)學是植物和真菌種類互做的結(jié)果，對廣泛區(qū)域內(nèi)不同生境充分了解A-型菌根和P-型菌根的控制機理是必要的。

3.3 AM真菌與土壤因子的關(guān)系

本試驗所研究的10種藥用植物除金銀花以外均以根入藥，其根系化學物質(zhì)組成復雜。黃芩、黃芪、柴胡侵染率較高可能與這3 種藥用植物根部都含有黃酮類物質(zhì)有關(guān)，而宿主植物根系分泌的黃酮類化合物和一些揮發(fā)性物質(zhì)能夠刺激孢子萌發(fā)和芽管菌絲生長，從而提高菌根侵染率。植物菌根定殖率受共生雙方生物學特性及其環(huán)境因子的影響，尤其是根系生長的土壤條件，對AM 真菌定殖率影響較大。土壤pH 值直接影響AM 真菌種屬分布、產(chǎn)孢以及菌根形成，AM 真菌的有效性因pH 值不同而異。本試驗中，板藍根根圍土壤pH 值為8.62，土壤有效磷顯著低于其他藥用植物，叢枝定殖率達到12.6%，說明在堿性土壤中AM 真菌能夠與板藍根形成良好的共生關(guān)系。叢枝是宿主植物向真菌輸入碳的場所，也是真菌與宿主植物之間磷轉(zhuǎn)移和釋放部位，所以，當土壤有效磷含量較少時，即使土壤pH 值值過高，叢枝菌根也會形成叢枝結(jié)構(gòu)。另外，土壤有機質(zhì)、有效磷、水解性氮含量直接關(guān)系到AM 真菌生長發(fā)育和與宿主植物的共生程度。含氮豐富的土壤中，有大量硝酸離子存在，會降低菌根的作用；在含氮和磷過量的土壤中，宿主植物不能正常生長發(fā)育，也會影響到菌根形成。如在本試驗中，當水解性氮含量為15.96ug·g-1時促進菌絲生長，而在26.79 ug·g-1時則抑制菌絲生長。旱半夏孢子密度與有機質(zhì)極顯著正相關(guān)，土壤有機質(zhì)是菌根生長的基本元素，土壤有機質(zhì)可能與根外菌絲的保存和延伸有關(guān)，從而間接影響孢子在根外菌絲頂端的發(fā)育形成。