趙忠娟 楊凱 扈進(jìn)冬 魏艷麗 李玲 徐維生 李紀(jì)順

（1.山東省應(yīng)用微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東省科學(xué)院生態(tài)研究所 齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院），濟(jì)南 250103；2.山東省沂水縣諸葛鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，臨沂 276422）

鹽漬化土壤中鹽濃度較高，導(dǎo)致土壤嚴(yán)重板結(jié)、透氣透水性差、有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分降低、土壤酶活受限制，無(wú)法維持植物健康生長(zhǎng)，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［1］。我國(guó)鹽漬土壤面積約0.346億hm2，東部沿海地帶有200萬(wàn)hm2的鹽漬堿地未開(kāi)發(fā)利用［2］。鹽漬化土地的綜合治理和利用關(guān)系到國(guó)家耕地后備資源、區(qū)域糧食安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展等一系列重要現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

近年來(lái)，以耐鹽植物種植為核心的鹽漬土改良技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，但鹽漬土特殊的土壤性質(zhì)導(dǎo)致植物成活率和保存率較低，成為限制這一技術(shù)發(fā)展的瓶頸。利用植物根際微生物促進(jìn)植物生長(zhǎng)和對(duì)脅迫耐受性的特性，利用耐鹽植物和微生物制劑聯(lián)合改良鹽漬土壤成為可行的方法［3］。本研究組在前期研究過(guò)程中，篩選培育出一株耐鹽經(jīng)濟(jì)作物：椒樣薄荷‘科院1號(hào)’［4］，可以在黃河三角洲典型鹽漬土壤中推廣種植，并對(duì)鹽漬土壤具有重要的修復(fù)作用。作為重要的精油作物，椒樣薄荷具有重要的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，目前示范種植結(jié)果發(fā)現(xiàn)，椒樣薄荷在低于0.4%的黃河三角洲鹽漬土壤中生長(zhǎng)良好，高于0.4% 的鹽漬土壤中生長(zhǎng)受限。木霉作為在土壤中快速傳播的促生生防真菌，可以在植物根部定殖，調(diào)控植物根系發(fā)育，改變植物激素水平，增加抗氧化防御反應(yīng)，來(lái)促進(jìn)植物對(duì)鹽脅迫的耐受性［5］。木霉菌劑與有機(jī)肥配施，可改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量，提高作物產(chǎn)量［6-8］；木霉還可以調(diào)節(jié)土壤酶活性，改善土壤微生態(tài)［9-10］。

為解決椒樣薄荷在高鹽（＞0.4%）土壤中的生長(zhǎng)，本研究組從黃河三角洲濕地的土壤中篩選分離出耐鹽的木霉菌株［11］，并通過(guò)前期的研究表明從黃河三角洲鹽漬土壤中篩選獲得的耐鹽哈茨木霉ST02能夠促進(jìn)鹽脅迫條件下番茄種子的萌發(fā)與根的發(fā)育［12］。雖研究報(bào)道木霉影響黑龍江鹽堿地玉米根際土壤的理化性質(zhì)，顯著提高土壤酶活和營(yíng)養(yǎng)含量，改善玉米根際土壤微生態(tài)，促進(jìn)黑龍江鹽堿地玉米的生長(zhǎng)和作物產(chǎn)量［13］，但關(guān)于木霉對(duì)鹽漬土壤理化性質(zhì)和作物耐鹽性的影響機(jī)理研究還較少。本研究利用耐鹽木霉和耐鹽椒樣薄荷，研究木霉對(duì)鹽脅迫條件下椒樣薄荷生理生長(zhǎng)及椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性的影響，解釋木霉菌提高植物耐鹽性，以及耐鹽植物-耐鹽微生物菌劑聯(lián)合對(duì)鹽漬土壤修復(fù)的作用規(guī)律，為黃河三角洲地區(qū)鹽漬土壤的修復(fù)利用，耐鹽植物的高效栽培提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料 本研究所用哈茨木霉ST02為研究室從東營(yíng)墾利黃河入海口土樣中篩選獲得的耐鹽木霉［11-12］，所用椒樣薄荷為研究室前期篩選的耐鹽椒樣薄荷‘科院1號(hào)’。

1.1.2 哈茨木霉ST02菌劑制備 本研究所用木霉菌劑為本實(shí)驗(yàn)室利用小麥麩皮進(jìn)行發(fā)酵，硅藻土作為載體制備而成的可濕性粉劑，通過(guò)活菌計(jì)數(shù)結(jié)果其有效活菌數(shù)達(dá)2×109CFU/g。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 從山東省科學(xué)院生態(tài)研究所試驗(yàn)基地取土，利用高40 cm，直徑為9 cm的培養(yǎng)缽進(jìn)行盆栽實(shí)驗(yàn)。按表1設(shè)置實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組設(shè)5次重復(fù)。實(shí)驗(yàn)土壤pH 7.51，電導(dǎo)率（electrical conductance，EC）181.4 μS/cm，陽(yáng)離子交換量（cation exchange capacity，CEC）16.4 cmol/kg， 有 機(jī) 質(zhì) 含量（organic matter，OM）16.8 g/kg，堿解氮（alkalihydrolyzed nitrogen，AN）94 mg/kg，速效磷（available phosphorus，AP）28.3 mg/kg， 速 效 鉀（available potassium，AK）134 mg/kg。每個(gè)培養(yǎng)容器中土2 500 g，澆200 mL水，取長(zhǎng)勢(shì)一致的椒樣薄荷莖段進(jìn)行扦插，每缽扦插5株，扦插7 d后，按照表1方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理。NaCl處理21 d后，檢測(cè)椒樣薄荷生長(zhǎng)生理參數(shù)及根區(qū)土壤理化性質(zhì)與土壤酶活。

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分組及處理方法Table 1 Experimental grouping and processing method

1.2.2 椒樣薄荷生長(zhǎng)及耐鹽生理生化指標(biāo)檢測(cè)

1.2.2.1 椒樣薄荷生長(zhǎng)參數(shù)檢測(cè) 椒樣薄荷株高（stem length，SL）用直尺貼地測(cè)量；收割后用電子天平稱量每個(gè)培養(yǎng)缽椒樣薄荷地上部分生物量（fresh weight，F(xiàn)W）。

1.2.2.2 椒樣薄荷光合參數(shù)檢測(cè) 分別用便攜式LI6400光合速率測(cè)定儀（LI-COR，美國(guó)）和葉綠素測(cè)定儀（FK-YL04，山東方科儀器有限公司）測(cè)量不同處理椒樣薄荷植株頂端的2片全展葉片的凈光合速率（net photosynthetic rate，Pn）和葉綠素含量（soil and plant analyzer development，SPAD）。

1.2.2.3 椒樣薄荷葉片丙二醛（malondialdehyde，MDA）、可溶性蛋白（soluble protein，SP）、脯氨酸（proline，Pro）含量檢測(cè) 0.2 g不同處理椒樣薄荷葉片用10% 三氯乙酸研磨，12 000 r/min離心 10 min，上清液用硫代巴比妥酸加熱比色法測(cè)定MDA含量［14］；0.25-0.5 g 不同處理的椒樣薄荷葉片用蒸餾水研磨提取，SP含量采用考馬斯亮藍(lán)G250 法進(jìn)行檢測(cè)［15］；0.3 g不同處理椒樣薄荷葉片用80%乙醇研磨提取，Pro含量用酸性茚三酮法測(cè)定［16］。

1.2.2.4 椒樣薄荷葉片抗氧化酶活性檢測(cè) 取 0.2 g不同處理椒樣薄荷的葉片于預(yù)冷的研缽中，加 1 mL 預(yù)冷的 50 mmol/L 磷酸鉀緩沖液（pH 7.8），冰浴研磨成勻漿，加緩沖液沖洗，使終體積為 5 mL，4℃ 12 000 r/min，離心 20 min。超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性用氮蘭四唑（nitroblue tetrazolium，NBT）的光化還原法測(cè)定，以每分鐘內(nèi)抑制光化還原50%的NBT為一個(gè)酶活單位U［17］；過(guò)氧化物酶（peroxidase，POD）活性利用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定，以每分鐘內(nèi)OD470值增加0.1為1個(gè)酶活單位U［18］；過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）活性利用H2O2測(cè)定，以每分鐘內(nèi)OD240值減少0.1為1個(gè)酶活單位 U［17］。

1.2.2.5 椒樣薄荷生理生長(zhǎng)綜合指數(shù) 椒樣薄荷生理生長(zhǎng)綜合指數(shù)（physiological/growth comprehensive index，PGCI）用椒樣薄荷株高、生物量、光合作用參數(shù)、葉綠素含量及抗氧化酶活性等正向指標(biāo)之和表示［19］，即 ：

式中PGCI＞0表示處理對(duì)椒樣薄荷生長(zhǎng)和耐鹽生理具有促進(jìn)作用；PGCI =0表示處理對(duì)椒樣薄荷生長(zhǎng)和耐鹽生理無(wú)影響；PGCI＜0表示處理對(duì)椒樣薄荷生長(zhǎng)和耐鹽生理具有抑制作用；PGIn為n指標(biāo)對(duì)應(yīng)的椒樣薄荷生長(zhǎng)生理指數(shù)，C為對(duì)照值，T為處理值；當(dāng)PGIn＞0，表示處理對(duì)該生理生長(zhǎng)指標(biāo)具有促進(jìn)作用；PGIn=0，表示處理對(duì)該生理生長(zhǎng)指標(biāo)沒(méi)有影響；PGIn＜0，表示處理對(duì)該生理生長(zhǎng)指標(biāo)具有抑制作用，絕對(duì)值的大小表示作用強(qiáng)度。

1.2.3 椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)檢測(cè)

1.2.3.1 椒樣薄荷根區(qū)土壤采集 將每個(gè)培養(yǎng)容器內(nèi)的植物取出，抖掉植物根區(qū)土壤，取從根區(qū)抖落的土壤充分自然風(fēng)干，用20目篩子過(guò)篩備用。

1.2.3.2 土壤pH、電導(dǎo)率（EC）和陽(yáng)離子交換量（CEC）檢測(cè) 將風(fēng)干土壤與水按照1∶5（m∶m）的比例混合配制土壤浸液，用SevenExcellenceTMpH/電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x（梅特勒-托利多國(guó)際有限公司，上海）測(cè)量pH和EC；土壤CEC的測(cè)量參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)HJ 889-2017，利用三氯化六氨合鈷浸提-分光光度法進(jìn)行測(cè)量。

1.2.3.3 土壤養(yǎng)分指標(biāo)檢測(cè) 土壤養(yǎng)分指標(biāo)包括有機(jī)質(zhì)（organic matter，OM）、堿解氮（alkali-hydrolyzed nitrogen，AN）、速效磷（available phosphorus，AP）、速效鉀（available potassium，AK）含量，均參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。OM含量參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1121.6-2006，利用重鉻酸鉀-硫酸氧化法測(cè)定；AN參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1228-2015，利用氫氧化鈉溶液擴(kuò)散，用硼酸溶液吸收，用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定測(cè)量；土壤AP參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)HJ 704-2014，利用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗分光光度法進(jìn)行測(cè)定；土壤AK參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NY/T 889-2004，利用1 mol/L乙酸銨溶液浸提，火焰光度計(jì)測(cè)定。

1.2.3.4 土壤酶活性檢測(cè) 各種土壤酶的活性利用改進(jìn)的關(guān)松蔭等的方法進(jìn)行測(cè)定［20］，包括脲酶（soil urease，SUE）、蔗糖酶（soil saccharase，SSC）、纖維素酶（soil cellulase，SCL）、磷酸酶（soil neutrality phosphatase，SNEP）和過(guò)氧化氫酶（soil catalase，SCAT）的活性。SUE活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定，以24 h后1 g自然風(fēng)干土壤中產(chǎn)生1μg NH3-N定義為一個(gè)酶活力單位；SSC和SCL活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定，以24 h后1 g干土生成葡萄糖的毫克數(shù)表示一個(gè)酶活力單位；SNEP利用pH7.0檸檬酸緩沖液提取，活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定，以24 h后每克土壤中釋放1 nmol酚為一個(gè)酶活單位；SCAT利用高錳酸鉀滴定法測(cè)定，以20 min后每克風(fēng)干土樣催化1 mmol/L H2O2降解定義為一個(gè)酶活單位。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 為使數(shù)據(jù)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，本研究采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)5次重復(fù)。利用SPSS 19.0和OriginPro 2021對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。利用SPSS 19.0對(duì)不同處理間數(shù)據(jù)進(jìn)行ANOVA方差分析，P＜0.05表示存在顯著性差異；利用OriginPro 2021作Pearson相關(guān)性分析和主成分分析（principal component analysis，PCA），分析土壤理化性質(zhì)與椒樣薄荷生長(zhǎng)生理之間的相關(guān)性，以及不同實(shí)驗(yàn)組椒樣薄荷生長(zhǎng)生理指標(biāo)、土壤理化性質(zhì)和土壤酶活指標(biāo)的主成分載荷和貢獻(xiàn)率。

2 結(jié)果

2.1 鹽脅迫條件下哈茨木霉ST02對(duì)椒樣薄荷生長(zhǎng)和光合作用的影響

NaCl脅迫影響椒樣薄荷的生長(zhǎng)和光合作用強(qiáng)度，NaCl脅迫條件下椒樣薄荷的株高（SL）、地上部分鮮重（FW）、光合作用強(qiáng)度（Pn）和葉片的葉綠素含量（SPAD）都明顯小于對(duì)照；哈茨木霉ST02促進(jìn)椒樣薄荷的生長(zhǎng)，ST02處理的椒樣薄荷SL明顯高于對(duì)照，F(xiàn)W、Pn和SPAD與對(duì)照相比沒(méi)有明顯變化；NaCl和ST02聯(lián)合處理?xiàng)l件下，椒樣薄荷SL、FW、Pn和SPAD與對(duì)照相比都沒(méi)有明顯差異，但都明顯高于NaCl處理?xiàng)l件下椒樣薄荷的SL、FW、Pn和SPAD值，說(shuō)明哈茨木霉ST02能夠緩解NaCl對(duì)椒樣薄荷生長(zhǎng)和光合作用的脅迫，促進(jìn)鹽脅迫條件下椒樣薄荷的生長(zhǎng)和光合作用強(qiáng)度（圖1）。

圖1 不同處理對(duì)椒樣薄荷生長(zhǎng)和光合作用的影響Fig.1 Growth and photosynthesis intensity of peppermint under different treatments

2.2 哈茨木霉ST02對(duì)椒樣薄荷耐鹽生理生化指標(biāo)影響

NaCl脅迫導(dǎo)致細(xì)胞中活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產(chǎn)生，使細(xì)胞發(fā)生氧化損傷，細(xì)胞膜中脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)生MDA［21］，因此NaCl處理椒樣薄荷葉片中MDA含量顯著升高（圖2-A）。哈茨木霉ST02處理的椒樣薄荷葉片中MDA含量沒(méi)有明顯變化，但NaCl脅迫條件下，ST02處理的椒樣薄荷葉片中MDA含量與NaCl處理相比顯著降低，說(shuō)明ST02能夠緩解NaCl脅迫造成的氧化損傷（圖2-A）。可溶性蛋白（SP）和脯氨酸（Pro）是細(xì)胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，NaCl脅迫條件下細(xì)胞內(nèi)大量積累SP和Pro以維持細(xì)胞內(nèi)外滲透平衡［21-22］，NaCl處理的椒樣薄荷葉片中SP和Pro含量顯著升高，哈茨木霉ST02能降低NaCl脅迫引起的SP和Pro含量升高（圖2-B，C）。

圖2 不同處理對(duì)椒樣薄荷氧化損傷和滲透調(diào)節(jié)相關(guān)物質(zhì)含量的影響Fig.2 Oxidative damage and osmotic regulatory substances contents of peppermint under different treatments

抗氧化酶可以清除細(xì)胞中NaCl脅迫產(chǎn)生的ROS并維持ROS平衡，促進(jìn)細(xì)胞對(duì)NaCl脅迫的耐受性［21］。本研究顯示NaCl處理的椒樣薄荷葉片中抗氧化酶（SOD、POD和CAT）活性均明顯低于對(duì)照，哈茨木霉ST02處理的椒樣薄荷葉片中SOD、POD和CAT活性高于對(duì)照，說(shuō)明NaCl抑制抗氧化酶活性，而ST02促進(jìn)抗氧化酶活性（圖3）。NaCl和ST02聯(lián)合處理的椒樣薄荷葉片中SOD、POD和CAT都高于在NaCl處理椒樣薄荷葉片的活性（圖3）。說(shuō)明哈茨木霉ST02能夠緩解NaCl脅迫對(duì)抗氧化酶活性的抑制作用，增強(qiáng)鹽脅迫條件下椒鹽薄荷的抗氧化酶活性，通過(guò)提高其抗氧化防御反應(yīng)促進(jìn)椒樣薄荷的耐鹽性。但關(guān)于不同抗氧化酶活性，ST02對(duì)NaCl 脅迫的緩解作用效果不同，關(guān)于SOD活性，NaCl和ST02聯(lián)合處理實(shí)驗(yàn)組大于NaCl處理實(shí)驗(yàn)組，小于對(duì)照組，說(shuō)明ST02未完全緩解NaCl脅迫對(duì)SOD活性的抑制作用（圖3-A）；關(guān)于POD活性，NaCl和ST02聯(lián)合處理實(shí)驗(yàn)組大于對(duì)照組，小于ST02處理實(shí)驗(yàn)組，說(shuō)明ST02對(duì)POD活性的促進(jìn)作用大于NaCl的抑制作用；關(guān)于CAT活性，NaCl和ST02聯(lián)合處理實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組類似，說(shuō)明ST02對(duì)POD活性的促進(jìn)作用正好抵消NaCl的抑制作用（圖3-C）。

圖3 不同處理對(duì)椒樣薄荷抗氧化酶活性的影響Fig.3 Influences of different treatments on peppermint antioxidase activity

2.3 鹽脅迫條件下哈茨木霉ST02對(duì)椒樣薄荷生理生長(zhǎng)綜合效應(yīng)

NaCl處理椒樣薄荷的生理生長(zhǎng)綜合效應(yīng)值（PGCI）小于0，說(shuō)明NaCl抑制椒樣薄荷的生長(zhǎng)和生理，且NaCl處理對(duì)不同指標(biāo)的作用強(qiáng)度為SOD＞CAT＞POD＞SPAD＞Pn＞FW＞SL；哈茨木霉ST02處理促進(jìn)椒樣薄荷的生長(zhǎng)和生理（PGCI＞0），且對(duì)不同指標(biāo)的作用強(qiáng)度表現(xiàn)為POD＞CAT＞SOD＞SL＞FW＞SPAD＞Pn；NaCl處理?xiàng)l件下施加ST02處理，PGCI＜0，且其絕對(duì)值小于NaCl處理PGCI的絕對(duì)值，較接近于0，說(shuō)明ST02能夠較大部分緩解NaCl對(duì)椒樣薄荷生長(zhǎng)和生理的脅迫（表2）。NaCl脅迫條件下施加ST02處理，對(duì)指標(biāo)FW和SOD表現(xiàn)出抑制作用（PGI2＜0，PGI5＜0），對(duì)其他指標(biāo)表現(xiàn)為促進(jìn)作用，作用強(qiáng)度表現(xiàn)為：SOD＞POD＞SPAD＞CAT＞FW＞Pn＞SL，且數(shù)據(jù)顯示NaCl和ST02 處理對(duì)不同生理生長(zhǎng)指標(biāo)的效應(yīng)不等于NaCl處理和ST02處理之和（表2），說(shuō)明NaCl脅迫條件下ST02對(duì)椒樣薄荷的生理生長(zhǎng)的影響不僅是兩種處理的影響，而是通過(guò)與復(fù)雜的環(huán)境互作實(shí)現(xiàn)的。

表2 不同處理椒樣薄荷生理生長(zhǎng)綜合指數(shù)Table 2 Physiological/growth comprehensive index（PGCI）of peppermint under different treatments

2.4 鹽脅迫條件下哈茨木霉ST02對(duì)椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響

NaCl處理顯著提高土壤pH和EC，哈茨木霉ST02對(duì)土壤pH和EC沒(méi)有影響，NaCl和ST02聯(lián)合處理的椒樣薄荷根區(qū)土壤pH與NaCl處理組類似，明顯大于對(duì)照和ST02處理組，而 EC明顯小于NaCl處理組，明顯大于對(duì)照和ST02處理組，說(shuō)明ST02處理的椒樣薄荷能夠降低鹽脅迫土壤的EC，即降低根區(qū)土壤鹽濃度，脫鹽率為17.36%；NaCl脅迫對(duì)土壤CEC沒(méi)有明顯影響，而ST02明顯提高土壤CEC值，NaCl和ST02聯(lián)合處理實(shí)驗(yàn)組CEC與對(duì)照相比沒(méi)有明顯差異；NaCl和ST02聯(lián)合處理土壤中OM、AP和AK的含量與對(duì)照相比均沒(méi)有明顯差異；NaCl處理明顯降低土壤中AN含量，NaCl和ST02聯(lián)合處理時(shí)ST02顯著提高土壤中AN的含量（表3）。

表3 不同處理椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)Table 3 Physicochemical properties of peppermint root zone soil under different treatments

2.5 鹽脅迫條件下哈茨木霉ST02對(duì)椒樣薄荷根區(qū)土壤酶活的影響

如圖4所示，ST02顯著提高SUE和SNEP活性，但NaCl和ST02聯(lián)合處理實(shí)驗(yàn)組土壤中SUE和SNEP活性與對(duì)照相比沒(méi)有明顯差異（圖4-A，D）；土壤中SSC活性從高到低依次為：對(duì)照＞ST02處理＞NaCl處理＞ST02和NaCl聯(lián)合處理（圖4-B）；土壤中SCL活性不受NaCl影響，ST02處理和ST02和NaCl聯(lián)合處理實(shí)驗(yàn)組土壤中SCL活性明顯高于對(duì)照和NaCl處理實(shí)驗(yàn)組（圖4-C）；NaCl脅迫條件下，ST02處理也能顯著提高土壤的SCAT酶活性（圖4-E）。

圖4 不同處理對(duì)椒樣薄荷根區(qū)土壤酶活性的影響Fig.4 Influences of different treatments on the activities of soil enzyme

2.6 椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)與椒樣薄荷生長(zhǎng)生理指標(biāo)相關(guān)性分析

通過(guò)對(duì)椒樣薄荷生長(zhǎng)生理指標(biāo)與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析（圖5），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，椒樣薄荷SL與土壤pH、EC顯著負(fù)相關(guān)，與土壤中SCL活性顯著正相關(guān)；椒樣薄荷FW與土壤EC顯著負(fù)相關(guān)，與土壤CEC、OM和AP含量，以及SSC、SCL和SNEP活性顯著正相關(guān)；椒樣薄荷Pn值與土壤EC顯著負(fù)相關(guān)，SPAD與土壤SCL活性顯著正相關(guān)；椒樣薄荷葉片中MDA、SP和Pro含量與土壤pH和EC顯著正相關(guān)，與土壤SSC和SCL活性顯著負(fù)相關(guān)，Pro含量還與土壤中AP含量顯著負(fù)相關(guān)；椒樣薄荷葉片中SOD活性與土壤pH和EC顯著負(fù)相關(guān)，與土壤AP含量，以及土壤SUE、SSC、SCL和SNEP活性呈顯著正相關(guān)；POD活性與土壤EC顯著負(fù)相關(guān)，與土壤CEC、AP含量以及SCL和SNEP活性呈顯著正相關(guān)；CAT活性與土壤pH和EC顯著負(fù)相關(guān)，與土壤CEC、AP含量以及SCL活性顯著正相關(guān)（表4）。另外土壤酶活性與土壤理化性質(zhì)之間的相關(guān)系數(shù)顯示，土壤SUE活性與土壤CEC、AN含量和SNEP活性顯著正相關(guān)；土壤SSC活性與土壤pH、EC和SCAT活性顯著負(fù)相關(guān)；土壤SCL活性與土壤AN含量和SCAT活性顯著正相關(guān)；土壤SNEP活性與EC顯著負(fù)相關(guān)，與CEC和SUE活性顯著正相關(guān)；SCAT活性與AN含量和SCL活性顯著正相關(guān)，與SSC活性顯著負(fù)相關(guān)（表4）。以上相關(guān)性分析結(jié)果說(shuō)明，椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性影響椒樣薄荷的生長(zhǎng)與生理性狀，同時(shí)土壤理化性質(zhì)也對(duì)土壤中酶活性產(chǎn)生影響。

表4 椒樣薄荷生理生長(zhǎng)性狀和根際土壤理化性質(zhì)相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficient between physiological/growth indexes of peppermint and physicochemical properties of its root zone soil

圖5 椒樣薄荷生理生長(zhǎng)和根際土壤理化性質(zhì)相關(guān)性Fig.5 Correlation analysis between physiological/growth index of peppermint and physicochemical properties of its root zone soil

2.7 椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)與椒樣薄荷生長(zhǎng)生理指標(biāo)主成分分析

對(duì)不同處理椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)和椒樣薄荷生長(zhǎng)生理相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析（PCA），提取特征值大于1的主成分的特征根及方差貢獻(xiàn)率，解釋不同處理對(duì)椒樣薄荷生長(zhǎng)生理指標(biāo)及根區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響，并分析影響椒樣薄荷生長(zhǎng)生理的主要根區(qū)土壤因子。本研究共提取5個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率84.52%（表5）。其中第一個(gè)主成分（PC1）的特征根為10.949，方差貢獻(xiàn)率為49.766%；第二個(gè)主成分（PC2）的特征根為2.991，方差貢獻(xiàn)率為13.595%，其余3個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率都小于10%（表5）。取前兩個(gè)主成分PC1和PC2作圖表征不同處理對(duì)椒樣薄荷生理生長(zhǎng)和土壤理化性質(zhì)的影響，以及各指標(biāo)對(duì)變量的貢獻(xiàn)率排序。

由圖6-A可見(jiàn)，哈茨木霉ST02處理樣品聚集分布在PC1軸正方向，NaCl處理樣品分布在PC1軸負(fù)方向，對(duì)照樣品分布在PC2軸負(fù)方向，NaCl和ST02聯(lián)合處理樣品分布在PC2軸正方向，且不同處理與對(duì)照區(qū)域分布明顯，說(shuō)明不同處理在椒樣薄荷生理生長(zhǎng)和土壤理化性質(zhì)方面存在顯著差異。各指標(biāo)因子載荷反應(yīng)各指標(biāo)對(duì)主成分的影響，與第一主成分相關(guān)性較高（載荷因子＞0.5）的指標(biāo)16個(gè)，其中SL、FW、Pn、SPAD、SOD、POD、CAT、AP、SSC、SCL和SNEP與第一主成分正相關(guān)，MDA、SP、Pro、pH和EC與第一主成分負(fù)相關(guān)，與第二主成分相關(guān)性較高的指標(biāo)共6個(gè)，其中pH、EC、AN、SCL和SCAT與第二主成分正相關(guān)、SSC與第二主成分負(fù)相關(guān)（表6）。椒樣薄荷的生長(zhǎng)生理與第一主成分相關(guān)性較高的，是第一主成分的主要因子，其中與第一主成分相關(guān)度較高的土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性為AP、SSC、SCL、SNEP、pH和EC，這些土壤因子是影響椒樣薄荷生長(zhǎng)最主要的土壤因子，對(duì)椒樣薄荷生長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率大小排序?yàn)椋篍C＞SCL＞SSC/SNEP＞AP＞pH（圖6-B，表5）。

表6 各指標(biāo)主成分分析后成分載荷矩陣與貢獻(xiàn)率Table 6 Loading factors and contribution ratio of principal component analysis for each index

圖6 椒樣薄荷生長(zhǎng)生理和土壤理化性質(zhì)PCA分析Fig.6 Principal component analysis of peppermint physiological/growth index and physicochemical properties of root zone soil

表5 各指標(biāo)主成分分析Table 5 Principal component analysis

3 討論

健康的土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，鹽漬化是影響土壤質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。鹽漬化土壤中所含有的大量鹽分破壞土壤的水分平衡和養(yǎng)分運(yùn)輸，影響土壤理化性質(zhì)，進(jìn)而影響作物的生長(zhǎng)。近年來(lái)，耐鹽植物和耐鹽微生物菌劑在鹽漬土壤改良中的應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)［2，23］。本研究利用耐鹽椒樣薄荷和耐鹽木霉ST02，研究ST02對(duì)鹽脅迫條件下椒樣薄荷生長(zhǎng)生理，根區(qū)土壤理化性質(zhì)及土壤酶活性的影響，解釋木霉菌提高植物耐鹽性及對(duì)鹽漬土壤修復(fù)的作用規(guī)律，為黃河三角洲地區(qū)鹽漬土壤修復(fù)和耐鹽植物的高效栽培提供理論基礎(chǔ)。

耐鹽微生物能夠通過(guò)多種不同途徑，促進(jìn)植物耐鹽性［24］。木霉菌是土壤中常見(jiàn)的一類促生生防真菌，有研究發(fā)現(xiàn)木霉菌能夠通過(guò)木霉-植物之間的相互作用，誘導(dǎo)植物產(chǎn)生對(duì)鹽脅迫的耐受性［5］。本研究中耐鹽木霉ST02能夠緩解NaCl脅迫對(duì)椒樣薄荷生長(zhǎng)的抑制，促進(jìn)鹽脅迫條件下椒樣薄荷的生長(zhǎng)和光合作用強(qiáng)度，減輕鹽脅迫對(duì)細(xì)胞的氧化損傷，增強(qiáng)抗氧化酶活性，促進(jìn)椒樣薄荷的耐鹽性。

木霉菌能夠在土壤中傳播并在植物根系中定殖，容易轉(zhuǎn)移和吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可以有效地改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤中養(yǎng)分含量［6-7，13］。目前，有研究報(bào)道，木霉菌施加后，通過(guò)刺激微生物或植物根系分泌有機(jī)酸類物質(zhì)，來(lái)降低土壤pH［13］。本研究中ST02能改變土壤pH，可能與椒樣薄荷的根系分泌物和根區(qū)微生物群落有關(guān)，需要進(jìn)一步研究探討。研究報(bào)道鹽漬土壤中種植耐鹽植物和施用微生物菌劑，土壤中可溶性鹽含量顯著下降［25］，本研究表明，耐鹽哈茨木霉ST02能夠緩解鹽脅迫導(dǎo)致的土壤電導(dǎo)率升高，使土壤鹽濃度降低17.36%。木霉菌施入土壤后，可與土壤中一些微生物或其他元素發(fā)生反應(yīng)，改善土壤理化性狀，使土壤中的氮、磷、鉀得以釋放和穩(wěn)固，增加土壤有機(jī)質(zhì)和土壤肥力［6-7］。本研究顯示，耐鹽哈茨木霉ST02能夠顯著提高NaCl脅迫條件下椒樣薄荷根區(qū)土壤中AN的含量。固氮菌屬能將氮素固定于體內(nèi)，死后殘?bào)w經(jīng)分解后向外釋放提供氮素營(yíng)養(yǎng)，因此土壤中氮素營(yíng)養(yǎng)含量的增加可能與土壤中固氮菌屬的生命活動(dòng)有關(guān)［26］，需要進(jìn)一步研究根區(qū)土壤中微生物群落差異。

植物根區(qū)土壤中存在大量的土壤酶，土壤酶活性能夠影響土壤中養(yǎng)分的有效性和土壤理化性質(zhì)，酶活大小反映土壤中生化反應(yīng)的方向和強(qiáng)度［27］。本研究表明，鹽脅迫條件下ST02顯著提高椒樣薄荷根系土壤中SCL和SCAT活性；無(wú)NaCl脅迫的條件下，ST02顯著提高SUE活性，NaCl脅迫條件下，ST02對(duì)SUE活性影響不明顯，且通過(guò)相關(guān)性分析，土壤中AN含量與SUE、SCL和SCAT呈顯著正相關(guān)，與研究結(jié)果顯示的ST02顯著提高鹽脅迫條件下AN含量相符。木霉菌劑施入土壤后，引起土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性的改變，影響土壤中微生物群落多樣性和組成，本文中的耐鹽木霉菌劑是否會(huì)對(duì)土壤生物群落產(chǎn)生長(zhǎng)期影響需繼續(xù)研究探討。

4 結(jié)論

鹽脅迫條件下，耐鹽哈茨木霉ST02促進(jìn)椒樣薄荷生長(zhǎng)和光合作用強(qiáng)度，影響椒樣薄荷耐鹽生理生化指標(biāo)；ST02能夠影響椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)，降低鹽脅迫處理引起的土壤電導(dǎo)率升高，顯著提高NaCl脅迫條件下土壤中AN含量、SCL活性和SCAT活性；土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性影響椒樣薄荷的生長(zhǎng)與生理性狀，且影響椒樣薄荷生理生長(zhǎng)最主要的土壤因子為：EC＞SCL＞SSC/SNEP＞AP＞pH。