接种AMF对煤矿废弃物上高丹草的生长和叶绿素荧光的影响

高雁琳， 李钧敏， 闫　明*

( 1. 山西师范大学 生命科学学院， 山西 临汾 041004； 2. 浙江省植物进化生态学与保护重点实验室，浙江 台州 318000； 3. 台州学院 生态研究所， 浙江 台州 318000 )



接种AMF对煤矿废弃物上高丹草的生长和叶绿素荧光的影响

高雁琳1， 李钧敏2,3， 闫明1*

( 1. 山西师范大学 生命科学学院， 山西 临汾 041004； 2. 浙江省植物进化生态学与保护重点实验室，浙江 台州 318000； 3. 台州学院 生态研究所， 浙江 台州 318000 )

摘要：为改善采矿废弃物上植被生长状况，提高植物成活率，该研究采用盆栽试验法，以高丹草为材料，选用摩西球囊霉(Glomus mosseae，G. m)和地表球囊霉(G. versiforme,G. v)两种AM真菌，分别研究单接种和混合接种对粉煤灰(S1)、煤矸石(S2)和粉煤灰与煤矸石混合物(S3)三种煤矿废弃物基质上高丹草(Sorghum bicolor × S. sudanense )生长及叶绿素荧光的影响，并以正常沙土(S4)作为对照。结果表明：(1)4种基质上，3种接种处理均获得较高侵染率，在基质S1、S3和S4上均为接种摩西球囊霉对高丹草根系侵染率最高，分别为49.04%、57.40%、43.34% ，在基质S2上，混合接种处理对高丹草根系侵染效果最好，达49.33%。(2)3种煤矿废弃物基质上高丹草根长、干重、叶绿素含量、Fv/Fo、qP和Yield显著降低。接种AM真菌显著提高了高丹草的生长和光合效率。与其他处理相比，在基质S1、S3和S4上，接种摩西球囊霉显著增加了根长、干重、叶绿素含量、Fv/Fo、qP和Yield，在基质S2上，接种地表球囊霉显著增加了根长、干重，接种地表球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉(G. mv)处理间叶绿素荧光参数均无显著差异。这表明在煤矿废弃物基质的复合逆境中高丹草生长和光合作用显著受到抑制，AM真菌可通过提高高丹草叶绿素含量，改善叶片叶绿素荧光和光合作用，促进植物生长，来缓解该复合逆境对高丹草造成的伤害，增强其对煤矿废弃物不良环境的抗逆性，提高煤矿区植被恢复效果。接种摩西球囊霉对粉煤灰以及粉煤灰和煤矸石混合基质上高丹草的促进作用最佳，而接种地表球囊霉更适于煤矸石基质上高丹草的生长。

关键词：丛枝菌根真菌(AMF)， 煤矿废弃物， 高丹草， 生长， 叶绿素荧光

煤矿开采对环境造成极大扰动，引发了一系列如水土流失、土地贫瘠化、盐碱化等亟待解决的生态环境问题，采煤沉陷区是煤矿废弃地土地复垦与生态重建的主要类型，其综合治理是目前矿区生态恢复的一个重大难题(袁宵梅等, 2008)。充填复垦作为采煤沉陷区植被重建的主要方式之一，使用煤矸石和粉煤灰等煤矿废弃物作为充填复垦材料，一方面减少煤矿废弃物的排放，另一方面也解决了由其堆放引发的环境污染等问题(毕银丽等, 2005a; Zhao et al, 2015)。然而，由于煤矸石、粉煤灰通常具有物理结构不良、保水保肥能力差、营养元素缺乏、重金属浓度高、盐分含量过高、极端pH值以及微生物区系稀少且活性极低等许多不利因子，这些不利因子对植物的胁迫或是单一的，或是多个胁迫因子同时对植物构成交叉伤害(赵仁鑫等, 2013)，从而引起植物生长以及生理活性降低，最终导致植被退化。因此，增强煤矿废弃地植被的抗逆性，提高植物成活率的研究具有实际意义。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)存在于几乎所有类型的土壤中，可以与陆地上绝大部分的高等植物物种形成互惠共生体(Smith & Read, 2008)。AM真菌能够改良土壤结构 (Daynes et al, 2013)，促进植物的水分和矿质营养的吸收(Zhao et al, 2015)，从而提高植物生长、光合效率以及对盐碱、过酸和重金属等不良环境的耐受性(刘润进和李晓林, 2000; Estrada et al, 2013; 田野等, 2013)。

目前，煤矿区AM真菌的研究，一方面集中在对煤矿区AM真菌的调查、分类以及优势AM真菌的筛选(杜涛, 2013; 于淼, 2013)，一方面集中在通过添加污泥或堆肥，或与其他微生物联合接种对煤矿区土壤进行改良如土壤酶活性、养分等(Qian et al, 2012; 李少朋等, 2013)和对煤矿区植被修复如通过影响植物矿质营养吸收、分配(Channabasava et al, 2015; Zhao et al, 2015)，重金属吸收、转移(Guo et al, 2014)，增强抗氧化酶活性(Kong et al, 2014)以及修复受损根系(岳辉, 2012)等，提高植物的生长活性。尽管在干旱(Ruiz-Sánchez et al, 2010)、盐碱(Porcel et al, 2015)、重金属(田野等, 2013)等单一胁迫下AM真菌对光合作用的影响已有研究，但是AM真菌对煤矿废弃物复合逆境中植物的光合作用的影响相关研究较少。那么，在煤矿废弃物不利因子复合胁迫下，AM真菌如何影响植物的光合荧光参数，能否提高植物的生长和光合效率，增强植物对该不良环境的抗逆性？本研究通过室内试验模拟室外煤矿区废弃地环境，以高丹草为研究对象，分析了单接种和混合接种AM真菌对不同类型煤矿区废弃物上高丹草的生长和叶绿素荧光参数的影响，并进一步筛选出不同类型的煤矿废弃物上高丹草接种的最适AM菌种，以期为运用菌根技术提高煤矿区植被恢复效果提供理论基础。

1材料与方法

1.1 材料

选择禾本科草本植物高丹草(Sorghumbicolor×S.sudanense)，晋草1号，种子购自临汾市小麦研究所。供试菌种选用摩西球囊霉(Glomusmosseae, G.m)和地表球囊霉(G.versiforme, G.v)，菌种购自北京市农林科学院植物与营养资源研究所，接种剂为以高粱为宿主植物繁殖的土沙混合物，内含供试菌种孢子、被侵染根段和根外菌丝。供试基质以煤矸石、粉煤灰为主要材料，表层覆盖土沙混合物(黄土和河沙体积比为3∶1)。煤矸石取自临汾市煤运公司煤炭转运站，粉煤灰取自漳泽电力临汾热电公司。盆栽容器是棕色的圆形塑料花盆(盆口直径18 cm × 盆底直径14 cm × 盆高15 cm)。

1.2 试验设计与处理

采用随机区组设计，设置2个因素(菌根×基质)。其中接种菌根有4个水平，分别是不接种对照(CK)、接种摩西球囊霉、接种地表球囊霉以及两者混合接种摩西球囊霉+地表球囊霉(G.mv)4个处理；栽培基质也有4个水平，分别是粉煤灰、煤矸石、粉煤灰与煤矸石混合(按体积比1∶4)、沙土混合物(按体积比1∶3)作为对照，依次编号S1～S4，供试基质基本理化性质见表1。每个处理设4个重复，4种基质共计64盆。试验采用盆栽法。播种前，挑选籽粒饱满，大小均一的种子，用10% H2O2消毒10 min，无菌水冲洗数遍后，置于湿润纱布上，于25 ℃培养箱催芽，种子露白即可播种。栽培容器用水清洗干净后，用75%酒精消毒。栽培基质调配前，煤矸石过3 mm筛，黄土、河沙和粉煤灰过1 mm筛，经121 ℃高温高压蒸汽灭菌2 h，取出放置1周后待用。每盆装厚度约8 cm的灭菌基质，粉煤灰、煤矸石、粉煤灰与煤矸石混合物及沙土混合物的质量分别为1 405、1 785、1 598、2 250 g，其上覆盖灭菌沙土800 g，厚度约3 cm，采用菌种层接法，分别称取接种剂摩西球囊霉、地表球囊霉以及2种菌剂按1∶1比例混合均匀后的接种剂，各120 g，将60 g菌剂均匀撒施在土壤表面，放入已催芽的种子20粒，在其上覆盖60 g菌剂，再覆盖沙土220 g，厚度约1 cm。不接种处理采用相同方法加入120 g的灭菌菌剂。用称重法维持基质含水量在田间持水量的80%左右。

表 1　供试基质基本理化性质

1.3 测定参数和方法

1.3.1 侵染与生长状况测定在对高丹草培养8周后，测定株高，将植株培养基质连同花盆一起浸泡在水中，待基质松软后将植株从花盆中小心取出，洗净根系后，使用WinRHIZO根系分析仪测定主根长度；每种处理随机选取鲜根2 g保存于FAA固定液中，用Phillips & Hayman (1970)方法进行染色，统计菌根侵染率；并将其按根和地上部分开，置于烘箱中105 ℃烘干至恒重，称重。丙酮浸提法(孔祥生和易现锋, 2008)测定高丹草叶片的叶绿素a (Chl a)、叶绿素b (Chl b)和总叶绿素[Chl (a+b)]含量，并计算叶绿素a/b (Chl a/b)。

1.3.2 叶绿素荧光参数测定植株生长至8周，使用美国Opti-science公司制造的OS5-FL型调制式叶绿素荧光仪，选用完全展开的第三片叶进行叶绿素荧光参数测定。测定前暗适应20 min，测定参考高俊凤(2006) 的方法步骤。

1.4 统计与分析

所有试验数据使用Excel整理，用SPSS 17.0计算平均值和标准差，并进行方差分析和邓肯多重比较，Origin 9.0绘图。

2结果与分析

2.1 接种AM真菌对菌根侵染率和植株生长的影响

表2结果表明，4种基质上，未接种处理菌根侵染率不超过5%，可能是由于植物培养过程属于开放培养，空气或水中传播了真菌孢子导致污染，3种接种处理均获得较高的菌根侵染率，且均存在显著性差异。在基质S1、S3和S4上，接种摩西球囊霉处理菌根侵染率均为最高，分别为49.04%、57.40%、43.34%，接种地表球囊霉处理菌根侵染率较低，分别为 30.67%、39.65%、35.67%，而在基质S2上接种摩西球囊霉+地表球囊霉处理显著高于其他两种接种处理(为49.33%)，接种摩西球囊霉处理菌根侵染率较低(为33.43%)。接种摩西球囊霉处理在4种基质上菌根侵染率是S3>S1>S4>S2，接种地表球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉处理基质S2和S3间无显著差异，但显著高于基质S4，未接种处理4种基质间菌根侵染率无显著差异。

表 2接种AM真菌对矿区废弃物上高丹草菌根侵染率的影响

Table 2Effects of inoculation with AM fungi on mycorrhizal colonization rate ofSorghum

bicolor×S.sudanensein different substrates of coal wastes (%)

接种处理TreatmentS1S2S3S4摩西球囊霉G.m49.04±1.96Ba33.43±2.97Dc57.40±6.73Aa43.34±1.75Ca地表球囊霉G.v30.67±2.32Cc42.67±5.42Ab39.65±3.71Ac35.67±1.99Bb摩西球囊霉+地表球囊霉G.mv40.37±1.13Bb49.33±6.49Aa46.68±2.62Ab42.34±1.21Ba对照CK3.67±0.29Ad3.68±0.31Ad4.36±0.32Ad4.07±0.71Ac

注： 数据为平均值 ± 标准差，不同小写字母表示同一基质下不同处理间在P<0.05水平上差异显著； 不同大写字母表示同一处理下不同基质间在P<0.05水平上差异显著。下同。

Note: Values are mean ± SD, different lowercase letters mean significantly differences (P<0.05) between different treatments in same substrate; different capital letters mean significantly differences (P<0.05) between different substrates in same treatment. The same below.

图 1　接种AM真菌对不同矿区废弃物基质上高丹草生长的影响Fig. 1　Effects of inoculation with AM fungi on the growth of Sorghum bicolor×S. sudanense in different substrates of coal wastes

图 2　接种AM真菌对不同矿区废弃物上高丹草叶片叶绿素含量的影响　Fig. 2　Effects of inoculation with AM fungi on chlorophyll content in leaves of Sorghum bicolor × S. sudanense in different substrates of coal wastes

图 3　接种AM真菌对矿区废弃物上高丹草叶片叶绿素荧光参数的影响Fig. 3　Effects of inoculation with AM fungi on chlorophyll fluorescence parameters in leaves of Sorghum bicolor × S. sudanense in different substrates of coal wastes

在4种基质上，接种AM真菌显著增加了植物株高、根长和干重(图1，P<0.05)，3种接种处理间株高差异不显著。在基质S1和S3上，接种摩西球囊霉显著增加了根长和干重(P<0.05)，接种地表球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉处理间根长和干重差异不显著。在基质S2上接种地表球囊霉处理增加了根长和干重，接种摩西球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉处理间差异均不显著。在基质S4上，接种摩西球囊霉显著增加了根长和地上干重(P<0.05)，3种接种处理间地下干重差异不显著。无论接种与否，3种煤矿废弃物基质上高丹草各指标均低于基质S4。接种地表球囊霉处理，基质S2和S3间各指标均无显著差异，显著高于基质S1。未接种和其他接种处理，根长和干重均为基质S3较高。

2.2 接种AM真菌对高丹草叶绿素含量的影响

从图2可以看出，与未接种处理相比，4种基质上3种接种处理Chl a、Chl b、Chl (a+b)含量以及Chl a/b均显著增加(P<0.05)。在基质S1和S3上，接种摩西球囊霉处理Chl a和Chl (a+b)含量显著高于其他处理(P<0.05)，Chl a含量分别是未接种处理的1.45倍和1.34倍，Chl (a+b)含量分别是未接种处理的1.37倍和1.31倍。基质S4上，接种摩西球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉处理间Chl a、Chl (a+b)含量和Chl a/b均无显著差异。基质S1、S3和S4上，3种接菌处理相比，接种地表球囊霉处理Chl a、Chl (a+b)含量和Chl a/b均最低。在基质S2上，3种接菌处理相比，接种地表球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉处理Chl a、Chl (a+b)含量和Chl a/b差异均不显著，但显著高于接种摩西球囊霉处理(P<0.05)。在基质S1和S4上，3种接种处理间Chl b含量差异不显著。基质S2和S3上接种地表球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉处理间Chl b含量差异不显著，但在基质S2上显著高于接种摩西球囊霉处理(P<0.05)，在基质S3上显著低于接种摩西球囊霉处理。无论接种与否，4种基质上高丹草Chl a、Chl b、Chl (a+b)含量以及Chl a/b均为基质S4最高，其次是基质S3。

2.3 接种AM真菌对高丹草叶绿素荧光参数的影响

在4种基质上，接种AM真菌显著降低Fo值，在基质S1上，3种接种处理间差异不显著(图3)。基质S2上，接种摩西球囊霉处理的Fo显著高于其他2种接种处理(P<0.05)，接种地表球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉处理间无显著差异。在基质S3和S4上，接种摩西球囊霉处理的Fo显著低于其他处理，接种地表球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉处理间无显著差异。在基质S1和S3上，接种摩西球囊霉处理的Fv/Fo和Fv/Fm显著高于其他处理(P<0.05)，接种地表球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉处理间差异不显著。在基质S2上，接种摩西球囊霉处理的Fv/Fo和Fv/Fm显著低于其他2种接种处理，接种地表球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉处理间无显著差异。在基质S4上，接菌处理和未接菌处理间Fv/Fm无显著差异，接种摩西球囊霉处理的Fv/Fo显著高于其他处理(P<0.05)，接种地表球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉处理间Fv/Fo差异不显著。4种基质上，3种接种处理显著增加了qP和Yield，降低了NPQ。在基质S1上，3种接种处理间qP差异不显著，接种摩西球囊霉处理的Yield显著高于其他处理，接种摩西球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉处理间NPQ差异不显著。在基质S2上，接种地表球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉处理间qP、Yield和NPQ差异不显著，但qP、Yield显著高于接种摩西球囊霉处理，NPQ显著低于接种摩西球囊霉处理。在基质S3和S4上，接种摩西球囊霉处理qP和Yield显著高于其他2种接种处理，NPQ显著低于其他2种接种处理，接种地表球囊霉和摩西球囊霉+地表球囊霉处理间qP、Yield和NPQ无显著差异。无论接种与否，4种矿区废弃物基质上高丹草Fv/Fo、Fv/Fm、qP和Yield均为基质S4最高，其次是基质S3；基质S4上Fo显著低于其他基质，基质S3上Fo较基质S1和S2低，基质S1上NPQ显著高于其他基质。

3讨论

本研究中，4种基质上3种接种处理均具有较高的菌根侵染率，表明AM真菌与高丹草建立了良好的共生关系。4种基质不同，菌根侵染率以及菌种间的相互作用有差异，这可能是因为4种基质的pH、营养成分和有机质含量及基质类型等理化性质存在显著差异，菌根侵染率及菌种间的相互作用受到基质类型、pH值、矿质营养和有机质含量等理化性质以及宿主植物等因素的综合影响。菌根与基质以及宿主植物有一定选择性，不同菌种对不同基质的适应和生存能力以及宿主植物的亲和力不同，从而造成 AM真菌的侵染率以及真菌之间的相互作用不同(毕银丽等, 2005b; 陈宁等, 2006)。此外，接种AM真菌，基质的pH值、矿质元素以及有机物的含量等理化性质会发生一定变化(毕银丽和吴福勇, 2006)，这可能对AM真菌的侵染率及真菌间的互作效应产生一定影响。但在4种基质上2种AM真菌间的互作效应有待进一步研究。

煤矿废弃物基质上高丹草的生长发育显著受到抑制，接种AM真菌显著提高了高丹草株高、根长和干重。一般认为AM真菌对宿主植物侵染率越高，对促进植物生长的可能性也就越大(Hallett et al, 2009)。本试验中基质S1、S3和S4均符合侵染率越高，对植物生长促进效果越明显，这与赵仁鑫等(2013)和刘德良等(2013)的研究结果一致；然而在基质S2上，混合接种处理对高丹草的侵染率较其他接种处理高，但对高丹草的促进作用反而显著低于接种地表球囊霉处理。这与Bi et al (2003)的研究结果相似。这两种结果不一致的原因可能是因为菌根对宿主植物的作用不完全由侵染率决定(Koide & Elliott,1989)。从经济学的角度来说，AM真菌共生体对宿主植物产生的影响取决于菌根共生关系中宿主植物的成本与收益之间的平衡(Alkaraki, 2002)。宿主植物为AM真菌供应碳水化合物(成本)，AM真菌促进宿主植物对土壤中养分等的吸收以及提高宿主植物的抗逆能力(收益)。当宿主植物在菌根共生关系中投入成本与收益达到一定平衡时，表现为AM菌根侵染率越高，对宿主植物的促进效果越好；由于煤矿废弃物基质类型、条件以及菌种的适应性不同，可能造成菌根共生关系中的成本-收益不平衡，导致高的菌根侵染率反而对宿主植物的促进效果较差甚至抑制宿主植物的生长。无论接种与否，4种基质上高丹草的生长均表现为S4>S3>S2>S1。说明基质S3对植物生长的抑制程度较其他两种基质轻，粉煤灰和煤矸石按一定比例混合可对粉煤灰和煤矸石的理化性质起到一定的改良作用。毕银丽和吴福勇(2006)研究发现接种摩西球囊霉白三叶草干重表现为粉煤灰基质>煤矸石基质。王辉等(2005)则发现煤矸石上红豆的长势较粉煤灰好。本试验结果与王辉相似，这可能由于培养基质理化性质以及不同植物对基质类型和条件的适应性不同所致。由此可得，植物在煤矿废弃物基质上的生长效应由矿区基质类型和条件、菌种以及宿主植物共同决定，因此应合理筛选适合不同煤矿废弃物类型以及植物的菌种进行植被恢复。

叶绿素是高等植物进行光合作用的重要色素，在一定程度上可作为判断植物光合作用高低的指标。叶绿素a/b的值可反映叶绿体类囊体膜的稳定性和垛叠程度，垛叠程度越小，叶片对光抑制抵抗力越弱(胡梦芸等, 2009)。本试验中，3种煤矿废弃物基质上，高丹草叶绿素含量和叶绿素a/b均显著降低，这与胡梦芸等(2009) 和田野等(2013)的研究结果一致。说明煤矿废弃物基质不利因子的复合胁迫破坏了高丹草叶片叶绿体结构和类囊体膜的稳定性，光抑制增强，抑制了叶绿素合成或促进其降解，并且Chl a较Chl b对煤矿废弃物基质胁迫更敏感，同时，叶片对光能的捕获减少，降低光氧化对光合机构破坏风险，这是高丹草适应煤矿废弃物不良环境的自我保护调节机制。接种AM真菌有助于保持煤矿废弃物胁迫下叶绿体膜结构的稳定性，缓解了叶绿素的降解或提高了Chl a和Chl b的合成，并对Chl a含量促进程度大于Chl b含量，导致Chl a/b升高，说明在煤矿废弃物基质胁迫下高丹草通过增强类囊体膜的垛叠程度，提高其对光抑制的抵抗力，保证光合作用的正常进行。田野等(2013)研究发现Cd污染的土壤上接种AM真菌对黑麦草Chl b含量影响不大，这与本研究结果不同，可能与菌根真菌类型不同以及不同宿主植物对红光和蓝紫光的利用存在差异有关。

叶绿素荧光参数可作为逆境胁迫对光合机构伤害的内在响应的理想探针(赵昕等, 2009)。本研究表明，与基质S4相比，3种煤矿废弃物基质上高丹草叶片初始荧光(Fo)显著升高，表明煤矿废弃物不利因子造成高丹草叶片类囊体膜损伤，PSⅡ反应中心不可逆破坏或可逆失活，这可能是由于煤矿废弃物基质胁迫下产生过多的活性氧攻击PSⅡ所致。煤矿废弃物基质胁迫下，PSⅡ潜在光化学效率 (Fv/Fo)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、光化学猝灭系数(qP)和PSⅡ实际光化学量子产量(Yield)均显著降低，非光化学猝灭系数(NPQ)升高，这与其他植物在逆境胁迫下的研究结果一致(陈笑莹等, 2014; 冉琼和钟章成, 2015)。这说明在煤矿废弃物复合逆境中高丹草叶片PSⅡ反应中心实际光化学效率下降，光合电子传递受阻，从天线色素捕获的光能用于光化学反应的份额减少，导致过剩光能积累，光抑制加剧，PSⅡ反应中心的光化学活性降低，从而导致ATP、NADPH合成减少，碳同化能力降低。高丹草可通过增加热耗散缓解煤矿废弃物胁迫对光合机构破坏，是高丹草对该环境的适应机制。在基质S4上，接种AM真菌对Fv/Fm无显著影响，这是因为在正常的环境条件下Fv/Fm比较稳定(许大全等, 1992)。接种AM真菌显著降低了Fo和NPQ，提高了Fv/Fo、Fv/Fm、qP和Yield值，这与其他逆境胁迫下，接种AM真菌缓解的效果一致(Zhu et al, 2010; Porcel et al, 2015; 冉琼和钟章成, 2015)。这可能是由于AM真菌通过一定途径如促进根系对水分和矿质元素吸收(Sailo & Bagyaraj, 2005)，影响重金属的吸收和转移(刘德良等, 2013)，提高抗氧化物酶活性，增强活性氧清除能力(Kong et al，2014)等抑制了煤矿废弃物不利因子复合胁迫对PSⅡ反应中心的破坏，阻止了光合色素降解，提高了PSⅡ反应中心活性，促进高丹草叶片将吸收的光能更多用于光合反应，缓解光抑制，使高丹草叶片在该胁迫下保持较高的PSⅡ光化学效率，从而提高其光合能力和对煤矿废弃物胁迫的耐受性。

4结论

在煤矿废弃物基质复合逆境中高丹草的生长受到抑制，光合系统遭到破坏。4种基质上，3种接种处理均可很好地侵染高丹草根系并显著促进了高丹草的生长和光合作用。通过接种AM真菌可显著促进3种煤矿废弃物基质上高丹草叶片光合色素的合成或缓解其降解，提高了植物叶片Fv/Fo、qP和Yield，降低了Fo和NPQ，增强了植物的光合能力，增加高丹草的根长、株高以及生物量积累，提高植物的生长活性和对矿区废弃物基质不利因子如重金属、盐碱等的耐受性。综合分析3种接种处理对矿区废弃物基质上高丹草的生长和光合荧光特性的影响，表明接种摩西球囊霉对粉煤灰以及粉煤灰和煤矸石混合基质上高丹草的促进作用最佳，而接种地表球囊霉更适于煤矸石基质上高丹草的生长。因此，在煤矿区废弃地生态恢复中，为更好地发挥菌根的作用，应针对不同类型煤矿废弃地接种不同的AM真菌，在一定程度上可解决矿区废弃地植被生长受胁迫和易退化等问题，提高植被恢复效果。

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Effects of AMF inoculation on the growth and chlorophyll fluorescence ofSorghumbicolor×S.sudanensein coal wastes

GAO Yan-Lin1, LI Jun-Min2,3, YAN Ming1*

( 1.CollegeofLifeSciences,ShanxiNormalUniversity, Linfen 041004, China; 2.ZhejiangProvincialKeyLaboratoryofPlantEvolutionaryEcologyandConservation, Taizhou 318000, China; 3.InstituteofEcology,TaizhouUniversity, Taizhou 318000, China )

Abstract:To improve the growth and survival rate of plants in three types of coal wastes, we chose two kinds of arbuscular mycorrhizal fungis, Glomus mosseae (G. m) and G. versiforme (G. v), to study the effects of pure fungi, mixed bacteria on growth and photosynthetic fluorescence of Sorghum bicolor × S. sudanense in three types of coal wastes which were that fly ash (S1), coal gangue (S2) and the mixture of fly ash and coal gangue (S3) and the mixture of sand and earth (S4) which was the control group. The results were as follows: (1) In the four substrates, the symbiotic associations were successfully established between AMF and Sorghum bicolor × S. sudanense. The inoculation of G. m could obviously improved the infection rate to 49.04%, 57.40% and 43.34% in the substrates of S1, S3 and S4 and the mixed inoculation treatment had the best infection rate to 49.33% in the substrate of S2. (2) The plant height, root length, content of chlorophyll, Fv/Fo, qP and Yield of Sorghum bicolor × S. sudanense in three types of coal wastes significantly decreased. Inoculation of AM fungi significantly promoted the growth and photosynthetic efficiency of Sorghum bicolor × S. sudanense. Comparing with other treatments, inoculation of G.m significantly improved the root length, dry weight, the content of chlorophyll, Fv/Fo, qP and Yield in the substrates of S1, S3 and S4. In the substrate of S2, inoculation of G.v significantly increased the root length, dry weight and had little difference with mixed inoculation treatment on chlorophyll fluorescence parameters. The result indicated that the growth and photosynthesis of Sorghum bicolor × S. sudanense was inhibited in the composite adversity of different types of coal wastes. AM fungi was capable of alleviating the damage cased by the adverse factors of different types of coal mining wastes on Sorghum bicolor × S. sudanense by means of improve leaf chlorophyll content, photosynthesis, chlorophyll fluorescence and growth, and enhance Sorghum bicolor × S. sudanense’s stress-resistance. G.m was more suitable for the revegetation of fly ash and the mixture of fly ash and coal gangue, while G.v was more suitable for the revegetation of coal gangue.

Key words:AMF, coal wastes, Sorghum bicolor × S. sudanense, growth, chlorophyll fluorescence

DOI:10.11931/guihaia.gxzw201506025

收稿日期:2015-07-28修回日期： 2015-12-08

基金项目：国家自然科学基金(30800133，31270461)；山西师范大学校基金(ZR1211)[Supported by the National Natural Science Foundation of China (30800133，31270461); the School Fund of Shanxi Normal University (ZR1211)]。

作者简介：高雁琳 (1988-)，女，山西朔州人，硕士，研究方向为菌根生态学，(Email) cgsayll@126.com。*通讯作者： 闫明，博士，副教授，硕士生导师，主要从事植被生态学研究，(E-mail) mycorrhiza@sina.com。

中图分类号：Q945.79，S154.36

文献标识码：A

文章编号：1000-3142(2016)05-0539-09

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