外生菌根真菌接种与铝胁迫对土贡松幼苗生长的影响

叶锦培，黄振格，梁彩霞，韦耀妮，黎植强，程 飞

（1.广西国营苍梧县天洪岭林场，广西苍梧543108；2.广西大学林学院，广西南宁530004）

酸性土壤占世界可耕种土壤的40%，酸性土壤主要分布在我国南方，面积达204万hm2。酸性土壤pH值低，游离铝（Al）和交换性铝浓度过高，从而抑制植物生长，即铝毒[1-2]。铝离子能影响矿质营养的吸收和代谢，抑制细胞分裂和生长，破坏膜结构和功能，并抑制植物根系、茎部和叶片生长，导致组织坏死[3]。许多亚热带重要的用材树种受铝毒害的影响已有诸多报道，铝毒害已成为影响亚热带树种生长发育的一个重要因素[4]。

马尾松（Pinus massoniana L.）广泛分布于我国南方16省（区），是我国亚热带最主要的造林树种，用途广泛，综合利用程度高。马尾松分布区与酸性土壤分布相重叠，生长遭受铝毒制约。土贡松是马尾松在广西国营苍梧县天洪岭林场土贡分场的一个地理种源，因其生长表现优良，生长指标均高于相应国家马尾松速生标准，在2011年通过了林木良种认定[5]。土贡松作为广西马尾松优良种源，已在其人工林生长[6]、生物量[7]、产脂力[8]、营养元素分配[9]、遗传多样性[10]、木材特性[11-12]及采种母树林土壤物理特征[13]等方面进行了报道。然而，对土贡松幼苗的繁育仍没有开展研究。

由于外生菌根真菌除了可以促进营养元素吸收外，还可以提高宿主植物抗逆性[14-15]，因而，本研究以土贡松为材料，通过接种外生菌根真菌观察不同铝浓度胁迫下土贡松幼苗的生长表现，旨在为该马尾松地理种源在酸性土壤环境中的保护、推广和栽培提供技术参考。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

本研究在广西南宁市广西大学内进行。南宁市位于北回归线南侧，属湿润的亚热带季风气候，阳光充足，雨量充沛，霜少无雪，气候温和，夏长冬短，年平均气温在21.6℃左右，极端最高气温40.4℃，极端最低气温-2.4℃。冬季最冷的1月平均气温12.8℃，夏季最热的7，8月平均气温28.2℃。年均降雨量达1 304.2 mm，平均相对湿度为79%，气候特点是炎热潮湿。相对而言，一般是夏季潮湿，而冬季稍显干燥，干湿季节分明。夏天比冬天长得多，炎热时间较长。春秋2季气候温和，夏季降雨量集中。

1.2 试验材料

试验所用土贡松种子由广西国营苍梧县天洪岭林场提供。

1.3 试验设计

2017年2月初播种，播种前种子用0.5%高锰酸钾消毒30 min，45℃浸种24 h后，在25℃催芽待种子裂口露白时播种。播种基质为50%泥炭＋20%蛭石＋30%黄心土，基质通过高温灭菌。试验所用外生菌根真菌菌种为美味牛肝菌（Boletus edulis），经过扩大培养后制成菌液（改良 PDA），待菌丝长满后使用。将育苗基质装入营养钵，向距离营养钵2/3处基质喷施菌液200 mL，覆盖基质后播种，播种后再次喷100 mL菌液后，再覆薄层基质，以不接种真菌作为对照。Al溶液处理设置4个质量浓度，分别为 0（CK），50，100，200 mg/L。除 CK外，其他Al溶液pH值为4.2。土贡松幼苗生长60 d后，选取长势较为一致的幼苗进行Al胁迫处理，每3 d用Al处理液浇灌一次，每次50 mL。试验总共8个处理，每个处理30株土贡松幼苗。

1.4 测定项目及方法

Al溶液处理180 d后测定苗高和地径，整株生物量、地上部鲜质量和地下部鲜质量，并计算高径比和茎根比。

1.5 数据处理和分析

将试验数据录入到MSExcel中整理后，用SPSS 19.0进行进一步分析。本研究采用双因素方差分析，2个主因子分别为接种菌根真菌以及Al浓度，同时考虑二者交互效应对土贡松幼苗生长的影响。

2 结果与分析

2.1 外生菌根真菌接种和不同Al浓度对土贡松苗高的影响

双因素方差分析显示，Al浓度（P＝0.000）和接种菌根真菌（P＝0.001）对土贡松苗高均有极显著影响，而二者的交互作用对苗高没有统计学意义（P＝0.189）。如图1所示，同一Al浓度下，接种菌根真菌的幼苗均高于未接种幼苗。未接种真菌幼苗高度随铝浓度增加而降低；接种幼苗以200 mg/L Al处理苗高最低，而其他3个Al处理苗高随Al浓度增加而增加。总体看来，Al抑制了土贡松幼苗苗高，但接种菌根真菌可以缓解抑制效应，提高幼苗对Al胁迫的抗性。

2.2 外生菌根真菌接种和不同Al浓度对土贡松幼苗地径的影响

双因素方差分析显示，Al浓度（P＝0.204）、接种菌根真菌（P＝0.195）及其二者的交互作用（P＝0.572）对土贡松幼苗地径的影响均不存在统计学意义。然而，同一Al浓度下，除了200 mg/L Al处理外，其他3个Al浓度处理的菌根化幼苗地径均高于未接种幼苗（图2）。0～100 mg/L的Al处理未接种幼苗其地径随Al浓度增加而降低，到200 mg/L时地径略有增加；接种菌根真菌处理中，50 mg/L的Al处理幼苗地径最大，而200 mg/L地径最小，其他2个Al浓度处理介于二者之间。总体看来，Al在一定程度上影响了地径，且菌根化对Al胁迫有缓解作用，但地径会被Al浓度增高所抑制。

2.3 外生菌根真菌接种和不同Al浓度对土贡松幼苗鲜质量的影响

双因素方差分析表明，接种菌根真菌分别对土贡松幼苗总鲜质量（P＝0.016）和地上鲜质量（P＝0.009）有显著和极显著的影响，而Al浓度（总鲜质量P＝0.071，地上鲜质量P＝0.195）和交互效应（总鲜质量P＝0.481，地上鲜质量P＝0.556）对幼苗总鲜质量和地上鲜质量不存在统计学影响；Al浓度对土贡松幼苗地下鲜质量有极显著影响（P＝0.010），而接种菌根真菌（P＝0.148）和交互作用（P＝0.418）对地下鲜质量不存在统计学影响。

从图3可以看出，同一Al浓度下，除了0 mg/L的Al处理未接种土贡松幼苗的地下部鲜质量高于接种幼苗外，所有Al浓度处理的总鲜质量、地上部鲜质量以及除0 mg/L外的其他Al浓度处理的地下部鲜质量均表现为接种菌根真菌幼苗高于未接种幼苗。对于未接种菌根真菌幼苗，总鲜质量、地上部鲜质量和地下部鲜质量均随着Al浓度的增加而降低；接种菌根真菌幼苗则以50 mg/L（总鲜质量和地下部鲜质量）或100 mg/L（地上部鲜质量）Al处理最高，200 mg/L Al处理最低。总体看来，Al抑制了土贡松幼苗生物量，但接种菌根真菌可缓解抑制效应，增强幼苗对Al胁迫的抗性。

2.4 外生菌根真菌接种和不同Al浓度对土贡松幼 苗高径比和茎根比的影响

双因素方差分析表明，Al浓度（P＝0.062）、接种菌根真菌（P＝0.113）及其二者交互作用（P＝0.588）均没有对土贡松幼苗高径比产生统计学影响；同样，菌根真菌接种（P＝0.966）以及交互作用（P＝0.234）对幼苗茎根比没有显著影响，但Al浓度（P＝0.013）则表现出对茎根比的显著影响。图4表明，同一Al浓度下，除了50 mg/L Al处理未接种幼苗高径比大于接种幼苗外，而其他Al浓度处理则相反；茎根比以Al浓度低时（0，50 mg/L）接种幼苗茎根比大于未接种幼苗，而其他2个Al浓度处理则相反。对于高径比来说，未接种菌根真菌幼苗随Al浓度增加而小幅增加，而后降低；接种幼苗高径比则表现为100 mg/L Al处理最高，其次是0 mg/L Al处理，最低的是200 mg/LAl处理。尽管0 mg/LAl处理接种和未接种菌根真菌的幼苗的茎根比均高于50 mg/LAl处理，但是未接种菌根真菌幼苗茎根比大体随Al浓度增加而增加，而接种菌根真菌幼苗在0，200 mg/L Al处理下的茎根比较一致，Al浓度在50～200 mg/L时，幼苗茎根比随Al浓度增加而增加。高径比反映了幼苗粗壮程度，高径比越小，说明幼苗越粗壮；茎根比则反映了苗木生长均衡程度，茎根比小，说明根系发达，苗木健壮。从总体来看，尽管土贡松幼苗高径比和茎根比的分布不一致，但对于未接种幼苗来说，低浓度Al处理下幼苗更显健壮；而接种幼苗高径比在不同Al浓度下表现不稳定，但50，100 mg/L Al处理下的接种菌根真菌幼苗茎根比较低，表明其较其他Al处理幼苗根系更发达，幼苗更健壮。

3 讨论

Al胁迫下，比之非菌根植物幼苗，菌根真菌侵染能显著增强幼苗对N，P，K等养分的吸收。对马尾松幼苗的研究中，陈连庆等[16]盆播马尾松苗接种菌根真菌后，松苗生长和N，P，K元素累积量均有明显差异，菌根使幼苗根、茎、叶的养分富积。马琼等[17]接种外生菌根180 d后，对马尾松幼苗生长和N，P，K吸收有明显促进作用，接种幼苗株高、地径、生物量和N，P，K含量等显著增加。王艺等[18-19]除发现接种菌根可提高马尾松幼苗生长及根系活力外，还提高了幼苗的P和K含量。用松乳菇、彩色豆马勃和双色蜡蘑接种马尾松幼苗也可以得到类似的结果[20]。本研究中，Al胁迫情况下接种菌根真菌对土贡松幼苗生长的促进，与前人的研究结果相一致。

本研究中，从统计学的角度看，Al浓度和菌根接种对土贡松幼苗的部分生长指标的影响并不显著，然而各生长指标平均值在一定程度上显示出土贡松幼苗生长对Al浓度变化和接种菌根真菌的响应。总体看来，除了高径比和茎根比外，土贡松幼苗的其他生长指标均不同程度地受到了Al胁迫的影响，然而，菌根形成增强了土贡松幼苗对Al胁迫的抗性，甚至使Al质量浓度为50，100 mg/L下生长的幼苗有着更好的生长表现。

Al可以从生理、生化等多个层面上作用于植物，最终表现在对植物生长的抑制甚至影响其存活，而植物可以在细胞液泡和细胞壁中积累Al[21]，也可通过根系分泌有机酸来螯合Al，以缓解其毒害[22]。作为一种缓解植物Al毒的补充机制，菌根也可以分泌有机酸来降低Al的化学活性来提高植物的抗性[23-24]，同时，促进土壤中难溶养分的溶解进而增强植物对养分的吸收[25]。幼苗抗逆性的提高和生长的促进与菌根对幼苗养分吸收的强化密不可分，甚至对有些菌根真菌（如彩色豆马勃）而言，高Al浓度不但没有影响真菌，反而还促进了其生长和菌根形成，而且其生理功能和营养吸收能力都不受影响。真菌有利于幼苗对营养的吸收，特别是对难溶性P的利用，从而增加菌根化幼苗的生物量，促进幼苗生长和发育。

4 结论

本研究用外生菌根真菌接种土贡松幼苗，以未接种菌根真菌为对照，并用不同浓度的Al处理土贡松幼苗后发现，除了高径比和茎根比外，土贡松幼苗的苗高、地径、总鲜质量、地上部鲜质量和地下部鲜质量均不同程度地受到了Al胁迫的影响而低于接种菌根真菌的幼苗，菌根的形成增强了土贡松幼苗对Al胁迫的抗性，甚至使Al质量浓度在50，100 mg/L下生长的幼苗有着更好的生长表现。因此，菌根可以通过缓解Al胁迫而促进土贡松幼苗的生长。