不同环境下AMF对土壤及草莓生长的影响

王国夫 王芳媛 沈姝颖 许俊寅 徐燕娜 金雨思

(绍兴文理学院 元培学院，浙江 绍兴 312000)

在土壤微生物的影响因子中，现阶段对于AMF的实验数据效果较为广泛[1].AMF是一类广泛分布在土壤中、与寄主植物根系共生的真菌[2]，可为寄主提供氮(N)、磷(P)、硫(S)和水分，并保护寄主免受病原体的侵害，作为回馈，寄主植物则将光合作用的产物以脂肪酸的形式传递给AMF[3].此外，AMF的病原体可以保护寄主植物的根和减轻温度变化的影响.

非生物胁迫在自然环境中普遍存在，干旱、气温、盐分、pH和营养缺乏或过度都对AMF多样性具有影响[4]，尤其是土壤微生物的反映不可忽视[5].相对物种而言，环境对真菌基因型筛选的差异更加直接和显著，其中，当土壤pH低于5.5时，低pH更显著抑制AMF对根系的侵染和丛枝的形成，且酸性越强抑制效果越明显[6].本实验以土壤微生物为切入点，研究AMF对于种植草莓的影响，寻求在不同环境条件下AMF影响种植草莓土壤及草莓的机理[7]，为培育高产优质草莓提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验草莓(FragariaananassaDuch.)品种为“章姬”.实验于学校实验室进行.选取长势基本一致、健壮的草莓成株种植于塑料花盆内，选配适宜的壤土栽培，每盆栽3株，共27盆.种植后放置于24-26 ℃室内环境，进行缓苗.实验处理前草莓基本理化性质如下：叶面积为358.05 mm2，叶片厚度为0.38 mm，叶片氮、磷、钾含量分别为69.12 mg/g、10.91 mg/g、199.92 mg/g，叶绿素a、b含量分别为1.51 mg/g、3.67 mg/g，土壤基本理化性质如下：土壤酶活性为0.36 mg/g，土壤氮、磷、钾含量分别为38.09 mg/g、6.88 mg/g、94.13 mg/g，土壤容重为1.27 g/cm3，土壤比重为2.59 g/cm3，土壤孔隙度为50.09%.

1.2 实验方法

实验于2019年8月开始，室温内白天和晚上气温分别为(27±3)℃及(22±2)℃，自然光照，阴雨天气适当补光.采用三因素三水平正交设计方案，共9组，加上对照组，每组重复5次.采用盆栽试验，盆上口内径20 cm，下口内径17 cm，高15 cm，将花盆底部1/3埋于土壤中.对照组保持在正常环境下，即土壤pH为6.0，环境温度为28 ℃，不添加AMF.设3个处理：

(1)不同土壤pH处理：施加硫酸铝的稀释水，将土壤pH值分别调至5.5、6.0、6.5；

(2)不同AMF含量处理：接种处理分别加入20 g、40 g、60 g的丛枝菌根真菌；

(3)不同环境温度处理：将种植好的草莓分别置于18 ℃、22 ℃、26 ℃室内环境温度.

1.3 生长发育测定

根据三因素三水平正交设计方案，将种植草莓盆进行不同处理后，定期养护管理，并检查仪器设备的运行情况.栽后浇足水，及时松土.每10 d为一次植物测定周期，每组选取1盆(3株)长势均等草莓进行生理指标及形态指标测定.每10 d为一次土壤测定周期，进行土壤指标测定.

1.4 实验数据分析

使用Excel 2007以及SPSS 20.0统计软件进行数据整理及分析.

2 结果分析

2.1 处理前后草莓植株生长指标的变化

不同的环境因素会影响AMF的适应性[8].有研究发现，AMF的适应性会反应到植株生长指标上[9].试验结果表明，在处理20 d后，试验组7植株生长情况最优，即在土壤pH为6.5，环境温度为18 ℃，AMF添加量为20 g的组合中草莓植株生长综合情况最优.其中，试验组7的叶面积相比CK组增加了62.5%.在处理后，叶面积增加了14.3%，叶片厚度增加了36.6%.

表1 处理20 d后草莓生长指标数据表

生长指标试验号12345新叶数/片2.67±0.58b2.67±0.58b2.67±0.58b2.67±0.58b2.67±0.58b叶面积/mm2326.99±41.48e333.82±50.27e386.08±34.16d415.03±28.18bc441.03±37.68ab叶片厚度/mm0.34±0.06cd0.31±0.03d0.34±0.04cd0.42±0.07bc0.44±0.09ab叶绿素a/(mg·g-1)1.65±0.05abc1.55±0.03d1.67±0.05ab1.65±0.02abc1.69±0.03ab叶绿素b/(mg·g-1)3.41±0.12abcd3.37±0.06bcd3.50±0.09abc3.39±0.06abcd3.22±0.07d叶片氮含量/(mg·g-1)72.93±72.93ab73.78±73.78a73.62±73.62a73.36±73.36ab73.48±73.48ab叶片磷含量/(mg·g-1)12.33±12.33bcd13.15±13.15ab11.48±11.48cd12.37±12.37bc12.08±12.08cd叶片钾含量/(mg·g-1)201.03±201.03bc202.07±202.07ab203.40±203.40a203.12±203.12a201.65±201.65abc地上部分鲜重/g11.31±1.20cd11.75±1.23bc11.92±0.69bc11.87±0.42bc12.17±0.62abc地下部分鲜重/g9.50±0.17cd9.52±0.04cd9.63±0.09cd9.72±0.10c9.81±0.17bc地上部分干重/g8.09±1.24bc8.40±0.99abc8.74±0.61ab8.84±0.69ab9.09±0.64ab地下部分干重/g3.62±0.22bc3.62±0.38bc3.78±0.18ab3.79±0.10ab3.91±0.30ab总鲜重/g20.82±1.35e21.27±1.20de21.55±0.75cde21.59±0.35bcde21.99±0.70bcd总干重/g11.70±1.21cd12.03±1.09bcd12.52±0.80abc12.63±0.78abc13±0.93ab

注：不同字母表示不同差异水平，p<0.05

试验结果表明(表1、表2)，未经组合处理，各试验组的草莓植株生长指标均无显著性差异，在处理10 d和处理20 d后，各试验组的草莓植株生长指标均存在显著性差异.叶面积的指标较为明显，在处理20 d后，试验组5、8与试验组1、2、3、6、9、CK有显著差异.

表2 处理20 d后草莓生长指标数据表

生长指标试验号6789CK新叶数/片3.33±0.58ab4.33±0.58a4.00±1.00a3.33±0.58ab2.67±0.58b叶面积/mm2372.1±39.46d451.68±16.78a433.37±31.68ab395.19±42.52cd317.59±3.86e叶片厚度/mm0.41±0.06bc0.46±0.01ab0.45±0.03ab0.52±0.02a0.34±0.04cd叶绿素a/(mg·g-1)1.61±0.05bcd1.72±0.04a1.67±0.09ab1.69±0.05a1.58±0.05cd叶绿素b/(mg·g-1)3.29±0.25d3.32±0.04cd3.56±0.04a3.51±0.04abc3.55±0.03ab叶片氮含量/(mg·g-1)73.61±73.61a73.63±73.63ab72.97±72.97bc73.64±73.64a71.34±71.34bc叶片磷含量/(mg·g-1)12.04±12.04cd13.48±13.48a12.49±12.49abc13.37±13.37a11.33±11.33d叶片钾含量/(mg·g-1)202.02±202.02ab201.99±201.99ab202.50±202.50ab202.40±202.40ab200.18±200.18c地上部分鲜重/g12.59±0.50ab12.98±0.60a12.74±0.80ab12.73±0.43ab10.53±0.42d地下部分鲜重/g9.94±0.35abc10.26±0.37ab10.37±0.40a9.95±0.23abc9.20±0.16d地上部分干重/g9.10±0.28ab9.14±0.47ab9.25±0.57a8.74±0.31ab7.53±0.25c地下部分干重/g4.05±0.15a4.08±0.18a4.11±0.17a3.90±0.12ab3.40±0.19c总鲜重/g22.52±0.74abc23.24±0.92a23.12±0.62a22.68±0.64ab19.73±0.26f总干重/g13.15±0.43ab13.22±0.64ab13.36±0.70a12.65±0.43abc10.93±0.21d

注：不同字母表示不同差异水平，p<0.05

2.1.1 对草莓植株叶片氮含量的影响

经过处理后，各试验组叶片氮含量指标存在显著差异.如图1所示，试验组7在处理后叶片氮含量略高于试验组9、6，且明显高于CK组.叶片氮含量指标在处理20 d后，试验组6、7、9、CK的增长趋势相比处理10 d后的增长趋势变缓，且CK组指标增长趋势的变缓程度明显低于其余三组.

2.1.2 对草莓植株叶片磷含量的影响

经过处理后，各试验组叶片磷含量指标存在显著差异.如图2所示，在处理后试验组7叶片磷含量高于试验组8、9，且明显高于CK组.叶片磷含量指标在处理20 d后，试验组7、8、9的增长趋势相比处理10 d后的增长趋势变缓，而CK组指标呈先减少后递增的趋势.

图1 处理前后叶片氮含量变化趋势图

图2 处理前后叶片磷含量变化趋势图

2.2 处理前后草莓种植土壤指标的变化

有研究表明，土壤容重在1.0-1.2，土壤孔隙度保持在50%～55%为宜，是土壤呈协调的团粒结构.试验结果表明，在处理20 d后，试验组8草莓种植土壤综合情况最优.

试验结果表明(表3、表4)，各试验组的草莓种植土壤指标均无显著性差异，在处理10 d和处理20 d后，各试验组的草莓种植土壤指标均存在显著性差异.试验组8，即在土壤pH为6.5，环境温度为22 ℃，AMF添加量为40 g的组合中草莓种植土壤综合情况最优.其中，土壤酶活性相比CK增加了20%，土壤速效氮含量增加了12%，土壤速效磷含量增加了7.6%，土壤容重下降了4.1%，土壤比重增加了1.7%，土壤孔隙度增加了5.9%.土壤质地得到了改善.

2.2.1 对草莓种植土壤酶活性的影响

经过处理后，各试验组土壤酶活性指标存在显著差异.如图3所示，试验组8在处理后土壤酶活性略高于试验组9、7，且明显高于CK组.土壤酶活性指标在处理20 d后，试验组8、9、CK的增长趋势相比处理10 d后的增长趋势变缓，且试验组7在处理前后的增长趋势变化不明显，CK组指标增长趋势的变缓程度明显低于其余三组.

表3 处理20 d后草莓种植土壤数据表

土壤指标试验号12345土壤速效氮/ppm37.30±4.07b38.32±4.97b39.25±6.86b40.74±5.47ab43.51±1.11ab土壤速效磷/ppm7.64±0.16abc7.70±0.08abc7.20±0.03c7.52±0.32abc7.25±0.09bc土壤速效钾/ppm94.98±1.40b97.16±1.12ab93.94±1.39b97.10±1.90ab96.49±4.90ab土壤容重/(g·cm-3)1.25±0.05abc1.18±0.04bcd1.21±0.07bc1.34±0.03a1.23±0.08bc土壤比重/(g·cm-3)2.36±0.06ab2.45±0.11a2.36±0.13ab2.35±0.07ab2.20±0.1b土壤孔隙度/%46.90±1.23bcde51.86±2.23ab48.56±2.23abcd42.92±2.98e44.18±2.67de土壤酶活性/(mg·g-1)0.40±0.01b0.39±0.03b0.39±0.08b0.37±0.02b0.39±0.02b

注：不同字母表示不同差异水平，p<0.05

表4 处理20 d后草莓种植土壤数据表

土壤指标试验号6789CK土壤速效氮/ppm39.08±1.23b46.87±2.28a43.19±1.09ab41.70±1.26ab38.43±2.90b土壤速效磷/ppm7.67±0.38abc7.96±0.31a7.91±0.13a7.73±0.43ab7.35±0.46bc土壤速效钾/ppm95.06±0.27b99.78±1.11a97.64±2.84ab100.23±0.91a96.48±0.48ab土壤容重/(g·cm-3)1.26±0.08ab1.22±0.04bc1.16±0.04cd1.11±0.08d1.21±0.03bc土壤比重/(g·cm-3)2.34±0.17ab2.47±0.14a2.43±0.11ab2.20±0.14b2.39±0.13ab土壤孔隙度/%46.20±1.15cde50.59±2.92abc52.26±2.84a49.33±4.94abc49.37±3.92abc土壤酶活性/(mg·g-1)0.38±0.01b0.52±0.08a0.48±0.08a0.54±0.06a0.40±0.02b

注：不同字母表示不同差异水平，p<0.05

图3 处理前后草莓种植土壤酶活性变化趋势图

2.2.2 对草莓种植土壤容重的影响

经过处理后，各试验组土壤容重指标存在显著差异.如图4所示，试验组8在处理后土壤容重低于CK组，且低于试验组2、5，试验组8在处理前后均处于最低值.土壤容重指标在处理20 d后，试验组2、8、CK由处理10 d后的增长趋势转变为下降，试验组5的下降趋势相较其余几组更缓，而试验组8的下降趋势更大.

图4 处理前后草莓种植土壤容重变化趋势图

3 讨论

通过调节土壤pH，改变环境温度，向土壤中添加不同量的AMF，结果发现对草莓种植土壤及草莓生长会产生显著的差异.

(1)在土壤pH为6.5，环境温度为22 ℃，AMF添加量为40 g的组合中，即为试验组8.在土壤方面，实验数据表明，该试验组对于土壤的肥力以及土壤团粒结构的影响情况最优：处理20 d后的土壤容重和土壤孔隙度中，分别由1.25 g/cm3下降到1.16 g/cm3、由51.79%增长到52.26%，是土壤呈协调的团粒结构.

(2)土壤pH为6.5，环境温度为18 ℃，AMF添加量为20 g的组合，即试验组7，在草莓植株方面，对于光合作用以及生长情况反映最优.实验数据表明：在处理20 d后的平均叶面积和平均叶片厚度增长更为明显，分别由425.91 mm2增加到451.68 mm2、由0.44 mm增长到0.46 mm.且处理时间越长，效果越明显.

(3)进一步研究发现，在相同的环境温度及添加等量的AMF条件下，土壤pH在5.5、6.0、6.5的三种情况下，随着碱性的增强，影响AMF对土壤及草莓的生长效果显著性逐渐提高.如：试验组1、4、7是在相同环境温度和等量AMF处理下，土壤pH分别为5.5、6.0、6.5，实验结果显示，大部分土壤指标及生长指标与pH数值呈正相关.

AMF是根际促生真菌.近年来对根际促生真菌的深入研究，人们相继发现芽孢杆菌属、假单胞菌属等属的真菌，它们对植物生长具有一定促进作用[10].但是否存在其他环境因子显著地影响着AMF对植物生长的作用，并且这些环境因子的影响量有多少，哪些又是最关键的？与这些相关的研究较少.同时在研究AMF与植物的关系上，以土壤作为间接反映、作用对象，能提供更全面的分析角度.有研究表明，草莓增产幅度与土壤pH有着明显相关性[11].而仅以土壤pH以及环境温度作为环境因子的变量还远远不够，所以，AMF的影响通过种植土壤并结合对植株本身的反映，在环境因子方面，是未来深入研究AMF不可忽视的领域.