矿区排土场土壤中丛枝菌根真菌对刺槐接种效应

王 琴，王建军，姜 旭，许水威，栾庆书*，程彦博

(1.辽宁省林业科学研究院，辽宁 沈阳 110032；2.新宾满族自治县森林病虫害防治检疫站，辽宁 新宾 113200；3.辽宁省林业发展服务中心，辽宁 沈阳 110036)

排土场是在露天煤矿开采过程中形成的巨型特殊地貌，由大量剥离物人工堆垫形成，具有结构不良、养分贫瘠、植被覆盖度低等特点。矿区排土场的植被恢复成为当前矿区生态系统修复和土地复垦中的重要研究内容。

丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza，AM)真菌是一种普遍存在于陆生植物根际的有益共生微生物，能够与陆地上90%的有花植物形成共生体[1]。丛枝菌根真菌促进植物对矿质营养和水分的吸收，可以提高宿主的抗旱性、抗盐碱性、抗重金属毒害、抗酸性和抗极端温度、湿度等能力，增强宿主植物在逆境条件下的生存能力。近年来，菌根微生物在矿区生态修复中的潜在作用已经被逐渐认识[2-3]。本研究利用丛枝菌根真菌与宿主植物共生关系，在以矿区排土场土壤为基质的盆栽试验条件下，向刺槐幼苗接种AM真菌，验证AM真菌对刺槐生长的影响，为菌根技术在矿区土地复垦中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2018年4月在辽宁省林业科学研究院森林保护省级重点实验室的植物培养室内进行。

1.2 试验材料

供试植物为刺槐种子苗。精选健康的刺槐种子清洗干净，用3%的次氯酸钠溶液浸泡30 min后无菌水漂洗3次，浸泡过夜后用灭菌纱布保湿催芽。种子发芽后，选择出芽情况一致的种子播种。

盆栽基质取自辽宁省阜新市海州矿区西排土场，阴干，混匀，备用。

栽培用盆钵为20.1 cm×12.9 cm×14 cm(盆口内径×盆底内径×高)规格的棕色塑料盆。每盆装阴干的基质2.5 L。

供试菌种为摩西球囊霉Glomusmosseae、象牙白多孢囊霉Diversisporaeburnea、隐类球囊霉Paraglomusoccultum。

1.3 试验设计

采用盆栽试验。设置4个处理：单一接种摩西球囊霉(简称GM)、象牙白多孢囊霉(简称DE)、隐类球囊霉(简称PO)和混合接种3种菌剂(简称AMFx)，另设不接种AM真菌为空白对照(CK)。每个处理重复5次，共25个盆钵。刺槐种子播5粒/盆。播种同时接种供试AM真菌。接种方法如下：单一接种处理，每个盆钵中添加包含1 000个孢子的100 mL无菌水；混合接种处理中，每个盆钵中加入包含每种AM真菌约333个孢子共计1 000孢子的100 mL无菌水；空白对照加入100 mL的无菌水。30 d后定苗，每个盆钵留1株刺槐苗。播种60 d后再次同样方法接种AM真菌。盆钵完全随机排列。培养期间视情况每周浇自来水1～2次。

1.4 SPAD值测定

用SPAD-502Plus便携式叶绿素测定仪(Konica Minolta，日本)测定刺槐幼苗叶片的叶绿素相对含量(SPAD值)。测量时选取植株无病虫害、无生理病斑、无机械损伤的叶片，避开叶脉进行测定。每盆植株采样测量10次，求取并记录平均值为1次重复。测定工作于2018年9月17日当天完成。

1.5 植物收获和生长指标测定

刺槐苗在2018年9月20日收获。去掉盆钵后，整株植株连同栽培土用自来水浸泡，小心取出幼苗。用直尺测量刺槐苗的株高，用游标卡尺测量植株的地径。从茎基部将植株分为地上部分和地下部分。地上部分70 ℃烘干至恒质量，称量记录干质量作为地上部分生物量。根系部分小心洗掉土壤及附着物，自然阴干水分后对新鲜根系称重记录。称重后的根系样本分为两部分，一部分称取鲜质量，于70 ℃烘干至恒质量，根据干湿比计算一整份根样干质量作为地下生物量；另一部分保存于-20 ℃，用于测定AM真菌侵染率。

1.6 AM真菌侵染率测定

从每份-20 ℃保存的根系样品中选取30个1 cm左右的根段，在10%KOH中洗净，酸性洋红染色，200倍体式镜(莱卡EZ4HD)下观察，进行AM侵染率和侵染结构的测定。菌根侵染率根据以下公式计算：

菌根感染率(%)=菌根感染的根段长度/检查的根段总长度×100%

1.7 数据分析

运用Microsoft Excel 2010进行数据整理，IBM SPSS Statistics 20进行数据统计分析。通过单因素方差分析检验不同处理植株株高、地径、生物量、SPAD值与对照的差异显著性(LSD，P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 菌根侵染率

菌根侵染率反映了在不同基质中菌根真菌与植物根系之间的亲和程度。

检测结果显示：处理和对照植株均被AM真菌侵染(图1)，侵染结构有泡嚢、丛枝和菌丝圈。对照组AM侵染率1.8%～3.1%(2.56±0.52)。处理组的菌根侵染率均显著高于对照组。处理组之间AM侵染率也存在显著差异，其中单接GM的处理菌根侵染率为29.7%～36.9%(32.82±2.88)，显著高于其他处理组，单接DE的处理菌根侵染率13.3%～16.1%(14.66±1.15)，显著低于其他处理。

不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

2.2 接种菌根菌对刺槐苗生长指标的影响

与对照相比，单接GM真菌显著促进了刺槐幼苗株高和地径的生长(表1)，单接DE真菌和混合接种显著提高了地径生长而对株高生长影响不显著，单接PO真菌对幼苗株高和地径生长均无显著影响。

试验结果表明，接种供试AM真菌都能够显著地提高刺槐幼苗生物量(表1)。不同处理组的植株地下生物量、地上生物量与总体生物量由大到小排序相同，均为GM>DE>AMFx>PO>CK。

SPAD值(SPAD readings)通常被称作叶色值，是衡量一株植物叶绿素的相对含量或者说代表植物绿色程度的一个参数。叶绿素含量与植物的光合作用能力与生长状态密切相关，是植株光合能力、营养生理状况的良好指标。接种AM真菌的处理组，植株叶片SPAD值显著高于对照，较对照提高了18.3%～39.6%(表1)。这将有利于改善植株的光合性能，促进干物质的积累。4组处理中，接种GM处理组植株叶片的SPAD值最高。

3 结论与讨论

大量研究表明菌根真菌与植物形成共生关系后可促进植物生长，改善植物营养状况。本研究中，在以矿区排土场土壤为基质的盆栽试验条件下，向刺槐幼苗接种供试丛枝菌根真菌能显著提高植株生物量和叶绿素含量，表明接种菌根可显著促进植物的生长和干物质积累，研究结论与张延旭[3]、李姣清[4]的研究结果一致。所有供试丛枝菌根真菌中以接种摩西球囊霉组植株菌根侵染率、株高、地径、生物量和SPAD值最高，说明摩西球囊霉与刺槐幼苗根系的亲和力最高，接种效应最显著。