三种自然土壤下AM真菌物种组成及其与土壤因子的关系研究

摘 要：

本研究以贵州典型自然土壤（黄壤、红壤及棕壤）中的AM真菌为对象，于清镇市黄金坡（黄壤）、红湖村（红壤）、苗寨（棕壤）采集目标土样并分离鉴定AM真菌，探究不同土壤类型下AM真菌物种分布的差异性并分析土壤因子对孢子密度的影响。结果显示：在三种自然土壤中共分离鉴定出AM真菌物种10属19种，不同自然土壤下AM真菌的物种分布差异较大，黄壤、红壤、棕壤中分别分布9种、5种和12种AM真菌，其中缩隔球囊霉Septoglomus constrictum和叉状隔球囊霉Septoglomus furcatum为优势种，对土壤的适应性较好。三种土壤中AM真菌的孢子密度存在显著差异，通过土壤因子与孢子密度的相关分析显示，孢子密度与土壤pH、速效钾成正相关，与速效磷成负相关。该研究成果对筛选适应地方土壤的优势菌种以及接种后如何调控土壤因子具有一定的参考意义。

关键词：

AM真菌；土壤因子；孢子密度；相关性分析

中图分类号：Q93

文献标识码：A

文章编号：1008－0457（2024）05－0058－06

国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2024.05.009

丛枝菌根真菌（简称“AM真菌”）是一种与植物根系共生、通过相互交换生长发育必需的营养物质而实现互惠共生的内生真菌种类［1］。AM真菌以植物为宿主，土壤为介质，并以菌丝为桥梁，形成一种独特的耦合作用机制［2］。此机制不仅深刻影响着土壤的理化特性，也作用于土壤中物质的能量循环过程［3-5］。例如，AM真菌所产生的球囊霉素，能够有效增加土壤有机质的含量，提高土壤的保水能力，其在生态修复领域亦扮演着至关重要的角色［6-7］。此外，AM真菌在植物与土壤之间碳源的传输过程中充当了重要的媒介［8］。同时，AM真菌还能通过增强植物对土壤中重金属污染物的吸收能力，从而间接促进土壤的修复工作［9］。因此研究AM真菌与土壤界面的互作机制对修复生态及促进植物生长具有重要意义。

近年来，不少学者针对贵州省内的AM真菌物种多样性展开了持续性的研究。贵州省梵净山国家自然保护区多种植被及林型生态系统中AM真菌物种资源及多样性已获得一定的研究成果［10-13］，研究发现梵净山AM真菌物种资源丰富，并且其物种资源受不同海拔、不同林型、不同植被带影响。其次Long等［14］还在该地区发现了两个AM真菌新种多形巨孢囊霉（Gigaspora polymorphira L.M. Yao， G.Y. Tao & L. Jiang），He等[15]发现了梵净无梗囊霉（Acaulospora fanjing R.J. He， L.M. Yao ＆ L. Jiang）。田学谦等［16］对贵州罗甸火龙果种植区AM真菌的物种资源调查发现该地区AM真菌物种高达79种。叶文兰等［17］在贵州省正安县、桐梓县的金佛山方竹根际中也分离鉴定出了6种优势菌种。张春兰等［18］对水城县猕猴桃主要产区的根际AM真菌调查共鉴定4属69种。通过前人研究结果表明贵州省AM真菌资源整体较为丰富，具有极大的研究价值。

贵州省土壤资源类型较多，其中以黄壤、红壤、石灰土为主的土壤资源有15种，以坡地、梯地为主的耕地土壤资源有种6种，但整体质量不高［19］。对典型自然土壤中AM真菌的研究也鲜有报道。贵州省清镇市是典型的山地气候，复杂的地形地貌促成了该地丰富的物种多样性，并且矿产资源丰富。但是随着产业发展导致生态环境脆弱等问题日益突显，本文通过对三种随机自然土壤类型下AM真菌的调查，初步了解清镇市部分地区AM真菌的资源情况，为后续进一步开展大范围的土样调查，筛选优势菌种改良修复土壤及稳定生态等奠定基础。

1 材料与方法

1.1 土样采集

2022年7月，在清镇市黄金坡（黄壤）、红湖村（红壤）、苗寨（棕壤）采集目标土样18份，并分离鉴定AM真菌。采集时去表面2 cm的腐殖土层，采距地表5～15 cm 土层中的根际土壤1.5 kg左右，装入封口袋，土壤经风干之后放于4 ℃的冰箱保存备用［20］。采样地点及主要植被情况见表1。

1.2 AM 真菌孢子的分离和鉴定

从每份风干的土样中取50 g，采用湿筛倾注-蔗糖离心法，分离AM真菌孢子，挑取具有代表性的成熟孢子和幼龄孢子［21］。置于生物显微镜下观察孢子的大小、颜色、形状、孢子壁的层数、厚度，连孢菌丝的形状，菌丝壁，连孔连通情况以及孢子表面有无纹饰或附着物、孢子内含物以及在 Melzer’s 试剂和棉蓝试剂染色中的反应等特征［22］。依据Mycobank Database （http：//www. mycobank.org/）、INVAM 网（http： //invam. wvu. edu /home） 和波兰农业大学 （http： //www. zor. zut. edu. pl/） 网站上提供的图片和种属描述，并参阅其他有关分类资料和近年来发表的新种，新记录种、按照球囊菌门丛枝菌根真菌最新分类系统菌种名录进行分类［23］。

1.3 土壤理化性质测定

土壤因子主要测定pH（电位法）［24］、有机质（重铬酸钾氧化容量法）［24］、全钾（酸熔-火焰光度法）［24］、速效钾（乙酸铵-火焰光度法）［24］、全磷（氢氧化钠熔融一钼锑抗比色法）［24］、速效磷（Olsen法）［24］、全氮（凯氏蒸馏法）［24］、碱解氮（碱解扩散法）［24］。

1.4 数据分析

本文数据采用IBM SPSS Statistics 25软件进行分析，使用OriginPro 2022软件进行图的绘制。频度、相对多度和重要值的计算公式如下：

频度（%）=（AM真菌某属或种出现次数/土样数）×100%［13］；

相对多度（%）=该采样点某种孢子数/该采样点总孢子数［13］；

重要值（%）=频度和相对多度的平均值［13］。

2 结果与分析

2.1 三种自然土壤下AM真菌的物种分布情况

对清镇市三种自然土壤下的AM真菌进行筛选鉴定，共鉴定出10属19种，其中多样孢囊霉属2种、 伞房球囊霉属 2种、裂盾囊霉属1种、盾巨孢囊霉属 1种、无梗囊霉属 3种、双型囊霉属 1种、球囊霉属4种、硬囊霉属 2种、隔球囊霉属2种、近明球囊霉属 2种（表2）。三个采样点的种属分布差异较大，伞房球囊霉属为黄壤的特有属，裂盾囊霉属、盾巨孢囊霉属及双型囊霉属为棕壤的特有属，红壤无特有属。对三种自然土壤中AM真菌群落组成进行分析时，发现棕壤AM真菌资源较为丰富，共鉴定出8属12种。研究还发现缩隔球囊霉、叉状隔球囊霉的重要值最高，为三种土壤中的优势菌种，对土壤的适应性较强，同时也间接说明这两种AM真菌在宿主植物的选择上并没有很强的专一性。

2.2 土壤因子测定与AM真菌孢子密度相关性分析

对三种土壤的理化性质分析见表3，结果显示不同土壤间理化性质均存在显著性差异。AM真菌孢子密度黄壤最高为342.33±40.53 ind/50g，其次为棕壤，红壤孢子密度最低。虽然黄壤的孢子密度最大，但其土壤中只存在5属（见图2），红壤孢子密度及种属均为最低。结合表2说明AM真菌的物种分布及孢子密度与自然土壤类型之间有着密切的联系。AM真菌的孢子密度与土壤因子的相关性分析结果显示，孢子密度与速效钾、pH均呈正相关关系（见图3），可能是由于钾离子本身参与植物生长发育过程中多项重要生理活动，如光合作用、糖代谢与蛋白质合成。而AM真菌与植物宿主共生期间需要从植物根内获取碳水化合物进行营养生长［25］，因此速效钾含量多的土壤能促进AM真菌产生大量孢子。与速效磷成负相关关系（见图3），主要是由于红壤中AM真菌孢子密度最低，且速效磷含量最高，实际上有研究证明，AM真菌可以改变根际pH，从而活化土壤中的磷元素，提高植物对磷的吸收［26］。因此本文呈负相关的原因有待于后续试验进一步探讨。

3 讨论与结论

本研究发现，清镇市不同自然土壤类型下AM真菌物种资源比较丰富，但与其他研究者对梵净山国家自然保护区的研究结果［10-13，27-30］相比，其物种资源仍然不足，可能原因是采样点人为干扰严重，生态原生性及植物多样性不够造成的。有研究表明植物物种多样性与 AM 真菌物种丰度呈显著正相关［31-32］。但也发现了之前贵州省未发现的一些菌种，如珊瑚状裂盾囊霉Ra.coralloidea及海得拉巴球囊霉 Gl.hyderabadensis。说明对不同自然土壤下AM真菌物种资源的探查存在一定的必要性，其对丰富贵州本土AM真菌物种资源有着重要意义。

研究还发现在自然土壤中AM真菌孢子密度与土壤pH、速效钾成正相关，该结论与梵净山不同植被带中AM真菌孢子密度与土壤相关性结果一致［14］，本研究中孢子密度与速效磷呈负相关关系。但在生姜根际AM真菌的研究中显示孢子密度与土壤速效磷含量呈显著正相关关系［33］，除此以外在极旱荒漠灌丛的研究中AM真菌孢子密度又与有机质成正相关关系［34］。在黑垆土中孢子密度与速效钾、全盐、pH 和全氮均呈正相关关系35］。说明不同生态原环境，人类生产活动、植被类型及土壤类型都会对AM真菌的孢子密度产生不同的影响。本文也证明了不同自然土壤类型会影响AM真菌的孢子密度。

研究过程还发现缩隔球囊霉和叉状隔球囊霉均存在于三种土壤中，并且重要值最高，说明该种属对当地土壤及生态环境的适应性较强，这对未来研发适应地方土壤优势AM真菌菌剂提供了一定的参考价值。

（责任编辑：段丽丽）

参 考 文 献：

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The Study of Relationship between AM Fungi Composition and Soil Factors in Three Different Natural Soil Types

Tao Guangyao1， Nie Xianyu1， Jipi Mali2， Liu Xi1*

（1.Guizhou Vocational College of Agriculture， Qingzhen 551400， Guizhou， China; 2.College of Anshun University， Anshun 561000， Guizhou，China）

Abstract：

This paper focuses on arbuscular mycorrhizal （AM） fungi in typical natural soils （yellow soil， red soil， and brown soil） in Guizhou. Soil samples were collected from Huangjinpo （yellow soil）， Honghu Village （red soil）， and Miaozhai （brown soil） to isolate and identify AM fungi. The aim was to investigate the differences in AM fungal species distribution among different soil types and analyze the influence of soil factors and spore density. The results revealed the identification of 19 species from 10 genera of AM fungi across three natural soil types. Significant variations were observed in the species distribution of AM fungi in different natural soils， with 9， 5， and 12 species found in yellow soil， red soil， and brown soil， respectively. Among these， Septoglomus constrictum and Septoglomus furcatum stood out as dominant species， exhibiting strong adaptability to the soil conditions. Significant differences were observed in the spore density of AM fungi among three soil types. Correlation analysis between soil factors and spore density revealed a positive correlation with soil pH and available potassium while showing a negative correlation with available phosphorus. These findings have implications for selecting indigenous fungal species adapted to local soils and managing soil factors post-inoculation.

Keywords：

AM fungi; soil factor; spore density; correlation analysis