邵鵬 王錚 鐘斯文 宋小雙 馬玲 宋瑞清 鄧勛

摘要：探究重金屬鎘（Cd）脅迫下深色有隔內(nèi)生真菌（Dark septate endophytes， DSE）對(duì)樟子松生長(zhǎng)和土壤環(huán)境的影響，為重金屬污染土地的有效治理和生物修復(fù)提供參考。采用盆栽試驗(yàn)法，研究不同濃度Cd脅迫下，接種A041對(duì)樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)、根際土壤養(yǎng)分含量和土壤酶活性的變化影響。研究表明，與不接種相比，在土壤Cd濃度為5.0 mmol/L時(shí)DSE對(duì)樟子松的促生作用最顯著，使樟子松的株高、地徑分別提高了12.59%和13.13%；在Cd脅迫下，DSE不同程度提高幼苗過(guò)氧化氫酶（CAT）、過(guò)氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽（GSH）含量，最高分別可達(dá)217.95%、43.06%、100.00%和235.38%；接種DSE可顯著降低丙二醛（MDA）、可溶性糖（SS）和游離脯氨酸（PRO）含量，最高分別為150.00%、8.05%和73.78%；DSE能提高土壤有機(jī)質(zhì)（OM）、土壤全氮（TN）、有效氮（AN）、全磷（TP）、有效磷（AP）、全鉀（TK）和有效鉀（AK）含量，最高分別增加25.41%、32.39%、17.46%、50.92%、77.97%、46.22%和30.87%；DSE還能不同程度地提高脲酶（S-UE）、蔗糖酶（S-SC）和過(guò)氧化氫酶（S-CAT）的含量，最高分別可達(dá)80.94%、43.45%和10.75%。結(jié)果表明，接種DSE能顯著促進(jìn)樟子松苗木生長(zhǎng)，增強(qiáng)土壤養(yǎng)分利用性，提高植物對(duì)重金屬Cd的抵抗能力和抗逆性。

關(guān)鍵詞：深色有隔內(nèi)生真菌；樟子松；鎘脅迫；抗性生理指標(biāo)；土壤酶活性

中圖分類號(hào)：S763.15文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8023（2023）02-0001-11

Effects of Dark Septate Endophytic Fungi on Growth and Rhizosphere

Soil of Annual Seedlings of Pinus sylvestris var. mongolica under Cd Stress

SHAO Peng1，2， WANG Zheng1，2， ZHONG Siwen1，2， SONG Xiaoshuang2，3， MA Ling1， SONG Ruiqing1， DENG Xun2，3*

（1.School of Forestry， Northeast Forestry University， Harbin 150040， China; 2.Heilongjiang Provincial Key

Laboratory of Forest and Grassland Fire and Pest Control， Harbin 150081， China;

3.Heilongjiang Forest Protection Research Institute， Harbin 150081， China）

Abstract：To explore the effects of dark septate endophytic （DSE） on growth of plant and soil environments under Cd stress， it provided a reference for the effective treatment and bioremediation of heavy metal contaminated land. The pot experiment was used to study the effects of A041 inoculation on the growth indexes， physiological indexes， rhizosphere soil nutrient content and soil enzyme activity of seedlings P. sylvestris var. mongolica under different concentrations of Cd stress. Compared with no inoculation， the growth promotion effect of DSE was the most significant at 5.0 mmol/L soil Cd concentration， which increased plant height and ground diameter by 12.59% and 13.13%， respectively. Under Cd stress， the contents of catalase （CAT）， peroxidase （POD）， superoxide dismutase （SOD） and glutathione （GSH） of seedlings were increased by DSE to 217.95%， 43.06%， 100.00% and 235.38%， respectively. Inoculation with DSE could significantly reduce the content of malondialdehyde （MDA）， soluble sugar （SS） and determination of free proline by ninhydrin method （PRO） with the highest of 150.00%， 8.05% and 73.78%， ?respectively. DSE could increase the contents of soil organic matter （OM）， total nitrogen （TN）， available nitrogen （AN）， total phosphorus （TP）， available phosphorus （AP）， total potassium （TK） and available potassium （AK） by 25.41%， 32.39%， 17.46%， 50.92%， 77.97%， 46.22% and 30.87%， respectively. DSE could also increase S-UE， S-SC and S-CAT to 80.94%， 43.45% and 10.75%， respectively. The results showed that inoculation of DSE significantly promoted plant growth， increased soil nutrient availability， improved the resistance and stress resistance of plants to heavy metal Cd.

Keywords：Dark septate endophytic; Pinus sylvestris var. mongolica; Cd stress; physiological indicators of resistance; soil enzyme activities

收稿日期：2022-06-22

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31670649、31700564、31200484）

第一作者簡(jiǎn)介：邵鵬，碩士研究生。研究方向?yàn)榱帜疽嫔?。Email： shaopeng419@163.com

*通信作者：鄧勛，博士，研究員。研究方向?yàn)榱帜疽嫔プ鳈C(jī)制。Email： dxhappy@126.com

引文格式：邵鵬，王錚，鐘斯文，等. 鎘脅迫下深色有隔內(nèi)生真菌對(duì)樟子松1年生苗生長(zhǎng)及根際土壤環(huán)境的影響[J]. 森林工程， 2023，39（2）：1-11.

SHAO P， WANG Z， ZHONG S W， et al. Effects of dark septate endophytic fungi on growth and rhizosphere soil of annual seedlings of Pinus sylvestris var. mongolica under Cd stress[J]. Forest Engineering， 2023，39（2）：1-11.

0引言

隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)的發(fā)展，礦山開采挖掘工作強(qiáng)度增大，隨之產(chǎn)生大量廢渣、廢氣、廢水及其他含有重金屬的廢棄垃圾，這些重金屬會(huì)不斷滲透到土壤中，造成礦山地區(qū)土壤質(zhì)量的下降，破壞生態(tài)環(huán)境[1]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用農(nóng)藥、化肥，產(chǎn)生的重金屬進(jìn)入土壤，流入地下水，會(huì)造成生態(tài)環(huán)境污染。2014年《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，重金屬總超標(biāo)率為16.1%，其中Cd污染最為嚴(yán)重，污染點(diǎn)位的超標(biāo)率達(dá)到了7.0%[2]。Cd污染嚴(yán)重，主要與其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相關(guān)。Cd屬于親硫元素，容易替換其他元素以硫化物形式存在于礦產(chǎn)中，Cd的沸點(diǎn)為767 ℃，可通過(guò)燃煤取暖發(fā)電、冶煉金屬和焚燒垃圾等方式排放到大氣中，造成空氣中Cd含量上升[3]。Cd在環(huán)境中不能被降解，進(jìn)入土壤中會(huì)通過(guò)吸附、沉降和絡(luò)合等方式形成難溶物，固結(jié)在土壤中產(chǎn)生毒性[4]。有研究表明，Cd脅迫能顯著抑制植物生長(zhǎng)，輕度脅迫條件下降低植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，阻礙其葉片及根莖的生長(zhǎng)，重度脅迫條件下能破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，甚至導(dǎo)致植物死亡[5]。

內(nèi)生菌在植物體中存在非常廣泛，深色有隔內(nèi)生真菌（Dark septate endophytes， DSE）是內(nèi)生菌的主要類群之一，具有隔膜和深色菌絲，少數(shù)不具有隔膜，主要定殖于植物根細(xì)胞、細(xì)胞間隙和表皮內(nèi)，其明顯特征是形成“微菌核”結(jié)構(gòu)[6-7]。DSE定殖優(yōu)勢(shì)明顯，寄主范圍廣泛，不會(huì)引起植物病變，與寄主植物互惠共生，DSE依附于寄主植物生長(zhǎng)，從植物中獲取自身生長(zhǎng)發(fā)育所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)增大寄主植物與土壤的接觸面積，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高其抗病能力，增強(qiáng)其抵抗生物脅迫和非生物脅迫的能力[8-10]。有研究表明，DSE能改善土壤養(yǎng)分環(huán)境，將土壤中難溶的N、P元素轉(zhuǎn)化為可溶狀態(tài)，提高植物對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的積累能力，促進(jìn)植物對(duì)N、P等必需元素的吸收，為植物生長(zhǎng)發(fā)育提供更多養(yǎng)分[11-13]。DSE通過(guò)提高植物體內(nèi)抗氧化酶活力、降低苗木滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累，起到促生抗逆的作用，尤其是在提高植物抗病蟲害能力和對(duì)高溫、干旱、鹽堿和重金屬等逆境脅迫能力方面有顯著作用[14-16]。劉加強(qiáng)等[17]在Cd脅迫下接種DSE發(fā)現(xiàn)，DSE顯著提高玉米（maize）生理指標(biāo)，降低MDA的積累以提高玉米的抗逆性；滕秋梅等[18]發(fā)現(xiàn)在鎘脅迫下接種DSE顯著增加蘆竹（Arundo donax）生理指標(biāo)，提高植物營(yíng)養(yǎng)和鎘含量，以此來(lái)緩解植物鎘脅迫。

本研究以樟子松為材料，通過(guò)盆栽實(shí)驗(yàn)對(duì)樟子松進(jìn)行不同濃度Cd脅迫，研究不同濃度Cd脅迫下1年生苗的生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)、土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性。1年生苗是在無(wú)菌土中栽培，無(wú)菌室中生長(zhǎng)，其目的是排除其他菌種對(duì)苗木生長(zhǎng)造成影響，采用控制變量方式探究DSE對(duì)樟子松幼苗抗重金屬Cd脅迫能力的影響。

1材料與方法

1.1菌株來(lái)源

供試菌種為菊異莖點(diǎn)霉（Paraphoma chrysanthemicola）A041，基因登錄號(hào)MW449617，分離自帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)樟子松人工林樟子松根系，保存于黑龍江省森林保護(hù)研究所森林微生物實(shí)驗(yàn)室。

1.2方法

種子處理：用0.5%高錳酸鉀（體積分?jǐn)?shù)）將樟子松種子浸泡消毒30 min，無(wú)菌水沖洗數(shù)次后包裹在滅菌的濕紗布中，放置在人工氣候箱內(nèi)25 ℃下催芽，每天早晚用無(wú)菌水沖洗一次，直至出芽。

無(wú)菌土制備及播種：將草炭土、蛭石、河沙體積比為2∶1∶1的混合土裝入滅菌袋中，121 ℃滅菌2 h，冷卻后裝入營(yíng)養(yǎng)缽內(nèi)。每缽放入30粒發(fā)芽的種子，覆蓋2 cm厚的無(wú)菌土，幼苗出土后每缽定苗20株，進(jìn)行常規(guī)管護(hù)。

菌劑制備：用無(wú)菌打孔器切取直徑為5 mm的菌餅，接種到250 mL PD培養(yǎng)基中，每瓶接種3塊菌餅，25 ℃、150 r/min振蕩培養(yǎng)7 d得到液體菌劑，使用前對(duì)菌絲體做勻漿處理。

接種：出苗1個(gè)月后采用打孔灌根的方式接種菌劑，每缽接種50 mL菌劑，每處理10個(gè)重復(fù)，對(duì)照組接種等量PD培養(yǎng)基。繼續(xù)生長(zhǎng)2個(gè)月后每缽澆灌100 mL CdCl2溶液，繼續(xù)生長(zhǎng)1個(gè)月測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。試驗(yàn)分為接菌和不接菌兩組，共10個(gè)處理，各處理如下。

（1）CK：不施加菌劑和CdCl2；

（2）Cd（0.5）：施加濃度為0.5 mmoL/L CdCl2；

（3）Cd（1.0）：施加濃度為1.0 mmoL/L CdCl2；

（4）Cd（2.0）：施加濃度為2.0 mmoL/L CdCl2；

（5）Cd（5.0）：施加濃度為5.0 mmoL/L CdCl2 ；

（6）DSE：DSE菌劑接種處理；

（7）Cd（0.5）+DSE：同時(shí)施加DSE菌劑和濃度為0.5 mmol/L CdCl2；

（8）Cd（1.0）+DSE：同時(shí)施加DSE菌劑和濃度為1.0 mmol/L CdCl2；

（9）Cd（2.0）+DSE：同時(shí)施加DSE菌劑和濃度為2.0 mmol/L CdCl2；

（10） Cd（5.0）+DSE：同時(shí)施加DSE菌劑和濃度為5.0 mmol/L CdCl2。

1.31年生苗生長(zhǎng)指標(biāo)及根際土壤指標(biāo)的測(cè)定

1.3.1苗木生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

每處理隨機(jī)選取10株苗，3次重復(fù)，用直尺和游標(biāo)卡尺分別測(cè)定苗高、地徑，用天平稱量苗木鮮重，置于烘箱中85 ℃烘干8 h，測(cè)量苗木的干重。

1.3.2苗木生理指標(biāo)測(cè)定

參考尹大川等[19]的方法進(jìn)行樟子松苗生理指標(biāo)測(cè)定，其中過(guò)氧化氫酶（CAT）、過(guò)氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性使用南京建成試劑盒測(cè)定，谷胱甘肽（GSH）含量使用二硫代硝基苯甲酸法測(cè)定，苗木滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)中使用蒽酮比色法測(cè)可溶性糖（SS）含量、硫代巴比妥酸法測(cè)丙二醛（MDA）含量、水合茚三酮法測(cè)游離脯氨酸（PRO）含量，每處理3次生物學(xué)重復(fù)。

1.3.3根際土壤理化性質(zhì)和酶活性的測(cè)定

取風(fēng)干后的根際土壤過(guò)篩處理，其中過(guò)60目篩處理后測(cè)定土壤酶活性，過(guò)100目篩處理后測(cè)定土壤養(yǎng)分指標(biāo)。采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)（OM）含量、凱氏定氮法測(cè)定土壤全氮（TN）、堿性水解擴(kuò)散法測(cè)定有效氮（AN）、硫酸消解法測(cè)定全磷（TP）、碳酸氫鈉浸提法測(cè)定有效磷（AP）、火焰光度法測(cè)定全鉀（TK）和有效鉀（AK）。采用南京建成試劑盒測(cè)土壤蔗糖酶（S-SC）、過(guò)氧化氫酶（S-CAT）和脲酶（S-UE）活性，每處理3次生物學(xué)重復(fù)。

1.4數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，使用SPSS 22.0進(jìn)行數(shù)據(jù)差異顯著性（P<0.05）和相關(guān)性分析。

2結(jié)果與分析

2.1DSE對(duì)Cd脅迫下苗木生長(zhǎng)指標(biāo)影響

接種DSE且Cd濃度0 mmol/L時(shí)苗高、地徑、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量達(dá)到最高，分別為8.000 cm、0.843 mm、0.362 g和0.067 g。不同鎘濃度處理后樟子松幼苗苗高、地徑、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均有不同程度的降低，在Cd濃度為5.0 mmol/L時(shí)，同對(duì)照相比分別降低了42.55%、45.67%、24.91%和17.31%。同不接種組相比，接種DSE樟子松幼苗，Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)苗高分別提高19.40%、1.55%、0%、3.07%和12.59%，其中在0和5.0 mmol/L時(shí)對(duì)苗高提高顯著；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)地徑分別提高27.46%、21.65%、7.54%、4.43%和13.13 %，其中在0、0.5、5.0 mmol/L時(shí)對(duì)地徑提高顯著；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)，鮮質(zhì)量分別提高了3.13%、1.45%、9.61%、1.29%和0.71%，其中在1.0 mmol/L時(shí)對(duì)鮮質(zhì)量提高最顯著；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)干質(zhì)量分別提高了9.84%、6.78%、1.85%、0%和1.92%，其中在0和0.5 mmol/L時(shí)對(duì)干質(zhì)量提高顯著，如圖1所示。

雙因素方差分析結(jié)果表明，接種DSE和鎘脅迫處理均影響1年生樟子松苗的苗高、地徑、鮮質(zhì)量和干質(zhì)量，見表1。Cd脅迫下接種深色有隔內(nèi)生真菌A041顯著促進(jìn)樟子松1年生苗生長(zhǎng)，如圖1所示。與對(duì)照相比，隨著Cd濃度升高，接菌組和不接菌組幼苗苗高、地徑、干質(zhì)量和鮮質(zhì)量均呈逐漸降低趨勢(shì)，說(shuō)明Cd對(duì)幼苗具有毒害作用，抑制其生長(zhǎng)。在同一Cd濃度下，接菌組各指標(biāo)均大于不接菌組，且大部分具有顯著差異性（P<0.05）。

2.2Cd脅迫下苗木生理指標(biāo)分析

CAT活性在接種DSE且Cd濃度為0 mmol/L時(shí)達(dá)到最大值為111.71 U/g；POD活性、SOD活性和GSH含量在接種DSE且Cd濃度為1.0 mmol/L時(shí)達(dá)到最高值，分別為439.67 U/g、681.62 U/g和5.48 mg/L；MDA、可溶性糖和PRO含量在接種DSE且Cd濃度為0 mmol/L時(shí)達(dá)到最小值，分別為0.18 nmol/mg、22.67 μg/g和56.13 μg/g。同不接種組相比，接種DSE A041樟子松幼苗，Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí) CAT活性分別提高63.44%、10.42%、23.19%、34.19%和217.95%， 5.0 mmol/L時(shí)對(duì)CAT活性提高顯著；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L POD活性分別提高43.06%、14.76%、11.59 %、10.95%和42.12%，其中0和5.0 mmol/L時(shí)對(duì)POD活性提高顯著；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)SOD活性分別提高11.05%、19.48%、100.00%、0.70%和17.69%，其中1.0 mmol/L時(shí)對(duì)SOD活性提高最顯著；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)GSH含量分別提高147.71%、104.67%、88.97%、49.73%和235.38%，其中在Cd濃度5.0 mmol/L時(shí)GSH含量提高最多；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)MDA含量分別降低150.00%、3.77%、14.55%、16.44%和38.09%，0 mmol/L時(shí)MDA含量降低最顯著；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)可溶性糖含量分別降低3.66%、1.54%、0.12%、2.02%和8.05%；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)PRO時(shí)含量分別降低52.59%、73.78%、12.62%、16.80%和69.07%，其中Cd濃度為5.0 mmol/L時(shí)PRO含量降低最顯著。

雙因素方差分析結(jié)果表明，接種DSE和鎘脅迫處理均影響樟子松苗生理指標(biāo)，其交互作用顯著影響1年生苗的CAT、POD、SOD活性以及GSH和PRO含量，見表2。由圖2可知，隨著Cd濃度升高，1年生苗不同組內(nèi)CAT、POD、SOD3種抗氧化酶活性均呈先降低、后升高、再降低的趨勢(shì)，且組內(nèi)差異顯著（P<0.05）。說(shuō)明當(dāng)苗木初始受到低質(zhì)量濃度Cd脅迫時(shí)，生理代謝過(guò)程受到抑制，表現(xiàn)出抗氧化酶活性降低。隨著Cd脅迫程度不斷增加，苗木需要逆轉(zhuǎn)重金屬所造成的生理代謝受抑制現(xiàn)象，因此抗氧化酶活性增加，但是當(dāng)Cd達(dá)到一定濃度時(shí)，苗木自身無(wú)法抵御高濃度脅迫，苗木所受毒性加強(qiáng)，抗氧化酶活性會(huì)再次降低。在同一濃度Cd脅迫下，接菌組的抗氧化酶活性顯著大于不接菌組，證明接種A041能夠提高樟子松幼苗內(nèi)抗氧化酶活性。谷胱甘肽作為植物體內(nèi)重要的抗氧化劑，在受到重金屬脅迫時(shí)，同樣也表現(xiàn)出了抵抗性。Cd濃度增加，各組內(nèi)GSH含量先升高后降低，說(shuō)明低濃度Cd脅迫下，樟子松通過(guò)產(chǎn)生GSH螯合細(xì)胞內(nèi)處于游離態(tài)的重金屬，降低毒害。與抗氧化酶相同，接菌組GSH含量顯著高于不接菌組，同樣證明接種A041能提高樟子松抗重金屬Cd能力。MDA、可溶性糖、PRO這3種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量變化趨勢(shì)一致，與Cd濃度呈正相關(guān)，說(shuō)明當(dāng)Cd脅迫程度加強(qiáng)，會(huì)加劇植物細(xì)胞脂質(zhì)過(guò)氧化程度，造成滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累，毒害作用加強(qiáng)。對(duì)比2組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)接種A041能減少植物內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，緩解脅迫。以上均能證明接種A041能提高樟子松1年生幼苗對(duì)重金屬Cd的耐受性，緩解重金屬對(duì)植物造成的毒害作用。

2.3Cd脅迫下苗木根際土壤理化性質(zhì)分析

未接種DSE組中隨著鎘脅迫濃度的增加，如圖3所示，土壤OM、TN、AN、TP、AP、TK和AK含量均顯著降低，鎘脅迫下與對(duì)照組的OM、TN、AN、TP、AP、TK和AK分別降低14.41%～43.64%、102.23%～158.57%、0%～25.37%、14.71%～47.73%、0.80%～31.02%、32.83%～95.09%和11.11%～51.50%（P<0.05）；與未接種相比，DSE接種樟子松幼苗，Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)土壤OM分別增加19.19%、15.73%、25.41%、23.51%和15.01%；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)TN分別增加25.83%、32.39%、22.07%、0.66%和12.10%；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)土壤AN分別增加17.46%、9.92%、7.83%、3.60%和1.49%；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)土壤TP含量分別增加38.46%、40.58%、50.92%、11.04%和31.06%；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)土壤AP含量分別增加77.97%、78.44%、38.94%、40.22%和31.34%；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)土壤TK分別增加46.22%、41.43%、11.85%、41.42%和22.76%；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)土壤AK含量分別增加30.87%、13.02%、4.96%、12.74%和24.97%（P<0.05）。

雙因素方差分析結(jié)果表明（表3），接種DSE和鎘脅迫處理均影響樟子松苗土壤因子，其交互作用顯著影響1年生苗的OM、TP、AP、TK、AK含量。由圖3可知，樟子松1年生苗接種DSE與不接種DSE間土壤養(yǎng)分含量差異顯著（P<0.05）。隨著Cd濃度增加，2組土壤中OM、TN、AN、TP、AP、TK、AK含量均呈下降趨勢(shì)，表明Cd脅迫會(huì)降低土壤養(yǎng)分含量，從而抑制植物生長(zhǎng)。在相同濃度Cd脅迫下，接菌組各項(xiàng)土壤理化性質(zhì)指標(biāo)均大于不接菌組，差異顯著（P<0.05），證明接種DSE能增加土壤養(yǎng)分含量，促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育。其中接菌組高濃度Cd脅迫處理土壤中OM和AP含量依然高于不接菌低濃度Cd脅迫處理，說(shuō)明接種DSE能在一定程度上緩解高濃度重金屬脅迫，對(duì)提高樟子松抗重金屬能力作用較大。

2.4Cd脅迫下苗木根際土壤酶活性分析

Cd脅迫下，對(duì)照組的S-UE、S-SC和S-CAT活性分別降低了46.93%～101.11%、26.36%～140.97%和2.11%～17.93%（P<0.05）；與未接種相比，DSE接種樟子松幼苗，Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)土壤S-UE活性分別增加37.97%、80.94%、23.91%、0.02%和20.32%；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)土壤S-SC活性分別增加了17.74%、26.71%、21.03%、7.75%和43.45%；Cd濃度為0、0.5、1.0、2.0、5.0 mmol/L時(shí)土壤S-CAT活性分別增加了6.69%、1.65%、10.75%、7.13%和6.89%。

DSE與Cd脅迫處理及二者交互作用顯著影響土壤因子，見表4。由圖4可知，1年生苗根際土壤脲酶、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶活性隨Cd脅迫程度加強(qiáng)基本呈降低趨勢(shì)。土壤脲酶含量與土壤中可利用N含量呈正相關(guān)，常用脲酶活性揭示土壤肥力情況。同組間Cd脅迫加強(qiáng)，脲酶活性降低，同濃度Cd脅迫下，接菌組脲酶含量大于不接菌組，這與土壤理化性質(zhì)測(cè)定結(jié)果相吻合。接種DSE顯著提高土壤蔗糖酶和過(guò)氧化氫酶活性，活性與Cd脅迫呈負(fù)相關(guān)，表明接種DSE能夠在緩解植物根部所受的氧化脅迫。

2.5土壤因子與植物生長(zhǎng)指標(biāo)相關(guān)性分析

相關(guān)性分析結(jié)果表明，1年生樟子松苗苗高、地徑、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量與土壤因子及根際土壤酶活呈顯著正相關(guān)，MDA、PRO及可溶性糖含量與土壤因子及根際土壤酶活呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），見表5。

3結(jié)論與討論

3.1結(jié)論

綜上所述，接種DSE A041能提高樟子松在重金屬鎘脅迫條件下的生長(zhǎng)能力，該DSE菌株可用于重金屬污染地區(qū)幼苗的生物菌劑；該結(jié)果可為重金屬污染地區(qū)樟子松培育、生長(zhǎng)及改良重金屬污染土壤工作的開展提供理論依據(jù)。

3.2討論

植物-微生物聯(lián)合修復(fù)重金屬污染土壤已成為研究熱點(diǎn)，有研究表明，植物根際促生菌能增強(qiáng)植物對(duì)重金屬的抗性，提高土壤養(yǎng)分含量，修復(fù)污染土壤[20]。真菌和細(xì)菌已經(jīng)在重金屬污染土壤修復(fù)工作中發(fā)揮了重要的作用，叢枝菌根菌能產(chǎn)生Fe載體，促進(jìn)植物對(duì)鐵的吸收，修復(fù)Fe污染土壤[21]。熊智慧等[22]發(fā)現(xiàn)，接種產(chǎn)堿菌（Alcaligenes sp.qz-1）顯著提高玉米對(duì)土壤Cr的吸收量，降低土壤中Cr含量，促進(jìn)玉米生長(zhǎng)發(fā)育。本研究中隨著Cd濃度升高，接菌組和不接菌組幼苗苗高、地徑、干質(zhì)量和鮮質(zhì)量均呈逐漸降低趨勢(shì)，說(shuō)明Cd對(duì)幼苗具有毒害作用，抑制其生長(zhǎng)。在同一Cd濃度下，接菌組各指標(biāo)均大于不接菌組，Cd脅迫下接種DSE顯著促進(jìn)樟子松1年生苗生長(zhǎng)。一方面證明接種DSE對(duì)苗木有促生作用，另一方面證明DSE能提高植物對(duì)逆境脅迫的適應(yīng)能力。

重金屬污染會(huì)破壞植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，發(fā)生氧化作用，改變次生結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而干擾植物對(duì)必需金屬的吸收、運(yùn)輸和代謝，對(duì)植物生長(zhǎng)造成嚴(yán)重影響[23]。諸多研究證明DSE具有提高植物對(duì)重金屬耐受性的作用，在重金屬脅迫條件下，DSE可通過(guò)提高細(xì)胞壁中的黑色素含量抵抗重金屬對(duì)細(xì)胞的侵?jǐn)_，保護(hù)真菌菌絲體免受傷害[24]。在重金屬污染土壤中，DSE可以通過(guò)吸附重金屬、限制根與地上部之間重金屬離子的遷移、增加葉綠素濃度并提高蒸騰速率，促進(jìn)植物生長(zhǎng)并限制金屬對(duì)宿主植物產(chǎn)生毒性[25]。為了探索DSE影響富集植物積累重金屬鎘的作用機(jī)制，任晉彤等[26]通過(guò)土壤培養(yǎng)和盆栽實(shí)驗(yàn)，證明接種DSE使土壤重金屬Cd由活性較強(qiáng)形態(tài)向穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化，與富集植物形成聯(lián)合修復(fù)體系，修復(fù)污染土壤。DSE自身具有抵抗重金屬脅迫的能力，菌絲和分泌物能夠螯合土壤中的重金屬，降低植物體內(nèi)重金屬的含量，對(duì)植物起到保護(hù)作用[27]。當(dāng)植物受到脅迫時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量活性氧，損害植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，為了應(yīng)對(duì)脅迫，植物體會(huì)產(chǎn)生抗氧化酶，消除細(xì)胞中的活性氧，以此來(lái)降低所受到的傷害[28-29]。有研究表明，番茄幼苗接種DSE后，過(guò)氧化物酶和超氧化物歧化酶含量明顯增加[29]。在本研究中，重金屬Cd脅迫下不接菌組1年生苗抗氧化酶活性先升高、后降低，說(shuō)明當(dāng)苗木初始受到低濃度Cd脅迫時(shí)，生理代謝過(guò)程受到抑制，當(dāng)脅迫程度加強(qiáng)時(shí)，苗木通過(guò)提高抗氧化酶含量抵抗重金屬的脅迫，接菌組與不接菌組變化趨勢(shì)相同，但是無(wú)論在高濃度脅迫還是低濃度脅迫條件下，接菌組苗木抗氧化酶活性持續(xù)高于不接菌組。隨著Cd脅迫程度的加強(qiáng)，接菌組和不接菌組苗木滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量持續(xù)升高，說(shuō)明Cd脅迫時(shí)苗木所受毒害作用增強(qiáng)，比較同一濃度下接菌組和不接菌組苗木滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量，發(fā)現(xiàn)接種DSE能顯著降低植物體內(nèi)苗木滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累。

土壤養(yǎng)分含量是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵因素，DSE可通過(guò)提高土壤肥力，為植物生長(zhǎng)提供更多所需營(yíng)養(yǎng)元素，從而增強(qiáng)其在脅迫環(huán)境中的生存能力。本研究也證明了這一點(diǎn)，在重金屬脅迫條件下，接種DSE顯著提高了土壤中有機(jī)質(zhì)、TN、AN、TP、AP、TK、AK的含量，同時(shí)提高土壤酶活性，說(shuō)明接種DSE能在一定程度上提高土壤肥力。

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