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鉻污染下叢枝菌根真菌和生物質(zhì)炭對紫花苜蓿生長和土壤微環(huán)境的改良效應

2024-07-02 15:01:05賈相岳吳文強
江蘇農(nóng)業(yè)科學 2024年9期
關鍵詞:微生物根系土壤

賈相岳 吳文強

摘要:為探究重金屬鉻(Cr)脅迫下叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)和生物質(zhì)炭(biochar,BC)聯(lián)合促進植物生長和改善土壤微環(huán)境的作用,試驗采用盆栽法研究土壤Cr濃度為0、50 mg/kg時,不同生物質(zhì)炭處理[對照(CK)、3%生物炭(BC)]并接種叢枝菌根真菌(AMF)對紫花苜蓿生物量、根系形態(tài)結構、土壤微生物群落、土壤酶活性以及球囊霉素相關蛋白(glomalina-related soil protein,GRSP)含量的影響。結果表明,重金屬Cr 脅迫下,紫花苜蓿生物量顯著下降,土壤微生物群落中真菌、細菌和放線菌數(shù)量減少,相關土壤酶活性降低,生物質(zhì)炭處理能夠幫助AMF侵染紫花苜蓿根系,顯著增加AMF侵染率、叢枝著生率、侵入點位數(shù)和泡囊數(shù)。Cr濃度為50 mg/kg時,AMF和/或生物質(zhì)炭處理均可以改善紫花苜蓿的根系形態(tài)結構(根系總長度、根系總體積、根尖數(shù)、根分叉數(shù)),增加總生物量和根冠比,與CK處理相比,土壤微生物中真菌數(shù)量增加26.47%~92.94%,細菌數(shù)量增加57.1%~164.9%,放線菌數(shù)量增加31.25%~88.94%;土壤微生物量碳含量增加32.24%~41.38%,微生物量氮含量增加47.37%~97.37%;AMF和/或生物質(zhì)炭處理下土壤中過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性顯著高于CK處理,分別提高4.59%~23.85%、5.00%~120.00%、

15.01%~39.97%和55.05%~152.29%,土壤易提球囊霉素相關土壤蛋白含量和總球囊霉素相關土壤蛋白含量分別是不接種對照的1.6~2.6倍和2.4~3.7倍。結論認為,AMF和/或生物質(zhì)炭處理能夠通過改善植物根系結構和土壤微生物群落結構,增加土壤相關酶活性和球囊霉素含量等提高植物對重金屬Cr的抗性,促進植物生長,與單一處理相比,生物質(zhì)炭和AMF具有協(xié)同增效作用,二者配合處理效果更好。

關鍵詞:叢枝菌根真菌;生物質(zhì)炭,鉻脅迫;土壤;微生物;根系

中圖分類號:S541+.106;X53文獻標志碼:A

文章編號:1002-1302(2024)09-0263-08

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥、農(nóng)藥的不合理使用,工業(yè)廢水灌溉以及金屬礦山污染等使得土壤中重金屬沉降,對土壤理化性質(zhì)以及植物生長造成不利影響[1-2]。重金屬鉻(Cr)廣泛存在于自然界,其自然來源主要是巖石風化,后隨工業(yè)化發(fā)展,城市污水灌溉、污泥及城市垃圾正在成為Cr污染的重要來源,因污染面積廣、持續(xù)時間長、難降解等特性,成為土壤環(huán)境關注的焦點[3-5]。研究發(fā)現(xiàn),土壤中Cr過多時,會抑制有機物質(zhì)的硝化作用,并使Cr在植物體內(nèi)蓄積,同時對土壤酶活性以及微生物環(huán)境平衡造成危害,顯著抑制植物的生長發(fā)育狀況[6-7]。徐成斌等發(fā)現(xiàn),Cr對土壤中的脲酶和過氧化氫酶活性具有不同程度的抑制作用,有效鉻與微生物量氮含量呈顯著負相關[8]。徐雷等發(fā)現(xiàn)土壤pH值和堿解氮含量隨Cr污染的增加而降低,有機碳和有效磷隨Cr污染的增加而增加[9]。于皓等則認為高濃度的Cr污染會降低土壤細菌群落的多樣性[10]?;谝陨涎芯浚迯椭亟饘傥廴就寥?,改善土壤質(zhì)量是亟待解決的問題。

叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza fungi,AMF)是分布最為廣泛的一類球菌門類真菌。AMF侵染植物根系后,可通過寄主植物來獲取營養(yǎng)物質(zhì),保證真菌自身生長發(fā)育,同時幫助植物增強對外界營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和積累,從而達到互惠共生的目的[11-12]。同時AMF也具有增加土壤肥力、提高土壤酶活性等重要作用[13-14]。AMF除了吸收礦物質(zhì)養(yǎng)分外,還能穩(wěn)定土壤結構,使植物在有毒、有害重金屬土壤等脅迫條件下生存[15]。AMF侵染后能夠促進植物根系細胞壁的木質(zhì)化,使寄主植物根尖表皮加厚、細胞層數(shù)增多,促進根系的生長、分枝,改變根系形態(tài)結構,從而影響重金屬進入根系的進程[16]。研究發(fā)現(xiàn),接種AMF的玉米根系pH值顯著增加,而生物有效態(tài)銅濃度顯著降低[17]。重金屬污染下,接種AMF能夠改變牧豆樹(Prsopis juliflora)根際微生物的群落結構,增加細菌、AMF等的生物多樣性[18]。

生物質(zhì)炭(Biochar)是植物秸稈等在特定條件下,熱解產(chǎn)生的一種多功能材料,生物質(zhì)炭作為多功能的土壤改良劑,具有存碳量大、孔隙結構疏松、含氧活性基團數(shù)量多等特點[19],且能提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì),防止土壤板結,為微生物活動提供有益的繁殖和生存條件[20]。劉會等發(fā)現(xiàn)添加生物質(zhì)炭的蘋果植株土壤中有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀和根際土細菌、放線菌、真菌數(shù)量均顯著高于未添加處理,土壤容重顯著降低[21]。另有研究發(fā)現(xiàn),生物質(zhì)炭和AMF之間存在協(xié)同作用,接種AMF并施用生物質(zhì)炭能顯著增加土壤中細菌和放線菌的數(shù)量,提高土壤酶活性,促進甜瓜生長[22]。重金屬脅迫下,與單一生物質(zhì)炭或者AMF處理相比,二者互作對土壤pH值、土壤養(yǎng)分及望江南根系的擴展、植株生長及干物質(zhì)積累的改善效果最好[23]。

目前,對重金屬Cr的研究較少,少數(shù)研究集中在植物對Cr的富集、轉(zhuǎn)移和修復潛力上[24-25],針對微生物、植物、有機土壤改良物三者聯(lián)合修復Cr污染土壤的研究則未見報道。本試驗以紫花苜蓿為研究對象,探究Cr污染條件下接種AMF并配施生物質(zhì)炭對紫花苜蓿生長、土壤酶活性以及微生物群落等的影響,從而認識AMF和紫花苜蓿對重金屬脅迫的響應,以期為今后應用多重修復技術(菌根+植物+有機土壤改良物)修復重金屬Cr污染提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2022年4月在晉中信息學院林下空地進行。供試植物材料為紫花苜蓿(Medicago sativa)中苜一號種子,為太原理工大學礦業(yè)工程學院自有。供試AMF菌種為地表球囊霉(Glomus versiforme),購自中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心,接種物為孢子、侵染根段、外生菌絲和培養(yǎng)基質(zhì)的混合物,經(jīng)檢測,菌根侵染率70%,接種物含80個孢子/g。紫花苜蓿種子用過氧化氫溶液浸泡10 min后,用無菌蒸餾水沖洗表面消毒備用。栽培基質(zhì)為壤土,采自晉中信息學院校園內(nèi),經(jīng)高壓蒸汽滅菌(120 ℃,2 h)后備用?;ㄅ瑁ㄒ?guī)格:25 cm×18 cm×18 cm)經(jīng)0.5%高錳酸鉀溶液消毒1 h后使用。每盆裝 3 kg 壤土,風干后過1 cm篩。土壤基本理化性質(zhì):pH值為6.83,有效磷含量為57.8 mg/kg,堿解氮含量為60.9 mg/kg,速效鉀含量為44.9 mg/kg,有機質(zhì)含量為2.5%。

1.2 試驗方法

試驗設計2個Cr濃度水平(0、50 mg/kg),4個處理組(CK,對照;AMF,接種地表球囊霉;BC,添加生物質(zhì)炭;AMF+BC,接種地表球囊霉并添加生物質(zhì)炭),共8個處理,隨機排列,重復3次。其中不同濃度Cr處理以K2Cr2O7(Cr6+)的形式添加在土壤中,室內(nèi)平衡7 d后用于試驗。其中,CK處理作為對照;AMF處理是接種地表球囊霉,接種數(shù)量為 100 g/盆;BC處理是添加3%濃度生物質(zhì)炭,由花生殼和牲畜糞便混合高溫厭氧制成,購自山西縱合生物質(zhì)炭有限公司;AMF+BC處理是先將生物質(zhì)炭添加到土壤中混合均勻,之后再進行接種AMF與植物移栽。其他未接種處理則接種等量滅菌接種物。加入基質(zhì)覆蓋,灌水澆透,將5粒紫花苜蓿種子播于花盆中,覆膜保濕,放于人工氣候室(光—暗周期為12 h—12 h,溫度25 ℃,濕度70%)內(nèi)培養(yǎng);出苗后,留3株,每周澆水1次,5~10 d澆1次Hoagland營養(yǎng)液,保持水分在70%左右,培養(yǎng)2個月取樣用于各項生理指標的測定,重復3次。

1.3 指標測定

菌根侵染情況的測定:采集紫花苜蓿的須根系,經(jīng)FAA固定液固定,3%氫氧化鉀90 ℃水浴15~30 min,用乳酸甘油染色法計算菌根侵染率和叢枝著生率,在電鏡下觀察侵入點位數(shù)和泡囊數(shù)[26],計算公式如下:

菌根侵染率=∑(0×根段數(shù)+10%×根段數(shù)+20%×根段數(shù)+…+100%×根段數(shù))/總根段數(shù)。

總生物量和根冠比的測定:植株地上部和地下部分別收獲后用水洗凈后擦干,在105 ℃烘箱中殺青0.5 h,再于85 ℃下烘干至恒重,記作總生物量。根冠比為植物地下部與地上部干重的比值。

根系生長特性的測定:利用根系分析系統(tǒng)WinRHIZO(北京華辰陽光科技)進行紫花苜蓿根系總長度、根系總體積、根尖數(shù)和根分叉數(shù)的測定。

土壤酶活性的測定:采用高錳酸鉀滴定法測定土壤過氧化氫酶(S-CAT)活性,采用磷酸苯二鈉比色法測定土壤堿性磷酸酶(S-AKP)活性,利用靛酚藍比色法測定土壤脲酶(S-UE)活性,利用3,5-二硝基水楊酸比色法測定土壤蔗糖酶(S-SC)活性,微生物量碳、氮測定采用三氯甲烷熏蒸-K2SO4浸提法[27-28]。

土壤微生物群落中真菌、細菌和放線菌的測定:采用涂布平板法測定土壤中細菌、真菌和放線菌。先稱取待測土壤樣品10 g,放入裝有90 mL無菌水中,搖床振蕩20 min,靜置30 s;再用1 mL 無菌吸管,吸取10-1稀釋液1 mL,移入裝有9 mL無菌水的試管中,混合均勻,即成10-2稀釋液;以此類推,連續(xù)稀釋,制成10-3、10-4、10-5、10-6等一系列稀釋菌液,再用稀釋平板計數(shù)。

球囊霉素相關土壤蛋白的測定:易提取球囊霉素相關土壤蛋白(easily extractable glomalin-related soil protein,EE-GRSP)、總球囊霉素相關土壤蛋白(total glomalin-related soil protein,T-GRSP)采用張靜等描述的方法[29]測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件對數(shù)據(jù)進行處理和繪圖,所有統(tǒng)計分析均采用SPSS 16.0進行統(tǒng)計分析,所有數(shù)據(jù)均進行單因素方差分析(one-way ANOVA)、雙因素方差分析(two-way ANOVA)以及差異顯著性檢驗(LSD法,α=0.05)。圖表中數(shù)據(jù)為平均值±標準差。

2 結果與分析

2.1 AMF和生物質(zhì)炭對Cr脅迫下紫花苜蓿菌根侵染的情況

無論是否添加Cr,AMF或AMF+BC處理均可以與紫花苜蓿根系結成穩(wěn)定的共生聯(lián)系,形成叢枝菌根結構(圖1)。未添加Cr處理下(Cr濃度為0),AMF侵染率達到最大,為56.5%,泡囊數(shù)為 15.8個/cm根長,叢枝著生率為35.2%,侵入點位數(shù)為10.2個/cm根長。Cr濃度為50 mg/kg時,AMF侵染率、泡囊數(shù)、叢枝著生率和侵入位點數(shù)顯著降低,與AMF處理相比,AMF+BC處理下菌根侵染率、泡囊數(shù)、叢枝著生率和侵入位點數(shù)分別增加10.47%、9.92%、7.62%和13.33%(表1)。

2.2 AMF和生物質(zhì)炭對Cr脅迫下紫花苜蓿生物量的影響

由圖2可知,Cr脅迫下,紫花苜??偵锪亢透诒缺憩F(xiàn)為下降趨勢。無論是否添加Cr,接種AMF和/或BC處理均可以增加紫花苜??偵锪亢透诒?。未添加Cr處理下,與CK處理相比,BC處理下紫花苜??偵锪亢透诒确謩e增加12.52%和23.48%,AMF處理下分別增加27.87%和28.22%,AMF+BC處理下分別增加30.5%和43.8%。Cr濃度為50 mg/kg時,與CK處理相比,BC處理下紫花苜??偵锪亢透诒确謩e增加20.92%和22.98%,AMF處理下分別增加51.72%和44.76%,AMF+BC處理下分別增加60.23%和89.92%。

2.3 AMF和生物質(zhì)炭對Cr脅迫下紫花苜蓿根系生長特性的影響

由圖3可知,Cr脅迫下,紫花苜蓿地下部根尖數(shù)、根分叉數(shù)、根系總長度和根系總體積也表現(xiàn)為下降趨勢。無論是否添加Cr,接種AMF和/或BC處理均可以增加紫花苜蓿地下部根尖數(shù)、根分叉數(shù)、根系總長度和根系總體積。未添加Cr處理下,與CK處理相比,BC處理下紫花苜蓿根尖數(shù)、根分叉數(shù)、根系總長度和根系總體積分別增加27.01%、60.00%、50.17%和10.87%,AMF處理下分別增加92.59%、78.57%、79.54%和72.83%,AMF+BC處理下分別增加98.98%、102.49%、96.61%和83.70%。Cr濃度為50 mg/kg時,與CK處理相比,BC處理下紫花苜蓿根尖數(shù)、根分叉數(shù)、根系總長度和根系總體積分別增加19.71%、30.67%、32.66%和38.71%,AMF處理下分別增加53.49%、63.05%、50.03%和100.00%,AMF+BC處理下分別增加73.59%、99.01%、117.44%和116.13%。

2.4 AMF和生物質(zhì)炭對Cr脅迫下紫花苜蓿根系土壤微生物量碳、氮含量的影響由圖4可知,Cr脅迫下,紫花苜蓿根系土壤微生物量碳、氮含量顯著降低。無論是否添加Cr,接種AMF和/或BC處理均對紫花苜蓿根系土壤微生物量碳、氮含量有促進作用。未添加Cr處理下,與CK處理相比,BC處理下的紫花苜蓿根系土壤微生物量碳、氮含量分別增加20.50%和8.15%,AMF處理下分別增加29.77%和21.48%,AMF+BC處理下分別增加44.23%和38.52%。當Cr處理濃度為 50 mg/kg 時,與CK處理相比,BC處理下紫花苜蓿根系土壤微生物量碳、氮含量分別增加32.24%和47.37%,AMF處理下分別增加40.86%和71.05%,AMF+BC處理下分別增加41.38%和97.37%。

2.5 AMF和生物質(zhì)炭對Cr脅迫下紫花苜蓿菌根侵染的情況

由表2可知,Cr脅迫下,紫花苜蓿根系土壤中真菌、細菌、放線菌數(shù)量呈現(xiàn)下降趨勢。無論是否添加Cr,接種AMF處理對紫花苜蓿根系土壤中真菌、細菌、放線菌數(shù)量有增加作用,而BC處理下真菌數(shù)量下降,細菌和放線菌數(shù)量增加。未添加Cr處理下,與CK處理相比,BC處理下的真菌數(shù)量下降17.80%,細菌與放線菌數(shù)量增加45.71%和30.34%;AMF處理下真菌、細菌、放線菌數(shù)量分別增加37.70%、62.86%和13.86%;AMF+BC處理下分別增加96.86%、96.19%和59.18%。當Cr處理濃度為 50 mg/kg 時,與CK處理相比,BC處理下的真菌數(shù)量下降35.88%,細菌與放線菌數(shù)量增加57.14%和52.40%;AMF處理下真菌、細菌、放線菌數(shù)量分別增加26.47%、98.70%和31.25%;AMF+BC處理下分別增加92.94%、164.94%和88.94%。

2.6 AMF和生物質(zhì)炭對Cr脅迫下紫花苜蓿根系酶活性的影響

由圖5可知,Cr脅迫下,紫花苜蓿根系S-CAT活性受Cr刺激作用,表現(xiàn)為增加趨勢,而S-SC、S-UE 和S-AKP活性表現(xiàn)為下降趨勢。無論土壤是否添加Cr,接種AMF和/或BC處理均對紫花苜蓿根系土壤酶活性有促進作用。未添加Cr處理下,與CK處理相比,BC處理下的紫花苜蓿根系S-CAT、S-SC、S-UE和S-AKP活性分別增加41.43%、22.37%、7.03%和37.32%,AMF處理下分別增加55.71%、64.47%、30.87%和60.56%,AMF+BC處理下分別增加91.43%、114.47%、36.39%和135.21%。當Cr處理濃度為50 mg/kg時,與CK處理相比,BC處理下紫花苜蓿根系S-CAT、S-SC、S-UE和S-AKP活性分別增加4.59%、5.00%、15.01%和55.05%,AMF處理下分別增加12.84%、75.00%、21.21%和135.78%,AMF+BC處理下分別增加23.85%、120.00%、39.97%和152.29%。

2.7 AMF和生物質(zhì)炭對Cr脅迫下紫花苜蓿根系土壤中GRSP含量的影響

由圖6可知,Cr脅迫下,紫花苜蓿根系土壤中EE-GRSP、T-GRSP含量下降。無論是否添加Cr,接種AMF+BC處理對紫花苜蓿根系土壤中 EE-GRSP、T-GRSP含量有促進作用。未添加Cr處理下,與CK處理相比,BC處理下的EE-GRSP、T-GRSP含量無顯著差異,AMF處理下分別增加76.00%和175.42%,AMF+BC處理下分別增加265.60%和303.91%。當Cr處理濃度為50 mg/kg時,與CK處理相比,BC處理下EE-GRSP、T-GRSP含量也無顯著差異,AMF處理下分別增加65.42%和136.08%,AMF+BC處理下分別增加158.88%和265.19%。

3 討論

環(huán)境問題特別是重金屬污染已引起各類專家學者的廣泛關注,重金屬Cr因具有易吸附、難去除的特性,不僅危害土壤質(zhì)量、植物生長,而且會隨著食物鏈潛在威脅人畜健康[30]。土壤微生物在土壤有機質(zhì)中占比較小,但土壤微生物在C、N和其他元素循環(huán)中起著關鍵作用。AMF是根際土壤微生物的一個重要組成部分,在陸地生態(tài)系統(tǒng)中廣泛存在。與寄主植物形成的菌根共生體中根外菌絲為寄主植物生長發(fā)育提供相應的營養(yǎng)物質(zhì)和水分條件,而寄主植物為真菌提供生長所需要的碳水化合物。已有多數(shù)研究報道,AMF能夠通過增加土壤肥力、提高土壤酶活性等來增強對重金屬的耐性[31]。而生物質(zhì)炭因其獨特的理化性質(zhì)能夠提高土壤碳氮礦化速率及改善土壤微生態(tài)環(huán)境等備受關注。本試驗發(fā)現(xiàn),重金屬Cr脅迫下生物質(zhì)炭與AMF存在協(xié)同增效作用,二者聯(lián)合能夠提高土壤相關酶活性,增加土壤微生物C、N含量以及真菌、細菌、放線菌數(shù)量,改善紫花苜蓿的根系形態(tài)并促進植物生長。本試驗中,添加生物質(zhì)炭能夠促進AMF對紫花苜蓿的侵染,增加AMF的侵入點位數(shù)和泡囊數(shù),顯著促進了紫花苜蓿的生物量,改善植物根系情況。這可能是施用生物質(zhì)炭調(diào)節(jié)了土壤養(yǎng)分含量,進而促進土壤AMF孢子繁殖和紫花苜蓿根系AMF定殖,AMF侵染紫花苜蓿根系表皮后,紫花苜蓿根系細胞增厚并分裂,顯著改變寄主植物根系形態(tài),增加根系總長度、根系總體積、根尖數(shù)和根分叉數(shù)。

土壤中一切生物變化的發(fā)生過程都離不開土壤中各類酶的參與,土壤酶活性是衡量土壤生物學活性和土壤生產(chǎn)力的重要標志,也是探討重金屬脅迫下土壤生態(tài)效應的有效指標[32]。金倩等研究發(fā)現(xiàn),不同Cr處理對大豆根際S-UE活性有顯著抑制效果,S-CAT活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,S-SC 活性也呈現(xiàn)類似趨勢[33] 。本試驗下,Cr濃度為 50 mg/kg 時,紫花苜蓿根系S-CAT活性受Cr刺激作用,表現(xiàn)為增加趨勢,而S-SC、S-UE和 S-AKP 活性表現(xiàn)為下降趨勢,這與上述研究結果一致。接種AMF和/或生物質(zhì)炭處理下,S-SC、S-UE、S-CAT以及S-AKP活性均表現(xiàn)增加趨勢。馮慧琳等研究發(fā)現(xiàn),生物炭施用后土壤蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶和中性磷酸酶活性增加,細菌多樣性顯著提升[34] 。王巖等發(fā)現(xiàn)生物炭和AMF接種能夠改良辣椒連作土壤,生物炭與AMF配施處理菌根侵染效果最佳,侵染率高達59%,S-UE、S-SC 活性隨生物炭添加量的增加呈增加趨勢[35]。這可能是因為AMF通過侵染紫花苜蓿根系刺激根際土壤酶的產(chǎn)生和分泌,并促進其根系陽離子交換及活力提升,使得土壤酶活性顯著增加。

土壤微生物量在一定程度上能代表參與調(diào)控土壤中能量和養(yǎng)分循環(huán)以及有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化的對應微生物的數(shù)量[36]。本試驗發(fā)現(xiàn)Cr脅迫下,土壤真菌、細菌和放線菌數(shù)量下降,接種AMF后土壤中微生物數(shù)量則顯著增加,BC處理下真菌數(shù)量下降,而放線菌和細菌的數(shù)量增加。另有研究發(fā)現(xiàn),重金屬污染下稻田土壤的微生物生物量C、N含量比未明顯污染的土壤顯著降低約20%[37]。而生物炭提供易分解碳源并能為微生物生長發(fā)育提供場所,致使微生物量C、N含量增加。羅珍等通過兩室分根裝置種植玉米發(fā)現(xiàn),接種AMF的菌根室中土壤微生物量C、N含量均有顯著提高,并增加土壤呼吸作用,形成了明顯有別于根際的微生物區(qū)系[38]。本試驗也發(fā)現(xiàn),重金屬Cr脅迫下,土壤微生物量C、N含量顯著下降,接種AMF和/或生物質(zhì)炭處理下,土壤微生物量C、N含量表現(xiàn)為增加趨勢。而其他研究中土壤微生物N的變化卻是相反的,這和土壤N狀況、植物N競爭都有關,具體還需進一步試驗證明。AMF能分泌一種頑疏水、耐熱、頑抗的糖蛋白-球囊霉素相關蛋白(Glomalina-related soil protein,GRSP),主要存在于AMF的菌絲以及孢子壁中,隨菌絲脫落后沉積在土壤中[39]。GRSP有助于重金屬的固定,產(chǎn)生強化學絡合作用,降低重金屬的生物可利用性和毒性[15]。本研究發(fā)現(xiàn),Cr脅迫下土壤中EE-GRSP、T-GRSP含量下降,而接種AMF和/或生物質(zhì)炭處理下,土壤中EE-GRSP、T-GRSP含量增加,與不接種對照和施用生物質(zhì)炭處理差異顯著,以接種AMF并添加生物質(zhì)炭處理效果最好。這可能是因為生物質(zhì)炭促進土壤微生物生長,特別是AMF的侵染與活性,從而可能增加微生物對礦物的分解及GRSP分泌。

4 結論

綜上可知,重金屬Cr脅迫下,AMF能夠與紫花苜蓿形成菌根共生體系,添加生物質(zhì)炭能夠促進AMF對紫花苜蓿的侵染,提高菌根侵染率、叢枝著生率,并增加侵入點位數(shù)和泡囊數(shù)。接種AMF和/或生物質(zhì)炭處理均能夠促進植物生長,改善植物根系生長特性,增加根系總長度、根系總體積、根尖數(shù)和根分叉數(shù)。此外,AMF和/或生物質(zhì)炭處理能夠誘導產(chǎn)生較多的GRSP,增加土壤中微生物量碳、氮的積累,提高土壤中蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶活性,增加土壤微生物數(shù)量,顯著提高對重金屬Cr的抗性,相對于單一AMF或生物質(zhì)炭處理,二者協(xié)同配施的效果更好。

參考文獻:

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收稿日期:2023-07-17

基金項目:山東省自然科學基金(編號:ZR2018BB073)。

作者簡介:賈相岳(1987—),男,內(nèi)蒙古赤峰人,碩士,講師,主要研究方向為土壤環(huán)境化學。E-mail:Zongshuiji681@yeah.net。

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