叢枝菌根真菌對(duì)黃瓜穴盤(pán)育苗幼苗質(zhì)量的影響

楊凡　唐艷領(lǐng)　馬凱　蔡毓新　牛莉莉　米國(guó)全　史宣杰

摘 要： 黃瓜屬于淺根系作物，穴盤(pán)育苗空間有限，基質(zhì)和養(yǎng)分能否有效持續(xù)被植物吸收，是工廠(chǎng)化穴盤(pán)育苗的關(guān)鍵。為了培育適齡黃瓜壯苗，設(shè)置5個(gè)處理，通過(guò)在黃瓜基質(zhì)中添加不同濃度的叢枝菌根真菌摩西球囊霉菌Gm3-2，研究其對(duì)穴盤(pán)育苗黃瓜出苗率、生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)、根系活力等的影響，探究適合在黃瓜穴盤(pán)育苗中的叢枝菌根濃度。結(jié)果表明，與對(duì)照相比，接種106孢子·g-1濃度的叢枝菌根真菌基質(zhì)的幼苗莖粗和株高分別提高了30.52%和14.36%;根冠比、G值和壯苗指數(shù)也顯著高于對(duì)照，其中壯苗指數(shù)增加132.20%;當(dāng)接種叢枝菌根真菌濃度為107孢子·g-1時(shí)，黃瓜根系活力0.69 mg·g-1·h-1，比對(duì)照提高了64.29%。初步認(rèn)為接種Gm3-2濃度為106孢子·g-1時(shí)對(duì)黃瓜穴盤(pán)育苗效果最好。

關(guān)鍵詞： 黃瓜;叢枝菌根真菌;穴盤(pán)育苗;幼苗質(zhì)量

中圖分類(lèi)號(hào)：S642.2? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1673-2871（2020）06-030-04

Abstract： Cucumber is a shallow root crop， and the space for seedling cultivation is limited. Whether the substrate and nutrients can be effectively and continuously absorbed by plants is the key to plant seedling cultivation.In order to cultivate mature seedlings， five treatments were set up in this experiment. This experiment aims to explore the concentration of arbuscular mycorrhizal most suitable for seedling growth in cucumber acupoint tray. By adding different concentrations of Arbuscular mycorrhizal fungi（Glomus mosseae）Gm3-2 into the cucumber substrate， the effects of AMF on the seedling emergence rate， growth and development indicators and root activity were studied. The results showed that when 106 spores ·g-1 AMF were inoculated into the cucumber substrate， the stem diameter and plant height were increased by 30.52% and 14.36% respectively compared with the control， and the root-crown ratio， G value and seedling index were also significantly higher than the control group， among which the seedling index increased by 132.2%. When the concentration of AMF was 107 spores ·g-1， the root activity of cucumber was 0.69 mg·g-1·h-1， which was 64.29% higher than that of the control group. It was preliminarily concluded that （Glomus mosseae） Gm3-2 inoculation with a concentration of 106 spores ·g-1 had the best effect on cucumber seedling cultivation .

Key words： Cucumber; Arbuscular mycorrhizal fungi; Burrow dish seedling; Seedling quality

叢枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）能夠與陸地上80%以上的植物根系形成互惠共生體[1-2]，并依賴(lài)寄主植物的光合產(chǎn)物維持自身的生長(zhǎng)和繁殖，同時(shí)能夠以多種途徑影響植物的代謝過(guò)程[3]。大量研究表明，AMF通過(guò)菌絲和代謝產(chǎn)物能夠直接促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)吸收，增強(qiáng)植物抗逆、抗病能力，并間接改良土壤結(jié)構(gòu)和根際微生物環(huán)境，進(jìn)而提高產(chǎn)量和品質(zhì)[4-11]。

我國(guó)設(shè)施黃瓜播種面積逐年增加，黃瓜作為設(shè)施蔬菜的重要種類(lèi)，培育和應(yīng)用適齡壯苗，已成為確保黃瓜早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的重要措施[12-13]。目前，國(guó)內(nèi)黃瓜育苗主要采用40或50穴穴盤(pán)，單株根系發(fā)育空間小，基質(zhì)水肥不能適量穩(wěn)定供應(yīng)，導(dǎo)致育苗質(zhì)量不穩(wěn)定、苗弱、易發(fā)病等[14]，無(wú)法滿(mǎn)足蔬菜產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展對(duì)高質(zhì)量種苗的需求，降低了商品苗在農(nóng)民心中的信譽(yù)度，增大了商品苗的推廣難度。筆者將AMF接種于黃瓜穴盤(pán)育苗基質(zhì)中，研究其對(duì)黃瓜穴盤(pán)健康壯苗指標(biāo)的影響，以期為AMF在黃瓜工廠(chǎng)化穴盤(pán)育苗過(guò)程中的有效應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試菌株AMF為摩西球囊霉菌（Glomus mosseae，Gm3-2），菌種由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所蔬菜設(shè)施與栽培研究室保存，通過(guò)三葉草工廠(chǎng)化育苗擴(kuò)繁。供試黃瓜品種為‘博杰605，購(gòu)自河南省慶發(fā)種業(yè)有限公司。育苗基質(zhì)由歐博亞泥炭、珍珠巖和蛭石自行配置，體積比為6∶3∶1，添加不同濃度的Gm3-2菌劑。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年8—10月在河南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究開(kāi)發(fā)基地育苗溫室車(chē)間進(jìn)行。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，分別是：CK對(duì)照，不接種Gm3-2;處理A1，接種Gm3-2濃度為104孢子·g-1;處理A2，接種Gm3-2濃度為105孢子·g-1;處理A3，接種Gm3-2濃度為106孢子·g-1;處理A4，接種Gm3-2濃度為107孢子·g-1。40穴穴盤(pán)育苗，每穴1粒種子，每10盤(pán)為1個(gè)處理，每個(gè)處理4次重復(fù)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

播種后2 d開(kāi)始每天觀察，記錄各處理最早出現(xiàn)萌芽的時(shí)間、發(fā)芽種子數(shù)，直到子葉展平，統(tǒng)計(jì)各處理的發(fā)芽率。播種20 d后，測(cè)量株高和莖粗，株高采用鋼尺測(cè)量（莖基部到生長(zhǎng)點(diǎn)的長(zhǎng)度），莖粗采用游標(biāo)卡尺測(cè)量（子葉下端1 cm左右位置）。將幼苗洗干凈，稱(chēng)量植株鮮質(zhì)量，105 ℃殺青30 min，80 ℃將幼苗烘干至恒重，稱(chēng)量植株干質(zhì)量，并計(jì)算根冠比、G值和壯苗指數(shù)。根冠比=根部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量，G值/（mg·d-1）=植株鮮質(zhì)量/苗齡，壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+根部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量）×全株干質(zhì)量。分光光度法檢測(cè)植株葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素含量。藍(lán)墨水醋酸染色法檢測(cè)根段侵染率，菌根侵染率/%=感染的根段數(shù)/被檢查根段的總數(shù)×100[15]。根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）還原法測(cè)定[16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行初步整理，采用SPSS 17.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)黃瓜出苗率和生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)的影響

從表1可以看出，添加叢枝菌根真菌的基質(zhì)黃瓜出苗率在92.9%～93.4%，不添加叢枝菌根真菌的基質(zhì)黃瓜苗出苗率為92.8%。各個(gè)處理黃瓜出苗率差異不顯著。在株高和莖粗方面，添加叢枝菌根真菌可以促進(jìn)黃瓜苗生長(zhǎng)，黃瓜苗莖粗和株高都有所增加。處理A3、A4與對(duì)照有顯著性差異，莖粗分別比對(duì)照提高了30.52%、19.25%，株高則分別增加了14.36%、13.69%。

添加叢枝菌根真菌對(duì)促進(jìn)黃瓜苗干物質(zhì)、根冠比和壯苗指數(shù)方面皆有影響?；|(zhì)中接種叢枝菌根真菌的根冠比皆高于對(duì)照根冠比。處理A4的根冠比最大，比對(duì)照增加75%，其余A1、A2和A3處理的黃瓜苗根冠比分別比對(duì)照增加31.3%、37.5%和68.8%，與對(duì)照差異顯著。說(shuō)明叢枝菌根真菌促進(jìn)根系的發(fā)育和生長(zhǎng)。接種叢枝菌根真菌的黃瓜苗G值也是明顯高于對(duì)照，其中A3和A4與對(duì)照相比差異顯著，說(shuō)明叢枝菌根真菌促進(jìn)黃瓜生長(zhǎng)，提高鮮質(zhì)量。但A3的值最高，說(shuō)明黃瓜的鮮質(zhì)量增長(zhǎng)不一定是叢枝菌根真菌濃度越大效果越好。在壯苗指數(shù)方面，A3的效果最好，與其他處理相比差異顯著。

2.2 叢枝菌根真菌對(duì)黃瓜幼苗葉片色素含量的影響

從表2可以看出，接種叢枝菌根真菌的基質(zhì)處理，黃瓜葉片葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素含量均高于對(duì)照。當(dāng)叢枝菌根真菌濃度為106孢子·g-1時(shí)，葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素含量最高，且與對(duì)照相比差異顯著。這表明叢枝菌根真菌可以促進(jìn)葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素的合成。

2.3 叢枝菌根真菌對(duì)黃瓜根段侵染率和根系活力影響

通過(guò)對(duì)黃瓜根部醋酸藍(lán)墨水染色法檢測(cè)以后，發(fā)現(xiàn)叢枝菌根真菌通過(guò)菌絲侵入黃瓜根部，并在根里面形成泡囊和孢子等分生器，見(jiàn)圖1。

從表3中可以看出，當(dāng)接種叢枝菌根真菌濃度為107孢子·g-1時(shí)，根部侵染率最大，為43.64%。在根系活力方面，未接種叢枝菌根真菌的基質(zhì)，黃瓜幼苗根系活力為0.42 mg·g-1·h-1，接種叢枝菌根真菌的基質(zhì)黃瓜苗根系活力顯著高于對(duì)照。當(dāng)接種叢枝菌根真菌濃度為107孢子·g-1時(shí)，根系活力最大，為0.69 mg·g-1·h-1，比對(duì)照高了64.29%，這表明接種叢枝菌根真菌有助于黃瓜根系活力增強(qiáng)，這可能和叢枝菌根真菌侵入黃瓜根部導(dǎo)致發(fā)生過(guò)敏性反應(yīng)或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物促進(jìn)黃瓜根系代謝加快，從而根系活力增大。

3 討論與結(jié)論

蔬菜育苗作為蔬菜生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不僅可以提高蔬菜生產(chǎn)綜合效益，而且促進(jìn)蔬菜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。蔬菜育苗具有節(jié)約用種量、提高土地利用率、增加復(fù)種指數(shù)和有效控制病蟲(chóng)害發(fā)生等優(yōu)點(diǎn)[17]。黃瓜作為設(shè)施蔬菜的重要種類(lèi)，近些年由于育苗方式方法滯后，尤其是以床土或商品基質(zhì)等育苗方式，存在著營(yíng)養(yǎng)土配比難以掌握，病蟲(chóng)草害發(fā)生蔓延難以控制等問(wèn)題，很容易導(dǎo)致病菌、蟲(chóng)卵的大量積累，存在幼苗出苗不齊、漚根和老化苗等問(wèn)題，嚴(yán)重影響幼苗質(zhì)量，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，而且育苗過(guò)程中農(nóng)藥的大量使用會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

大量研究證實(shí)，叢枝菌根真菌通過(guò)菌絲侵染植物根部，擴(kuò)大植物根系的吸收范圍，提高寄主植物根系活力、促進(jìn)植物吸收利用礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)和水分、調(diào)節(jié)植物激素的生物合成和植物的新陳代謝、增強(qiáng)光合作用等促進(jìn)植物生長(zhǎng)、增強(qiáng)抗逆性和抗病性、提高作物產(chǎn)品的質(zhì)量和改善品質(zhì)[18-21]。李朕等[22]研究表明，接種叢枝菌根真菌菌根菌絲橋能夠介導(dǎo)刺槐幼苗間相關(guān)信號(hào)的傳遞，能夠促進(jìn)刺槐幼苗的根系生長(zhǎng)、提高幼苗的成活率，刺槐幼苗成活率及根系鮮質(zhì)量比對(duì)照分別增加15.38%和23.52%。秦海濱等[23]研究結(jié)果表明，接種菌根真菌后能夠顯著提高黃瓜苗期對(duì)立枯病的抗性，降低發(fā)病率。黃瓜苗期人工接種立枯絲核菌后菌根苗和非菌根苗發(fā)病率分別為16.5%和52.0%，接種菌根真菌后菌根苗地上鮮質(zhì)量和地上干質(zhì)量分別比未接菌處理提高33.10%和25.93%。李聰?shù)萚24]研究不同時(shí)期接種叢枝菌根真菌結(jié)果表明，黃瓜不同時(shí)期接種叢枝菌根真菌對(duì)其生長(zhǎng)均有促進(jìn)作用，與不接菌的對(duì)照相比，播種時(shí)接菌和移栽時(shí)接菌處理使黃瓜的單株產(chǎn)量分別提高了54%、34%;總糖含量分別比對(duì)照提高了8.9%和7.1%，說(shuō)明播種期接種叢枝菌根真菌對(duì)促進(jìn)黃瓜生長(zhǎng)和產(chǎn)量品質(zhì)提高高于移栽時(shí)接種菌劑效果。

根冠比和壯苗指數(shù)是衡量幼苗健壯程度的指標(biāo)。其中根冠比主要用于衡量幼苗地上部生長(zhǎng)與地下部生長(zhǎng)的協(xié)調(diào)性，壯苗指數(shù)是衡量幼苗素質(zhì)高低的綜合指標(biāo)之一。本試驗(yàn)結(jié)果表明，接種106孢子·g-1濃度的叢枝菌根真菌基質(zhì)的幼苗莖粗和株高分別提高了30.52%和14.36%。根冠比、G值和壯苗指數(shù)也顯著高于對(duì)照，其中壯苗指數(shù)增加132.2%。這與曾燕紅等[25]基質(zhì)接種叢枝菌根真菌提高黃花蒿生長(zhǎng)發(fā)育研究結(jié)果相一致。說(shuō)明叢枝菌根真菌可以有效促進(jìn)植物生長(zhǎng)和壯苗等作用。但接種叢枝菌根真菌的基質(zhì)對(duì)黃瓜出苗率無(wú)顯著影響，原因可能在于叢枝菌根真菌未侵入種子內(nèi)部。

根系的菌根侵染率是表示叢枝菌根真菌真菌與宿主植物之間親和力的重要指標(biāo)[26]。祁紅英等[27]以黃秋葵穴盤(pán)育苗實(shí)驗(yàn)表明，叢枝菌根真菌對(duì)黃秋葵苗期的侵染率越高，促生作用越明顯。本試驗(yàn)中接種叢枝菌根真菌的黃瓜苗，其侵染率顯著高于對(duì)照。其中當(dāng)接種叢枝菌根真菌濃度為107孢子·g-1時(shí)，菌根侵染率為43.64%，黃瓜根系活力最強(qiáng)，為0.69 mg·g-1·h-1，比對(duì)照高了64.29%，叢枝菌根真菌侵染黃瓜根系形成叢枝菌根，不僅有利于根系更好地吸收養(yǎng)分，且提高了葉片葉綠素含量。本試驗(yàn)葉綠素a、葉綠素b和類(lèi)胡蘿卜素含量分別為42.72、13.23和9.93 mg·g-1，顯著高于對(duì)照。

黃瓜屬于根淺作物，穴盤(pán)育苗空間有限，基質(zhì)和養(yǎng)分能否有效持續(xù)被植物吸收，是工廠(chǎng)化穴盤(pán)育苗的關(guān)鍵。叢枝菌根真菌能侵染植物根部，形成菌絲橋，增強(qiáng)植物根系活力，增大植物營(yíng)養(yǎng)和水分等吸收面積，促進(jìn)植物生長(zhǎng)和壯苗，抵御病蟲(chóng)害等。在基質(zhì)中接種叢枝菌根真菌為推動(dòng)黃瓜工廠(chǎng)化穴盤(pán)育苗、提高種苗質(zhì)量和蔬菜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] SCHWARZOTT D，WALKER C，SCHUBLER A.Glomus，the largest genus of the arbuscular mycorrhizal fungi （Glomales），is nonmonophyletic[J].Molecular Phylogenetics and Evolution，2001，21（2）：190-197.

[2] 祖艷群，盧鑫，湛方棟，等.叢枝菌根真菌在土壤重金屬污染植物修復(fù)中的作用及機(jī)理研究進(jìn)展[J].植物生理學(xué)報(bào)，2015，51（10）：1538-1548.

[3] SMITH S E，READ D J.Mycorrhizal Symbiosis[M].Second Edition. San Diego：Academic Press，1997.

[4] AZCON-AGUILAR C，BAREA J M.Applyingmycorrhiza biotechnology to horticulture：Significance and potentials[J].Scientia Horticulturae，1997，68：1-24.

[5] VOSATKA M.Influence of inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi on the growth and mycorrhizal infection of transplanted onion[J].Agriculture， Ecosystems and Environment，1995，53（2）：151-159.

[6] 陳可，孫吉慶，劉潤(rùn)進(jìn)，等.叢枝菌根真菌對(duì)西瓜嫁接苗生長(zhǎng)和根系防御性酶活性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，24（1）：135-141.

[7] 劉兆娜，郭紹霞，李偉.AM真菌對(duì)百合生長(zhǎng)和生理特性的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2017，26（11）：85-93.

[8] 邢紅爽，張瑞，郭紹霞.高溫脅迫下叢枝菌根真菌對(duì)百合耐熱性的影響[J].青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，35（4）：258-264.

[9] 崔美香，盧彥琦，祁芳，等.叢枝菌根真菌對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育及根莖部病害發(fā)生的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（16）：81-83.

[10] 寧楚涵，李文彬，張晨，等.叢枝菌根真菌與放線(xiàn)菌對(duì)辣椒和茄子的促生防病效應(yīng)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2019，30（9）：3195-3202.

[11] 林熠斌，楊玉瑞，黃榮雪，等.茉莉酸介導(dǎo)叢枝菌根真菌誘導(dǎo)番茄抗早疫病的機(jī)制[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2020，40（7）：2407-2416.

[12] 孫曉梅，徐志豪，王保順，等.黃瓜穴盤(pán)育苗優(yōu)化施肥技術(shù)研究[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2004，16（2）：75-78.

[13] 郭敬華，董靈迪，焦永剛，等.黃瓜穴盤(pán)育苗株型化學(xué)調(diào)控技術(shù)及作用機(jī)理研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2014，30（22）：114-120.

[14] 褚群，董春娟，尚慶茂.γ-聚谷氨酸對(duì)西瓜穴盤(pán)苗基質(zhì)性狀及幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48（S1）：40-48.

[15] 楊亞寧，巴雷，白曉楠，等.一種改進(jìn)的叢枝菌根染色方法[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，30（3）：0774-0779.

[16] 李合生.植物生理生化試驗(yàn)原理和技術(shù)試驗(yàn)[M].北京：高等教育出版社，2000.

[17] 郭孟報(bào)，楊明金，劉斌，等.我國(guó)蔬菜育苗產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2015，37（1）：250-253.

[18] 唐艷領(lǐng)，李杰，蔡毓新，等.叢枝菌根真菌對(duì)連作黃瓜根際土壤的影響[J].中國(guó)瓜菜，2018，31（2）：15-18.

[19] 劉東岳，李敏，孫文獻(xiàn)，等.抗黃瓜枯萎病叢枝菌根真菌與根圍促生細(xì)菌組合菌劑的篩選[J].植物病理學(xué)報(bào)，2016，46（6）：821-832.

[20] 馬俊.叢枝菌根真菌對(duì)黃瓜幼苗低溫脅迫的緩解效應(yīng)及其調(diào)控機(jī)理[D].陜西楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2016.

[21] 劉愛(ài)榮，陳雙臣，劉燕英，等.叢枝菌根真菌對(duì)低溫下黃瓜幼苗光合生理和抗氧化酶活性的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，31（12）：3497-3503.

[22] 李朕，胡文濤，唐明.叢枝菌根真菌對(duì)刺槐幼苗機(jī)械損傷響應(yīng)機(jī)制的初步研究[J].西北植物學(xué)報(bào)，2015，35（7）：1437-1442.

[23] 秦海濱，賀超興，張志斌，等.叢枝菌根真菌對(duì)溫室黃瓜生長(zhǎng)及產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J].中國(guó)瓜菜，2008，21（6）：10-13.

[24] 李聰，賀超興，閆妍，等.不同時(shí)期接種AM 真菌對(duì)大棚黃瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].中國(guó)蔬菜，2014（8）：21-24.

[25] 曾燕紅，韋周澤，曾富蘭，等.不同基質(zhì)及叢枝菌根真菌對(duì)黃花蒿育苗的影響[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，42（4）：14-18.

[26] 李曉林，姚青.VA菌根與植物的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)[J].自然科學(xué)進(jìn)展，2000，10（6）：524-531.

[27] 祁紅英，張秋萍，李敏，等.叢枝菌根制劑對(duì)黃秋葵幼苗生長(zhǎng)的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（4）：138-139.