鹽脅迫條件下哈茨木霉ST02對椒樣薄荷生長及根區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響

趙忠娟 楊凱 扈進(jìn)冬 魏艷麗 李玲 徐維生 李紀(jì)順

（1.山東省應(yīng)用微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東省科學(xué)院生態(tài)研究所 齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院），濟(jì)南 250103；2.山東省沂水縣諸葛鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，臨沂 276422）

鹽漬化土壤中鹽濃度較高，導(dǎo)致土壤嚴(yán)重板結(jié)、透氣透水性差、有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)成分降低、土壤酶活受限制，無法維持植物健康生長，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［1］。我國鹽漬土壤面積約0.346億hm2，東部沿海地帶有200萬hm2的鹽漬堿地未開發(fā)利用［2］。鹽漬化土地的綜合治理和利用關(guān)系到國家耕地后備資源、區(qū)域糧食安全與經(jīng)濟(jì)發(fā)展等一系列重要現(xiàn)實(shí)問題。

近年來，以耐鹽植物種植為核心的鹽漬土改良技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，但鹽漬土特殊的土壤性質(zhì)導(dǎo)致植物成活率和保存率較低，成為限制這一技術(shù)發(fā)展的瓶頸。利用植物根際微生物促進(jìn)植物生長和對脅迫耐受性的特性，利用耐鹽植物和微生物制劑聯(lián)合改良鹽漬土壤成為可行的方法［3］。本研究組在前期研究過程中，篩選培育出一株耐鹽經(jīng)濟(jì)作物：椒樣薄荷‘科院1號’［4］，可以在黃河三角洲典型鹽漬土壤中推廣種植，并對鹽漬土壤具有重要的修復(fù)作用。作為重要的精油作物，椒樣薄荷具有重要的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，目前示范種植結(jié)果發(fā)現(xiàn)，椒樣薄荷在低于0.4%的黃河三角洲鹽漬土壤中生長良好，高于0.4% 的鹽漬土壤中生長受限。木霉作為在土壤中快速傳播的促生生防真菌，可以在植物根部定殖，調(diào)控植物根系發(fā)育，改變植物激素水平，增加抗氧化防御反應(yīng)，來促進(jìn)植物對鹽脅迫的耐受性［5］。木霉菌劑與有機(jī)肥配施，可改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量，提高作物產(chǎn)量［6-8］；木霉還可以調(diào)節(jié)土壤酶活性，改善土壤微生態(tài)［9-10］。

為解決椒樣薄荷在高鹽（＞0.4%）土壤中的生長，本研究組從黃河三角洲濕地的土壤中篩選分離出耐鹽的木霉菌株［11］，并通過前期的研究表明從黃河三角洲鹽漬土壤中篩選獲得的耐鹽哈茨木霉ST02能夠促進(jìn)鹽脅迫條件下番茄種子的萌發(fā)與根的發(fā)育［12］。雖研究報(bào)道木霉影響黑龍江鹽堿地玉米根際土壤的理化性質(zhì)，顯著提高土壤酶活和營養(yǎng)含量，改善玉米根際土壤微生態(tài)，促進(jìn)黑龍江鹽堿地玉米的生長和作物產(chǎn)量［13］，但關(guān)于木霉對鹽漬土壤理化性質(zhì)和作物耐鹽性的影響機(jī)理研究還較少。本研究利用耐鹽木霉和耐鹽椒樣薄荷，研究木霉對鹽脅迫條件下椒樣薄荷生理生長及椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性的影響，解釋木霉菌提高植物耐鹽性，以及耐鹽植物-耐鹽微生物菌劑聯(lián)合對鹽漬土壤修復(fù)的作用規(guī)律，為黃河三角洲地區(qū)鹽漬土壤的修復(fù)利用，耐鹽植物的高效栽培提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料 本研究所用哈茨木霉ST02為研究室從東營墾利黃河入?？谕翗又泻Y選獲得的耐鹽木霉［11-12］，所用椒樣薄荷為研究室前期篩選的耐鹽椒樣薄荷‘科院1號’。

1.1.2 哈茨木霉ST02菌劑制備 本研究所用木霉菌劑為本實(shí)驗(yàn)室利用小麥麩皮進(jìn)行發(fā)酵，硅藻土作為載體制備而成的可濕性粉劑，通過活菌計(jì)數(shù)結(jié)果其有效活菌數(shù)達(dá)2×109CFU/g。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 從山東省科學(xué)院生態(tài)研究所試驗(yàn)基地取土，利用高40 cm，直徑為9 cm的培養(yǎng)缽進(jìn)行盆栽實(shí)驗(yàn)。按表1設(shè)置實(shí)驗(yàn)組和對照組，每組設(shè)5次重復(fù)。實(shí)驗(yàn)土壤pH 7.51，電導(dǎo)率（electrical conductance，EC）181.4 μS/cm，陽離子交換量（cation exchange capacity，CEC）16.4 cmol/kg， 有 機(jī) 質(zhì) 含量（organic matter，OM）16.8 g/kg，堿解氮（alkalihydrolyzed nitrogen，AN）94 mg/kg，速效磷（available phosphorus，AP）28.3 mg/kg， 速 效 鉀（available potassium，AK）134 mg/kg。每個(gè)培養(yǎng)容器中土2 500 g，澆200 mL水，取長勢一致的椒樣薄荷莖段進(jìn)行扦插，每缽扦插5株，扦插7 d后，按照表1方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理。NaCl處理21 d后，檢測椒樣薄荷生長生理參數(shù)及根區(qū)土壤理化性質(zhì)與土壤酶活。

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分組及處理方法Table 1 Experimental grouping and processing method

1.2.2 椒樣薄荷生長及耐鹽生理生化指標(biāo)檢測

1.2.2.1 椒樣薄荷生長參數(shù)檢測 椒樣薄荷株高（stem length，SL）用直尺貼地測量；收割后用電子天平稱量每個(gè)培養(yǎng)缽椒樣薄荷地上部分生物量（fresh weight，F(xiàn)W）。

1.2.2.2 椒樣薄荷光合參數(shù)檢測 分別用便攜式LI6400光合速率測定儀（LI-COR，美國）和葉綠素測定儀（FK-YL04，山東方科儀器有限公司）測量不同處理椒樣薄荷植株頂端的2片全展葉片的凈光合速率（net photosynthetic rate，Pn）和葉綠素含量（soil and plant analyzer development，SPAD）。

1.2.2.3 椒樣薄荷葉片丙二醛（malondialdehyde，MDA）、可溶性蛋白（soluble protein，SP）、脯氨酸（proline，Pro）含量檢測 0.2 g不同處理椒樣薄荷葉片用10% 三氯乙酸研磨，12 000 r/min離心 10 min，上清液用硫代巴比妥酸加熱比色法測定MDA含量［14］；0.25-0.5 g 不同處理的椒樣薄荷葉片用蒸餾水研磨提取，SP含量采用考馬斯亮藍(lán)G250 法進(jìn)行檢測［15］；0.3 g不同處理椒樣薄荷葉片用80%乙醇研磨提取，Pro含量用酸性茚三酮法測定［16］。

1.2.2.4 椒樣薄荷葉片抗氧化酶活性檢測 取 0.2 g不同處理椒樣薄荷的葉片于預(yù)冷的研缽中，加 1 mL 預(yù)冷的 50 mmol/L 磷酸鉀緩沖液（pH 7.8），冰浴研磨成勻漿，加緩沖液沖洗，使終體積為 5 mL，4℃ 12 000 r/min，離心 20 min。超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性用氮蘭四唑（nitroblue tetrazolium，NBT）的光化還原法測定，以每分鐘內(nèi)抑制光化還原50%的NBT為一個(gè)酶活單位U［17］；過氧化物酶（peroxidase，POD）活性利用愈創(chuàng)木酚法測定，以每分鐘內(nèi)OD470值增加0.1為1個(gè)酶活單位U［18］；過氧化氫酶（catalase，CAT）活性利用H2O2測定，以每分鐘內(nèi)OD240值減少0.1為1個(gè)酶活單位 U［17］。

1.2.2.5 椒樣薄荷生理生長綜合指數(shù) 椒樣薄荷生理生長綜合指數(shù)（physiological/growth comprehensive index，PGCI）用椒樣薄荷株高、生物量、光合作用參數(shù)、葉綠素含量及抗氧化酶活性等正向指標(biāo)之和表示［19］，即 ：

式中PGCI＞0表示處理對椒樣薄荷生長和耐鹽生理具有促進(jìn)作用；PGCI =0表示處理對椒樣薄荷生長和耐鹽生理無影響；PGCI＜0表示處理對椒樣薄荷生長和耐鹽生理具有抑制作用；PGIn為n指標(biāo)對應(yīng)的椒樣薄荷生長生理指數(shù)，C為對照值，T為處理值；當(dāng)PGIn＞0，表示處理對該生理生長指標(biāo)具有促進(jìn)作用；PGIn=0，表示處理對該生理生長指標(biāo)沒有影響；PGIn＜0，表示處理對該生理生長指標(biāo)具有抑制作用，絕對值的大小表示作用強(qiáng)度。

1.2.3 椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)檢測

1.2.3.1 椒樣薄荷根區(qū)土壤采集 將每個(gè)培養(yǎng)容器內(nèi)的植物取出，抖掉植物根區(qū)土壤，取從根區(qū)抖落的土壤充分自然風(fēng)干，用20目篩子過篩備用。

1.2.3.2 土壤pH、電導(dǎo)率（EC）和陽離子交換量（CEC）檢測 將風(fēng)干土壤與水按照1∶5（m∶m）的比例混合配制土壤浸液，用SevenExcellenceTMpH/電導(dǎo)率測量儀（梅特勒-托利多國際有限公司，上海）測量pH和EC；土壤CEC的測量參照國家標(biāo)準(zhǔn)HJ 889-2017，利用三氯化六氨合鈷浸提-分光光度法進(jìn)行測量。

1.2.3.3 土壤養(yǎng)分指標(biāo)檢測 土壤養(yǎng)分指標(biāo)包括有機(jī)質(zhì)（organic matter，OM）、堿解氮（alkali-hydrolyzed nitrogen，AN）、速效磷（available phosphorus，AP）、速效鉀（available potassium，AK）含量，均參照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定。OM含量參照國家標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1121.6-2006，利用重鉻酸鉀-硫酸氧化法測定；AN參照國家標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1228-2015，利用氫氧化鈉溶液擴(kuò)散，用硼酸溶液吸收，用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定測量；土壤AP參照國家標(biāo)準(zhǔn)HJ 704-2014，利用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗分光光度法進(jìn)行測定；土壤AK參照國家標(biāo)準(zhǔn)NY/T 889-2004，利用1 mol/L乙酸銨溶液浸提，火焰光度計(jì)測定。

1.2.3.4 土壤酶活性檢測 各種土壤酶的活性利用改進(jìn)的關(guān)松蔭等的方法進(jìn)行測定［20］，包括脲酶（soil urease，SUE）、蔗糖酶（soil saccharase，SSC）、纖維素酶（soil cellulase，SCL）、磷酸酶（soil neutrality phosphatase，SNEP）和過氧化氫酶（soil catalase，SCAT）的活性。SUE活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定，以24 h后1 g自然風(fēng)干土壤中產(chǎn)生1μg NH3-N定義為一個(gè)酶活力單位；SSC和SCL活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，以24 h后1 g干土生成葡萄糖的毫克數(shù)表示一個(gè)酶活力單位；SNEP利用pH7.0檸檬酸緩沖液提取，活性采用磷酸苯二鈉比色法測定，以24 h后每克土壤中釋放1 nmol酚為一個(gè)酶活單位；SCAT利用高錳酸鉀滴定法測定，以20 min后每克風(fēng)干土樣催化1 mmol/L H2O2降解定義為一個(gè)酶活單位。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 為使數(shù)據(jù)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，本研究采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)5次重復(fù)。利用SPSS 19.0和OriginPro 2021對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。利用SPSS 19.0對不同處理間數(shù)據(jù)進(jìn)行ANOVA方差分析，P＜0.05表示存在顯著性差異；利用OriginPro 2021作Pearson相關(guān)性分析和主成分分析（principal component analysis，PCA），分析土壤理化性質(zhì)與椒樣薄荷生長生理之間的相關(guān)性，以及不同實(shí)驗(yàn)組椒樣薄荷生長生理指標(biāo)、土壤理化性質(zhì)和土壤酶活指標(biāo)的主成分載荷和貢獻(xiàn)率。

2 結(jié)果

2.1 鹽脅迫條件下哈茨木霉ST02對椒樣薄荷生長和光合作用的影響

NaCl脅迫影響椒樣薄荷的生長和光合作用強(qiáng)度，NaCl脅迫條件下椒樣薄荷的株高（SL）、地上部分鮮重（FW）、光合作用強(qiáng)度（Pn）和葉片的葉綠素含量（SPAD）都明顯小于對照；哈茨木霉ST02促進(jìn)椒樣薄荷的生長，ST02處理的椒樣薄荷SL明顯高于對照，F(xiàn)W、Pn和SPAD與對照相比沒有明顯變化；NaCl和ST02聯(lián)合處理?xiàng)l件下，椒樣薄荷SL、FW、Pn和SPAD與對照相比都沒有明顯差異，但都明顯高于NaCl處理?xiàng)l件下椒樣薄荷的SL、FW、Pn和SPAD值，說明哈茨木霉ST02能夠緩解NaCl對椒樣薄荷生長和光合作用的脅迫，促進(jìn)鹽脅迫條件下椒樣薄荷的生長和光合作用強(qiáng)度（圖1）。

圖1 不同處理對椒樣薄荷生長和光合作用的影響Fig.1 Growth and photosynthesis intensity of peppermint under different treatments

2.2 哈茨木霉ST02對椒樣薄荷耐鹽生理生化指標(biāo)影響

NaCl脅迫導(dǎo)致細(xì)胞中活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產(chǎn)生，使細(xì)胞發(fā)生氧化損傷，細(xì)胞膜中脂質(zhì)過氧化產(chǎn)生MDA［21］，因此NaCl處理椒樣薄荷葉片中MDA含量顯著升高（圖2-A）。哈茨木霉ST02處理的椒樣薄荷葉片中MDA含量沒有明顯變化，但NaCl脅迫條件下，ST02處理的椒樣薄荷葉片中MDA含量與NaCl處理相比顯著降低，說明ST02能夠緩解NaCl脅迫造成的氧化損傷（圖2-A）。可溶性蛋白（SP）和脯氨酸（Pro）是細(xì)胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，NaCl脅迫條件下細(xì)胞內(nèi)大量積累SP和Pro以維持細(xì)胞內(nèi)外滲透平衡［21-22］，NaCl處理的椒樣薄荷葉片中SP和Pro含量顯著升高，哈茨木霉ST02能降低NaCl脅迫引起的SP和Pro含量升高（圖2-B，C）。

圖2 不同處理對椒樣薄荷氧化損傷和滲透調(diào)節(jié)相關(guān)物質(zhì)含量的影響Fig.2 Oxidative damage and osmotic regulatory substances contents of peppermint under different treatments

抗氧化酶可以清除細(xì)胞中NaCl脅迫產(chǎn)生的ROS并維持ROS平衡，促進(jìn)細(xì)胞對NaCl脅迫的耐受性［21］。本研究顯示NaCl處理的椒樣薄荷葉片中抗氧化酶（SOD、POD和CAT）活性均明顯低于對照，哈茨木霉ST02處理的椒樣薄荷葉片中SOD、POD和CAT活性高于對照，說明NaCl抑制抗氧化酶活性，而ST02促進(jìn)抗氧化酶活性（圖3）。NaCl和ST02聯(lián)合處理的椒樣薄荷葉片中SOD、POD和CAT都高于在NaCl處理椒樣薄荷葉片的活性（圖3）。說明哈茨木霉ST02能夠緩解NaCl脅迫對抗氧化酶活性的抑制作用，增強(qiáng)鹽脅迫條件下椒鹽薄荷的抗氧化酶活性，通過提高其抗氧化防御反應(yīng)促進(jìn)椒樣薄荷的耐鹽性。但關(guān)于不同抗氧化酶活性，ST02對NaCl 脅迫的緩解作用效果不同，關(guān)于SOD活性，NaCl和ST02聯(lián)合處理實(shí)驗(yàn)組大于NaCl處理實(shí)驗(yàn)組，小于對照組，說明ST02未完全緩解NaCl脅迫對SOD活性的抑制作用（圖3-A）；關(guān)于POD活性，NaCl和ST02聯(lián)合處理實(shí)驗(yàn)組大于對照組，小于ST02處理實(shí)驗(yàn)組，說明ST02對POD活性的促進(jìn)作用大于NaCl的抑制作用；關(guān)于CAT活性，NaCl和ST02聯(lián)合處理實(shí)驗(yàn)組與對照組類似，說明ST02對POD活性的促進(jìn)作用正好抵消NaCl的抑制作用（圖3-C）。

圖3 不同處理對椒樣薄荷抗氧化酶活性的影響Fig.3 Influences of different treatments on peppermint antioxidase activity

2.3 鹽脅迫條件下哈茨木霉ST02對椒樣薄荷生理生長綜合效應(yīng)

NaCl處理椒樣薄荷的生理生長綜合效應(yīng)值（PGCI）小于0，說明NaCl抑制椒樣薄荷的生長和生理，且NaCl處理對不同指標(biāo)的作用強(qiáng)度為SOD＞CAT＞POD＞SPAD＞Pn＞FW＞SL；哈茨木霉ST02處理促進(jìn)椒樣薄荷的生長和生理（PGCI＞0），且對不同指標(biāo)的作用強(qiáng)度表現(xiàn)為POD＞CAT＞SOD＞SL＞FW＞SPAD＞Pn；NaCl處理?xiàng)l件下施加ST02處理，PGCI＜0，且其絕對值小于NaCl處理PGCI的絕對值，較接近于0，說明ST02能夠較大部分緩解NaCl對椒樣薄荷生長和生理的脅迫（表2）。NaCl脅迫條件下施加ST02處理，對指標(biāo)FW和SOD表現(xiàn)出抑制作用（PGI2＜0，PGI5＜0），對其他指標(biāo)表現(xiàn)為促進(jìn)作用，作用強(qiáng)度表現(xiàn)為：SOD＞POD＞SPAD＞CAT＞FW＞Pn＞SL，且數(shù)據(jù)顯示NaCl和ST02 處理對不同生理生長指標(biāo)的效應(yīng)不等于NaCl處理和ST02處理之和（表2），說明NaCl脅迫條件下ST02對椒樣薄荷的生理生長的影響不僅是兩種處理的影響，而是通過與復(fù)雜的環(huán)境互作實(shí)現(xiàn)的。

表2 不同處理椒樣薄荷生理生長綜合指數(shù)Table 2 Physiological/growth comprehensive index（PGCI）of peppermint under different treatments

2.4 鹽脅迫條件下哈茨木霉ST02對椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響

NaCl處理顯著提高土壤pH和EC，哈茨木霉ST02對土壤pH和EC沒有影響，NaCl和ST02聯(lián)合處理的椒樣薄荷根區(qū)土壤pH與NaCl處理組類似，明顯大于對照和ST02處理組，而 EC明顯小于NaCl處理組，明顯大于對照和ST02處理組，說明ST02處理的椒樣薄荷能夠降低鹽脅迫土壤的EC，即降低根區(qū)土壤鹽濃度，脫鹽率為17.36%；NaCl脅迫對土壤CEC沒有明顯影響，而ST02明顯提高土壤CEC值，NaCl和ST02聯(lián)合處理實(shí)驗(yàn)組CEC與對照相比沒有明顯差異；NaCl和ST02聯(lián)合處理土壤中OM、AP和AK的含量與對照相比均沒有明顯差異；NaCl處理明顯降低土壤中AN含量，NaCl和ST02聯(lián)合處理時(shí)ST02顯著提高土壤中AN的含量（表3）。

表3 不同處理椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)Table 3 Physicochemical properties of peppermint root zone soil under different treatments

2.5 鹽脅迫條件下哈茨木霉ST02對椒樣薄荷根區(qū)土壤酶活的影響

如圖4所示，ST02顯著提高SUE和SNEP活性，但NaCl和ST02聯(lián)合處理實(shí)驗(yàn)組土壤中SUE和SNEP活性與對照相比沒有明顯差異（圖4-A，D）；土壤中SSC活性從高到低依次為：對照＞ST02處理＞NaCl處理＞ST02和NaCl聯(lián)合處理（圖4-B）；土壤中SCL活性不受NaCl影響，ST02處理和ST02和NaCl聯(lián)合處理實(shí)驗(yàn)組土壤中SCL活性明顯高于對照和NaCl處理實(shí)驗(yàn)組（圖4-C）；NaCl脅迫條件下，ST02處理也能顯著提高土壤的SCAT酶活性（圖4-E）。

圖4 不同處理對椒樣薄荷根區(qū)土壤酶活性的影響Fig.4 Influences of different treatments on the activities of soil enzyme

2.6 椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)與椒樣薄荷生長生理指標(biāo)相關(guān)性分析

通過對椒樣薄荷生長生理指標(biāo)與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)性分析（圖5），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，椒樣薄荷SL與土壤pH、EC顯著負(fù)相關(guān)，與土壤中SCL活性顯著正相關(guān)；椒樣薄荷FW與土壤EC顯著負(fù)相關(guān)，與土壤CEC、OM和AP含量，以及SSC、SCL和SNEP活性顯著正相關(guān)；椒樣薄荷Pn值與土壤EC顯著負(fù)相關(guān)，SPAD與土壤SCL活性顯著正相關(guān)；椒樣薄荷葉片中MDA、SP和Pro含量與土壤pH和EC顯著正相關(guān)，與土壤SSC和SCL活性顯著負(fù)相關(guān)，Pro含量還與土壤中AP含量顯著負(fù)相關(guān)；椒樣薄荷葉片中SOD活性與土壤pH和EC顯著負(fù)相關(guān)，與土壤AP含量，以及土壤SUE、SSC、SCL和SNEP活性呈顯著正相關(guān)；POD活性與土壤EC顯著負(fù)相關(guān)，與土壤CEC、AP含量以及SCL和SNEP活性呈顯著正相關(guān)；CAT活性與土壤pH和EC顯著負(fù)相關(guān)，與土壤CEC、AP含量以及SCL活性顯著正相關(guān)（表4）。另外土壤酶活性與土壤理化性質(zhì)之間的相關(guān)系數(shù)顯示，土壤SUE活性與土壤CEC、AN含量和SNEP活性顯著正相關(guān)；土壤SSC活性與土壤pH、EC和SCAT活性顯著負(fù)相關(guān)；土壤SCL活性與土壤AN含量和SCAT活性顯著正相關(guān)；土壤SNEP活性與EC顯著負(fù)相關(guān)，與CEC和SUE活性顯著正相關(guān)；SCAT活性與AN含量和SCL活性顯著正相關(guān)，與SSC活性顯著負(fù)相關(guān)（表4）。以上相關(guān)性分析結(jié)果說明，椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性影響椒樣薄荷的生長與生理性狀，同時(shí)土壤理化性質(zhì)也對土壤中酶活性產(chǎn)生影響。

表4 椒樣薄荷生理生長性狀和根際土壤理化性質(zhì)相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficient between physiological/growth indexes of peppermint and physicochemical properties of its root zone soil

圖5 椒樣薄荷生理生長和根際土壤理化性質(zhì)相關(guān)性Fig.5 Correlation analysis between physiological/growth index of peppermint and physicochemical properties of its root zone soil

2.7 椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)與椒樣薄荷生長生理指標(biāo)主成分分析

對不同處理椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)和椒樣薄荷生長生理相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析（PCA），提取特征值大于1的主成分的特征根及方差貢獻(xiàn)率，解釋不同處理對椒樣薄荷生長生理指標(biāo)及根區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響，并分析影響椒樣薄荷生長生理的主要根區(qū)土壤因子。本研究共提取5個(gè)主成分，累計(jì)貢獻(xiàn)率84.52%（表5）。其中第一個(gè)主成分（PC1）的特征根為10.949，方差貢獻(xiàn)率為49.766%；第二個(gè)主成分（PC2）的特征根為2.991，方差貢獻(xiàn)率為13.595%，其余3個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率都小于10%（表5）。取前兩個(gè)主成分PC1和PC2作圖表征不同處理對椒樣薄荷生理生長和土壤理化性質(zhì)的影響，以及各指標(biāo)對變量的貢獻(xiàn)率排序。

由圖6-A可見，哈茨木霉ST02處理樣品聚集分布在PC1軸正方向，NaCl處理樣品分布在PC1軸負(fù)方向，對照樣品分布在PC2軸負(fù)方向，NaCl和ST02聯(lián)合處理樣品分布在PC2軸正方向，且不同處理與對照區(qū)域分布明顯，說明不同處理在椒樣薄荷生理生長和土壤理化性質(zhì)方面存在顯著差異。各指標(biāo)因子載荷反應(yīng)各指標(biāo)對主成分的影響，與第一主成分相關(guān)性較高（載荷因子＞0.5）的指標(biāo)16個(gè)，其中SL、FW、Pn、SPAD、SOD、POD、CAT、AP、SSC、SCL和SNEP與第一主成分正相關(guān)，MDA、SP、Pro、pH和EC與第一主成分負(fù)相關(guān)，與第二主成分相關(guān)性較高的指標(biāo)共6個(gè)，其中pH、EC、AN、SCL和SCAT與第二主成分正相關(guān)、SSC與第二主成分負(fù)相關(guān)（表6）。椒樣薄荷的生長生理與第一主成分相關(guān)性較高的，是第一主成分的主要因子，其中與第一主成分相關(guān)度較高的土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性為AP、SSC、SCL、SNEP、pH和EC，這些土壤因子是影響椒樣薄荷生長最主要的土壤因子，對椒樣薄荷生長的貢獻(xiàn)率大小排序?yàn)椋篍C＞SCL＞SSC/SNEP＞AP＞pH（圖6-B，表5）。

表6 各指標(biāo)主成分分析后成分載荷矩陣與貢獻(xiàn)率Table 6 Loading factors and contribution ratio of principal component analysis for each index

圖6 椒樣薄荷生長生理和土壤理化性質(zhì)PCA分析Fig.6 Principal component analysis of peppermint physiological/growth index and physicochemical properties of root zone soil

表5 各指標(biāo)主成分分析Table 5 Principal component analysis

3 討論

健康的土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，鹽漬化是影響土壤質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵問題。鹽漬化土壤中所含有的大量鹽分破壞土壤的水分平衡和養(yǎng)分運(yùn)輸，影響土壤理化性質(zhì)，進(jìn)而影響作物的生長。近年來，耐鹽植物和耐鹽微生物菌劑在鹽漬土壤改良中的應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)［2，23］。本研究利用耐鹽椒樣薄荷和耐鹽木霉ST02，研究ST02對鹽脅迫條件下椒樣薄荷生長生理，根區(qū)土壤理化性質(zhì)及土壤酶活性的影響，解釋木霉菌提高植物耐鹽性及對鹽漬土壤修復(fù)的作用規(guī)律，為黃河三角洲地區(qū)鹽漬土壤修復(fù)和耐鹽植物的高效栽培提供理論基礎(chǔ)。

耐鹽微生物能夠通過多種不同途徑，促進(jìn)植物耐鹽性［24］。木霉菌是土壤中常見的一類促生生防真菌，有研究發(fā)現(xiàn)木霉菌能夠通過木霉-植物之間的相互作用，誘導(dǎo)植物產(chǎn)生對鹽脅迫的耐受性［5］。本研究中耐鹽木霉ST02能夠緩解NaCl脅迫對椒樣薄荷生長的抑制，促進(jìn)鹽脅迫條件下椒樣薄荷的生長和光合作用強(qiáng)度，減輕鹽脅迫對細(xì)胞的氧化損傷，增強(qiáng)抗氧化酶活性，促進(jìn)椒樣薄荷的耐鹽性。

木霉菌能夠在土壤中傳播并在植物根系中定殖，容易轉(zhuǎn)移和吸收營養(yǎng)物質(zhì)，可以有效地改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤中養(yǎng)分含量［6-7，13］。目前，有研究報(bào)道，木霉菌施加后，通過刺激微生物或植物根系分泌有機(jī)酸類物質(zhì)，來降低土壤pH［13］。本研究中ST02能改變土壤pH，可能與椒樣薄荷的根系分泌物和根區(qū)微生物群落有關(guān)，需要進(jìn)一步研究探討。研究報(bào)道鹽漬土壤中種植耐鹽植物和施用微生物菌劑，土壤中可溶性鹽含量顯著下降［25］，本研究表明，耐鹽哈茨木霉ST02能夠緩解鹽脅迫導(dǎo)致的土壤電導(dǎo)率升高，使土壤鹽濃度降低17.36%。木霉菌施入土壤后，可與土壤中一些微生物或其他元素發(fā)生反應(yīng)，改善土壤理化性狀，使土壤中的氮、磷、鉀得以釋放和穩(wěn)固，增加土壤有機(jī)質(zhì)和土壤肥力［6-7］。本研究顯示，耐鹽哈茨木霉ST02能夠顯著提高NaCl脅迫條件下椒樣薄荷根區(qū)土壤中AN的含量。固氮菌屬能將氮素固定于體內(nèi)，死后殘?bào)w經(jīng)分解后向外釋放提供氮素營養(yǎng)，因此土壤中氮素營養(yǎng)含量的增加可能與土壤中固氮菌屬的生命活動(dòng)有關(guān)［26］，需要進(jìn)一步研究根區(qū)土壤中微生物群落差異。

植物根區(qū)土壤中存在大量的土壤酶，土壤酶活性能夠影響土壤中養(yǎng)分的有效性和土壤理化性質(zhì)，酶活大小反映土壤中生化反應(yīng)的方向和強(qiáng)度［27］。本研究表明，鹽脅迫條件下ST02顯著提高椒樣薄荷根系土壤中SCL和SCAT活性；無NaCl脅迫的條件下，ST02顯著提高SUE活性，NaCl脅迫條件下，ST02對SUE活性影響不明顯，且通過相關(guān)性分析，土壤中AN含量與SUE、SCL和SCAT呈顯著正相關(guān)，與研究結(jié)果顯示的ST02顯著提高鹽脅迫條件下AN含量相符。木霉菌劑施入土壤后，引起土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性的改變，影響土壤中微生物群落多樣性和組成，本文中的耐鹽木霉菌劑是否會對土壤生物群落產(chǎn)生長期影響需繼續(xù)研究探討。

4 結(jié)論

鹽脅迫條件下，耐鹽哈茨木霉ST02促進(jìn)椒樣薄荷生長和光合作用強(qiáng)度，影響椒樣薄荷耐鹽生理生化指標(biāo)；ST02能夠影響椒樣薄荷根區(qū)土壤理化性質(zhì)，降低鹽脅迫處理引起的土壤電導(dǎo)率升高，顯著提高NaCl脅迫條件下土壤中AN含量、SCL活性和SCAT活性；土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性影響椒樣薄荷的生長與生理性狀，且影響椒樣薄荷生理生長最主要的土壤因子為：EC＞SCL＞SSC/SNEP＞AP＞pH。