鹽脅迫下AMF和生物質(zhì)炭耦合系統(tǒng)對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量和生理生態(tài)的調(diào)控作用

常青 周生 吳中凱

doi：10.7606/j.issn.1004-1389.2024.07.007

https：//doi.org/10.7606/j.issn.1004-1389.2024.07.007

收稿日期：2023-04-27? 修回日期：2023-05-29

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（31700270）。

第一作者：常? 青，女，副教授，從事生物學(xué)研究。E-mail：pychang@126.com

摘? 要? 旨在探究鹽脅迫下叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）和不同生物質(zhì)炭濃度耦合系統(tǒng)中對(duì)玉米籽粒產(chǎn)量以及生理生態(tài)的調(diào)控作用。設(shè)置中鹽（20 mmol·L-1）脅迫下對(duì)玉米施用生物質(zhì)炭各0、2%、4%、8%、12%濃度下并接種AMF摩西斗管囊霉Funneliformis mosseae（Fm）、根內(nèi)根孢囊霉Rhizophagus intraradices（Ri）、共同接種（Fm+Ri）以及不接種對(duì)照（CK）共20個(gè)處理。結(jié)果表明，中鹽脅迫下生物質(zhì)炭能夠促進(jìn)AMF侵染發(fā)育，提高AMF泡囊數(shù)和侵入點(diǎn)數(shù)，與玉米形成良好的共生關(guān)系。不同AMF處理和生物質(zhì)炭協(xié)同下均顯著增加玉米根長(zhǎng)以及葉面積，提高葉綠素含量（SPAD值）以及葉綠素?zé)晒鈪?shù)，提升植物光合作用并增加玉米產(chǎn)量。在生物質(zhì)炭添加4%水平下，與對(duì)照相比，共同接種Fm+Ri處理的玉米根系長(zhǎng)度提高16.8%，葉片葉綠素含量（SPAD值）和葉面積分別提高18.5%和19.9%，玉米籽粒產(chǎn)量提高22.4%；葉片凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）和氣孔導(dǎo)度（Gs）分別增加51.2%、75.5%和24.8%，胞間CO2濃度（Ci）下降28.6%；葉綠素?zé)晒鈪?shù)中最小熒光值（Fo）、最大熒光值（Fm）、光合性能指數(shù)（Plabs）以及PSⅡ的最大光化學(xué)量子效率（Fv/Fm）分別提高69.6%、32.1%、173.6%和15.1%?？梢姡镔|(zhì)炭濃度以及AMF的種類對(duì)作物生長(zhǎng)的影響并不一致，本試驗(yàn)中生物質(zhì)炭添加4%水平下并共同接種Fm+Ri處理增加玉米根系長(zhǎng)度和葉面積，提高葉綠素含量和熒光參數(shù)，增強(qiáng)光合作用能力，提升玉米產(chǎn)量的效果最為顯著，生物質(zhì)炭協(xié)同AMF促進(jìn)作物增產(chǎn)的效果還需進(jìn)一步大田試驗(yàn)驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞? 叢枝菌根真菌；生物質(zhì)炭；鹽脅迫；光合；葉綠素；玉米；產(chǎn)量

土壤鹽漬化是全球性的熱點(diǎn)問題，隨人口數(shù)量增加以及城市化進(jìn)程加快，人類對(duì)果蔬糧食等需求的增加，導(dǎo)致耕地壓力越來越大，由此帶來的生態(tài)環(huán)境問題愈加突出，土壤鹽堿化進(jìn)程逐漸加快［1］。研究發(fā)現(xiàn)，土壤含鹽量過高會(huì)使得作物根系對(duì)水分和氮磷鉀等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力減弱，引起植物“生理干旱”和“缺素癥”，同時(shí)土壤鹽堿化會(huì)造成土壤堿性偏重，影響土地資源的合理利用，使得作物生長(zhǎng)發(fā)育狀況變差并間接造成作物產(chǎn)量降低［2-3］。因此，選擇有效技術(shù)進(jìn)行改良土壤或增加作物耐鹽性、合理利用鹽堿地土壤以增加糧食產(chǎn)量是一個(gè)亟待解決的問題。

從枝菌根真菌（arbuscular mycorrhiza fungi，AMF）是一類古老的微生物，其與植物共生的歷史可追溯到4.6億年前［4-5］。叢枝菌根是陸生生物與古球囊菌門真菌之間的一種根內(nèi)共生體，能促進(jìn)植物水分、養(yǎng)分的吸收，增強(qiáng)植物對(duì)生物及非生物脅迫的抗性［6-7］；作為回報(bào)，共生植物反饋AMF碳水化合物，以幫助真菌完成生活史［8］。趙華等［9］發(fā)現(xiàn)，地表多樣孢囊霉（Diversispora epigaea）和幼套近明球囊霉（Claroideoglomus etunicatum）能夠明顯減輕鹽脅迫對(duì)番茄（Lycopersicon esculentum）的傷害，AMF定殖植物根系后可使丙二醛（MDA）含量增幅減緩，葉片脯氨酸含量顯著下降；接種AMF處理能顯著提高番茄光合能力，增強(qiáng)SOD、POD和CAT活性，改善植株的全氮、全磷含量，進(jìn)而增加番茄產(chǎn)量。鹽脅迫下接種摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae）可顯著增強(qiáng)甜瓜（Cucumis melo）幼苗葉綠素含量、凈光合速率（Pn）、光合電子傳遞速率（ETR）、水分利用率（WUE）和氣孔限制因子（Ls），可通過改善葉綠素?zé)晒狻怏w交換參數(shù)和光響應(yīng)參數(shù)來減輕鹽脅迫對(duì)植株造成的傷害［10］。有研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭可以通過改良土壤理化性狀，如提高土壤pH值和增加營養(yǎng)元素含量等促進(jìn)植物生長(zhǎng)，改善植物光合作用條件和生理效應(yīng)，間接影響作物生長(zhǎng)發(fā)育狀況和產(chǎn)量［11-12］。生物質(zhì)炭是富含碳的生物質(zhì)在缺氧或者無氧條件下熱解產(chǎn)生的一種碳素豐富的多孔固體物質(zhì)，因其具有大孔隙結(jié)構(gòu)、大比表面積、多活性基團(tuán)以及高穩(wěn)定性等特質(zhì)，在全球碳循環(huán)、氣候變化以及環(huán)境調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用［13］。如盆栽條件下添加生物質(zhì)炭能有效緩解鹽脅迫對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)的抑制，增加干物質(zhì)累積量、葉綠素相對(duì)含量（SPAD）以及葉面積，提高凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，添加生物質(zhì)炭能減低玉米葉片MDA含量，提高CAT、SOD活性，可作為鹽漬化土壤改良劑［14-15］。

另有研究證實(shí)，作為土壤改良劑的生物質(zhì)炭對(duì)菌根真菌能夠產(chǎn)生潛在的增效作用，促進(jìn)AMF侵染和植物生長(zhǎng)發(fā)育［16-17］。AMF能夠產(chǎn)生一種球囊霉素相關(guān)土壤蛋白（glomalin-related soil protein，GRSP），是土壤有機(jī)碳庫的重要來源，有利于增加土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性，改善土壤耕性等［18］。陳雪冬等［19］認(rèn)為接種AMF配施300? ℃生物炭能夠顯著增加土壤可溶性有機(jī)碳含量，而Saito等［20］也發(fā)現(xiàn)，添加生物質(zhì)炭能夠促進(jìn)AMF在草本植物根上的定植?；谝陨涎芯浚P(guān)于AMF與生物質(zhì)炭協(xié)同的作用機(jī)制尚不明確，對(duì)糧食作物生長(zhǎng)以及光合生理的影響未見相關(guān)報(bào)道。本試驗(yàn)擬通過溫室栽培，探究鹽脅迫下不同生物質(zhì)炭濃度與AMF二者聯(lián)合對(duì)玉米生長(zhǎng)以及生理生態(tài)的調(diào)控作用，期望能從生理生態(tài)學(xué)的角度找出鹽脅迫下生物質(zhì)炭協(xié)同AMF促進(jìn)玉米生長(zhǎng)的最適宜濃度，同時(shí)為后期合理利用鹽堿地增加作物產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2021年4月-8月在濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院露天空地進(jìn)行，供試植物材料為玉米‘鄭單528種子來自河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院。生物質(zhì)炭購于寧夏榮華生物質(zhì)新材料科技有限公司，為秸稈生物質(zhì)炭（pH 9.45，有機(jī)質(zhì)含量842 g·kg-1，全氮含量7.6 g·hg-1）。育苗穴盤基質(zhì)由蛭石與草炭按1∶1體積比混合而成，盆栽基質(zhì)為園土（取自濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院校園）與草炭按1∶1體積比混合，基質(zhì)均經(jīng)過高壓蒸汽滅菌（120 ℃，? 2 h）后備用。供試AMF菌種為摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae）和根內(nèi)根孢囊霉（Rhizophagus intraradices），由北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源研究所“AMF種質(zhì)資源庫”（ BGC） 提供，由三葉草擴(kuò)繁，以保存于其根系及基質(zhì)中的孢子、菌絲和菌根根段為接種物（孢子密度為每50? g 340個(gè)，菌絲侵染率為76%）；供試土樣為121 ℃高溫高壓蒸汽滅菌2 h后的園土。土壤基本理化性質(zhì)：pH為6.98，全氮2.3 g·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量2.6 g·kg-1，全鉀4.4 g·kg-1，全磷0.6 g·kg-1，堿解氮64.8 mg·kg-1，速效鉀63.1 mg·kg-1，有效磷3.4 mg·kg-1。

1.2? 試驗(yàn)方法

種植前準(zhǔn)備：選取籽粒飽滿，大小一致，玉米種子，用0.1% HgCl2溶液浸泡消毒5 min，再用蒸餾水沖洗5～6次。將消毒后的玉米種子隨機(jī)播在鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿（φ=9 cm），每皿放置20粒。所有的培養(yǎng)皿放入在（25±1） ℃、相對(duì)濕度為75％、12 h光照／12 h黑暗的條件下的恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，光照度4 500 lx。

接種種植：采用盆栽試驗(yàn)，設(shè)生物質(zhì)炭水平各0、2%、4%、8%、12%濃度下，單接種摩西斗管囊霉（Fm）、根內(nèi)根孢囊霉（Ri）以及二者混合菌種? （Fm+Ri）和不接種對(duì)照（CK），共20個(gè)處理，隨機(jī)排列，每個(gè)處理重復(fù)5次。選擇出苗整齊一致的玉米每盆栽植1株，花盆上口直徑30 cm、下盆口直徑25 cm、高25 cm（每盆6 kg土），將各0、2%、4%、8%、12%濃度的生物質(zhì)炭混合土壤中。單接種摩西斗管囊霉（Fm）、根內(nèi)根孢囊霉（Ri）的劑量為每盆100 g的接種物（孢子密度為每50 g 340個(gè)，菌絲侵染率為76%），混合接種（Fm、Ri劑量各? 50 g），對(duì)照（CK）則接種等量滅菌接種物，以保持相同的其他根圍微生物區(qū)系環(huán)境。管理期間注意溫度、光線、通氣條件的控制，嚴(yán)禁積水，后期根據(jù)培養(yǎng)基質(zhì)肥力水平和植株生長(zhǎng)需要于中后期適當(dāng)補(bǔ)充200 mL 30%的Hoagland營養(yǎng)液。

1.3? 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1? AMF侵染率的測(cè)定? 玉米成熟期菌根侵染率、叢枝著生率、侵入位點(diǎn)數(shù)和泡嚢數(shù)的測(cè)定方法均依照劉潤進(jìn)等［21］描述的方法進(jìn)行測(cè)定。采集玉米須根系，洗凈，加入5%KOH溶液，80 ℃水浴5 min，清洗3次，加2%HCl浸泡5 min后，加入0.1%酸性品紅-乳酸甘油染色液，室溫下過夜，加乳酸脫色，制片鏡檢，計(jì)算菌根侵染率、叢枝著生率、侵入位點(diǎn)數(shù)和泡嚢數(shù)。

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)

1.3.2? 生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定? 玉米吐絲期，采用日本產(chǎn)SPAD-502Plus葉綠素儀測(cè)定玉米穗位葉SPAD值，同時(shí)測(cè)量植株葉面積。玉米成熟期利用根系分析系統(tǒng)WinRmZO（廣州航信科學(xué)儀器有限公司）進(jìn)行玉米根系總長(zhǎng)度的測(cè)定。通過電子天平測(cè)定成熟期每株玉米的產(chǎn)量。

1.3.3? 葉片氣體交換參數(shù)的測(cè)定? 玉米成熟期葉片的氣體交換參數(shù)采用便攜式光合儀CIRAS-3 （PP Systems，USA） 進(jìn)行測(cè)定。于9：00-? 12：00進(jìn)行測(cè)量，自玉米植株頂端向下約1/3位置處選取2～3片完全展開的健康成熟葉進(jìn)行測(cè)量，便攜式光合儀各參數(shù)設(shè)置為光照強(qiáng)度1 000 μmol·m-2·s-1，葉室溫度25 ℃，濕度60%，CO2濃度400 μmol·mol-1，測(cè)量過程中依次記錄玉米葉片的凈光合速率（net photosynthesis rate，Pn）、蒸騰速率（transpiration rate，Tr）、氣孔導(dǎo)度（stomatal conductance，Gs）、細(xì)胞間隙CO2濃度（intercellular CO2 concentration，Ci）等參數(shù)。

1.3.4? 葉綠素?zé)晒鉁y(cè)定? 玉米成熟期時(shí)，選擇晴朗少云的天氣（9：30-11：30），對(duì)玉米植株頂端向下約1/3位置處完全展開的健康成熟葉片進(jìn)行暗處理30 min，用Pocket PEA（Hansatech Instruments Ltd，UK）測(cè)定葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)，根據(jù)暗適應(yīng)后測(cè)定的最小熒光值（Fo）、最大熒光值（Fm）、光合性能指數(shù)（Plabs）計(jì)算PSⅡ的最大光化學(xué)量子效率（Fv/Fm）。

1.4? 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖，采用DPS 7.5和SPSS 11.5統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（LSD法，α=0.05）。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 鹽脅迫下AMF和生物質(zhì)炭對(duì)玉米菌根侵染的影響

供試條件下AMF能夠在玉米根系中侵染并發(fā)育，可建立一定的共生關(guān)系（圖1）。隨著生物質(zhì)炭濃度的增加，AMF的侵染率在低濃度下無顯著差異，高濃度下降低；菌絲密度、侵入位點(diǎn)數(shù)以及泡囊數(shù)則表現(xiàn)出先增加后下降的趨勢(shì)。受AMF個(gè)體差異的影響，生物質(zhì)炭添加4%濃度下，F(xiàn)m+Ri雙接種處理表現(xiàn)出最高的侵染率，為68.7%，叢枝著生率最大為27.9%，侵入點(diǎn)位數(shù)最多為每厘米20.3個(gè)，泡囊數(shù)最多為每厘米8.7個(gè)，且Fm的侵染效果高于Ri處理（表1）。

2.2? 鹽脅迫下AMF和生物質(zhì)炭對(duì)玉米產(chǎn)量和生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

同一生物質(zhì)炭濃度下，接種AMF顯著增加了玉米穗位葉SPAD值、葉面積以及根系總根長(zhǎng)以及玉米產(chǎn)量。隨生物質(zhì)炭濃度的增加，玉米穗位葉SPAD值、葉面積以及根系總根長(zhǎng)呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，且在生物質(zhì)炭添加4%濃度下達(dá)到最大值，玉米產(chǎn)量變化不明顯。生物質(zhì)炭添加4%濃度下，與對(duì)照相比，接種Fm處理的玉米產(chǎn)量提高16.6%，穗位葉SPAD值增加14.5%，葉面積提高11.8%，根系總根長(zhǎng)增加5.5%；接種Ri處理的玉米產(chǎn)量提高5.8%，SPAD值、葉面積以及根系總根長(zhǎng)分別提高8.3%、6.4%和5.7%；雙接種Fm+Ri處理的玉米產(chǎn)量、SPAD值、葉面積以及根系總根長(zhǎng)分別增加22.4%、18.5%、? 19.9%和16.8%。綜合來看，相較于單一接種Fm或者Ri處理，雙接種Fm+Ri處理在4%生物質(zhì)炭濃度下對(duì)玉米產(chǎn)量更高，生長(zhǎng)效果最好（表2）。方差分析表明接種處理以及不同生物質(zhì)炭濃度的交互作用對(duì)玉米產(chǎn)量、葉面積以及根系總根長(zhǎng)無顯著影響，對(duì)穗位葉SPAD值影響顯著? （表3）。

2.3? 鹽脅迫下AMF和生物質(zhì)炭對(duì)玉米葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

同一生物質(zhì)炭濃度下，接種AMF顯著增加了玉米葉綠素?zé)晒飧鲄?shù)。隨生物質(zhì)炭濃度的增加，玉米初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）、PSⅡ最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）和光合性能指數(shù)（Plabs）呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，且在生物質(zhì)炭添加4%濃度下達(dá)到最大值，未接種（CK）處理玉米的Plabs在生物質(zhì)炭各添加濃度下無顯著變化。生物質(zhì)炭添加4%濃度下，與對(duì)照相比，接種Fm處理的玉米Fo提高50.9%，F(xiàn)m增加? 32.0%，Plabs提高120.6%，F(xiàn)m/Fv無顯著差異；接種Ri處理的玉米Fm提高10.7%，F(xiàn)o、Fm/Fv以及Plabs無顯著變化；雙接種Fm+Ri處理的玉米Fo、Fm、Fv/Fm以及Plabs分別增加69.6%、32.1%、15.1%和173.6%。綜合來看，相較于單一接種Fm或者Ri處理，雙接種? Fm+Ri處理的效果在4%生物質(zhì)炭濃度下對(duì)葉綠素?zé)晒飧鲄?shù)更優(yōu)（圖2）。方差分析表明接種處理以及不同生物質(zhì)炭濃度的交互作用對(duì)玉米Fo、Fm、Fv/Fm和Plabs無顯著影響（表4）。

2.4? 鹽脅迫下AMF和生物質(zhì)炭對(duì)玉米氣體交換參數(shù)的影響

同一生物質(zhì)炭濃度下，接種AMF顯著增加了玉米凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs），而降低胞間CO2濃度（Ci）。隨生物質(zhì)炭濃度的增加，玉米Pn、Tr和Gs呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，且在生物質(zhì)炭4%濃度下達(dá)到最大值，Ci則表現(xiàn)相反。生物質(zhì)炭4%濃度下，與對(duì)照相比，接種Fm處理的玉米Pn提高24.5%，Tr提高69.1%，Gs提高16.6，Ci無顯著差異；接種Ri處理的玉米Gs提高22.6%，Pn、Tr和Ci無顯著差異；雙接種Fm+Ri處理的Pn、Tr和Gs分別提高51.2%、75.5%和24.8%，Ci下降28.6%。綜合來看，雙接種Fm+Ri處理的效果在4%生物質(zhì)炭濃度下對(duì)氣體交換參數(shù)效果更優(yōu)（圖3）。方差分析表明接種處理以及不同生物質(zhì)炭濃度的交互作用對(duì)玉米Pn無顯著影響，對(duì)Ci、Tr和Gs影響顯著（表5）。

3? 討? 論

共生是生物適應(yīng)環(huán)境的一種自然現(xiàn)象，從人和動(dòng)物，到植物和微生物之間都存在一定共生聯(lián)系［22］。植物與AMF形成共生體后，其生理生化代謝得到明顯改善，提高了植物的抗鹽性、抗病

性、抗蟲性、耐重金屬和有毒有機(jī)物的毒性、耐高溫和低溫等多種抗逆性［23-25］。有研究發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫下，AMF的菌絲網(wǎng)絡(luò)能夠幫助玉米提高葉片細(xì)胞質(zhì)膜透性和根系活力，增加玉米的相對(duì)產(chǎn)量，提高耐鹽能力［26］。而在土壤中添加生物質(zhì)炭后會(huì)改變土壤團(tuán)聚體、土壤有機(jī)碳和微生物群落的級(jí)分組成，從而影響土壤有機(jī)碳的周轉(zhuǎn)，對(duì)植物生長(zhǎng)造成影響［27］。朱成立等［28］研究發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭能緩解玉米受鹽脅迫的程度，玉米各生長(zhǎng)階段光合參數(shù)與葉綠素含量以及株高和葉面積均有所增加。劉易等［15］也證實(shí)生物質(zhì)炭輸入可以顯著提高鹽脅迫下玉米種子的活力，提高幅度與生物質(zhì)炭輸入量呈正相關(guān)。從本試驗(yàn)結(jié)果來看，添加不同濃度的生物質(zhì)炭后玉米葉綠素含量明顯增加，光合參數(shù)顯著增強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)玉米根系長(zhǎng)度、葉面積增加，玉米產(chǎn)量也進(jìn)一步提高，這與上述研究結(jié)果一致，但本試驗(yàn)下添加4%生物質(zhì)炭的玉米生長(zhǎng)效果最好，這可能與生物質(zhì)炭的原材料有關(guān)，具體還需進(jìn)一步試驗(yàn)證實(shí)。本試驗(yàn)中接種不同AMF后，其促進(jìn)效應(yīng)也不同，雙接種Fm+Ri處理的玉米其生長(zhǎng)狀況、產(chǎn)量以及光合參數(shù)顯著高于單一Fm或者Ri處理，證實(shí)2種AMF能夠協(xié)同促進(jìn)玉米生長(zhǎng)，與不同濃度生物質(zhì)炭之間存在協(xié)同效應(yīng)。這可能是在AMF與玉米的共生關(guān)系

中，AMF可以獲得玉米光合固定碳的一部分，碳以己糖和脂肪酸的形式運(yùn)輸，為真菌的代謝活動(dòng)提供能量，形成龐大的根外菌絲網(wǎng)絡(luò)，菌絲網(wǎng)絡(luò)極大地增加了二者對(duì)氮和磷的可用性，促進(jìn)植物? 生長(zhǎng)。

在植物生長(zhǎng)受到鹽脅迫時(shí)，葉綠素的含量會(huì)明顯下降，從而降低植物的光合作用，不利于植物的生長(zhǎng)發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭對(duì)于受到脅迫的植物的葉綠素含量均有顯著提高，但是在施加生物質(zhì)炭時(shí)應(yīng)注意根據(jù)植物以及脅迫條件的不同，對(duì)生物質(zhì)炭的濃度加以控制［29］。大多數(shù)試驗(yàn)中均發(fā)現(xiàn)適宜濃度的生物質(zhì)炭可以提高植物葉綠素含量。如李貞霞等［30］發(fā)現(xiàn)鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）污染下施入生物質(zhì)炭能夠顯著增強(qiáng)黃瓜（Cucumis sativus）幼苗SOD活性，降低CAT活性和光合色素（葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b和類胡蘿卜素）含量。許澤宏等［31］則發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭顯著增加了薺菜（Capsella bursa-pastoris）根區(qū)土壤微生物總數(shù)，土壤酶活性和微生物量均隨生物質(zhì)炭濃度的增加呈先增加后降低趨勢(shì)，其中以中水平生物質(zhì)炭（20 t/hm2）處理下效果最好，而高水平生物質(zhì)炭（30 t/hm2）可能會(huì)有一定的抑制作用。本試驗(yàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)，添加4%生物質(zhì)炭的玉米SPAD值最高，不同濃度生物質(zhì)炭協(xié)同AMF能夠提高鹽脅迫下玉米最小熒光值（Fo）、最大熒光值（Fm）、光合性能指數(shù)（Plabs）以及PSⅡ的最大光化學(xué)量子效率（Fv/Fm）。這可能是因?yàn)樯镔|(zhì)炭能夠提供碳源，促進(jìn)AMF的菌絲發(fā)育，AMF通過調(diào)控葉綠素合成酶（CHLG）在內(nèi)的幾個(gè)關(guān)于葉綠素合成的蛋白表達(dá)顯著上調(diào)，并且參與葉綠素降解的脫鎂葉綠酸氧化酶（PAO）顯著下調(diào)，從而使其葉綠素含量顯著高于未接種對(duì)照，這在Wang等［32］的研究中得到證實(shí)。此外，AMF還能分泌細(xì)胞分裂素類似物，促進(jìn)植物葉綠體發(fā)育，從而增加植物體內(nèi)葉綠素含量［33］。

在鹽脅迫下，植物的光合速率、蒸騰作用、氣孔導(dǎo)度以及胞間CO2濃度等均會(huì)受到影響，接種AMF能夠提高植物的光合作用，從而增強(qiáng)植物對(duì)逆境條件的抵抗能力［34］。Hajiboland等［35］研究了低和高NaCl濃度下接種AMF對(duì)馬絆草Aeluropus littoralis的影響，證實(shí)植物莖和根的干物質(zhì)含量分別增加了24%和86%，兩種鹽分水平的凈CO2同化速率都顯著增加。賈婷婷等［36］研究發(fā)現(xiàn)鹽脅迫下的沙棗（Elaeagnus angustifolia）接種AMF后凈光合速率、蒸騰速率、胞間二氧化碳濃度和氣孔導(dǎo)度顯著高于未接種對(duì)照，鹽脅迫下產(chǎn)生的離子毒害會(huì)阻礙光系統(tǒng)Ⅰ（Photosystem Ⅰ，PSⅠ）或光系統(tǒng)Ⅱ（Photosystem Ⅱ，PSⅡ）光能向電能的轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)而增加PSⅡ和PSⅠ間電子傳遞的不平衡性，相關(guān)蛋白會(huì)在鹽脅迫下降解。本試驗(yàn)下玉米葉片中氣孔導(dǎo)度的增加可能與接種AMF誘導(dǎo)的內(nèi)源激素，包括植物細(xì)胞分裂素的變化有關(guān)，接種AMF和添加生物質(zhì)炭能夠緩解鹽脅迫，保持較高的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率；接種AMF后胞間CO2濃度減低，這可能與空氣的CO2濃度濃度降低、葉肉導(dǎo)度減小和葉肉細(xì)胞的光合活性提高等因素有關(guān)，具體還需進(jìn)一步試驗(yàn)證實(shí)。

4? 結(jié)? 論

綜上而言，本試驗(yàn)下生物質(zhì)炭可促進(jìn)AMF菌絲侵染以及發(fā)育，二者具有協(xié)同作用，AMF通過增加玉米根系長(zhǎng)度，提高SPAD值以及葉綠素?zé)晒鈪?shù)等條件，進(jìn)一步提高光合作用，促進(jìn)次生代謝物積累，促使玉米葉面積增加，提高玉米產(chǎn)量，以4%生物質(zhì)炭濃度配合雙接種Fm+Ri處理的效果最好，盆栽條件下證實(shí)了生物炭和AMF耦合系統(tǒng)增加作物產(chǎn)量的可行性。但是生物質(zhì)炭濃度以及AMF的種類對(duì)作物生長(zhǎng)的影響并不一致，生物質(zhì)炭協(xié)同AMF促進(jìn)作物增產(chǎn)的效果還需進(jìn)一步大田試驗(yàn)驗(yàn)證。

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Regulation of AMF and Biochar Coupling System on Maize Yield and Physiological Ecology under Salt Stress

CHANG? Qing1，ZHOU Sheng2 and? WU Zhongkai3

（1.Puyang Vocational and Technical College，Puyang Henan? 457000，China; 2.College of Agronomy，Henan Agricultural

University，Zhengzhou? 450003，China; 3.Institute of Plant Nutrition，Agricultural Resources and Environmental

Sciences，Henan Academy of Agricultural Sciences，Zhengzhou? 450002，China）

Abstract? The object is to explore the regulatory effects of arbuscular mycorrhiza fungi （AMF） and different concentrations of biochar coupling systems under salt stress on maize grain yield， physiological ecology.Under the stress of moderate salt （20 mmol·L-1）， maize was treated with different concentrations （0%， 2%， 4%， 8%， 12%） of biochar， and inoculated with AMF species Funneliformis mosseae （Fm）， Rhizophagus intraradices （Ri）， co-inoculated with both （Fm+Ri）， and a control without inoculation （CK）， totaling 20 treatments.The results showed that biochar significantly enhanced the development of AMF infection， increased the number of AMF vesicles and invasion points， and facilitated a beneficial symbiotic relationship with maize under the stress of moderate salt.AMF and biochar significantly increased the root length and leaf area of maize， enhanced chlorophyll content （SPAD value）， and improved chlorophyll fluorescence parameters， thereby increasing the plant photosynthesis and? yield.At a 4% biochar concentration， maize root length， SPAD value and leaf areae increased by 16.8%， 18.5% and 19.9%， respectively， compared to the control， resulting in a 22.4% increase in maize grain yield.The net photosynthetic rate （Pn）， transpiration rate （Tr） and gas pore conductivity （Gs） increased by 51.2%， 75.5% and 24.8%，respectively， while intercellular CO2 concentration （Ci） declined by 28.6%， respectively; The minimum fluorescence value（Fo）， maximum fluorescence value（Fm）， photosynthetic performance index （Plabs） and maximum photochemical efficiency （Fv/Fm） increased by 69.6% ， 32.1%， 173.6%， and 15.1%.respectively.In conclusion， the concentration of biochar and the type of AMF have inconsistent effects on crop growth.Under the experimental conditions， double inoculation with a Fm+Ri treatment and 4% biochar significantly increased the maize root length and leaf area，chlorophyll content，fluorescence parameters，and photosynthesis，leading to increased crop yield.However， the synergistic effect of biochar and AMF on promoting crop yield requires further validation through field experiments.

Key words? Arbuscular mycorrhizal fungi;Biochar;Salt stress; Photosynthesis; Chlorophyll; Maize; Yield

Received ??2023-04-27??? Returned? 2023-05-29

Foundation item? The National Natural Science Foundation of China（No.31700270）.

First author? CHANG Qing，female，associate professor.Research area：biology.E-mail：pychang@126.com

（責(zé)任編輯：成? 敏? Responsible editor：CHENG? Min）