全 文 :植物营养与肥料学报 2015,21(2):475-484 doi牶1011674/zwyf.20150223
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2014-01-15 接受日期:2014-07-24
基金项目:国家自然科学基金项目(41161041);云南省应用基础研究项目(2008CD132)资助。
作者简介:张丽(1989—),女,河南驻马店人,硕士研究生,主要从事农业环境保护方面的研究。Email:zhangyunli0202@126com
通信作者 Email:yshengxia@163com
接种丛枝菌根真菌(AMF)对施磷石膏云烟87的
生长以及砷污染的影响
张 丽1,张传光1,2,柳 勇3,谷林静1,张乃明1,岳献荣1,夏运生1
(1云南农业大学,昆明 650201;2云南省林业科学院,昆明 650204;
3广东省生态环境与土壤研究所,广州 510650)
摘要:【目的】丛枝菌根真菌(arbuscularmycorhizalfungi,AMF)能够促进作物养分的吸收及生长,且对土壤砷污染
有一定的抗性。磷石膏(phosphogypsum,PG)因含有丰富的磷、硫等养分可以为作物生长提供必要的养分,同时也
可能带来砷污染的风险。【方法】为了探讨接种AMF对云烟87生长的影响以及磷石膏农用可能引起的砷污染风
险,通过盆栽模拟试验研究了不同 PG添加量(0和40g/kg以 PG0、PG40表示)和接种不同 AMF[不接种 None
mycorhizal(NM)、接种G.moseae丛枝菌根真菌(GM)、接种G.aggregatum丛枝菌根真菌(GA)]对云烟87苗期
生长及其磷、硫、砷吸收的影响。【结果】试验结果表明:无论接种与否,PG40处理的云烟87植株磷含量、吸收量及
吸收效率均显著增加,其地上部硫含量及吸收量也显著增加;除NM处理外,添加PG均显著增加了云烟87根系的
硫含量、硫吸收量及吸收效率,并显著增加了其植株的生物量。相同PG添加水平下,与NM处理相比,接种GM显
著增加了云烟87根系的磷、硫吸收效率和植株的磷、硫含量及吸收量,另外,GM处理显著降低了其地上部砷含量
及吸收量但显著增加了其植株的磷砷吸收比。在 PG0处理下,接种 GA显著增加了云烟87植株的磷含量及吸收
量,并显著增加了其地上部硫含量及吸收量。在PG40处理下,接种GA显著增加了云烟87根系的硫含量和吸收量
以及植株的生物量。无论是否添加PG,接种GA不同程度地降低了云烟87地上部砷含量和吸收量从而增加了其
地上部的磷砷吸收比。【结论】在所有复合处理中,以添加磷石膏40g/kg和接种GM对云烟87生长的促进效果较
好,对施用磷石膏造成的砷污染有一定程度的抵御作用。
关键词:磷石膏;丛枝菌根真菌;云烟87;磷;硫;砷
中图分类号:S1543;S57201 文献标识码:A 文章编号:1008-505X(2015)02-0475-10
Efectofarbuscularmycorrhizalfungiinoculationontobaccogrowth
andarsenicpolutionriskfromphosphogypsumaddition
ZHANGLi1,ZHANGChuanguang1,2,LIUYong3,GULinjing1,ZHANGNaiming1,YUEXianrong1,XIAYunsheng1
(1YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China;2YunnanAcademyofForestrySciences,Kunming650204,
China;3GuangdongInstituteofEcoenvironmentandSoilSciences,Guangzhou510650,China)
Abstract:【Objectives】Arbuscularmycorhizalfungi(AMF)couldpromoteplantnutrientsabsorptionand
growth,andhasacertainresistancetoarsenicpolutioninsoil.Phosphogypsum(PG)couldprovidethenecessary
elementsforcropgrowthbecauseofcontainingnutrientssuchasphosphorus(P)andsulfur(S),butPGcontains
arsenic(As)whichcouldbrightpolutionrisktocropgrowth.Theobjectiveofthisstudywastoinvestigatetherole
ofAMFinoculationongrowthoftobaccocultivar,Yunyan87,andtheinfluenceofAscontaminationriskfromPG
application.【Methods】ApotcultureexperimentwasconductedtomeasuretheplantbiomassandP,SandAs
uptakesoftobaccounderdiferentPGapplicationlevels(0and40g/kg)anddiferentAMFspecies,none
mycorhizal(NM),Glomusmoseae(GM)andGlomusaggregatum(GA).【Results】ThePGamendment
significantlyincreasesthecontent,totalabsorptionamountandspecificabsorptionrateofPinplants,and
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
significantlyincreasesthecontentandtotalabsorptionofSintobaccoshoots,andsignificantlyincreasestobacco
shootbiomasswithorwithouttheinoculationofAMF.ExcepttheNMtreatment,thePGamendmentsignificantly
increasesthetissueconcentration,totalabsorptionamountandspecificabsorptionofSintobaccoroots,and
significantlyincreasestobaccoplantbiomass.ComparedwiththeNMtreatment,theGMinoculationsignificantly
increasesthespecificabsorptionratesofPandSintobaccoroots,andsignificantlyincreasestheconcentrationsand
totalabsorptionamountsofPandSin“Yunyan87”plantsPGapplicationlevelsinal.Inaddition,theGM
inoculationsignificantlydecreasestheconcentrationandabsorptionofAsintobaccoshoots,andsignificantly
increasestheabsorptionratioofPtoAsintobaccoplants.UnderthePG0treatment,theGAinoculation
significantlyincreasestheplantconcentration,totalabsorptionofP,andsignificantlyincreasesthetissue
concentration,totalabsorptionofSintobaccoshoots.UnderthePG40treatment,theGAinoculationsignificantly
increasesthetissueconcentration,totalabsorptionofSintobaccoroots,andsignificantlyincreasesthetobacco
plantbiomass.【Conclusion】RegardlessofPGapplicationlevel,theGAinoculationdecreasesthetissue
concentrationandabsorptionamountofAsintobaccoshootsatdiferentdegree,andthusincreasestheabsorption
ratioofPtoAsintobaccoshoots.AmongalPG40treatments,GMinoculationhasthemostdesirableefecton
tobaccogrowth,andcouldreducetheriskofAspolutioncausedbyagriculturalapplicationofPGtosomeextent.
Keywords牶phosphogypsum牗PG牘牷arbuscularmycorhizalfungi牗AMF牘牷tobacco牷phosphorus牷sulfur牷arsenic
磷石膏(phosphogypsum,PG)是用湿法生产磷
酸过程中及高浓度磷复肥工业排放的固体废弃物,
每生产1t磷酸约能够产生45 50t磷石膏。磷
石膏固体废弃物的排放随着经济的飞速发展而急剧
增加。目前,全世界磷石膏年排放量已达 280Mt,
2010年我国磷石膏年排放量也已经超过60Mt,且
呈现逐年增加的趋势[1]。根据国家统计数据,2010
年底,我国工业副产磷石膏累积堆存量已超过200
Mt,但其综合利用率仅约为20%。据调查,我国磷
石膏的产生和堆放主要集中在云南、贵州、四川、湖
北等磷复肥产区,其中云南省磷石膏年排放量位居
全国第二,占全国年排放量的2462%[2]。
近些年来,磷石膏在农业上的研究及利用呈现
出了良好的势头,如把磷石膏作为盐碱土壤改良剂,
作为肥料促进作物生长及其增产。有研究发现,磷
石膏中含有植物生长所需要的多种营养元素(如
磷、硫、锌、铜等),对低磷缺硫土壤上玉米等作物幼
苗的生长有明显的促进效果[3]。然而,磷石膏具有
强酸性,并含有一定量的砷(As)等不利于农作物生
长及农产品安全的逆境因素,不同程度地限制了磷
石膏在农业上的利用,且可能造成As在作物中的富
集,增加农作物As污染的风险。
丛枝菌根真菌(arbuscularmycorhizalfungi,
AMF)是一类存在于大部分自然和农业土壤中的重
要微生物。丛枝菌根是AMF和宿主植物的共生体,
能通过分泌物将矿质营养元素(如磷、硫等)活化或
通过菌丝直接吸收到宿主植物根系以促进植物的生
长及增产[4-7],如AMF对玉米磷素的专性吸收起着
非常重要的作用,且可以改善葱属植物的硫营养状
况而明显提高其产量和辛辣品质[8-9]。此外,AMF
还具有强化重金属如 As污染土壤上宿主植物如玉
米、烤烟、白三叶草和黑麦草等对 As的抗性[10-13],
增加磷吸收促进生长的同时,相对减少了 As的吸
收,表现出了一定的抗砷潜力。
烤烟是云南省主要的经济作物之一,种植历史
悠久,目前几乎所属各县市均有种植。有研究表明,
AMF能侵染烤烟,且在云烟85、K326、NC89等烤烟
品种上显示出了比较明显的促进烟株生长、氮、磷等
营养元素的吸收以及提高烤烟产量和品质的效
果[14-16]。然而,有关菌根对烤烟施用磷石膏后砷吸
收及污染风险的影响的研究少见报道。因此,本文
通过盆栽模拟试验,以烤烟(云烟87)为宿主植物,
研 究 了 接 种 AMF(Glomus moseae、Glomus
aggregatum)和添加磷石膏条件下云烟 87苗期生
长、养分吸收及砷污染风险,探讨了上述两因素作用
下烤烟磷、砷累积的相互作用机制,可为在南方土壤
上磷石膏的安全使用提供理论依据。
1 材料与方法
11 试验材料
盆栽试验于2011年8 10月在云南农业大学
科研大棚内进行,室内分析在校内土壤与水环境实
验室完成。
供试土壤采自玉溪市江川县低硫缺磷土壤,土
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2期 张丽,等:接种丛枝菌根真菌(AMF)对施磷石膏云烟87的生长以及砷污染的影响
壤风干后过2mm筛,混合均匀后装小布袋中进行
高压蒸汽灭菌(121℃间歇灭菌共2h),放于牛皮纸
上晾置2 3d,然后收入密封塑料袋中,尽量避免
微生物污染。供试磷石膏采自云南昆明市磷复肥企
业(古城镇的昆阳磷肥厂)西汉营村子堆放处。磷
石膏风干后过1mm筛,混合均匀,然后与土壤进行
同样的灭菌、风干等处理。土壤及磷石膏的基本化
学性状见如表1。
表1 供试土壤及磷石膏理化性质
Table1 ChemicalcharacteristicsoftheexperimentalsoilandPhosphogypsum
供试材料
Material
pH
有机质
Organicmater
(g/kg)
全磷
TotalP
(g/kg)
速效磷
AvailableP
(mg/kg)
有效硫
AvailableS
(mg/kg)
全砷
TotalAs
(mg/kg)
土壤Soil 750 1246 058 576 3465 670
磷石膏Phosphogypsum 467 446 489 2552 39584 1857
烤烟品种为“云烟87”,由云南农业大学烟草学
院年夫照副教授提供。烤烟种子挑选质量均一,无
疤痕的包衣种子,采用漂浮育苗,育苗基质进行高压
灭菌,漂浮营养液用蒸馏水配置。移栽前1周在漂
浮液中加入一定浓度的苯菌灵以抑制可能带入真菌
的繁殖。
供试丛枝菌根真菌(AMF)由北京市农林科学
院植物营养与资源研究所王幼珊研究员提供,为
Glomusmoseae(BGC YN05、1511C0001BGCAM
0013)和Glomusaggregatum(BGCHEB07C),试验所
需要的菌根菌剂是用玉米和三叶草扩繁得到。
12 试验设计
试验设0和40g/kg两个磷石膏添加水平,分
别用PG0和PG40表示。每个磷石膏添加水平下分
别设不接种(NM)、接种 Glomusmoseae(GM)和
Glomusaggregatum(GA)3个处理,每个处理重复
4次。
试验所用容器为15L的塑料盆,容器内衬塑料
袋后再装土。每盆装土1kg,以溶液形式向土壤中加
入基础肥料 [N60mg/kg(NH4NO3),P30mg/kg
(KH2PO4),K67mg/kg(K2SO4),Ca20mg/kg(CaCl2
·2H2O),Mg45mg/kg(MgSO4·7H2O),Mn092
mg/kg(MnSO4·H2O),Cu054mg/kg(CuSO4·
5H2O),Zn124mg/kg(ZnSO4·7H2O),Mo006
mg/kg((NH4)6Mo7O24·4H2O)],加入肥料后混匀,
平衡1周。两个接种处理中,每盆分别加入 GM和
GA菌剂均40g,对照处理(NM)加入等量的灭菌菌
剂,与土壤混匀后装盆,浇水使土壤含水量达到15%。
待漂浮育苗的烤烟4叶期后选择长势均一的烟苗进
行移植。
科研大棚内白天和夜晚的气温分别为(32±
3)℃及(22±2)℃,采用自然光照,烤烟生长期间根据
土壤日常失水量来补充蒸馏水。为了保证烤烟生长
期间不缺少氮、钾等养分,在烤烟生长到30d时一次
追氮(N)30mg/kg,钾(K)20mg/kg。
13 测定项目与方法
烤烟生长8周后将烤烟地上和根系部分分开收
获,先用自来水冲洗,再用蒸馏水冲洗干净,晾干,根
样剪成1cm根段。取部分根样用曲利苯蓝-方格交
叉法测定烤烟根系的根长和菌根侵染率[17-18];剩余
部分经烘干(70℃,7h)、称重、粉碎后备用。植株含
磷量及含砷量的测定参见《土壤农化分析》[19],植株
含硫量采用比浊法测定[20],植株养分的吸收效率
(specificabsorptionrate,SAR)根据单位根系生物量
(mg)所对应的植株养分吸收量(μg)进行计算[21]。
1.4 数据处理
试验数据用 SPSS115统计软件对不同菌根接
种和磷石膏添加水平进行双因素方差分析,在交互作
用显著的情况下对所有处理进行 LSD多重比较,检
验菌根处理与磷石膏处理之间的差异显著性(P<
005)。交互作用不显著的情况下分别对菌根处理和
磷石膏处理进行多重比较,检验各自处理间的差异显
著性。
2 结果与分析
21 添加磷石膏与接种AMF对云烟87菌根建成及
生长的影响
由表2可以看出,NM处理的烤烟根系未发现有
菌根侵染。GA处理的云烟87的菌根侵染率以PG40
处理显著低于PG0。对PG0处理下不同接种处理进
行的多重比较显示,接种GA的烤烟根系菌根侵染率
显著高于其他处理。本实验中,不管是否添加磷石
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植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
膏,接种GM和GA的云烟87根系的菌根侵染率均低
于15%,这可能与昆明夏季大棚内白天的气温持续
偏高有关,也可能与磷石膏的添加增加了土壤的砷而
不利于菌根真菌对宿主根系的侵染有关。
经双因素方差分析,云烟87地上部和根系生物
量及根长在磷石膏处理和菌根处理间均有显著的交
互作用(表2),除NM处理的烤烟地上部生物量外,
添加磷石膏(PG40)后云烟87地上部和根系的生物
量均显著增加,而且接种GM的云烟87的根系长度
显著大于PG0处理。对同一磷石膏处理下不同接种
处理的多重比较表明,在PG0处理下,接种GM显著
增加了烤烟地上部和根系生物量,接种GA对云烟87
的生物量没有显著影响,且地上部生物量以接种GM
的处理最高;添加磷石膏(PG40)后,接种 GM和 GA
均显著增加了云烟87地上部和根系生物量,而且地
上部和根系生物量均以GM处理最高。与不接种且
不添加磷石膏(NM-PG0)处理相比,GM-PG40处
理的云烟87的地上部和根系生物量增幅分别约为
64%和88%,可见,云烟87植株的生长状况在接种
GM和添加磷石膏后均有显著的改善。虽然接种GA
对烤烟的生长也有一定的促进作用,但不如接种GM
的作用明显,因此接种GM真菌与添加磷石膏40g/
kg(PG40)对烤烟植株的促生作用较好。
表2 添加磷石膏与接种AMF条件下云烟87生长及菌根侵染的状况
Table2 ThegrowthandmycorrhizalcolonizationrateoftobaccounderthePGadditionandtheAMFinoculation
接种处理
Inoculation
磷石膏处理
PG
(g/kg)
生物量 Biomass(g/pot)
地上部分
Shoot
根系
Root
菌根侵染率
Colonizationrate
(%)
根长
Rootlength
(m/pot)
NM PG0 457c 273d 0c 260b
PG40 464c 276c 0c 284ab
GM PG0 467b 284b 130b 226c
PG40 486a 297a 131b 284ab
GA PG0 462c 276c 149a 291ab
PG40 476b 283b 127b 303a
显著性检验Significantlytest
接种处理Inoculation(IT)
磷石膏处理PGtreatment(PG) NS
IT×PG
注(Note):同列数据后不同字母表示处理间差异达5%显著水平 Valuesfolowedbydiferentletersinacolumnaresignificantamongtreatments
atthe5% level.—P<0001;—P<001;—P<005;NS—不显著Notsignificant.
22 添加磷石膏与接种AMF对云烟87磷、硫吸收
的影响
经双因素方差分析,云烟87地上部的磷含量、硫
含量、磷吸收量、硫吸收量分别在磷石膏处理和菌根
处理间有显著的交互作用,显著水平分别为 P<
005、P<0001、P<0001、P<001,而其根系的磷含
量、硫含量、磷吸收量、硫吸收量则均在磷石膏处理和
菌根处理间有极显著的交互作用,均达P<0001显
著水平。
图1表明,PG40处理可使云烟87地上部和根系
的磷含量及吸收量均显著增加;与NM-PG0处理相
比,GM-PG40处理的云烟87的地上部和根系磷含
量及吸收量增加幅度约为13 15倍。相同磷石膏
添加量下不同接种处理的多重比较分析表明,在PG0
处理下,接种GM和GA均显著增加了云烟87地上部
和根系磷含量及吸收量;在PG40处理下,云烟87地
上部和根系的磷含量及吸收量以GM处理最高。与
NM-PG0处理相比,GM-PG40处理的云烟87地上
部和根系磷的吸收量均约增加了15倍,而 GA-
PG40处理的地上部和根系磷吸收量也分别增加了
06倍和08倍,可见,GM-PG40处理对云烟87磷
吸收的效果较好。
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2期 张丽,等:接种丛枝菌根真菌(AMF)对施磷石膏云烟87的生长以及砷污染的影响
图1 磷石膏添加与接种AMF条件下云烟87植株磷含量及磷吸收量
Fig.1 PconcentrationsanduptakeamountsoftobaccoplantsunderthePGadditionandtheAMFinoculationstatus
[注(Note):柱上不同字母表示处理间差异达5% Diferentletersabovethebarsmeansignificantamongtreatmentsatthe5% level.]
由图2可以看出,除NM处理的烤烟根系外,添
加磷石膏的云烟87地上部和根系硫含量及吸收量
均有显著增加。同一磷石膏添加量下各接种处理的
多重比较分析可知(图2),在 PG0处理中,云烟87
地上部硫含量及吸收量均以 GA处理显著较高,其
根系硫含量及吸收量则均以GM处理显著高于其他
处理;在PG40处理下,烤烟地上部和根系硫含量及
吸收量均以 GM处理显著高于其他处理;与 NM-
PG0处理相比,GM-PG40处理的云烟87地上部和
根系硫吸收量分别约增加了26倍和12倍。
23 添加磷石膏与接种 AMF对云烟87砷吸收的
影响
双因素方差分析表明,云烟87地上部的砷含量
和吸收量分别在磷石膏处理和菌根处理之间的交互
作用显著(均为P<005),而根系的砷含量和吸收
量在磷石膏处理和菌根处理间也有显著的交互作用
(分别为P<001,P<0001)。由图3可知,除 GA
处理的烤烟地上部外,PG40处理的云烟87地上部
和根系砷含量及吸收量均显著增加。另外,同一接
种处理下,无论添加磷石膏与否,云烟87根系的砷
含量及吸收量均高于地上部分,说明砷更多地富集
在烤烟的根系上。在同一磷石膏处理下进行比较分
析显示,接种GM和GA均显著降低云烟87地上部
砷含量及吸收量。PG40处理下,云烟87根系砷含
量和吸收量均以接种 GM显著较高。与 NM-PG0
处理相比,添加磷石膏并接种 GM和 GA的处理云
烟87地上部砷吸收量分别降低了约12%和14%。
说明接种 AMF均可明显降低烤烟地上部的砷含量
及吸收量,使更多的砷元素富集于烤烟的根系部分,
减少砷对烤烟植株地上部的毒害。
24 添加磷石膏与接种 AMF对云烟87植株磷砷
吸收比的影响
云烟87根系磷砷吸收比在磷石膏处理和菌根
处理间的交互作用显著(P<001),而地上部磷砷
吸收比在磷石膏和菌根处理间没有显著的交互作
用,但地上部磷砷吸收比分别在磷石膏处理和菌根
处理内有显著差异(各为 P<0001和 P<001)。
由多重比较得出,除GM处理的烤烟根系外,添加磷
石膏后云烟87地上部和根系磷、砷吸收比均有显
著增加。同一磷石膏处理下进行比较,云烟87地上
部和根系磷砷吸收比均以GM处理较高(图4)。与
NM-PG0处理相比,GM-PG40处理的云烟87地
上部和根系磷砷吸收比分别增加了约19倍和06
倍,而GA-PG40处理的烤烟地上部和根系磷砷吸
收比也分别增加了约09倍和04倍。可见,GM-
PG40处理对促进云烟87磷的吸收效果较好,并能
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植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
图2 磷石膏添加量与接种AMF条件下云烟87植株硫含量及硫吸收量
Fig.2 SconcentrationsanduptakeoftobaccoplantsunderthePGadditionandtheAMFinoculationstatus
[注(Note):柱上不同字母表示处理间差异达5% Diferentletersabovethebarsmeansignificantamongtreatmentsatthe5% level.]
图3 磷石膏添加与接种AMF条件下云烟87植株砷含量及砷吸收量
Fig.3 AsconcentrationsanduptakeoftobaccoplantsunderthePGadditionandtheAMFinoculationstatus
[注(Note):柱上不同字母表示处理间差异达5% Diferentletersabovethebarsmeansignificantamongtreatmentsatthe5% level.]
在一定程度上降低砷在植株体内的累积。
25 添加磷石膏与接种 AMF对烤烟磷、砷、硫吸
收效率的影响
双因素方差分析结果(表3)显示,云烟87根系
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2期 张丽,等:接种丛枝菌根真菌(AMF)对施磷石膏云烟87的生长以及砷污染的影响
磷、硫、砷吸收效率在磷石膏处理和菌根处理间有显
著的交互作用。除 NM处理的根系硫吸收效率外,
添加磷石膏后云烟87根系的磷、硫、砷吸收效率均
有显著增加。在同一磷石膏处理下不同接种处理进
行比较,接种GM的云烟87根系磷、硫吸收效率均
显著高于其他处理。与 NM-PG0处理相比,GM-
PG40处理的云烟87根系的磷、硫吸收效率分别约
增加了13倍和11倍,而其根系砷的吸收效率增
幅也约达50%。
图4 磷石膏添加和接种AMF对云烟87植株磷砷吸收比的影响
Fig.4 InfluenceofthePGadditionandtheAMFinoculationontheuptakeratiosofPtoAsintobaccoplants
[注(Note):若各因素间没有显著交互作用则采用不同类型字母体系表示 Diferentleterssystemabovethecolumnsindicatetherearenot
significantinteractionbetweenAMFinoculationandPGaddition.柱上不同字母表示处理间差异达 5% Diferentletersabovethebarsmean
significantamongtreatmentsatthe5% level.]
表3 磷石膏添加与接种AMF对烤烟根系元素吸收效率的影响(μg/mg)
Table3 InfluenceofthePGadditionandtheAMFinoculationonSARofelementsintobaccoroots
接种处理
Inoculationtreatment
磷石膏处理
PGtreatment(g/kg)
磷P 硫S 砷As
NM PG0 6.00e 3.88c 0.006d
PG40 10.01bc 4.30c 0.008b
GM PG0 9.22c 5.27b 0.006d
PG40 14.03a 8.11a 0.009a
GA PG0 8.19d 4.24c 0.007c
PG40 10.67b 5.57b 0.008b
显著性检验Significantlytest
接种处理 Inoculation(IT)
磷石膏处理PGtreatment(PG)
IT×PG
注(Note):同列数据后不同字母表示处理间差异达 5%显著水平 Valuesfolowedbydiferentletersinacolumnaresignificantamong
treatmentsatthe5% level.—P<0001;—P<001;—P<005;NS—不显著Notsignificant.
3 讨论
31 接种 AMF或添加磷石膏对云烟 87生长及
磷、硫吸收的影响
大量研究已证实,大多数的AMF对宿主植物的
生长有较明显的促进作用,均能不同程度地增加宿
主对磷、硫等营养元素的吸收[5-6]。本研究中,无论
是否添加磷石膏,接种GM的云烟87植株磷含量及
吸收量均显著增加,且由于根系硫吸收效率的提高
而使其植株硫含量及吸收量显著增加,进而促进了
地上部生物量的增加,改善了烤烟的生长状况,这一
研究结果与上述研究结论基本一致。本研究组前期
的研究发现,添加磷石膏可显著增加玉米、小葱植株
的磷、硫含量,促进玉米和小葱的生长[3,22],在本试
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植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
验条件下,添加磷石膏后云烟87植株的磷含量及吸
收量均有显著增加,且除NM处理的根系外,添加磷
石膏后烤烟植株的硫含量及吸收量也显著增加,进
而改善了植株生物量,说明添加磷石膏在一定程度
上补充了烤烟生长所需的磷、硫等养分。
云南省是低硫缺磷土壤的主要分布区,且是烤
烟种植的主要区域,缺硫土壤(有效硫含量 <12
mg/kg)样品高达 334%[23]。张宇亭等的研究表
明,接种AMF对洋葱硫营养的影响与外源供硫水平
有密切关系,且AMF能够帮助宿主植物吸收外界环
境中的硫营养[9]。另有研究表明,接种AMF可以促
进低营养条件下烟苗对磷、硫等营养成分的吸
收[16]。本研究的供试材料中,磷石膏有效磷含量是
土壤的5倍,有效硫含量是土壤的11倍,因此添加
磷石膏显著增加了 GM和 GA处理的云烟87根系
硫吸收效率而提高了地上部硫含量及吸收量,也增
加了植株磷含量及吸收量。可见,添加磷石膏增加
了外源硫、磷的供应水平,接种 GM和 GA促进了云
烟87植株对外源硫、磷等营养成分的吸收,提高了
植株体内的硫、磷含量。这可为云南低硫缺磷土壤
提供必要的磷、硫等营养元素,对促进烤烟生长及提
高品质有重要意义。
32 接种AMF对云烟87磷、砷吸收累积的影响
本研究结果表明,接种 GM和 GA显著增加了
云烟87植株的磷含量及吸收量,并显著降低了其地
上部的砷含量及吸收量,进而增加了 GM处理植株
的磷砷吸收比,这与Chen等[24]对As污染苜蓿的研
究得出的AMF对宿主植物磷、砷吸收有相反影响的
结论基本一致。由于砷和磷有着相似的化学特性,
在土壤中会竞争吸附点位,而植物对砷的吸收途径
通常认为是通过磷的吸收系统来进行的,因此,土壤
和植株内砷与磷之间有明显的拮抗作用[11]。前人
研究表明,AM共生体可通过磷专性吸收通道和增
大吸收面积等途径向宿主植物提供更多的磷,也可
通过分泌物固定土壤中的砷而减少其向宿主植物根
系的运移。同时由于磷酸盐和砷酸盐之间的拮抗作
用,AM宿主植物中大量吸收的磷酸盐可能会抑制
根系对砷酸盐的吸收,并可能通过菌根结构对砷的
固定等途径减少了其向地上部的迁移[13,24-25],因此
AMF处理下的土壤砷主要累积在云烟 87的根系
上,降低了其对烤烟地上部植株的毒害,强化了烤烟
对砷的抗性作用。不过,GA处理对云烟87磷吸收
的增加效果不如 GM处理,说明不同 AM真菌菌株
对同一烤烟品种产生了不同的菌根效应[16],结合磷
石膏添加后的复合效应,可见优势组合的筛选非常
重要。
33 接种AMF对云南烤烟区磷石膏施用的可行
性分析
本研究中对于施用磷石膏的处理而言,AMF处
理的云烟 87地上部砷含量范围在 024 031
mg/kg之间,且其地上部砷含量及吸收量均低于 NM
处理,此外,AMF和 NM处理的烤烟根系砷含量范
围分别为 542 803mg/kg和 551 677
mg/kg。植物砷主要源于土壤,一般情况下以土壤
砷含量来表征污染程度。杨永建等[26]建议将烤烟
中砷含量允许上限设为086mg/kg,按此建议值,
AMF处理的云烟87地上部砷含量在砷的安全标准
范围内,而AMF和NM处理的烤烟根系砷含量均明
显超标。因此,不难推测在施用磷石膏的土壤上接
种AMF的云烟87烟叶的砷含量理论上不会超标,
安全性较高。
根据云南的气候、土壤和光照条件,烤烟一般采
用等行距栽植,这样便于烟株获得较均匀的光照和
土壤养分,也便于田间管理。云南烤烟的种植密度
一般为每公顷16500株 19500株,土壤磷石膏的
施用量为单位面积的烤烟株数与每株磷石膏用量的
乘积,如果以每盆等同于每株来估算每公顷磷石膏
的施用量,即可以得到 PG40-GM组合处理相对应
的大田每公顷的磷石膏施用量大约为660kg 780
kg。可见,如果磷石膏能在云南烤烟种植区广泛而
安全地施用,可望解决大量磷石膏的堆放问题。
4 结论
1)无论是否接种丛枝菌根真菌(AMF),施用磷
石膏均能在一定程度上促进云烟87对磷、硫等养分
的吸收,进而改善其植株的生长状况。
2)在同一磷石膏施用量下,接种 GM能够显著
促进云烟87植株对磷、硫的吸收,并减少砷在植株
地上部的累积。
3)通过向低硫缺磷土壤施用磷石膏和接种
AMF发现,施磷石膏 40g/kg并接种 G.moseae
(GM)丛枝菌根真菌 (PG40-GM组合)对云烟 87
的生长及其对磷、硫等养分的吸收有较好的促进作
用,并能在一定程度上降低施磷石膏带来的砷污染
风险。
参 考 文 献:
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