全 文 ：收稿日期：!""#$%!$!& 接受日期：!""’$"($%)
作者简介：孔凡美（%)#’—），女，山东新泰人，博士研究生，讲师，主要研究土壤生态环境与植物营养。*+,-./：0,12345 67-89 :789 ;3
! 通讯作者 *+,-./：<-3=.<<5 6.3-9 ;2,9 ;3
不同磷肥水平下丛枝菌根菌对玉米修复
芘污染土壤的影响
孔凡美%，史衍玺!!，林爱军>
（%山东农业大学资源与环境学院，山东泰安 !#%"%’；!青岛农业大学资源与环境学院，山东青岛 !&&%")；
>北京化工大学环境科学与工程系，北京 %"""!) ）
摘要：盆栽试验研究了不同磷肥水平下接种丛枝菌根菌（?@A86;8/-@ ,<;2@@.B-/ 0834.，?CD）对玉米修复芘污染土壤的
影响。结果表明，在施磷水平为 !"和 ’" ,4 E 14条件下，(" ,4 E 14芘处理土壤中丛枝菌根菌能够正常侵染玉米根系，
侵染率没有显著变化；土壤芘污染对玉米的生长有抑制作用，缺磷土壤中施磷能够缓解土壤芘对玉米生长的抑制
作用。培养 &" 7后，高磷（’" ,4 E 14）和低磷（!" ,4 E 14）条件下，玉米接种 ?CD处理土壤芘残留浓度分别比相应的不
接种处理降低了 >’F和 >(F，比相应无玉米的对照处理降低了 (>F和 (’F。表明玉米接种混合 ?CD能够显著降
低土壤芘残留浓度，促进土壤芘的去除。与 G !" ,4 E 14处理相比，G ’" ,4 E 14处理玉米接种及不接种 ?CD的土壤芘
残留浓度分别降低了 %&F和 %)F，表明缺磷土壤中施磷对玉米及菌根玉米去除土壤芘均有一定促进作用。土壤微
生物碳量与土壤芘的去除率显著正相关，接种 ?CD和 G ’" ,4 E 14处理均能够显著增加土壤微生物碳量，因此土壤
微生物数量的增加可能是其促进土壤芘的去除的重要原因。
关键词：丛枝菌根菌；玉米；芘；磷；土壤
中图分类号：H(> 文献标识码：? 文章编号：%""’$("(H（!"")）"%$"%!#$"&
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@86 62./ U.SW ;2@3 ?CD .32;8/-S.23 9 X:68/S6 -/62 6W2U:7 SW-S ,.;@2A.-/ A.2,-66 Y .3 62./ W-7 - 6.43.0.;-3S T26.V: @:/-S.23+
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8#. 6’)4&：-@A86;8/-@ ,<;2@W.B- 083486（?CD）；;2@3；T<@:3:；TW26TW2@86；62./
植物营养与肥料学报 !"")，%(（%）：%!#$%>!
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G/-3S K8S@.S.23 -37 D:@S./.B:@ M;.:3;:
多环芳烃是一类普遍存在于环境中的有机污染
物，美国 !"#已经将芘在内的 $% 种多环芳烃列入
优先控制有机污染物黑名单［$］。土壤环境中多环芳
烃污染的控制与修复是当前环境科学的研究热点之
一，在土壤多环芳烃污染修复的途径中，微生物和植
物修复是土壤多环芳烃生物修复的重要途径［&’(］。
徐圣友等［(］研究表明，利用玉米修复芘污染土壤是
一种可行的生物修复方法。菌根是植物和真菌的共
生体，对土壤多环芳烃去除的影响具有真菌和植物
的双重特性，对有机污染的修复具有独特的优
势［)’%］。初步研究表明，菌根能够促进土壤中多环
芳烃的去除［*’+］，因此其对土壤有机污染的修复受
到了广泛关注。以往的研究表明，利用植物及微生
物去除多环芳烃通常都需要一定的矿质营养［$,］，但
对于菌根，过高的磷营养通常会降低菌根菌的侵染
率，影响菌根作用的发挥［$$］。为此，试验设计了低
磷和高磷两个处理，选择在生物降解过程中常作为
模型的芘为目标污染物［$&］，以玉米为宿主植物，探
讨了接种混合丛枝菌根菌菌群在强化玉米去除土壤
芘过程中的作用，以及土壤磷营养对土壤芘去除效
应的影响，以期为土壤多环芳烃污染的菌根修复提
供理论依据和数据支持。
! 材料与方法
!"! 供试材料
供试土壤取自山东省泰安市郊区农田 ,—&, -.
表层土壤，棕壤，多年种植玉米和小麦，无明显污染
源。土壤 /0值 %1*（土 2水 3 $ 2 &1)），有效氮 4)14$
.5 6 75，速效磷 *144 .5 6 75，速效钾 *)1$) .5 6 75。土
壤经风干、除杂、过 & ..筛，混匀后于电热压力蒸
气灭菌器中 $&$8灭菌 & 9，晾干后备用。
芘购于 :;<7= 公司，纯度大于 +*>。芘标准物
质购于北京康林科技有限责任公司。
菌根接种剂：从山东省东营市黄河三角洲孤东
油田采集石油污染的芦苇根际土壤，用湿筛倾注法
将其中的丛枝菌根菌孢子筛出，接入灭菌土壤中，种
植高粱、玉米、苜蓿为混合宿主，培养 $&, ?收获，获
得混合接种剂。该混合菌剂中 ! " #$%%&’ 和 ( " )*+
,&-.*/’)’ 为优势种，两种 #@:孢子数量比例为 & 2 $，
孢子密度为每百克土 $),!&,,个。
供试宿主植物为玉米（0&’ #’1 AB），品种为农
大 $,C 号。试验前选取饱满玉米种子，用 $,>的
0&D&浸泡 ) .EF，并分别用自来水和蒸馏水充分冲
洗，以蒸馏水浸泡 &( 9后在 &)8下黑暗中催芽，待
种子发芽后选择发芽一致的种子播种于育苗盘中，
育苗基质用灭菌蛭石和土壤混合（G2 G 3 $ 2 $），在育
苗盘中每穴基质中加入 &, 5接种剂，培养一定时间
后获得菌根化种苗；不接种种苗基质的处理是在基
质中加入 &, 5灭菌接种剂后再加菌种滤液，以保证
除菌根菌外的土壤微生物种群一致，所有种苗在育
苗盘中培养 &周。
!"# 试验设计
试验于 &,,(年 ( 月至 % 月在山东农业大学日
光温室进行。设：施 " &,、C, .5 6 75，芘 ,、), .5 6 75
各 & 个水平，并分别设接种 #@:（ H @）和不接种
#@:（ ’ @）& 个处理，完全试验方案，共 C 个处理；
同时试验还设置了 ), .5 6 75芘水平下不种植玉米的
" &,和 C, .5 6 75处理作对照，共计 $,个处理，重复 4
次。
试验采用容积为 ) A的塑料盆，土壤的芘处理
先用三氯甲烷将芘溶解后混匀于少量灭菌土中，充
分挥发三氯甲烷以后获得含量为 *1C+ 5 6 75的含芘
土，然后根据设计浓度称取一定量的含芘土加入盆
中，同时混入底肥 I 4,, .5 6 75、J &,, .5 6 75，无植物
的对照处理用灭菌土壤加菌种滤液、底肥和相应量
的芘。每盆装土 (1) 75，放置老化 $, ?。然后将育
苗盘中的种苗连同育苗基质一同移入盆中，每盆移
苗 &株，一周后留苗 $ 株，移苗后常规培养 %, ? 收
获。
!"$ 测定方法与计算
土壤有效氮采用碱解扩散法进行测定；土壤速
效磷用 I=0KD4浸提后，采用钼锑抗比色法测定；土
壤速效钾以 I0(D#- 浸提，火焰光度法进行测定；
土壤 /0值采用电位法（土 2水为 $ 2&1)）测定［$4］。
土壤微生物量碳、氮测定：根据 G=F-L等［$(］的
方法，采用 K0K;4 熏蒸—J&MD( 浸提，J&KN&D* 氧化，
:LMD(滴定。
土壤中芘的测定：参考宋玉芳等［$)］的研究方
法，采用石油醚超声萃取后，以液相色谱测定（岛津
$,#O/）。
植物根系菌根真菌侵染率用酸性品红染色镜检
法测定［$$］。
采用下列公式分别计算土壤芘去除率（>）以及
芘去除的菌根贡献率（>）、植物贡献率（>）、微生物
贡献率（>）、微生物去除提高率（>）：
土壤芘去除率> 3（土壤芘加入含量 ’土壤剩
余芘含量）P $,, 6土壤芘加入含量；
菌根贡献率> 3（接种处理土壤芘去除率 ’不
C&$ 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 $)卷
接种处理）! "## $接种处理；
植物贡献率% &（不接种处理土壤芘去除率 ’
对照）! "## $接种处理；
微生物贡献率% & 对照处理土壤芘去除率 !
"## $接种处理。
试验数据采用 ()* 数据处理软件进行处理和
分析，通过 +*(多重比较法进行差异显著性检验。
! 结果分析
!"# 土壤磷水平及芘处理对玉米丛枝菌根侵染率
的影响
图 "看出，所有不接种 ,-.处理均没有观测到
丛枝菌根菌侵染，各接种处理玉米的菌根侵染率均
达到 /#%以上，不同磷处理之间以及 0# 12 $ 32芘处
理与无芘对照处理之间差异均不显著，表明 4# 和
/# 12 $ 32 磷水平下，0# 12 $ 32 芘处理土壤中丛枝菌
根能够正常侵染玉米根系，侵染率没有显著变化。
图 # 不同处理的菌根侵染率
$%&’# ()$ %*+,-./0%+* 1/023 +4 5%44212*0 012/062*03
［注（5678）：标有相同字母的处理在 ! 9 #:#0水平差异不显著 ;<8=7>
18?7@ 1=<38A BC7D 7D8 @=18 E8778< =<8 ?67 @C2?CFCG=?7EH ACFF8<8?7 =7 7D8 ! 9
#:#0 E8I8E J 下同 ;D8 @=18 K8E6BJ］
!"! 土壤磷水平及丛枝菌根对玉米生物量的影响
各处理玉米的生物量如图 /所示。由图 /可以
看出，) /# 12 $ 32和芘 0# 12 $ 32条件下，接种 ,-.处
理的玉米生物量为 L:04 2 $ M67，比相应的不接种处理
提高了 "倍，而 ) 4# 12 $ 32和芘 0# 12 $ 32条件下，接
种 ,-.处理的玉米生物量为 "#:"0 2 $ M67，与相应的
不接种处理差异不显著（图 /）。表明接种 ,-.在低
磷土壤中对玉米的生长有显著促进作用，在高磷条
件下接种处理对玉米生长的促进作用不明显。
图 /还看出，) /#和 4# 12 $ 32条件下，芘处理土
壤中接种 ,-.处理的玉米生物量分别比相应的无
芘对照处理降低了 NO:/O%和 LL:/%，表明土壤芘
污染能抑制玉米的生长；同时也看出，) 4# 12 $ 32处
理，土壤芘对玉米生物量的抑制作用显著小于 ) /#
12 $ 32处理，表明土壤磷营养有效缓解了土壤芘对玉
米生长的抑制作用。这可能与增施磷肥减轻了由于
缺磷引起的养分胁迫，从而增强了玉米对芘不良影
响的抵抗能力有关。
图 ! 不同处理的玉米植株生物量（干重）
$%&’! 7+1* 8%+6/33（519 :2%&;0）+4 5%44212*0 012/062*03
［注（5678）：P#—芘 )H<8?8 # 12 $ 32；P0#—芘 )H<8?8 0# 12 $ 32；Q -—
接种菌根 R?6GSE=7C6? BC7D ,-.；’ -—不接种菌根 S?C6GSE=7C6?J 下同
;D8 @=18 K8E6BJ］
!"< 不同磷水平下接种 ()$处理对土壤芘的去除
作用
在 0# 12 $ 32芘污染条件下，不同磷水平和接种
,-.处理，土壤芘的残留浓度（图 L）看出，低磷（/#
12 $ 32）和高磷（4# 12 $ 32）条件下，接种 ,-.处理土
壤芘的残留浓度分别为 4:04和 T:/0 12 $ 32，比相应
的不接种处理降低了 L4%和 L0%，比相应的不种植
玉米的对照（UV）处理降低了 0L%和 04%；相应的
磷水平下，接种处理的土壤芘去除率比不接种处理
分别提高了 "#:#0%和 "O:LT%，比不种植玉米的 UV
处理分别提高了 L":/0%和 /W:4N%。表明两个磷
水平下，芘污染土壤中接种混合 ,-.均能显著降低
土壤芘的残留浓度，促进玉米对土壤芘的去除。
) 4# 12 $ 32条件下，玉米接种 ,-.处理和不接
种处理，土壤芘的残留浓度分别比相应的 ) /#
12 $ 32 处理降低了 "N%和 "W%，相应的土壤芘去除
率提高了 L:/%和 T:L%。施 ) 4# 12 $ 32 并接种
,-.对土壤芘的去除效果最佳。表明高磷处理明
显降低了土壤芘残留浓度，提高了土壤芘的去除率，
对玉米及菌根玉米去除土壤芘有一定的促进作用。
在不种植玉米的对照处理中，两个磷水平之间
W/""期 孔凡美，等：不同磷肥水平下丛枝菌根菌对玉米修复芘污染土壤的影响
土壤芘的残留浓度及去除率没有显著差异。由于本
试验条件下，无玉米的对照处理芘的去除主要以土
壤微生物为主，因此，可以认为本试验条件下，无玉
米的情况下土壤微生物对芘的去除作用对磷的供应
不敏感。
图 ! 不同处理土壤芘残留浓度
"#$%! &’(#)*+, -./-’/01+0#./ .2 341’/’ #/ (.#,( .2
)#22’1’/0 01’+05’/0(
为了进一步探讨植物、菌根及微生物在土壤芘
去除中的贡献，对各处理中玉米、菌根及微生物的贡
献率进行计算，结果列于表 !。以接种处理的芘去
除率为 !""#计，不种植玉米的对照处理可认为是
无玉米影响条件下单纯的土壤微生物的自然去除作
用，该值与接种处理土壤芘去除率的比值可认为是
接种 $%&处理中除玉米和菌根带来的综合效应外
土壤微生物自然去除对土壤芘去除的贡献率。
表 6 不同因子对各处理土壤芘去除的贡献率（7）
8+9,’ 6 :./01#9*0#./ .2 )#22’1’/0 2+-0.1( ./ 341’/’ 1’5.;+,
.2 (.#, #/ )#22’1’/0 01’+05’/0(
’水平
’ ()*)(+
菌根
$%&
玉米
,-./
微生物
%01.-2)+
’3" !345 !"46 774"
’8" 94! !647 7543
表 !看出，’3"、’8"的对照处理中，土壤微生物
自然去除芘的贡献率均达到 7:#以上。种植玉米
以后，土壤芘的去除率比无玉米的对照处理显著增
加，两者的差值可以认为是由玉米带来的综合效应
引起的，由此计算出的 ’3"、’8" 处理中玉米对土壤
芘去除的贡献率分别为 !"46#和 !647#；玉米接种
$%&以后，土壤芘的去除率与玉米不接种 $%&处理
的差值可以认为是由玉米接种 $%&带来的综合效
应引起的，由此计算出的 ’3"、’8" 处理中玉米接种
$%& 对土壤芘去除的贡献率分别为 !345# 和
94!#。表明在 ’ 3"、’ 8"两个磷水平下，接种 $%&
对玉米去除土壤芘均有一定的贡献。
<=> 土壤磷水平及丛枝菌根对芘污染条件下土壤
微生物碳总量的影响
在芘 :" ;< = ><的各处理中，由土壤微生物碳总
量（表 3）可以看出，’3"、’8" 并接种 $%&处理的土
壤微生物总量分别为相应不接种处理的 !465和 !48
倍，为无植物对照处理的 34:8和 ?4":倍。接种和
不接 $%&处理、以及无植物对照处理三因素之间的
土壤微生物碳总量间差异均达到 "4":#显著水平，
表明种植玉米和接种 $%&均可以促进土壤中微生
物数量的增加。与 ’3" 处理相比，’8" 处理的土壤
微生物碳总量均有一定程度的增加。二因素多重比
较结果表明，两个磷处理的土壤微生物碳总量之间
差异也达到 "4":#显著水平，表明高磷处理也能够
显著增加土壤微生物的总量。相关分析结果表明，
各芘处理中土壤微生物碳总量与土壤芘去除率的相
关系数为 "496（/ @ !8），呈极显著相关。可见，土壤
高磷处理下以及玉米接种 $%&后土壤微生物总量
的增加可能是其促进土壤芘去除的重要原因。
表 < 不同处理土壤微生物碳总量（5$ ? @$）
8+9,’ < A#-1.9#+, 9#.5+(( : -./0’/0 #/ 0B’ (.#, .2
)#22’1’/0 01’+05’/0(
处理
A.)BC;)/C+
土壤微生物碳总量
%01.-20B( 20-;B++ , 1-/C)/C
’3" D % ?"943! E 3945? 2
F % 3!!486 E 33479 1
,G !!9476 E !748" H
’8" D % 6!"4:? E 3745? B
F % 33745? E ?84?6 1
,G !?645! E 3"4:9 H
注（I-C)）：数据后不同字母表示处理间差异达 :#显著水平。
JB(K)+ L-((-M)H 2N H0LL).)/C ()CC).+ B.) +0)( P ,G不种玉米 I- 1-./
! 讨论
许多研究表明，接种 $%&能够促进多环芳烃的
降解［7F9，!5］。在芘污染土壤中，接种 $%&后植物根
际微生物数量的显著增加，是菌根促进植物降解土
壤多环芳烃的重要机制之一［8，!9］。这与本研究的
结论相同。菌根形成以后，庞大的菌丝体系增加了
植物与土体的接触面积［!8］，而由植物向根际和菌丝
"?! 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 !:卷
际土壤中输入的大量碳在其周围形成了特殊的土体
环境，从而支撑了数量庞大的土壤微生物，为有机污
染物的降解提供了良好基础［!"］。本试验芘污染土
壤中种植玉米并接种 #$%后，其土壤芘去除率比无
玉米的对照处理有显著提高，其中微生物自然去除
效应、植物去除效应和接种 #$%去除效应对土壤芘
去除的贡献分别占一定的比重，而土壤微生物的贡
献率都达到 &’(以上，对土壤芘的去除起主导作
用。本试验计算的土壤微生物去除效应的贡献率不
包括种植玉米和接种 #$%引起的土壤微生物数量
增加引起的去除效应，因此微生物在土壤芘去除中
的实际贡献还应该更高。说明土壤微生物是去除土
壤芘的最重要因素，而土壤施磷、种植玉米以及玉米
接种 #$% 均可以进一步增强该效应，从而促进了土
壤芘的去除。
以往的研究表明，矿质营养是影响土壤有机污
染物生物降解的重要因素之一［!)，*)］。+,-./等［*!］通
过添加根分泌物模拟根际降解，结果表明，0至 1环
多环芳烃的降解主要受矿质营养限制。本试验采用
的基础土壤养分含量很低，2含量仅为 &300 45 6 75，
属于低磷土壤。在保证 8、9养分的充足供应条件
下，本试验无玉米对照处理中土壤芘的去除对高磷
处理并不敏感，但种植玉米后，高磷处理极显著地促
进了玉米生物量的增加，表明玉米需要从土壤中吸
收大量的养分，从而促进了土壤芘的去除。而种植
玉米后，") 45 6 75磷处理对土壤芘的去除也均有一
定促进作用。可见，土壤芘的去除需要一定的矿质
营养，特别是在有植物竞争养分时，补充足够的矿质
营养对植物及菌根促进土壤芘的去除具有明显促进
作用。虽然过高的土壤矿质营养供应可能会降低菌
根菌对植物的侵染率，从而影响菌根作用的发
挥［!!］，但本试验结果看出，高磷处理和芘污染处理
对丛枝菌根菌对玉米的侵染率均没有显著影响，这
为菌根修复在土壤芘修复中的应用提供了基础。在
’) 45 6 75芘污染土壤中，") 45 6 75磷处理的菌根侵染
率反而略高于 *) 45 6 75磷处理，这与以往的研究结
果不一致，可能与丛枝菌根菌的类型以及土壤环境
条件有关。可见，在土壤磷含量较低的情况下，补充
磷营养对菌根促进玉米去除土壤芘仍具有积极作
用。
参 考 文 献：
［!］ +:;- <，=;-5 >，2.?./ 2 !" #$ % 2@,?,4A?;5.-:B:?C ,D !E F,GCBCBG:B
;/,4;?:B @CH/,B;/I,-J D/,4 ?@. KL M2# F/:,/:?C F,GGA?;-? G:J? $A?;?:,-
N.J.;/B@［+］O $A?;O N.O，*))1，’’&：PPQ!)"3
［*］ 刘世亮，骆永明，曹志洪，等 O 多环芳烃污染土壤的微生物与植
物联合修复研究进展［+］O 土壤，*))*，01（’）：*’&Q*E’3
>A: L >，>A, < $，R;, S T !" #$ % # N.U:.V ,D I:,/.4.H:;?:,- ,D
B,-?;4:-;?.H J,:G V:?@ 4:B/,,/5;-:J4 ;-H FG;-?J［+］O L,:G，*))*，01
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