全 文 ：第 35 卷 第 3期　　　　　　　　　　　　　 中国矿业大学学报　　　　　　　　　　　 　　Vo l.35 No.3
2006 年 5月　　　　　　　　　Journal of China Unive rsity o f M ining &Techno lo gy　　　　　　　　　May 2006
收稿日期:2005 02 27
基金项目:国家自然科学基金项目(40201051 , 20377051);国家“ 863”项目(2005AA644020)
作者简介:毕银丽(1971-),女 ,陕西省米脂县人 ,副教授 ,博士 ,从事微生物(主要是菌根)在矿区生态垂重建方面的研究.
E-mail:byl@cum tb.edu.cn Tel:010-62331339-8009
文章编号:1000-1964(2006)03-0329-07
菌根与豆科植物组合在煤矿区废弃物的生态效应
毕银丽 , 吴福勇 , 全文智
(中国矿业大学 资源与安全工程学院 , 北京　100083)
摘要:以煤矿区 2种特有的固体废弃物粉煤灰 、煤矸石为基质 ,分别对 2种 AM 菌根真菌与 3种
豆科植物白三叶草 、紫花苜蓿和刺槐之间的匹配关系进行了研究 ,以宿主植物的生物量 、吸磷效
率 、侵染率和菌根依赖性为标准 ,初步筛选出 G.mosseae为优势菌根菌株.结果表明:在煤矿区特
殊立地条件下生长的 AM 菌根真菌与豆科植物形成了 2个最佳优势组合 ,即煤矸石与粉煤灰混
合物和粉煤灰中紫花苜蓿与优势菌株摩西球囊菌(G.mosseae)组合 ,煤矸石与河沙混合物中刺槐
与地球囊霉菌(G.geosporum)组合.这 2种优势组合促进了植株的生长 ,菌根与植物间表现出良
好的相互依赖性和较高的菌根侵染率 ,促进了植株对不同基质中磷的吸收 ,取得了明显生态效
应.
关键词:煤矸石;粉煤灰;AM 菌根真菌;豆科植物;优势组合
中图分类号:Q 89;X 172 文献标识码:A
Ecological Ef fects of M atching Betw een Myco rrhizal Fungus
and Leguminous Plants in Solid Wastes of M ine A rea
BI Yin-li , WU Fu-yong , QUAN Wen-zhi
(School of Resour ces and Safety Enginee ring , China Univ ersity of M ining & Technology , Beijing 100083 , China)
Abstract:The matching relations betw een tw o kinds of AM fungus and three kinds of legumi-
nous plants including w hi te clover , alfaifa and acacia w as studied based on two special kinds o f
solid w aste(coal gangue and fly ash)in mine area.G.mosseae fungi w ere screened out as supe-
rio rity fungi taken the biomass , phosphorus adsorption ef ficiency , the infection rate and the
mycorrhizal dependency o f ho st plant as the cri terion.The results show that:the tw o optimal
combinations of AM fungi and leguminous plant w ere formed , one w as G.mosseae and alfalfa in
fly ash and the mix ture o f co al gangue and f ly ash , the o ther w as G.geosporum and acacia in
the mixture of coal g angue and sand;the g row th and absorbing ability to pho spho rus of plants
were improved;and the dependences betw een myco rrhizal fungus and plants and the infectivity
of myco rrhizal w ere bet te r.The good ecological effects w as obtained.
Key words:coal g angue;fly ash;arbuscular myco rrhizal fungus;legum inous plant;matching
advantage
粉煤灰 、煤矸石是煤矿区 2 种最主要的废弃
物 ,2002年统计结果表明 ,我国煤矸石 、粉煤灰排
放量分别为 1.3 , 1.57 亿 t[ 1] ,对生态环境造成了
极大污染.针对我国人多地少的国情 ,对煤矸石 、
粉煤灰的综合治理工作仍应以生态恢复为主.由于
土地复垦的成本偏高 ,复垦后植被恢复缓慢 ,生物
种类单一 ,抗逆性差 ,以及土地复垦收益低等诸多
问题 ,导致生态恢复进程极其缓慢.寻求高效 、成
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国矿业大学学报　　　　　　　　　　　　　　　第 35 卷
本低廉的恢复技术 ,已成为煤矿区生态恢复中的关
键.在自然生态系统中 , 80%以上的维管束植物具
有丛枝菌根[ 2] , AM 菌根在改善植物矿质营养 、增
强植物抗逆性 、提高植物存活率及增加植物生物量
等方面的优势 ,预示了菌根技术在煤矿区生态恢复
中的美好前景.
国内外许多研究结果表明 ,尽管菌根真菌对寄
主植物没有很强的专一性 ,但二者之间具有明显的
相互选择性.不同菌根真菌对同一种植物或同种
菌根真菌对不同种类[ 3] 、不同品种的宿主植物[ 4]的
生长效应都是不同的.菌根效应的大小取决于植
物和真菌 2 个方面 ,不同 AM 真菌与宿主植物组
成的共生体有效性差异很大[ 5-6] ,这种差异为筛选
适宜作物和高效菌种提供了可能[ 7].AM 菌根真菌
与宿主植物形成共生体的能力即菌根效应的发挥
与土壤养分 、环境条件等生态因子密切相关[ 8].煤
矿区固体废弃物的理化性状与土壤存在很大差
别.因此 ,若要在煤矿区废弃物中充分发挥菌根真
菌对植物的有益作用 , 必须寻找出对煤矿区固体
废弃物适应性强 ,对先锋植物生长效应高的菌根菌
株.
　　本文以煤矿区特有的固体废弃物为培养基质 ,
以不同豆科植物为宿主 ,接种不同菌根真菌 ,筛选
出适宜于煤矿区特殊立地条件下生长的 AM 菌根
真菌与植物的最佳优势组合 ,研究菌根真菌与植被
优势组合对煤矿区废弃物生态恢复的影响.
1　试验材料和方法
1.1　试验材料
1.1.1 培养基质
煤矸石 、粉煤灰分别取自宁夏大武口.以煤矸
石 、粉煤灰为主要材料 ,辅以河沙来调节基质 pH
值 ,培养基质分别为:煤矸石与河沙混合物(以下简
称 M 基质),煤矸石与粉煤灰混合物(以下简称
FM 基质)和粉煤灰(以下简称 F 基质),基本理化
性状见表 1.调配前煤矸石过 3 mm 筛 ,河沙 、粉煤
灰过 1 mm筛.3种基质在装盆前经高温高压蒸汽
灭菌(121 ℃,2 h),风干备用.
表 1　供试基质基本理化性状
Table 1　Physical and chemicial characters of the substrate
基质 wB/ %田间水 盐 全 N
wB/ 10-3
有效 N 全 P
wB/ 10-6
速效 P 速效K pH
M 17.11 0.541 0.21 0.049 0.184 10.363 46.484 5.63
FM 41.84 0.563 0.20 0.030 0.143 6.068 47.719 6.26
F 52.05 0.502 0.14 0.007 0.161 7.346 60.373 7.94
1.1.2　供试菌种
采用优势菌根真菌摩西球囊菌(G.mosseae以
下简称G.m)和另一种从酸性土壤中筛选出的地
球囊霉菌(G.geosporum以下简称G.g).以白三叶
草为宿主进行盆栽扩繁 ,以含有宿主植物根段 、菌
根真菌孢子的根际土为接种剂.
1.1.3 供试作物
选择矿区 3种先锋植被豆科植物白三叶草 、紫
花苜蓿及刺槐为供试作物.白三叶草 、紫花苜蓿分
别由中国农科院中农种子公司提供 ,刺槐由北京市
林木种子管理总站提供.3种植物种子播种前均用
质量分数为10%的 H 2O 2浸泡 10 min ,去离子水反
复清洗数遍后 ,沥干水分备用 ,刺槐在 25 ℃催芽.
1.1.4 试验用盆
试验用盆采用 20 cm ×20 cm×15 cm(高×盆
口直径×盆底直径)规格的白色塑料盆 ,盆钵用自
来水清洗 ,用质量分数为 75%的酒精消毒 ,每盆装
风干基质 2.5 kg .
1.2　试验设计
试验采用 3 种菌根处理:G.m , G.g 与对照
(CK)3个处理;3种不同基质:M 基质 , FM 基质 , F
基质;3种植物:白三叶草 、紫花苜蓿和刺槐.共计
27个处理 ,重复 3次 ,共 81盆.
1.3 试验管理
试验于北京市园林科学研究所日光温室中进
行 , 10月 6日播种 , 次年 1 月后定苗并施肥.白三
叶草每盆定苗至 70株 ,苜蓿每盆定苗至 50 株 ,刺
槐每盆定苗至 2株.各盆施肥水平:w(NNH4NO3)为
100×10-6 , w(PKH
2
PO
4
)为 25×10-6 , w(KKNO
3
)为
150×10-6 ,用称重法维持基质含水量在最大持水
量的 60%～ 80%之间.白三叶草于次年 3月 9 日
收获.苜蓿 、刺槐均于次年 7月 9日收获 ,其中苜蓿
分别于次年 3月 9日 、4月 9 日 、5月 9日(M 基质
由于植株生物量太小 ,暂停刈割一次)和 6 月 9 日
各刈割一次 ,刈割部位为距地表 2 cm 处.
1.4 试验方法
1.4.1 接种方法
AM 真菌接种以穴播方法进行 ,每盆接种 25 g
菌剂 , 对照分别加入相应的 25 g 灭菌菌剂和
25 mL菌剂滤液 ,以保持基质中除 AM 菌根外其他
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第 3 期 　　　　　　　　　　毕银丽等:菌根与豆科植物组合在煤矿区废弃物的生态效应
微生物区系一致性.
1.4.2 测定方法
收获地下部分 ,清洗根系 ,测定菌根侵染率[ 9] .
植物样品 N ,P ,K 含量采用实验室常规方法测定.
菌根依赖性依照 Menge[ 10] 和 Bagyara[ 11] 方法测
定.菌根依赖性=(接种植株生物量-对照植株生
物量)/接种植株生物量×100%.如果菌根依赖性
值为 0 ,则表明在此条件下植物不需要菌根真菌就
能够达到最大生长量;如果菌根依赖性的值为负
值 ,则按 0对待.
2 结果及分析
2.1 M基质中 ,不同 AM菌根真菌对豆科植物的
接种效应
2.1.1 不同 AM 菌根真菌对豆科植物侵染率 、生
物量和菌根依赖性的影响
M 基质中不同 AM 菌根对豆科植物的侵染
率 、生物量和菌根依赖性的影响(表 2)表明 ,接种
AM 菌根真菌显著促进了豆科植物的侵染 ,与对照
相比达到了高度显著水平.不同菌根真菌之间侵染
率存在差异.在刺槐和紫花苜蓿上 ,接种G.m 植株
侵染率显著高于接种 G.g 植株.而且不同 AM 菌
根真菌对不同豆科植物的生物量产生不同的影响 ,
接种 G.m 对豆科植物有一定的促生作用 ,但植株
地上干重 、根干重 、总干重与对照相比均未达到显
著水平;接种 G.g 菌根真菌显著促进了刺槐的生
长(主要是根的生长),但对白三叶草 、紫花苜蓿的
生长为负效应.这说明 ,煤矸石中 , AM 菌根的效应
因豆科植物的不同而异.
煤矸石上不同豆科植物对不同 AM 菌根的依
赖性也不同 ,白三叶草和紫花苜蓿对 G.m 菌根真
菌的依赖性显著高于 G.g 菌根真菌 ,而刺槐则反
之 ,表明酸性基质 M 中 G.g 对刺槐的菌根效应
大.这说明 ,煤矸石中 ,不同豆科植物对不同 AM
菌种的依赖性均有差异.
表 2　M基质中不同 AM菌根真菌对豆科植物生物量和菌根依赖性的影响
Table 2 Effects of different AM fungi on growth and mycorrhizal deperdence of legume in coal waste
宿主 接种 地上干重/(g·盆-1) 根干重/(g·盆-1) 总重/(g·盆-1) 菌根依赖性/ % 侵染率/ %
G.m 0.840 a 0.456 a 1.296 a 25.12 67.65 a ＊＊
白三叶草 CK 0.629 a 0.342 a 0.971 a 0.00 b
G.g 0.560 a 0.259 a 0.819 a 0.00 36.78 a ＊＊
G.m 2.12 a 0.90 ab＊ 3.01 ab＊ 8.99 57.50 a ＊
刺槐 CK 2.12 a 0.62 b 2.74 b 0.00 c
G.g 2.81 a 0.98 a ＊ 3.79 a＊ 27.58 11.67 b＊
G.m 2.42 a 0.26 a 2.690 a 15.60 62.80 a ＊
紫花苜蓿 CK 1.86 a 0.41 a 2.270 ab 0.00 c
G.g 1.48 a 0.18 a 1.660 b 0.00 46.82 b＊
注:以 SAS 软件 LSD最小显著法进行方差分析.同种植物中同列相同字母表示差异不显著 ,不同字母表示差异显著;
＊表示差异达到 5%水平;＊＊表示差异达到 1%水平.
2.1.2 不同 AM 菌根真菌对豆科植物 P 营养状
况的影响
煤矸石中 ,接种 AM 菌根真菌不同程度地改善
了豆科植物的 P 营养(表 3).其中 ,接种 AM 菌根
显著增加了白三叶草地下部分 P 的含量 ,而对地上
部分 P 的含量及地上 、地下部分 P 的吸收量和总吸
收量均无显著影响;接种 AM 菌根真菌 G.m 均显
著增加了刺槐 P 的含量和吸收量;接种增加了苜蓿
地下部分 P 的含量 ,但未达到显著水平.这说明在
煤矸石中 ,AM 菌根促进了豆科植物对 P 的吸收 ,
促进作用因植物及菌剂而异.
表 3　M基质中不同 AM 菌根对豆科植物 P 营养状况的影响
Table 3 Ef fects of dif ferent AM fungus on the P concentration and uptake of legume in coal waste
宿主 接种 w(磷)/ %茎　　 根　　
磷吸收量/(mg·盆-1)
茎　　 根　　 总吸收量　　
G.m 0.238 a 0.269 a ＊ 2.012 a 1.202 a 3.214 a
白三叶草 CK 0.226 a 0.189 b 1.374 a 0.711 a 2.085 a
G.g 0.254 a 0.282 a ＊ 1.422 a 0.730 a 2.152 a
G.m 0.383 a ＊ 0.355 a ＊ 8.050 a＊ 3.217 a ＊＊ 11.267 a＊
刺槐　　 CK 0.210 b 0.204 b 4.458 b 1.241 b 5.699 b
G.g 0.207 b 0.334 a ＊ 5.781 b 3.242 a ＊＊ 9.023 a＊
G.m 0.500 a 1.057 a 8.905 a
紫花苜蓿 CK 0.390 ab 1.615 a 6.920 ab
G.g 0.510 a 0.924 ab 5.871 ab
注:以 SAS 软件 LSD最小显著法进行方差分析.同种植物中同列相同字母表示差异不显著 ,不同字母表示差异显著;
＊表示差异达到 5%水平;＊＊表示差异达到 1%水平.
331
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国矿业大学学报　　　　　　　　　　　　　　　第 35 卷
2.2 FM基质中 ,不同 AM菌根真菌对豆科植物
的接种效应
2.2.1 不同 AM 菌根真菌对豆科植物侵染率 、生
物量和菌根依赖性的影响
FM 基质中不同 AM 菌根对豆科植物的接种
效应(表 4)表明 ,接种 AM 菌根真菌显著促进了豆
科植物的侵染 , 2种菌根侵染率在不同植株上存在
差异 ,但均小于 40%,G.m对白三叶草的侵染率显
著高于 G.g ,而两者对刺槐和紫花苜蓿的侵染率差
异不显著 ,AM 菌根的侵染并未显著促进豆科植物
的生长 ,豆科植物的地上干重 、根干重 、总干重与对
照相比均未达到显著水平.FM 基质中 ,白三叶草 、
刺槐对 2种 AM 菌根的依赖性较低 ,而紫花苜蓿
对接种 G.m 的依赖性显著高于接种 G.g .这说明 ,
在 FM 基质中 ,同种植株对不同菌种及同一菌种对
不同植株的依赖性均有差异.
表 4　FM基质中不同 AM菌根真菌对豆科植物生物量和菌根依赖性的影响
Table 4 Effects of different AM fungus on growth and mycorrhizal dependency of legume
in mixture of coal waste and fly ash
宿主 接种 地上干重/(g·盆-1) 根干重/(g·盆-1) 总重/(g·盆-1) 菌根依赖性/ % 侵染率/ %
G.m 5.424 a 3.246 a 8.670 a 0 36.19 a＊＊
白三叶草 CK 5.591 a 3.081 a 8.672 a 0.00 c
G.g 5.399 a 2.820 a 8..219 a 0 20.40 b＊＊
G.m 4.76 b ＊ 2.24 a 7.00 ab＊ 0 32.67 a＊
刺槐 CK 5.99 a ＊ 3.01 a 9.00 a＊ 0.00 b
G.g 4.72 b ＊ 2.21 a 6.93 b＊ 0 23.33 a＊
G.m 20.80 a 7.27 a 28.070 a 5.28 32.86 a＊
紫花苜蓿 CK 19.29 ab 7.30 a 26.590 ab 0.00 b＊
G.g 18.91 ab 6.31 a 25.220 b 0.00 20.31 a＊
注:以 SAS 软件 LSD最小显著法进行方差分析.同种植物中同列相同字母表示差异不显著 ,不同字母表示差异显著;
＊表示差异达到 5%水平;＊＊表示差异达到 1%水平.
2.2.2 不同 AM 菌根真菌对豆科植物 P 营养状
况的影响
FM 基质中 ,接种 AM 菌根对豆科植物 P 营养
状况有一定的改善作用(表 5).其中接种菌根真菌
G.m 和 G.g 对刺槐的 P 营养改善作用尤其明显 ,
均显著增加了刺槐 P 的浓度和吸收量.由于在 FM
基质中 ,AM 菌根真菌对豆科植物的作用有限 ,因
此对豆科植物生物量的影响没有达到显著水平.
表 5　FM 基质中不同 AM菌根对豆科植物 P 营养状况的影响
Table 5 Effects of different AM fungus on the P concentration and uptake of legume in mixture of coal waste and fly ash
宿主 接种 w(磷)/%茎　 根　
磷吸收量/(mg·盆-1)
茎　 根　　 总吸收量　　
G.m 0.278 a 0.201 b 15.072 a 6.577 a 21.649 a
白三叶草 CK 0.238 a 0.193 b 13.322 a 5.972 a 19.294 a
G.g 0.275 a 0.309 a ＊＊ 15.147 a 8.714 a 23.861 a
G.m 0.396 a ＊ 0.346 a ＊ 18.837 a＊＊ 7.859 a 26.696 a＊
刺槐　　 CK 0.116 c 0.177 b 6.971 c 5.302 a 12.273 b
G.g 0.244 b ＊ 0.323 a ＊ 11.402 b＊＊ 7.223 a 18.625 b
G.m 0.280 ab 20.477 ab 78.280 a
紫花苜蓿 CK 0.260 ab 18.504 a 69.978 ab
G.g 0.390 a 22.753 a 74.351 ab
注:以 SAS 软件 LSD最小显著法进行方差分析.同种基质中同列相同字母表示差异不显著 ,不同字母表示差异显著;
＊表示差异达到 5%水平;＊＊表示差异达到 1%水平.
2.3 F基质中 ,不同 AM菌根真菌对豆科植物的
接种效应
2.3.1　不同 AM 菌根真菌对豆科植物侵染率 、生
物量和菌根依赖性的影响
煤矿区废弃物中不同 AM 菌根对豆科植物的
接种效应见表 6.结果表明 ,粉煤灰接种 AM 菌根
真菌显著促进了豆科植物的侵染 ,与对照相比达到
显著水平 ,但除紫花苜蓿对 G.m 菌根真菌侵染率
大于 50%之外 ,白三叶草 、刺槐对 2种 AM 菌根的
侵染率及紫花苜蓿对 G.g 菌根真菌的侵染率均小
于 30%.AM 菌根的侵染同时促进了豆科植物的
生长 ,表现为侵染率越高 ,对豆科植物的促生作用
越大.这说明 ,在粉煤灰中 ,不同 AM 菌根真菌的
效应不同 ,而且不同植物对同一菌根真菌的效应也
不同.
332
第 3 期 　　　　　　　　　　毕银丽等:菌根与豆科植物组合在煤矿区废弃物的生态效应
表 6　F基质中不同 AM菌根真菌对豆科植物生物量和菌根依赖性的影响
Table 6 Ef fects of different AM fungus on growth and mycorrhizal deperdency of legume in fly ash
宿主 接种 地上干重/(g·盆-1) 根干重/(g·盆-1) 总重/(g·盆-1) 菌根依赖性/ % 侵染率/ %
G.m 5.817 a 3.093 a 8.910 a 0.36 24.11 a＊＊
白三叶草 CK 5.836 a 3.042 a 8.878 a 0.00 b
G.g 6.210 a 2.744 a 8.954 a 0.86 22.50 a＊＊
G.m 4.17 a 1.82 a 5.99 a 2.58 29.57 a＊＊
刺槐 CK 4.31 a 1.53 a 5.83 a 0.00 c
G.g 4.39 a 1.36 a 5.75 a 0 11.75 b＊＊
G.m 28.29 a ＊ 6.72 a 35.01 a 19.15 68.82 a＊
紫花苜蓿 CK 20.47 b ＊ 7.84 a 28.31 ab 0.00 c＊
G.g 23.34 ab 7 a 31 ab 7.51 19.82 b＊
注:以 SAS 软件 LSD最小显著法进行方差分析.同种植物中同列相同字母表示差异不显著 ,不同字母表示差异显著;
＊表示差异达到 5%水平;＊＊表示差异达到 1%水平.
2.3.2 不同 AM 菌根真菌对豆科植物 P 营养状
况的影响
不同 AM 菌根对豆科植物 P 营养状况的影响
(表 7)表明 ,在粉煤灰中 ,接种 G.m 菌根真菌均促
进了豆科植物对 P 的吸收 ,但促进程度随豆科植物
的不同而异 ,其中对紫花苜蓿的促进作用最为显
著.接种 G.g 菌根真菌对 P 吸收的作用因豆科植
物的不同而异 ,G.g 菌根真菌显著促进了紫花苜蓿
对 P的吸收 ,但对白三叶草和刺槐的作用不明显或
为负效应.
表 7　F 基质中不同 AM菌根对豆科植物 P营养状况的影响
Table 7 Effects of dif ferent AM fungius on the P concentration and uptake of legume in fly ash
宿主 接种 w(磷)/%茎　 根　
磷吸收量/(mg·盆-1)
茎　 根　 总吸收量　　
G.m 0.265 a 0.261 a ＊ 15.438 a 8.126 a ＊ 23.563 a
白三叶草 CK 0.239 a 0.221 b＊ 14.008 a 6.676 ab 20.684 a
G.g 0.218 a 0.183 c＊ 13.544 a 4.955 b＊ 18.500 a
G.m 0.326 a ＊ 0.431 a ＊＊ 13.418 a＊ 7.691 a ＊＊ 21.109 a＊
刺槐　　 CK 0.172 b 0.205 b 7.370 b 3.176 b 10.545 b
G.g 0.220 b 0.229 b 9.692 ab＊ 3.141 b 12.833 b
G.m 0.270 a ＊ 18.005 a ＊ 86.716 a＊
紫花苜蓿 CK 0.140 b 11.241 b 52.850 b
G.g 0.260 a 18.232 a ＊ 73.863 a＊
注:以 SAS 软件 LSD最小显著法进行方差分析.同种基质中同列相同字母表示差异不显著 ,不同字母表示差异显著;
＊表示差异达到 5%水平;＊＊表示差异达到 1%水平.
2.4 煤矿区废弃物中 ,不同豆科植物对 AM菌根
真菌的依赖性
在同种基质中 ,比较 AM 菌根对不同植物的
依赖性.在 M 基质中 , 3种豆科作物对 G.m 真菌
的依赖性由大到小依次为:白三叶草 、苜蓿 、刺槐;
刺槐对 G.g 的依赖性较大 ,白三叶草和苜蓿对 G.
g 的依赖性为零;在 FM 和 F 基质中 ,G.m 真菌对
苜蓿的依赖性均显著大于对三叶草和刺槐的依赖
性 ,而 G.g 真菌对 3种作物的依赖性均较小.总的
来说 ,刺槐在煤矸石上对 G.g 的依赖性较强 ,表明
G.g 对煤矸石上种植刺槐的菌根效应较大 ,该结果
对筛选菌根与豆科植被优势组合以及菌根效应的
发挥是一个很好的指标.AM 真菌对不同植物的生
长反应是不同的[ 12] .试验结果还表明 ,同种植物对
不同 AM 菌根真菌的依赖性不同 ,不同植物对同
一菌剂的依赖性也不相同 ,这与文献[ 13]的研究结
果相同.在不同基质中 ,同种植物对同一菌剂的依
赖性也不相同.
3 讨 论
菌根依赖性(myco rrhizal dependency)是指在
一定的土壤水平下植物通过形成菌根而能够达到
的最大生物量或产量的程度[ 14] ,也可以将其理解
为一定的条件下菌根促进植物生长的效应大小.在
实际应用中 ,菌根依赖性常用来预测某种菌种或菌
株在特定植物上的应用潜力 ,这在矿区菌根真菌与
植被选择性组合中具有重要意义.不同煤矿区废弃
物基质上不同植物对菌根依赖性的影响 ,国内外相
关报道较少.
豆科植物能与根瘤菌共生固氮 ,改良结构 ,提
高土壤肥力 ,尤其在干旱地区有些豆科植物可作为
先锋植物 ,是生态体系中提供有效氮的中心 [ 13] .
豆科植物在各自最适条件下的固氮量为 40 ～
400 kg/hm2[ 14] .由于矿区废弃基质缺乏有机质及
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国矿业大学学报　　　　　　　　　　　　　　　第 35 卷
植物必需的大量营养元素 ,因此 ,在盆栽试验中选
择豆科植物作为宿主.试验结果表明 ,在煤矿区废
弃物中 ,3种豆科植物均能被 G.m和 G.g 侵染 ,并
能改善植株 P 含量 ,但并未表现出显著的促生作
用.表明菌根对煤矿区废弃物中营养元素的吸收有
一定的促进作用 ,但是 P 含量的增加量较小 ,这可
能是因为煤矿区废弃物是与土壤截然不同的基质.
AM 菌根形成初期 ,菌根真菌和宿主根系都要争夺
有限的碳源营养 ,其生长发育均会受到碳源供应不
足而暂时受到抑制 ,但随着真菌和宿主的继续生
长 ,AM 菌根真菌完成初始侵染并进入发挥有益作
用阶段 ,菌根提高了宿主根系吸收 P 等矿质元素
的能力.接种到煤矿区废弃物后 ,丛枝菌根真菌可
能有一个逐渐适应 、驯化过程 ,导致菌根发挥效应
所用时间长于土壤.
煤矿区废弃物中 ,菌根依赖性受基质理化性
质 、宿主种类和 AM 菌根种类等因素的影响.研究
结果表明 ,同种基质中 ,植株对不同 AM 菌根真菌
的菌根依赖性有差异;不同基质中 ,植株对同种
AM 菌根真菌的菌根依赖性也有差异.白三叶草 、
苜蓿是试验室常用菌根植物 ,无论是正常土壤 ,还
是污染土壤 ,接种 AM 菌根均会显著增加其生物
量[ 15-16] ,但在煤矿区固体废弃物 M 和 FM 基质中 ,
白三叶草和苜蓿对 G.g 的效应均为负效应.这可
能是菌根真菌在较差基质中生长时 ,消耗了比植物
正常情况下所能提供的更多的碳水化合物 ,基质的
差异是否是导致这一变化的主要原因 ,有待于深入
的研究和探讨.Van Der Hei jden等[ 17] 发现 ,不同
AM 真菌促进植物生长的能力不同 ,其生长效应依
赖于植物与真菌的特定配合[ 18] .因此 ,在煤矿区废
弃物生态恢复中 ,为更好地发挥菌根的作用 ,应针
对不同适生植被接种不同的 AM 菌根真菌.
衡量 AM 真菌有效性的主要指标包括 AM 真
菌对宿主植物的直接作用和间接作用.直接作用即
AM 真菌通过促进植物对矿质元素的吸收 ,改善植
物的生长状况;间接作用指根外菌丝通过提高土壤
质量而间接改善植物的生长状况[ 18] .本研究中主
要以 AM 真菌对宿主植物的直接作用作为筛选优
势菌株的标准.在煤矿区废弃物生态恢复中 ,先锋
定植作物首先应具有较大的生物量 ,这对生态群落
的恢复和稳定至关重要.
4 结 论
在煤矿区逆境优势菌株的筛选中 ,以宿主植物
的生物量 、吸磷效率 、侵染率和对菌根的依赖性为
标准 ,初步筛选出 G.mosseae 为优势菌株.同时 , 3
种宿主植物中 ,紫花苜蓿在 FM 基质和 F 基质中
生长健壮 ,根系发达 ,生物量大 ,对基质磷的吸收较
多 ,而且与优势菌株 G.mosseae 亲合性好 ,刺槐在
M 基质中与 G.geosporum 亲合性好 ,生态效应明
显.这 2种优势组合对生态恢复的作用还有待于深
入的研究和进一步的验证.
参考文献:
[ 1] 边炳鑫 , 解 强 , 赵由才.煤系固体废物资源化技术
[ M] .北京:化学工业出版社 , 2005:9-11 , 121-123.
[ 2] VAN DER H EIJDEN M G A , BOLLER T , WI-
EMEKEN A , et al.Different arbuscula r mycor rhizal
fungal species a re po tential determina ts of plant com-
munity strucure[ J] .Eco logy , 1998 , 79(6):2082-
2091.
[ 3] 贺学礼 , 李 斌.VA 菌根真菌与植物相互选择性的
研究 [ J] .西北植物学报 , 1999 , 19(3):471-475.
HE Xue-li , LI Bin.Se lect re sear ch o f VA myco rrhi-
za l fungus and plant [ J] .Acta Bo tanica Boreali-Occi-
dentalia Sinica , 1999 , 19(3):471-475.
[ 4] 姚 青 , 冯 固 , 李晓林.不同磷效率基因型小麦对
VAM 真菌依赖性的影响因子及机理 [ J] .应用与环
境生物学报 , 1999 , 5(5):450-454.
YAO Qing , FENG Gu , LI Xiao-lin.Facto rs and
mechnism affecting the dependency of w hea t g eno-
ty pes with diffe rent phospho rus efficiencies on VA
mycor rhiza [ J] .Chinese Journal o f Applied and En-
vironmental Bio log y , 1999 , 5(5):450-454.
[ 5] HETRIVCK B A D , WILSON G W T , TODD T C.
Relationship of myco r rhizal symbio sis , r oo ting str ate-
gy and phenolo gy among tallg rass prairie fo rbs [ J] .
Canadian Journal of Bo tany , 1992 , 70:1521-1528.
[ 6] MORIN F , FORTIN J A , HAMEL C , et al.Apple
r oo tsto cks r esponse to ve sicula r-arbuscula r myco rrhi-
za l fung i in a high phospho rous soil [ J] .Journa l of
the American Society fo r Ho rticultural Science ,
1994 , 119:578-583.
[ 7] SMITH S E , ROBSON A D , ABBOTT L K.The
involvement of myco rrhizas in assessment of g eneti-
cally dependent efficiency o f nutrient uptake and use
[ J] .Plant and Soil , 1992 , 146:169-179.
[ 8] 贺学礼 , 李生秀.泡囊-丛枝菌根生态学研究进展
[ J] .干旱地区农业研究 , 1996 , 14(1):35-42.
HE Xue-li , L I Sheng-xiu.P rog ress of v esicular-ar-
buscula r mycor rhizal eco lo gy [ J] .Agricultur al Re-
search in the A rid A reas , 1996 , 14(1):35-42.
[ 9] PH IL IPS J M , HAYMAN D S.Improved proce-
334
第 3 期 　　　　　　　　　　毕银丽等:菌根与豆科植物组合在煤矿区废弃物的生态效应
dures for clearing and staining parasitic and vesicu-
lar-arbuscular myco r rhizal fungi for rapid assessment
o f infection [ J] .T rans Br Myco l Soc , 1970 , 55:
158-161.
[ 10] MENGE J A , S TRIBLE D , BAGYARA D J , et al.
Phospho rus concentra tion in plant re sponsible fo r
inhibition of myco rrhizal infection [ J] .New Phy tol ,
1978 , 80:575-578.
[ 11] BAGYARA D J.Vesicular-arbuscular:applica tion
in ag riculture [ C] // NORRIS J R, READ D J ,
VARAM A K , et al.Techniques fo r Myco r rhizal
Resea rch Method in M ic robio log y.London:Aca-
demic P ress , 1994:818-833.
[ 12] SH EARER G , KOH L D H.N 2-fix ation in field
setting:estima tions based on natural N abundance
[ J] .Austrialian J Plant Phy siol , 1986 , 13:699-
756.
[ 13] GLASENER K M , WAGGER M G , MACKOWN
C T , e t al.Contributions of shoo t and roo t nitro-
gen15 labeled legum nitro gen sources to a sequence
o f three cer eal crops [ J] .Soil Sci Soc Am J , 2002 ,
66:523-530.
[ 14] GERDEMANN J W.Vesicula r-arbuscula r myco r-
rhizae [ C] // TORREY J G , CLARKSON D T.
The Deve lopment and Func tion o f Roots.London:
Academic Pre ss , 1975:575-592.
[ 15] 陶红群 ,宋勇春 , 李晓林 ,等.不同锌污染水平下丛枝
菌根对三叶草生长的影响 [ J] .中国农业大学学报 ,
1999 , 4(3):81-85.
TAO Hong-qun , SONG Yong-chun , L I Xiao- lin , et
al.Inf luence o f v esicular-arbuscular myco rrhiza to
redclov er g row th in different zinc level [ J] .Journal
of China Ag riculture Unive rsity , 1999 , 4(3):81-
85.
[ 16] 耿春女 , 李培军 , 陈素华 , 等.不同 AM 真菌对三叶
草耐油性的影响 [ J] .应用与环境生物学报 , 2002 ,
8(6):648-652.
GENG Chun-nv , L I Pei-jun , CH EN Su-hua , et al.
Effects of different arbuscular myco rrhizal fungi on
o il tole rance o f trifo lium subte rraneum L [ J] .Chi-
nese Journal Applied and Environmental Bio lo gy ,
2002 , 8(6):648-652.
[ 17] VAN DER H EIJDEN M G A , KLIRONOMOS J
N , URSIC M , et al.Mycor rhizal fungal diver sity
de te rmines plant biodive rsity , eco sstem variability
and productivity [ J] .Na ture , 1998 , 396:69-72.
[ 18] ABBOTT L K , ROBSON A D , GAZEY C D.Se-
clection of ino culant vesicular-arbuscular myco rrhi-
zal fung i [ J] .Methods in the M icrobio log y , 1992 ,
24:1-21.
(责任编辑 邓 群)
335