菌根菌对伊敏矿区土壤性状及披碱草生长的影响

0 引 言

煤炭露天开采过程中会导致区域植被彻底破坏，损毁大量土地资源，造成当地生态环境恶化，我国露天开采每万吨煤就破坏0.22 hm2土地，其中外排土场占用土地0.1 hm2[1]，而仅有20% ～30%的土地进行复垦，大量裸露的排土场生态环境脆弱[2]，因此，露天煤矿排土场的生态重建对维持区域生态稳定有重要意义。内蒙古伊敏矿区气候寒冷干燥，排土场土壤结构性差、养分贫瘠，生境恢复难度很大，改善排土场土壤结构、提高土壤肥力是该区域生态重建首要解决的问题之一。陆地上90%以上的植物都能与菌根菌共生形成菌根[3]，菌根与宿主共生体增强了植物对矿质营养如磷、氮、钾以及微量元素等的吸收[4-5]，可有效促进逆境条件下植物的成活和生长，同时借助生物群落形成稳定的团聚体结构，提高土壤的稳定性[6]；活性褐煤富含腐殖酸，其多孔性特点又可以提高土壤的吸附能力，可以有效改善土壤结构性又可做菌根菌的有效载体，延缓养分的释放，降低土壤养分的淋溶，提高肥料和养分的利用率，提高土壤的保肥能力[7]。本试验采用盆栽方式，研究以活性褐煤为载体的菌根菌剂对伊敏矿区排土场土壤和披碱草生长的影响，探索以活性褐煤为载体的菌根菌剂在寒冷干燥区域改良土壤的效果，为当地生态重建提供一种有效的方法。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试土壤采自伊敏矿排土场，表层20～30 cm厚度的腐殖土(栗钙土)养分、通透性等条件最好，是土壤养分的主要供给者，但土量最少；30～50 cm厚度的黄黏土，养分含量低，通透性差，这种上疏下紧的结构虽然有利于旱区草原保水，但对于排土场混合土壤来说，黄黏土会降低整体混合土壤的通透性和养分含量，其土量明显多于表层腐殖土；50～80 cm主要是沙层，其数量在三者中最多，而且沙土含有较多较大砂砾，养分含量极低，对于混合排土场而言，降低整体养分含量，但却增加整体土壤通透性。本次试验将表层土（栗钙土）、亚表层土、下层土按照1∶3∶3的比例混匀后作为盆栽试验土壤，供试土壤基本理化性质见表1。

 

表1 土壤基本理化性状（mg·kg-1）

  

供试土壤 全氮 速效氮 全磷 速效磷 全钾 速效钾 有机质腐殖土黄黏土沙土1.204 0.466 0.194 77.67 11.65 3.88 0.222 0.258 0.058 16.27 9.85 4.18 19.43 21.68 19.43 180.5 127.3 43.6 12.81 6.91 2.54

供试作物为披碱草（ElymusdahuricusTurcz.），是伊敏矿区的土著优势植物，也是当地的主要优质高产饲草，其根系发达，能吸收土壤深层水分，耐旱、耐寒、耐碱、耐风沙，根分蘖能力强，分蘖数一般可达30～50个；其寿命短，通常利用4～5 a就应酌情更新，用种子繁殖，是矿区排土场绿化首选草类；供试Symbivit菌根菌菌剂由捷克诺曼公司提供；供试活性褐煤由神华集团提供，粉碎过2 mm筛后备用。

1.2 试验设计

本试验使用25 cm×20 cm的聚乙烯塑料盆钵，每盆装土4.5 kg。所有处理中均加入等量氮磷钾肥料；N、P、K 施加比例：N∶P2O5∶K2O=1.5∶1∶1，其中，尿素（含 46%N）、过磷酸钙（含 12%P2O5）、氯化钾（含60%K2O）。即盆栽试验中每kg干土加入的N、P2O5、K2O 量分别为 0.06 g、0.04 g、0.04 g（N 150 kg/ha、P2O5100 g/ha、K2O 100 kg/ha）。

荷载位移曲线中可以看出虽然贯穿钢筋直径不一样，但这三组试件的线性阶段基本一致.当荷载增加，试件进入非线性阶段后，三组试件的荷载位移曲线出现差异.而且根据荷载位移曲线发现，贯穿钢筋直径对试件的承载力有明显的影响，表现为当贯穿钢筋直径从16 mm～20 mm时，波形PBL连接件的承载力在增加，当贯穿钢筋直径从20 mm增加到25 mm的时候，发现波形PBL连接件的承载力虽在增加但增加的幅度很小.可能的原因是因为由于孔径直径固定不变的情况下，贯穿钢筋直径过大导致混凝土中的粗骨料不能进入开孔中，导致混凝土榫的承载力减小，而影响了波形PBL连接件的承载力.

本试验采用单因素完全随机设计，每盆均等量施加活性褐煤3 g（1 500 kg/ha），CK为不施加菌根菌，处理 T0、T1、T2、T3、T4 分别施加菌根菌为 0 g（0 kg/ha）、20 g（75 kg/ha）、40 g（150 kg/ha）、60 g（225 kg/ha）、80 g（300 kg/ha），共 6 个处理，每个处理设置4个重复。2016年5月4日播种，5月8日出苗，然后进行常规管理，保持土壤含水量在田间持水量60%左右，10月20日采样。

1.3 测定指标和方法

土壤pH、速效氮、速效钾、速效磷、CEC；细菌、真菌、放线菌数量；披碱草地上、地下生物量、根长、株高；披碱草根系菌根菌侵染率。

［2］黄元仿，张世文，张立平，等．露天煤矿土地复垦生物多样性保护与恢复研究进展［J］．农业机械学报，2015，46（8）：72-82.

“民族团结一家亲”活动不知不觉已经开展两年了，通过开展“同吃、同住、同学习、同劳动、同联谊”等系列活动，从刚到皮山农场第一次见到“亲戚”的陌生，到现在情同一家人。通过结亲活动，结亲干部走进来，“亲戚”们走出去，使“亲戚”们增长了见识，开阔了眼界，亲戚和“亲戚”越来越像石榴籽一样紧紧地抱在一起了。□

1.4 数据分析

35岁以后妊娠患各种疾病的几率较大，不仅会影响受孕，在妊娠后也会使自身和胎儿的健康、安危受到很大影响。因此，怀孕之前一定要先去进行积极的治疗，彻底治愈后再怀孕。

我不知道历史上有没有同样命运的画家，身为权贵至少也是县官，同时擅书画者遭遇大起大落的情况倒是不乏，但仅仅以书画为业至多兼及艺术教育者中，却很难找到类似的例子。当然，艺术与政治的关系从来没有像今天这样密切。

2 结果与分析

2.1 菌根菌对土壤速效养分含量的影响

土壤速效氮、磷、钾含量直接反映土壤的肥力水平，图1结果表明菌根菌施入土壤后显著提高了土壤中速效养分含量，特别是对速效磷、速效钾的影响较大。

  

图1 菌根菌对土壤速效养分的影响

从图1中可以看出褐煤单独施入土壤（T0处理），与CK处理相比，可以显著提高土壤中速效氮和速效钾的含量，与菌根菌一起施入土壤中可以进一步提高土壤的养分（T1-T4处理）。与T0相比，T1处理土壤的速效氮、速效钾含量分别增加了2.20%、9.85%，但没有显著变化，而速效磷含量显著增加，其增加比例达为20.64%；且随菌根菌用量的增加，土壤的速效氮、速效磷、速效钾含量均呈逐渐增加的趋势，其中速效磷和速效钾的增加更加显著，T4土壤中速效磷、速效钾含量与T0相比，分别增加59.99%、71.3 7%。菌根菌施入土壤后，与植物形成共生体后，促进了土壤中释放速效磷和速效钾，这一结果与岳辉等人研究结果一致[12]。

  

图2 菌根菌对土壤阳离子交换量的影响

  

图3 菌根菌对土壤微生物数量的影响

2.2 菌根菌对土壤阳离子交换量的影响

土壤阳离子交换量主要反映的是土壤的缓冲能力，与土壤胶体性质和质地有很大关系，是评价土壤保肥能力的重要指标。菌根菌对土壤阳离子交换量的影响如图2，可知活性褐煤和菌根菌的施入均有利于提高土壤阳离子交换量，各处理与CK相比，CEC分别增加了49.02%、49.02%、49.02%、49.02%、49.02%，均达到差异显著水平；各处理随菌根菌用量增加，土壤阳离子交换量呈现逐渐增加的趋势，在菌根菌用量超过225 kg/ha（T3）后，略有下降，但T2、T3和T4处理间没有显著差异，可以看出，当菌根菌施用量大于150 kg/ha后对土壤阳离子交换能力的影响逐渐减弱。

2.3 菌根菌对土壤微生物数量的影响

1）随土壤中菌根菌添加量的增加，提高了土壤中速效养分含量及阳离子交换量，同时提高了土壤中元素磷、钾的生物可利用度，并且添加活性褐煤之后效果更佳；当菌根菌添加量超过225 kg/ha，对土壤速效养分含量及阳离子交换量的提高不再明显。

2.4 不同用量菌根菌对披碱草根系的侵染率的影响

菌根菌在自然环境中也有存在，并可以侵染作物根系，但通常情况下由于菌种与作物的匹配性以及菌种的丰富性较差，自然状态下侵染率很低。人工优化选育、纯化，并培养的菌根菌剂在遇到合适的宿主植物时其侵染率会极大提高。从图4中可以看出施用菌根菌剂后，披碱草根系侵染率极大提高，处理T1～T4披碱草的根系侵染率分别达到58.33%、66.67%、42.67%、33.33%，与 CK相比分别增加994%、1 151%、701%、525%；T1-T4处理与T0相比，披碱草根系、根段从枝丰富度，根系、根段菌根侵染密度均显著增长，但各处理间根系和侵染根段从枝丰富度均没有显著差异，而T1处理根段菌根侵染密度和侵染根段菌根侵染密度显著高于T2、T3、T4处理。植物菌根的侵染状况与土壤含水量、根系的衰老程度及其植物生长所需营养元素的供给条件有关，有关研究发现土壤中的磷含量过高时就会降低根际菌根的侵染率及其菌根菌孢子的生成量，而速效磷含量随菌根菌施用量的增加呈现增加的趋势 [15-16]，这也与本研究中土壤速效磷的含量变化相符合。

2.5 菌根菌对披碱草生物量的影响

  

图4 菌根菌对披碱草根系侵染的影响

  

图5 菌根菌对披碱草生长状况的影响

土壤速效养分、微生物的变化，必然会影响植物的生长，生物量是反映植物生长状况的最直接指标。从图5中可以看出，施用菌根菌的处理披碱草生物量比CK、T0均有显著增加，随着菌根菌用量的增加披碱草的生物量整体基本呈现增长的趋势，T4与T0相比较，株高、根长、地上干重、地上鲜重、地下干重、地下鲜重、总生物量分别增加76.22%、25.71%、141.29%、152.89%、74.50%、71.99%、102.64%。与CK相比较，单独加入活性褐煤的T0处理对披碱草生长没有显著影响，总生物量变化不明显。总体来看，当菌根菌的施用量达到150 kg/ha以上后（T2-T4处理），披碱草的生长的情况基本没有显著变化，因此结合以上不同施用量下土壤的养分、阳离子交换量以及土壤微生物量、植物菌根的侵染效果等变化，推荐菌根菌的施用量为150 kg/ha。

3 结 语

通过采用最优复配比的活性褐煤与不同添加量的菌根菌配施在温室大棚内进行盆栽试验，试验结果表明活性褐煤与菌根菌配施改善了土壤环境，同时也改善了植物的生长环境：

土壤微生物是土壤-植物系统中的关键因子，参与土壤中各种营养元素、重金属形态的转化，对土壤肥、土壤结构性、植物生长均起重要作用，土壤微生物种类繁多，一般细菌最多，真菌、放线菌次之。图3结果表明，单独施入活性褐煤的处理T0土壤中微生物量没有显著变化，但随着菌根菌用量（0～225 kg/ha）的增加，土壤中微生物数量呈现增加的趋势，其中细菌数量增加最为显著，而当菌根菌施用量在150～225 kg/ha，真菌和放线菌的数量也有较为显著的增加，当菌根菌用量超过225 kg/ha后，微生物数量增加不再显著。相关研究表明，菌根真菌可直接或者间接促进植物根系分泌小分子的有机物质，为土壤中微生物提供了代谢底物，促进土壤微生物的代谢作用，从而使得土壤中微生物种群和数量有所增加[13-14]，这与本次研究结果一致。

曾荣获2003年联合国教科文组织亚太地区文化遗产保护奖第一名“杰出项目奖”，2006年获广东省建筑协会优秀设计一等奖。E-mail: tan_gangyi@163.com。

3）研究菌根菌对披碱草生物量的影响，表明随菌根菌用量的增加促进了披碱草的生物量的积累。

坚持生态优先 构建海河流域水资源保护与河湖健康体系………………………………… 林 超，郭 勇，李文君(13.52)

在实际的应用中施用活性褐煤和菌根菌修复伊敏矿区破坏土壤中，菌根菌的合理施用量为150 kg/ha。

参考文献：

为了保证问卷的有效信和可靠性，运用SPSS19.0对原始数据进行克朗巴哈α信度分析，重要性因子和绩效表现因子的α系数分别为0.918和0.957，表明相关感知特征项的内在一致性较好，问卷具有良好的测量信度，符合社会科学研究中的α系数的标准，适用于IPA分析.

［1］孙世国．露天煤矿开采对生态环境的影响及其亟待解决的问题［J］．能源环境保护，2000，14（2）：53-54.

测定方法：速效氮[8]，碱解扩散法；速效钾[9]，NH4OAC浸提火焰光度法；速效磷[8]，NaHCO3浸提钼锑抗比色法；阳离子交换量[10]，中性乙酸铵法；微生物，培养法；菌根菌侵染率[11]，曲利苯蓝染色法。

［3］冯固，张玉凤，李晓林．丛枝菌根真菌的外生菌丝对土壤水稳性团聚体形成的影响［J］．水土保持学报，2001，15（4）：99-102.

［4］王晓英，王冬梅．丛枝菌根真菌与土壤养分交互作用的生态效应研究［J］．北方园艺，2009（6）：111-115.

［5］李晓林，姚青．VA菌根与植物的矿质营养［J］．自然科学进展：国家重点实验室通讯，2000，10（6）：524-531.

［6］王桂君，B．Ohsowoski，J．Klironomos，等．菌根菌剂及土壤改良剂对退化生态系统的修复潜能分析［J］．生态经济（中文版），2014，30（7）：179-184.

茄子红蜘蛛渐渐吸取茄子的汁液，以成虫和若虫群集叶背吸食汁液，叶面出现黄白色小点，严重时致叶片变黄焦枯，呈锈色状如火烧，叶片早衰、易脱落。茄子保护地栽培比露地栽培受害重。

数据及其统计利用Microsoft Excel及 Origin Lab 2017软件进行分析。

［7］刘方春．褐煤腐殖酸肥料的养分缓释机理及其肥效研究［D］．泰安：山东农业大学，2008．

2）研究菌根菌侵染披碱草根系的影响，表明菌根菌添加量小于150 kg/ha促进对披碱草根系的侵染率；菌根菌添加量超过150 kg/ha降低了对披碱草根系的侵染率。

［8］中华人民共和国农业部．NY/T 1848-2010中性、石灰性土壤铵态氮、有效磷、速效钾的测定联合浸提——比色法［S］．北京：中国标准出版社，2010：1-6.

［9］中华人民共和国农业部．NY/T 889—2004土壤速效钾和缓效钾含量的测定［S］．北京：中国标准出版社，2005：1-3.

［10］中华人民共和国农业部．NY/T 1121.5-2006，第5部分石灰性土壤阳离子交换量的测定［S］．北京：中国标准出版社，2006：1-3.

［11］童琳，唐旭利，张静，等．菌根真菌侵染对植物生物量累积的影响［J］．生态环境学报，2014（9）：1520-1525.

［12］岳辉，陈秋计，刘英．接种菌根对矿区植物根际微环境的改良效果研究［J］．中国农业科技导报，2015，17（6）：88-93.

［13］龙伟文，王平，冯新梅，等．PGPR与AMF相互关系的研究进展［J］．应用生态学报，2000，11（2）：311-314.

［14］赵平娟，安锋，丁明明．菌根提高植物抗病机理的研究［J］．西北林学院学报，2004，19（1）：93-97.

SMAP卫星[3]是NASA于2015年1月31日成功发射人类首颗用于“土壤水分主被动观察卫星”。SMAP卫星天线采用周边桁架式可展开机构，外圈是通过平行四边单元组成，通过改变对角线长度来实现机构的整个天线收拢展开，展开口径达6 m(图2)。

［15］W．Zangaro，L．V．Rostirola，P．B．de Souza，et al．Root colonization and spore abundance of arbuscular mycorrhizal fungi in distinct successional stages from an Atlantic rainforest biome in southern Brazil［J］．Mycorrhiza，2013，23（3）：221-233.

2.1.1 农作物灌溉用水。村里的田地都是依靠南马河供给的河水进行分流引水灌溉。村里田地旁有一条从南马河流下来，灌溉用的水渠，用土坎从高往低处引流出一道水渠，农田灌溉都是在自家田地里用短胶管开出水流灌溉通道，将水渠流过的水引到自家地里，进行水稻灌溉，等到水量可以满足作物需水量的时候，用石头将流向自家田地的水堵上，防止水量过大淹没农田，但是田里主要的经济作物是水稻，需水量很大，所以基本很少会去控制流进水田的水量。南马河的水主要靠雨水补给，该地地处亚热带，降水量充足，所以河水水量充沛，可以满足种植水稻的需水量，基于此，村寨居民之间基本不存在灌溉用水分配等方面的问题。

［16］S．Bentivenga，B．Hetrick． Seasonaland temperature effectson mycorrhizalactivityand dependence of cool-and warm-season tallgrass prairie grasses［J］．Canadian Journal of Botany，1992，70（8）：1596-1602.