干旱和半干旱地区造林成活率和保存率很低，林木生长势弱，易受各种病虫害的侵袭，加大了植被恢复的难度，而传统培育技术又难以有效解决这一问题。菌根生物技术作为植被恢复、生态重建中的一项重要技术，在改善林木根系及根际微生物区系、调节林分和植株的微生态环境、促进林木生长和提高抗病性，以及在恢复生态脆弱区(赵志鹏等, 1993; 赵文智等, 2001; 王力华等, 2004)和土壤退化区的生境方面(Cuenca et al., 1992; 韩桂云等, 2002)都有重要作用；植物生长调节剂和植物抗病诱导剂由于可以刺激和促进植物生根、提高植物抗逆及抗病性也日益受到关注(王媛等，2007；陈婉芬等，1998)，并且由于成本低、效益高、无污染的特性，在农林业上有广泛的应用和诱人的发展前景(吐尔德别克等，2007)。但上述几种技术主要的研究和应用都集中在单独使用效果上，对几种因素共同作用于植物根系的研究则较少。

本课题组多年来一直进行多种生物及非生物因子耦合施用于苗木根系的研究，对其影响苗木生长发育、提高苗木抗逆及抗病性效应进行了深入的探讨。笔者的前期工作已经证明：外生菌根真菌、植物生长调节剂、保水剂以不同配比混合施用于杨树苗根部，对改善林木生长状况、提高抗胁迫能力、增强对溃疡病的抗性均有显著作用(梁军等, 2004a; 2005a)。本试验以2种外生菌根真菌为主，辅以植物生长调节剂和植物抗病诱导剂，以温室盆栽毛白杨(Populus tomentosa)和北京杨(Populus × beijingensis)为试验材料，重点研究了根际微生态调节物对杨树苗木生长、生物量、根系活力、土壤酸性磷酸酶活性及土壤有效P的影响效应，为多种因子耦合应用于林木根部以促进生长和改善土壤营养状况提供理论基础。

1 材料与方法 1.1 供试苗木及培养

供试苗木为毛白杨、北京杨。试验在中国林业科学研究院温室内进行。于2004年2月下旬将毛白杨、北京杨1年生插条预先在营养钵中扦插，4月中旬选择已生根的、生长较为一致的扦插苗移植入花盆中。保证每4天浇1次水，温度控制在16~28 ℃，相对湿度在60%~80%。

苗木培养采用普通塑料花盆，高26 cm，盆口直径20 cm，底部直径18 cm，使用前用0.1%的高锰酸钾溶液浸泡；供试土壤为黄土+河沙+草炭(体积比4:2:1)，土壤装盆后用甲醛溶液进行消毒处理，具体方法是：将土壤与甲醛溶液(1 kg风干土用38%甲醛溶液1 mL，处理时将其配成1%的水溶液)充分拌匀，用塑料薄膜将盆口密封，保持10 d左右，揭开薄膜，待甲醛气味散尽即可进行苗木移植。

1.2 根际微生态调节物制备及施用

外生菌根真菌：美味牛肝菌(Boletus edulis，简称B.e)、褐疣柄牛肝菌(Leccinum scabrum，简称L.s)，本研究室分离筛选自杨树外生菌根。

植物生长调节剂：1-萘乙酸(NAA，国产化学纯)。

植物抗病诱导剂：水杨酸(SA，国产化学纯)。

制备及施用：将菌种扩大培养基(草炭土、蛭石、玉米面、红糖，体积比150:50:9:1)充分混匀，加自来水使培养基含水量达到65%，装入聚丙烯耐高温塑料袋中，每袋1 kg，在121℃下高压蒸气灭菌2 h，冷却后在无菌条件下分别接入1周前预先在120 mm PDA平板上活化培养的2种外生菌根真菌，每袋接入1个培养皿的菌落，放入培养室中在27 ℃下培养(梁军等, 2004a; 2005a)。待培养基中长满菌丝且比较稠密时，按试验设计要求量(表 1)将B.e和L.s菌剂混合均匀，加入事先经细菌漏斗过滤灭菌的NAA液和SA液各20 mL，浓度按表 1要求配制，在苗木移植前用拌土法将根际微生态调节物与土壤按1:10混入花盆土壤中。

1.3 试验设计

根据因素及水平量，选用U*₆(6⁴)均匀设计(方开泰，2004)(表 1)。按表 1的要求安排试验，共6个处理，每处理20盆。另外一组只在苗木根部土壤中加入相应量的灭菌扩大培养基及灭菌水，此为空白对照组(CK)。

1.4 测定指标及方法

苗木生长及生物量：根际微生态调节物处理苗木120 d后，选择5株平均苗木(苗高指标)，收获后测定苗高、地径及总干质量(80 ℃烘箱中烘至恒质量)，计算平均值。

菌根侵染率：根际微生态调节物处理苗木60 d后，每处理选择3株平均苗木(苗高指标)，从4个方向挖取苗木侧根，轻轻抖掉根上附着的泥土，并用缓慢流水冲洗掉根上多余的泥土，将直径小于2 mm的吸收根截成1 cm长的根段，摆在洁净载玻片上，盖上盖玻片并用玻璃棒轻轻按压，使根舒展并挤出气泡，在体视显微镜下根据菌套颜色、菌根形态、外延菌丝等确定是否形成外生菌根，每一根样随机检查20个以上的根段，观察并计算菌根侵染率(%)(郭秀珍等，1989)。

菌根侵染率=(有菌根的根段数/镜检根段总数)×100%。

根系活力：根际微生态调节物处理苗木120 d后，选生长指标基本一致的3株标准株，挖取植物根系，用自来水将根冲洗干净，滤纸吸去根表水分，用α-萘胺氧化法测定根系活力(张志良等, 2002)，以1 g根系(鲜质量)1 h氧化的α-萘胺的微克数表示根系活力(μg·g^-1h^-1)。

土样采集及指标测定：根际微生态调节物处理苗木120 d后，将供试植株连同根系从花盆中取出，轻轻抖落附在根上的土壤，过2 mm筛，分离开即得非根际土壤；剩下的根系和土壤在塑料容器中轻轻抖动大约1 min，从根系上分离土壤团聚体(0.5~5 mm)，作为根际土壤(Clegg et al., 1997; Courchesne et al., 1997; Gobran et al., 1996)。将采集的土壤迅速带回实验室自然风干、磨碎，过1~2 mm筛，及时进行各项指标测定；酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定，以1 g土37 ℃ 2 h释放出酚的毫克数表示；有效P采用NaHCO₃浸提法测定(关松荫, 1986)。

2 结果与分析 2.1 苗木生长、生物量和菌根侵染率

从表 2可看出，根际微生态调节物的施用对杨树盆栽苗生长有较大的促进作用，各处理均使2种杨树的苗高、地径、总干质量比对照有不同程度的增加。其中毛白杨苗高比对照增加了16.0%~35.0%，地径比对照增加了19.4%~47.2%，总干质量比对照增加了15.5%~86.4%；北京杨苗高比对照增加了12.5%~26.2%，地径比对照增加了1.6%~20.3%，总干质量比对照增加了33.6%~72.7%。综合比较各处理下杨树苗的性状指标，发现处理3和处理6效果较好，其中处理3对毛白杨地径、北京杨地径、北京杨总干质量的影响最大，相关指标分别比对照增加了47.2%、20.3%、72.7%，达到0.53 cm、0.77 cm和85.3 g，相应的对照只有0.36 cm、0.64 cm和49.4 g；处理6使毛白杨苗高和总干质量比对照增加了35.0%和86.4%，达到82.1 cm和58.9 g，使北京杨苗高比对照增加了26.2%，达到128.5 cm。从表 2还可看出，处理60 d后菌根侵染率虽有所不同，但都达到了30%以上，而处理3和6的菌根侵染率也保持较高水平，说明筛选出来的两种外生菌根真菌与杨树盆栽苗根系的共生作用得到了较好的发挥。

2.2 根系活力的变化

根际微生态调节物处理苗木120 d后，测定了苗木的根系活力。结果显示：除处理1外，其余处理均明显影响苗木根系活力，可使苗木根系活力有不同程度的提高，如毛白杨根系活力提高6.71%~33.64%，北京杨根系活力提高1.49%~49.46%，其中处理3对北京杨施用效果较好，处理6对毛白杨施用效果较好(表 3)。

2.3 根系活力与苗木生长、生物量的相关性

对根系活力与杨树苗各生长、生物量的相关性进行分析，从表 4中可以发现：根系活力与总干质量的相关性最好，与毛白杨和北京杨的相关系数分别为0.810和0.929，达到显著和极显著的正相关关系；根系活力与北京杨地径的相关系数为0.803，也达到了显著的正相关关系。说明根系活力直接影响根系的生长和发育，较强的根系活力有利于根系对水分及土壤中各种养分的吸收和利用，进而影响整个植株的生长。根系活力强的植株生长相对强壮，表现在苗高和总干质量均比对照有大幅度提高，根系活力无疑与苗木的健壮有密切关系。

2.4 土壤酸性磷酸酶和有效P的变化

施用根际微生态调节物后，毛白杨和北京杨的根际土壤酸性磷酸酶活性均高于非根际土壤酸性磷酸酶活性。从表 5中可以看出，除处理6使北京杨根际土壤酸性磷酸酶活性比非根际土壤增加的幅度小于对照外，其余处理均使2树种的根际土壤酸性磷酸酶活性比非根际土壤酸性磷酸酶活性有大幅度的提高，其中处理5毛白杨根际土壤酸性磷酸酶活性达到7.24 mg·g^-1，相应的非根际土壤酸性磷酸酶活性为5.31 mg·g^-1，增加了36.35%；处理3北京杨根际土壤酸性磷酸酶活性达到7.01 mg·g^-1，相应的非根际土壤酸性磷酸酶活性为4.52 mg·g^-1，增加了54.98%。

研究结果还表明：用根际微生态调节物处理杨树幼苗后，根际区域的土壤有效P出现富集。从表 6中看出，根际土壤的有效P含量普遍比非根际土壤的高，其中毛白杨根际土壤有效P的富集率增加了7.49%~25.67%，而对照只有2.55%；北京杨根际土壤有效P的富集率增加了17.85%~53.5%，而对照只有6.67%，促进的效果相当明显。

众所周知，土壤中的磷主要以难溶性的无机态存在，真正能被植物根系直接吸收利用的有效P含量较低，而土壤中的酶、微生物等在促进磷向有效态转化方面起到了重要作用(Sunita et al., 2004; Gerke et al., 1994)。土壤中的有效P在植物生长过程中普遍会出现亏缺，特别是植物根系周围区域，但在林木根际则出现不同程度的富集，这与林木的生理特性有关(丁应祥等, 1998)。前人的研究认为(Bartlett et al., 1973; Williamson et al., 1975)，林木菌根能直接分泌各种有机酸和酶类物质(如磷酸酶)，加速土壤中的磷从无机态向有效态转化(Anne et al., 2004; Griffiths et al., 1994)，并使菌根植物保持较高的主动吸收率。徐冰等(2000)研究了9种外生菌根真菌在纯培养条件下对磷矿粉的活化利用情况，发现它们均能产生有机酸而对磷矿粉有活化作用。本研究中施用了根际微生态调节物的苗木形成了大量菌根，在其作用下土壤根际酸性磷酸酶活性较对照苗木有大幅度提高，从而加速了土壤中P的分解释放，而且有效P通过菌根从非根际土壤运输和传递到根际土壤，从而使根际有效P得以富集。

3 结论与讨论

综合根际微生态调节物对北京杨、毛白杨苗木生长、生物量、根系活力、土壤酸性磷酸酶活性和有效P的效应认为，3号处理的效果最佳。

研究结果表明，根际微生态调节物施用于杨树苗根系可有效改善根系的生长发育，使根系活力有大幅度提升，并对幼苗有显著的促生作用，苗高、地径、总干质量等生长、生物量指标均比对照有不同程度的增加。试验过程中定性的发现处理后的苗木与对照相比主根生长健壮，侧根和须根都很发达，而强壮的根系对于苗木的健康生长至关重要，对于提高苗木的整体树势、增强抗胁迫能力及抗病能力有重要意义。根际微生态调节物还刺激和促进了土壤酸性磷酸酶活性的增加，加速了土壤中无机P向有效P转化，特别是根际区域的有效P有较大幅度的富集，这些都对改善苗木的P营养有积极意义。

长期的研究已使人们达成共识：菌根菌是自然界多数植物生存最基本的组成部分，陆地上约90%以上的高等植物都具有菌根菌。而外生菌根菌在树木占主导群落的生态系统中是最重要的菌类，影响着森林生态系统的健康和稳定，在自然状态下没有外生菌根的存在和形成这些树木无法存活(Miller et al., 1990)。因此，选择一个正确的土壤菌类，可能是最有效抵制病害，使衰退生态系统恢复到健康生态系统的途径之一(Miller et al., 1990; Wang et al., 2004)。根际微生态调节物不仅向土壤中引入了有益的菌根菌，而且还辅以植物生长调节剂及植物抗病诱导剂，以发挥几种因子的耦合效应，从而能增强苗木抗病能力。本研究基于生态控制的思路(梁军等, 2004b; 2005b)，选择多种生物及非生物因子，从改善林木生长的微生态环境出发，发挥多种因子在促进苗木生长和发育、提高抗逆抗病性方面的叠加作用，在提高我国生态脆弱区造林质量、开发高效益、低成本、无污染的新型生物制剂方面寻求突破。