混交模式与丛枝菌根真菌接种对半干旱区灌木生长的协同效应

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2026.00027

摘要/Abstract

摘要：

在半干旱区生态恢复中，灌木混交与丛枝菌根真菌（AMF）接种均是提升植被重建效果的重要措施，但协同增效机制尚不明晰。为探究半干旱区灌木混交模式与AMF接种对根围微生态环境及苗木生长的交互影响，本研究以灌木铁线莲（G）、蒙古扁桃（M）和土庄绣线菊（T）为对象，设置6种混交模式（G-M-T、M-G-T、G-T-M、T-G-M、M-T-G、T-M-G）与2种AMF处理（±AMF），共12种处理组合，测定土壤微生物生物量、球囊霉素相关土壤蛋白、有效养分及苗木形态与养分指标，并采用双因素方差分析、多元线性回归与偏最小二乘路径模型进行系统分析。结果表明：（1）混交模式与AMF接种对土壤微生境具有协同增效作用，M-G-T模式中，接菌下土壤微生物生物量磷比不接菌提高79.3%，G-M-T与M-T-G模式在接菌下易提取球囊霉素相关土壤蛋白显著增加；（2）苗木根系形态表现出显著可塑性，G-M-T与M-G-T模式中，接菌下比根长与比表面积分别比不接菌提高386.8%与440.0%；（3）土壤有效磷与可溶性有机碳是驱动根系构型与苗木质量的关键因子。路径分析进一步表明，AMF作为“系统调节器”，通过改善微生物群落与微生境间接促进苗木生长。

关键词: 半干旱区, 混交模式, 丛枝菌根真菌, 根围微生境, 根系可塑性, 协同效应

Abstract:

In ecological restoration in semi-arid regions， both shrub mixed planting and arbuscular mycorrhizal fungi （AMF） inoculation are important measures for enhancing vegetation rehabilitation， yet their synergistic mechanisms remain unclear. To investigate the interactive effects of shrub mixed planting patterns and AMF inoculation on the rhizosphere microhabitat and seedling growth in semi-arid regions， this study selected Clematis fruticosa （G）， Prunus mongolica （M）， and Spiraea pubescens （T） as experimental species. Six mixed planting patterns （G-M-T， M-G-T， G-T-M， T-G-M， M-T-G， T-M-G） and two AMF treatments （±AMF） were established， resulting in 12 treatment combinations. Soil microbial biomass， glomalin-related soil protein， available nutrients， and seedling morphological and nutrient indicators were measured. Data were systematically analyzed using two-way ANOVA， multiple linear regression， and partial least squares path modeling （PLS-PM）. The results demonstrated that：（1） Mixed planting patterns and AMF inoculation exhibited synergistic effects on the soil microhabitat. Under the M-G-T pattern， soil microbial biomass phosphorus increased by 79.3% with inoculation compared to no inoculation. In the G-M-T and M-T-G patterns， easily extractable glomalin-related soil protein significantly increased under inoculation. （2） The root morphology of the seedlings exhibited significant plasticity. Under the G-M-T and M-G-T patterns， the specific root length and specific surface area increased by 386.8% and 440.0% respectively with inoculation compared to no inoculation. （3） Soil available phosphorus and dissolved organic carbon were identified as key drivers of root architecture and seedling quality. Path analysis further revealed that AMF acts as a "system regulator"， indirectly promoting seedling growth by improving the microbial community and microhabitat.

Key words: semi-arid region, mixed planting pattern, arbuscular mycorrhizal fungi, rhizosphere microhabitat, root plasticity, synergistic effect

中图分类号:

王佳濛, 郝龙飞, 刘婷岩, 许吉康, 张盛晰, 杨海峰. 混交模式与丛枝菌根真菌接种对半干旱区灌木生长的协同效应[J]. 中国沙漠, 2026, 46(5): 346-357.

Jiameng Wang, Longfei Hao, Tingyan Liu, Jikang Xu, Shengxi Zhang, Haifeng Yang. Synergistic effects of mixed planting patterns and arbuscular mycorrhizal fungi inoculation on the growth of shrubs in semi-arid regions[J]. Journal of Desert Research, 2026, 46(5): 346-357.

图/表 12

参考文献 31

[1]	秦洁，司建华，贾冰，等.巴丹吉林沙漠植被群落特征与土壤水分关系研究［J］.干旱区研究，2021，38（1）：207-222.
[2]	苏永红，冯起，司建华，等.土壤呼吸与测定方法研究进展［J］.中国沙漠，2008，28（1）：57-65.
[3]	李建林，冯起，司建华.极端干旱区胡杨吸水根系的分布与模拟研究［J］.干旱区地理，2008，31（1）：97-101.
[4]	崔光帅，罗天祥，梁尔源，等.干旱半干旱区灌丛对草本植物的促进作用研究进展［J］.植物生态学报，2022，46（11）：1321-1333.
[5]	孔帅锋，吴小健，黄勇来，等.不同杉阔混交林生态系统碳储量及其分配特征［J/OL］.森林与环境学报，1-8［2025-12-04］.
[6]	张培，庞圣江，杨保国，等.不同混交模式对桉树林分生长、凋落物量和土壤养分的影响［J］.西北农林科技大学学报（自然科学版），2021，49（2）： 31-37.
[7]	Li Q C， Liu Z L， Jin G Z.Mixed forests provide higher levels of growth and yield than monocultures across a broad range of conditions［J］.Forest Ecology and Management，2024，566：122083.
[8]	李好，谭真平，桂鑫源，等.近40 年中国植被对复合干热事件的抵抗和恢复响应及其驱动因素分析［J/OL］.生态学报，2025，45（24）：1-19［2025-12-04］.
[9]	侯晖，颜培轩，谢沁宓，等.贺兰山蒙古扁桃灌丛根际土壤AM真菌群落多样性特征研究［J］.生态环境学报，2023，32（5）：857-865.
[10]	Shan R X， Feng G X， Wang SP，et al.Ectomycorrhizal dominance increases temporal stability of productivity at multiple spatial scales across US forests［J］.Global Change Biology， 2025，31（3）：e70097.
[11]	Che Y， Jin G Z.Tree mycorrhizal strategies regulate diversity-productivity relationships across forest strata along soil fertility［J］.Forest Ecosystems，2025，12：100289.
[12]	Liu S G， García-Palacios P， Tedersoo L，et al.Phylotype diversity within soil fungal functional groups drives ecosystem stability［J］.Nature Ecology & Evolution，2022，6（7）：900-909.
[13]	Yu Y Y， Ru J Y， Lei B H，et al.Distinct response patterns of soil micro-eukaryotic communities to early-season and late-season precipitation in a semiarid grassland［J］.Soil Biology and Biochemistry，2024，194：109427.
[14]	张国盛.干旱、半干旱地区乔灌木树种耐旱性及林地水分动态研究进展［J］.中国沙漠，2000，20（4）：363-368．
[15]	Smith SE， Smith FA.Roles of arbuscular mycorrhizas in plant nutrition and growth： new paradigms from cellular to ecosystem scales［J］.Annual Review of Plant Biology，2011，62：227-250.
[16]	Fu W， Chen B D， Ma W，et al.Community response of arbuscular mycorrhizal fungi to extreme drought in a cold‐temperate grassland［J］.New Phytologist，2022，234（6）：2003-2017.
[17]	蒙陈晨，张克闽，万吉鑫，等.退化草地原位土壤接种丛枝菌根真菌对黄花苜蓿抗旱性的影响［J/OL］.草地学报，1-16［2025-12-04］．
[18]	Liu T Y， Hao L F， Bai S L，et al.Ecoenzymatic stoichiometry and microbial nutrient limitation of shrub rhizosphere soils in response to arbuscular mycorrhizal fungi inoculation［J］.Journal of Soils and Sediments，2022，22：594-606.
[19]	王曼，姜永孟，张世良，等.树种混交对侵蚀退化地马尾松林土壤酶活性和碳利用效率的影响［J］.水土保持学报，2024，38（6）：264-272.
[20]	肖玉玲，胡雪，肖萌，等.毛竹纯林与混交经营中球囊霉素对土壤碳积累的贡献变化［J］.东北林业大学学报，2025，53（11）：114-123.
[21]	刘鑫媛，李玥，魏子艳，等.土壤碳氮变化对细菌、真菌群落及其相互作用的影响［J］.生物工程学报，2025，41（10）：3701-3718.
[22]	刘影，李疆枫，吴佳琪，等.干旱下草地植物糙隐子草根系和菌根真菌对土壤碳氮的影响［J］.植物生态学报，2025，49（9）：1388-1398.
[23]	宰学明，郝振萍，赵辉，等.丛枝菌根化滨梅苗的根际微生态环境［J］.林业科学，2014，50（1）：41-48.
[24]	Ma Z Q， Guo D L， Xu X L，et al.Evolutionary history resolves global organization of root functional traits［J］. Nature，2018，555（7694）：94-97.
[25]	张中峰，张金池，周龙武，等.丛枝菌根真菌对石漠化地区造林苗木生长的影响［J］.生态学杂志，2018，37（10）：2927-2934.
[26]	全民，杜昕鹏，毕银丽.露天矿排土场接种AMF对3种植物根系发育与土壤团聚体稳定性的影响［J］.水土保持研究，2024，31（3）：187-194.
[27]	祁金玉，邓继峰，尹大川，等.外生菌根菌对油松幼苗抗氧化酶活性及根系构型的影响［J］.生态学报，2019，39（8）：2826-2832.
[28]	杨阳，孙文泰，赵明新，等.果园土壤微生物与理化性质互作机制及生态功能研究进展［J］.果树学报，2025，42（9）：2164-2178.
[29]	周雨婷，肖江，黄欣瑞，等.植物根系构型对花岗岩弃渣土壤有机碳组分的影响［J］.植物生态学报，2025，49（9）：1485-1497.
[30]	韩小美，黄则月，程飞，等.望天树人工林根际土壤理化性质及微生物群落特征［J］.应用生态学报，2020，31（10）：3365-3375.
[31]	王光州，申建波，张俊伶，等.植物-土壤反馈驱动的土壤健康机制与调控策略［J/OL］.土壤学报，1-15［2025-12-04］.

混交模式	接菌处理	微生物生物量C/(mg·kg^-1)	微生物生物量N/(mg·kg^-1)	微生物生物量P/(mg·kg^-1)
G-M-T	-AMF	66.19±14.90^Aa	8.82±3.71^ABa	118.86±10.72^Ba
G-M-T	+AMF	76.45±23.97^Aa	10.91±3.42^Aa	77.29±7.08^BCb
M-G-T	-AMF	67.78±15.13^Aa	11.63±2.54^Aa	62.54±20.03^Db
M-G-T	+AMF	74.52±20.75^Aa	12.25±2.55^Aa	112.14±23.38^Aa
G-T-M	-AMF	59.56±25.63^Aa	7.20±1.64^Ba	141.47±30.05^Aa
G-T-M	+AMF	59.84±10.21^Aa	8.85±2.43A^Ba	91.59±11.63^Bb
T-G-M	-AMF	71.72±17.12^Aa	11.56±3.79^Aa	99.27±21.57^Cb
T-G-M	+AMF	63.10±60.54^Aa	7.05±6.45^Ba	126.59±23.05^Aa
M-T-G	-AMF	66.39±15.52^Aa	10.37±2.70^Aa	120.72±8.98^Ba
M-T-G	+AMF	69.36±24.20^Aa	10.78±2.72^Aa	72.86±8.24^Cb
T-M-G	-AMF	69.91±22.31^Aa	11.62±1.96^Aa	88.02±15.24^Ca
T-M-G	+AMF	78.94±29.97^Aa	11.01±3.30^Aa	88.58±8.57^Ba
混交模式		NS	**	***
接菌处理		NS	NS	**
混交模式×接菌处理		NS	*	***

混交模式	接菌处理	微生物生物量C/(mg·kg^-1)	微生物生物量N/(mg·kg^-1)	微生物生物量P/(mg·kg^-1)
G-M-T	-AMF	66.19±14.90^Aa	8.82±3.71^ABa	118.86±10.72^Ba
G-M-T	+AMF	76.45±23.97^Aa	10.91±3.42^Aa	77.29±7.08^BCb
M-G-T	-AMF	67.78±15.13^Aa	11.63±2.54^Aa	62.54±20.03^Db
M-G-T	+AMF	74.52±20.75^Aa	12.25±2.55^Aa	112.14±23.38^Aa
G-T-M	-AMF	59.56±25.63^Aa	7.20±1.64^Ba	141.47±30.05^Aa
G-T-M	+AMF	59.84±10.21^Aa	8.85±2.43A^Ba	91.59±11.63^Bb
T-G-M	-AMF	71.72±17.12^Aa	11.56±3.79^Aa	99.27±21.57^Cb
T-G-M	+AMF	63.10±60.54^Aa	7.05±6.45^Ba	126.59±23.05^Aa
M-T-G	-AMF	66.39±15.52^Aa	10.37±2.70^Aa	120.72±8.98^Ba
M-T-G	+AMF	69.36±24.20^Aa	10.78±2.72^Aa	72.86±8.24^Cb
T-M-G	-AMF	69.91±22.31^Aa	11.62±1.96^Aa	88.02±15.24^Ca
T-M-G	+AMF	78.94±29.97^Aa	11.01±3.30^Aa	88.58±8.57^Ba
混交模式		NS	**	***
接菌处理		NS	NS	**
混交模式×接菌处理		NS	*	***

混交模式	接菌处理	易提取球囊霉素相关土壤蛋白/(mg·g^-1)	总球囊霉素相关土壤蛋白/(mg·g^-1)
G-M-T	-AMF	268.61±10.72^Cb	1565.03±142.74^Db
G-M-T	+AMF	330.29±40.01^Aa	1734.20±125.28^Aa
M-G-T	-AMF	324.11±21.43^Aa	1887.86±132.86^Aa
M-G-T	+AMF	342.87±25.74^Aa	1823.85±100.81^Aa
G-T-M	-AMF	271.06±27.41^Ca	1648.39±120.86^CDb
G-T-M	+AMF	310.52±62.24^Aa	1790.16±105.14^Aa
T-G-M	-AMF	328.19±31.95^Aa	1893.69±104.44^Aa
T-G-M	+AMF	321.95±52.92^Aa	1784.45±106.55^Ab
M-T-G	-AMF	287.32±47.95^BCb	1808.93±183.37^ABa
M-T-G	+AMF	325.21±15.84^Aa	1711.81±160.48^Aa
T-M-G	-AMF	300.62±21.28^ABa	1703.54±119.27^BCa
T-M-G	+AMF	310.81±40.34^Aa	1690.01±149.41^Aa
混交模式		**	***
接菌处理		***	NS
混交模式×接菌处理		NS	**

混交模式	接菌处理	易提取球囊霉素相关土壤蛋白/(mg·g^-1)	总球囊霉素相关土壤蛋白/(mg·g^-1)
G-M-T	-AMF	268.61±10.72^Cb	1565.03±142.74^Db
G-M-T	+AMF	330.29±40.01^Aa	1734.20±125.28^Aa
M-G-T	-AMF	324.11±21.43^Aa	1887.86±132.86^Aa
M-G-T	+AMF	342.87±25.74^Aa	1823.85±100.81^Aa
G-T-M	-AMF	271.06±27.41^Ca	1648.39±120.86^CDb
G-T-M	+AMF	310.52±62.24^Aa	1790.16±105.14^Aa
T-G-M	-AMF	328.19±31.95^Aa	1893.69±104.44^Aa
T-G-M	+AMF	321.95±52.92^Aa	1784.45±106.55^Ab
M-T-G	-AMF	287.32±47.95^BCb	1808.93±183.37^ABa
M-T-G	+AMF	325.21±15.84^Aa	1711.81±160.48^Aa
T-M-G	-AMF	300.62±21.28^ABa	1703.54±119.27^BCa
T-M-G	+AMF	310.81±40.34^Aa	1690.01±149.41^Aa
混交模式		**	***
接菌处理		***	NS
混交模式×接菌处理		NS	**

混交模式	接菌处理	可溶性有机碳/(mg·g^-1)	土壤有效氮/(mg·kg^-1)	土壤有效磷/(mg·kg^-1)
G-M-T	-AMF	3.14±0.52^Aa	10.72±0.61^ABa	12.71±2.55^Bb
G-M-T	+AMF	3.62±0.54^Aa	10.84±4.00^Aa	16.54±4.46^ABa
M-G-T	-AMF	3.04±0.49^Aa	9.91±3.19^Ba	18.89±9.75^ABa
M-G-T	+AMF	3.34±0.71^Aa	10.67±1.78^Aa	18.41±10.60^ABa
G-T-M	-AMF	2.89±0.52^Aa	9.58±2.03^BCa	11.79±7.54^Ba
G-T-M	+AMF	2.96±0.49^Aa	7.26±2.17^Bb	14.57±4.03^Ba
T-G-M	-AMF	3.03±0.38^Aa	12.18±1.88^Aa	21.90±14.01^ABa
T-G-M	+AMF	1.84±1.43^Bb	10.92±3.11^Aa	21.90±7.02^Aa
M-T-G	-AMF	3.25±0.71^Aa	7.54±2.71^CDa	11.49±3.96^Ba
M-T-G	+AMF	3.30±0.67^Aa	9.84±2.87^ABa	14.70±5.96^Ba
T-M-G	-AMF	3.36±0.95^Aa	7.18±1.61^Db	28.53±19.54^Aa
T-M-G	+AMF	3.17±0.59^Aa	10.73±2.36^Aa	14.87±5.40^Ba
混交模式		***	***	**
接菌处理		NS	NS	NS
混交模式×接菌处理		*	**	*