云南元谋干热河谷镶嵌在云南高原亚热带湿润与半湿润区中的高热多光照干旱河谷区，地处滇中高原北部的金沙江一级支流——龙川江下游（赵琳等，2006）。该区全年高温、多光照且干旱，昼间日照时长接近16 h，年平均气温不低于20℃，为各种植物的生长提供了充足的热量条件。但与此同时，该地区环境与气候条件恶劣，表现在气候干旱、土壤贫瘠，植被覆盖率低，水土流失严重，生态环境极其脆弱。植被恢复是干热河谷区生态恢复的有效途径，1992年至今，众多学者从物种筛选和恢复技术两方面开展了大量研究（杨振寅等，2007）。在物种选择上，主要从植物的耐旱性出发对物种进行筛选，并引进了很多外来物种，如桉树、银合欢、辣木、印楝、相思树等；在恢复技术上，主要从整地、育苗、抗旱保水技术等方面进行研究（周丽丽等，2021；赵保荣和杨春凤，2023）。干旱是干热河谷首要的环境胁迫因子，土壤水分条件的改善是干热河谷退化生存系统恢复与重建的关键问题（钟祥浩，2000）。同时，该区土壤类型主要为燥红土，具有缺氮、少磷、贫有机质的特点（张燕平等，2005）。在这种贫瘠的环境条件下，植物与土壤微生物间的关系也显得十分紧密（Sardans &Peñuelas，2013）。目前，关于水分胁迫对干热河谷植物生理生长特征的影响已有较多研究，但该区土壤微生物对植物生长的影响还鲜有报道。

土壤中的水分含量会对植物的生长发育产生直接影响。水分是植物体的重要组成部分，植物的生长一般情况下是依靠吸收土壤中的水来伸长或膨大细胞来实现，膨压降低，即土壤水分过低时，植物的生长发育就会减缓甚至停止（雷丽等，2009）。同时，土壤含水量也会通过影响土壤肥力来影响植物的生长发育（李连智和韩琳，2019）。因此，对植物抗旱性的研究应运而生，不同植物适应干旱环境的能力一定程度上可以通过测定植物的生长性状来实现（Kudoyarova et al.，2013）。研究也证明了在干旱胁迫下，植物的地上生物量和地下生物量均会有所下降，但地上生物量降低程度要明显高于地下生物量的降低程度（Haffani et al.，2014）。土壤微生物是土壤活有机体的重要组成部分，与植物生长、养分吸收等密切相关，其种类、数量、活性都会影响植物的生长发育。土壤微生物对植物的影响分为直接影响和间接影响。其中，直接影响包括菌根真菌对植物的作用、固氮共生体对植物的影响、病原菌对植物的影响等；而土壤微生物对植物的间接影响是通过游离微生物来实现（王雪梅等，2017）。同时，土壤微生物对植物的影响也可分为正和负两方面，正效应通常是因为微生物群落中含有对植物生长的有益菌，如根瘤菌的固氮作用、腐生微生物对土壤中有机质分解产生利于植物生长的无机营养；而负效应则主要是由于病原菌所引起。Lau和Lennon（2012）研究表明，植物对干旱的适应性响应主要取决于其土壤微生物的响应，暗示了植物面临环境胁迫不只限于适应或迁移途径，也可以得益于其周围生物群落的快速响应。但是，关于土壤微生物与水分对植物生长的交互作用并不十分清楚。

山合欢（Albizia kalkora）为豆科、含羞草亚科、合欢属植物，生长于溪沟边、路旁和山坡上，是干热河谷地区常见的野生乡土种，也是云南省中部高原荒山河谷造林先锋树种（崔永忠等，2010）。银合欢（Leucaena leucocephala）为豆科、含羞草亚科、银合欢属植物，原产于美洲热带地区，自20世纪60年代以来，我国开始大规模引种银合欢。因为银合欢具有较强的环境适应性、对水分要求低等特点，所以被列为干热河谷地区造林的优良树种。同时研究表明，银合欢具有高蒸腾、低水分利用效率等特征，具有潜在的入侵植物危害属性，因此也被列为入侵植物（赵广等，2019）。段爱国等（2013）分别对山合欢和银合欢的水分利用效率进行了动态分析，从生长情况上来看，山合欢的地径略大于银合欢，但株高和冠幅均小于银合欢，从不同条件下植株的水分利用效率上来看，在干旱季，山合欢的水分利用效率要大于银合欢，而在湿润季，山合欢的水分利用效率要小于银合欢，两者对干旱胁迫的响应特征尚不明晰。此外，豆科植物与土壤微生物关系十分密切，可形成丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）-豆科植物-根瘤菌三重共生体，是植物与微生物共生中的一种特殊类型（Igiehon &Babalola，2018），对土壤微生物变化十分敏感（Yang et al.，2020）。目前，山合欢和银合欢对土壤微生物及其与水分交互作用的响应也没有相关研究。

基于此，本文以干热河谷本地豆科山合欢和外来豆科银合欢为研究对象，依托当地特有的燥红土为试验土壤，采用室内控制和气候箱培养方法，通过研究水分、土壤微生物及其交互作用对山合欢和银合欢生长的影响，拟探讨以下问题：（1）山合欢和银合欢对水分胁迫的响应是否存在差异；（2）土壤微生物是否影响植物生长性状并影响植物对水分胁迫的响应。本研究的山合欢和银合欢均为干热河谷优势豆科植物，形态特征十分相似，但山合欢为本地种，银合欢为外来种，研究材料具有对比性的特色，可在植被恢复物种选择方面提供理论依据；同时，研究过程中不仅关注水分对植物生长的影响，还关注土壤微生物对植物生长的作用，拟从植被恢复技术上为该区土壤微生物功能的调节和利用提供科学支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 植物种子

本试验采用生长于干热河谷地区山合欢和银合欢植物的种子，种子于成熟季节从干热河谷地区采集，并经风干后保存于布袋中。山合欢种子的百粒重为（8.689±0.003） g，银合欢种子的百粒重为（5.460±0.016） g。挑选饱满、大小基本一致的种子进行试验。

1.1.2 盆栽土壤

试验用土选自野外山合欢和银合欢生长区的燥红土。经野外调研，在元谋干热河谷典型区域（101°48′36″ E、25°40′12″ N）进行土壤样品采集，此处同时生长着山合欢和银合欢植株，环境差异较小。采样时，分别选择5~10个山合欢植株采样点和银合欢植株采样点，各样点山合欢和银合欢植株大小基本一致，用铲子和锄头在紧邻植株主干周围按十字交叉法挖取4个方位土壤约 50 cm 深。为消除土壤中本身存在的微生物，将采集的山合欢和银合欢土壤样品分别置于高温高压灭菌锅中湿热灭菌（121℃、103.5 kPa）1 h，并重复灭菌3次，灭菌间隔时间24 h。高温高压灭菌是土壤灭菌的有效方法，并且对土壤理化性质的影响较小（Berns et al.，2008）。郑嘉慧等（2017）研究也表明采用高温高压蒸汽法对土壤灭菌3次，每次间隔24 h可以达到很好的灭菌效果。灭菌后，为了控制非试验因素的一致性，使所有处理的土壤理化性质一致，并避免山合欢和银合欢对土壤的适应偏好，试验以灭菌混合后的山合欢土壤和银合欢土壤为基质，即取等质量的山合欢灭菌土和银合欢灭菌土混合装入灭菌的盆钵中（121℃、20 min），作为基质土壤。基质土的基本理化性质如下：pH为（6.20±0.01），有机碳含量为（1.55±0.47） g·kg^-1，全氮含量为（0.43±0.05） g·kg^-1，全磷含量为（0.01±0.00） g·kg^-1，全钾含量为（0.58±0.02） g·kg^-1，有效氮含量为（15.16±3.31） mg·kg^-1，有效磷含量为（0.34±0.02） mg·kg^-1，速效钾含量为（57.26±2.29） mg·kg^-1。

1.1.3 微生物接种用土

2022年1月5日，采集已经分别种植了80 d山合欢和80 d银合欢的新鲜土壤用作微生物接种用土，经高通量测序，山合欢和银合欢土壤的微生物群落组成和多样性如表1所示。将采集的新鲜土壤保存于-20℃冰箱中备用。

1.2 试验设计

整个试验包括植物、水分、土壤微生物3个因素。其中，植物分为山合欢和银合欢。水分处理采用传统的称重法进行控制，通过控制不同的土壤田间持水量（field capacity，FC）水平设置水分梯度（Wang et al.，2016；刘爱林等，2023）。试验前测出该区燥红土的FC为12%，据此设置湿润（W）和干旱（D）两个梯度，湿润为80%~85% FC，干旱为40%~45% FC，对应的土壤质量含水量分别为9.6%~10.2%和4.8%~5.4%。微生物处理分为未接种（M₀）和接种土壤微生物（M）两种。由于不同植物下的土壤微生物群落具有差异，对本地种和外来种的反馈效应也不同，本研究主要关注植物生长过程中自身的土壤微生物对其生长发育的反馈作用，因此山合欢处理接种山合欢土壤微生物，银合欢处理接种银合欢土壤微生物，最终形成山合欢（DM₀、WM₀、DM、WM）和银合欢（DM₀、WM₀、DM、WM）共8种处理，每个处理设置4个重复。

本研究采用室内培养法，利用气候箱模拟干热河谷的温湿度条件，未考虑当地地形的影响。试验于2022年2月底开始，试验时，先称量空盆钵重量，将盆钵灭菌（121℃，20 min）后根据盆钵体积取等质量的山合欢灭菌土（400 g）和银合欢灭菌土（400 g）混匀后装入灭菌的盆钵中，用作盆栽基土，同时浇适量灭菌水保持土壤湿润。挑选健康、饱满的植物种子，经过浓硫酸浸泡搅拌5 min后破除休眠，用无菌水反复冲洗干净后播种于盆钵中，每盆播10颗银合欢或山合欢种子，播种后再在表面覆盖等质量的灭菌基质，放入气候培养箱（昼夜：16 h/8 h，35℃/25℃，光照度15 000 lx）中培养。35℃/25℃的昼夜温度接近于干热河谷区植物生长季的空气温度（王雪梅等，2017）。前期保持等量足够的浇水量促使种子发芽，待所有盆钵均出现4株幼苗时间苗，保持每盆有4株幼苗。继续培养一段时间后，开始进行微生物接种处理。

土壤微生物接种参照van de Voorde等（2012）的方法，以接种土壤微生物悬浮液的方式进行，具体方法如下：分别以山合欢和银合欢的新鲜土壤为接种源，取质量为土壤基质10%的新鲜土壤（即80 g新鲜土），按1∶1的土水比加入灭菌水中，混合并搅拌2 min。先将悬浮液放置15 min后，再搅拌2 min并静置15 min，最后筛分上清液，将上清液过0.5 mm 筛，过滤液即为接种液，并用灭菌水冲洗至相同的体积，为一个盆钵接种量。对照处理添加等量的灭菌后的土壤悬浮液。微生物接种1个月后开始进行水分胁迫，通过称重法控制不同的田间持水量进行浇水。每天进行称重并补充灭菌水以维持含水量，并记录各盆钵每次的浇水量。同时，及时收集落叶，观察植物变化。水分胁迫72 d后收获植物和土壤样品进行指标测定。

1.3 指标测定方法

（1）植物生长和生物量指标：用直尺测量植株株高；将各盆中植株地上部分和根系部分分开取样，将根系和地上部分于65℃烘干至恒重后称量每盆中根系生物量和地上生物量。同时，将试验过程中收集的枯叶于65℃烘干称重。每盆随机选择 20 片长势良好的叶片，首先将采集的叶片迅速称鲜重（W_F），然后在5℃的黑暗环境中用去离子水浸泡 12 h 后用吸水纸吸去叶片表面水分，迅速称其饱和鲜重（W_R），最后将叶片放入 65℃烘箱中烘干至恒重后称干重（W_D），计算相对含水量（%）= [（W_F-W_D）/（W_R-W_D）] ×100。

（2）植物养分指标：将植株地上部分烘干后磨细，用于测定植株氮磷含量。运用凯氏定氮法测量植物氮含量，钒钼黄吸光光度法测量磷含量。

（3）土壤指标：每盆中取一定量的、同样深度的土壤，烘干称量土壤重量含水量。通过稀释平板法测定土壤中细菌、霉菌、放线菌数量，细菌采用牛肉膏琼脂培养基，浓度梯度为10^-4，放线菌采用高氏一号培养基，浓度梯度为10^-2，霉菌采用孟加拉红固体培养基，浓度梯度为10^-2。土壤有效氮含量采用碱解扩散法，土壤有效磷含量采用钼锑抗比色法。

（4）共生体指标：根系取样时通过计数法统计根瘤数量。采用醋酸墨水染色法（杨亚宁等，2010）在高倍显微镜下观察菌丝、泡囊和丛枝的交叉点数，最后计算丛枝菌根真菌的侵染情况。

1.4 数据分析

本试验采用Excel和SPSS 22.0软件对数据进行统计分析。首先，用独立样本T检验分析山合欢和银合欢是否存在显著性差异。然后，由于接种微生物时接种的是各自的土壤微生物，需要进行分开比较，所以要对山合欢和银合欢分开处理。最后，分别采用双因素方差分析法检验水分和土壤微生物及其相互作用对山合欢和银合欢的影响。通过多重比较检验不同处理下各指标的差异显著性，各个处理之间的差异性用Turkey HSD检验法进行多重比较，显著性水平为0.05。

续表1

注：表中数值为平均值±标准误，n=6。同一行不同字母表示山合欢和银合欢在P ＜ 0.05水平上存在显著性差异。

Note: Values are $\stackrel{-}{x}\pm s_{\stackrel{-}{x}}$, n=6. Different letters in the same row indicate significant differences between Albizia kalkora and Leucaena leucocephala at the P＜0.05 level.

2 结果与分析

2.1 水分控制情况与植物水分特征

经过试验设计，最终确定了干旱（DM₀、DM）与湿润（WM₀、WM）两种水分情况，并且以重量含水量的方式来控制干旱与湿润的情况。每天都通过重量来控制水分使其处于干旱或者湿润的条件，具体浇水量结果如图1所示，干旱和湿润处理在浇水量上有着明显差异，这说明干旱和湿润处理界限明确。在试验末期（即水分处理72 d后收获样品期间），我们对干旱与湿润处理条件下的土壤进行了土壤含水量的测定（图2）。通过图2也可以看出干旱与湿润处理的界限明确，干旱组土壤含水量平均值为0.95%，湿润组土壤含水量平均值为14.46%，存在显著差异，表明干旱和湿润处理的土壤水分梯度明显。由图3可知，在经过水分处理后，试验末期干旱与湿润处理下植物的相对含水量具有明显的梯度差异，湿润条件下植物的相对含水量比干旱条件下的相对含水量高了56.00%。

2.2 植物生长特征

结合统计分析结果（表2）与山合欢和银合欢各项指标（图4）可以看出，山合欢和银合欢在发芽率、根生物量、根冠比上有显著性差异（P＜0.01）。山合欢的发芽率为54.76%，银合欢的发芽率为34.48%；山合欢的根生物量和根冠比分别比银合欢高76.13%和90.59%。就山合欢而言，不同的水分条件对其根生物量、根冠比有显著性影响（P＜0.01），对枯叶生物量、枯叶比例也有影响（P＜0.05）。湿润条件下山合欢的根生物量、根冠比、枯叶生物量和枯叶比例分别比干旱条件高50.76%、46.25%、54.13%和70.27%。就银合欢而言，不同的水分条件对株高、地上生物量、根生物量、枯叶生物量也有显著性影响（P＜0.01），湿润条件下，银合欢的株高、地上生物量、根生物量和枯叶生物量分别比干旱条件高64.79%、66.83%、65.59%和117.27%。从微生物处理方面来看，其并未对山合欢与银合欢各项指标产生显著性影响，但微生物及水分与微生物的交互作用对山合欢的枯叶比例有影响（P＜0.05），湿润条件下接种微生物处理显著增加了山合欢的枯叶比例。

2.3 不同处理下的植物养分特征

不同处理情况下植物体地上部的氮含量、磷含量和氮磷比结果如图5所示。结合表2与图5分析可知，山合欢和银合欢的磷含量和氮磷比有显著性差异（P＜0.05）。山合欢磷含量为0.487 2 g·kg^-1，银合欢磷含量为0.590 3 g·kg^-1且比山合欢高21.2%；山合欢的氮磷比（45）要显著高于银合欢（38）。水分对山合欢的氮含量具有显著性影响（P＜0.05），湿润条件下山合欢的氮含量（23.13 g·kg^-1）比干旱条件下的氮含量（21.13 g·kg^-1）高9.47%。同样，微生物及微生物与水分的交互作用对氮磷养分指标没有造成显著影响（P＞0.05）。

2.4 共生体特征

在收集处理植物根系的过程中，通过统计微生物处理条件下的根瘤数量（图6），发现在接种微生物的条件下，山合欢在干旱条件下的根瘤数目（11）比湿润条件下的根瘤数目（3.5）多（P＜0.05），而银合欢在湿润与干旱条件下的根瘤数量没有显著性差异（图7）。

此外，使用显微镜对植物根系进行观察，发现只有个别样品中存在共生微生物AMF侵染（图8），绝大部分山合欢和银合欢根系中未观察到AMF侵染。

2.5 不同处理下的土壤特征

结合方差分析结果的显著性P值表（表3）与分析土壤微生物类群的柱状图（图9）可以看出，培养不同植物的土壤在霉菌数量上存在差异性（P＜0.05），表现为种植山合欢的土壤霉菌数显著高于银合欢80.81%。就山合欢而言，水分对其细菌数量有显著性影响（P＜0.01），干旱条件下的土壤细菌数比湿润条件多171.18%；微生物处理对其霉菌数量有显著性影响（P＜0.01），不接种微生物的处理下土壤霉菌数比接种微生物的处理高272.84%。就银合欢而言，微生物处理对其细菌数量有影响（P＜0.05），不接种微生物的处理其土壤中的细菌比接种微生物的处理高91.10%。

由表3与分析土壤养分的柱状图（图10）结果可知，两种植物的土壤有效磷含量有显著性差异（P＜0.05），山合欢的土壤有效磷含量比银合欢显著高43.50%。就山合欢而言，水分与微生物对土壤有效氮含量有显著的交互作用（P＜0.01），干旱条件下不接种处理的土壤有效氮含量显著高于其他处理。就银合欢而言，水分条件和微生物处理均对土壤有效磷含量有显著影响（P＜0.05），干旱条件下土壤有效磷含量比湿润条件下高72.04%，而接种微生物处理的土壤有效磷含量比不接种微生物处理低45.32%。与山合欢一致，水分与微生物对银合欢的土壤有效氮含量具有显著的交互作用 （P＜0.05）。此外，和种植前的培养基土相比，种植山合欢和银合欢后，土壤的有效氮含量降低了26.98%，但土壤有效磷含量提高了391.18%。

3 讨论

3.1 水分对植物的影响

根据本研究数据可知，湿润条件下的植物体在株高、生物量、植物氮浓度等方面的表现要强于干旱条件下的植物体，说明干旱抑制了植物生长发育。研究表明，金沙江干热河谷区旱季土壤含水率常降至5%以下（魏汉功和叶厚源，1991），本研究中干旱水平的土壤含水量基本达到旱季的土壤含水量水平，湿润与干旱处理的含水量与银合欢林地雨季和旱季的土壤含水量也比较接近（韩姣姣等，2019）。水分条件对本地种与外来入侵种的影响，也就是本地种与外来入侵种在抗旱性上的差异，已有部分学者做了相关研究。李玲等（2008）的研究发现，外来入侵种金钟藤（Merremia boisiana）在入侵地对不同水分环境的生理适应较本地早期入侵种葛藤（Pueraria lobata）占优势。陈明林和王友宝（2008）的研究发现，本地种酢浆草 （Oxalis corniculata）比外来种铜锤草（O. corymbosa） 对水分胁迫更为敏感。周蛟和张明友（1998）通过比较银合欢、念珠相思（Acacia torulosa）、黄豆树（Albizia procera）、加勒比松（Pinus caribaea）、山合欢5种抗旱耐热树种，认为外来种银合欢、黄豆树和加勒比松是适合元谋干热河谷的造林树种。这与本研究结论不同，本研究通过对山合欢和银合欢的对比分析发现，本地种山合欢的发芽率、根生物量、根冠比都要高于外来种银合欢，在干旱条件下山合欢的根瘤数也更多。植物将更多的生物量投资于地下有助于满足植物本身对养分和水分的强烈需求，这也是植物在水分亏缺时的重要生存对策之一，有助于植物抗旱（Zhang et al.，2004；Zhou et al.，2014）。本研究山合欢根生物量和根冠比大于银合欢，从这个方面来说，本地种山合欢相比于外来种银合欢可能更适应干旱胁迫环境。此外，水分是影响植物吸收矿质元素的最活跃因素，矿质营养问题往往成为干旱胁迫的次生效应（da Silva et al.，2011）。本研究干旱条件下山合欢的根瘤数比银合欢更多，较多的根瘤有利于固定更多的氮，这对缓解当地的氮限制是有利的。段爱国等（2013）研究发现山合欢在干旱季的水分利用效率要大于银合欢，从这个角度来讲也是本地种山合欢更适宜当地干旱环境，也更适合用于当地植被恢复。杨济达等（2016）提出干热河谷地区已经成为外来植物入侵的重灾区；干热河谷植被恢复应该以本地树种为主（杨振寅等，2007）。赵广等（2019）研究认为，考虑到干热河谷区银合欢具有高蒸腾、低水分利用效率特征以及其潜在的入侵植物危害属性，今后干热河谷植被恢复物种应谨慎选择银合欢。本研究结果与之相符，在干热河谷植被恢复过程中我们更建议使用本地种山合欢。

注： *表示P＜0.05；* *表示 P＜0.01；* * *表示P＜0.001。下同。

Note:* indicates P＜0.05; * * indicates P＜0.01; * * * indicates P＜0.001. The same below.

3.2 土壤微生物对植物的影响

经微生物处理后土壤微生物对土壤养分及植物的生物量、土壤中的微生物数量的影响可能是通过以下两种方式：（1）接种的土壤微生物中含有能对植物养分吸收产生促进作用的细菌，如根瘤菌。（2）土壤微生物既可以通过改良土壤养分的有效性提高植物对养分的吸收来促进植物的生长，也可以通过生物化学作用使土壤中的养分流失或挥发到大气中，从而在一定程度上抑制植物的生长。沈仁芳和赵学强（2015）研究认为，有些土壤微生物能够与植物根系形成共生关系，或者分布在植物根际，影响植物获得土壤养分的能力。这类微生物主要有共生固氮菌、丛枝菌根真菌、植物根际促生菌等。毕银丽等（2014）的研究也表明接种微生物显著提高了植物的生物量以及植物体内氮、磷、钾等营养元素的含量，促进了植物的生长，同时提高了植物对土壤矿质元素尤其是磷元素的吸收和利用率。此外，土壤微生物对本地种和外来种的影响具有差异性。一般而言，相比于灭菌（不接种）处理，当地的土壤微生物群落对外来种具有显著的正效应，而对本地种具有负效应。张令等（2012）的研究结果表明，土壤微生物对入侵种乌桕（Sapium sebiferum）具有正效应；与本地种相比，入侵种乌桕幼苗总生物量、相对生长速度、根冠比以及总叶面积、叶面积比、比叶面积等生物学指标均在新鲜土壤中表现出明显优势。梁作盼等（2016）的研究结果显示，土壤微生物对紫茎泽兰（Ageratina adenophora）与本地植物香茶菜（Rbdosia amethystoides）的生长均具有显著的正反馈效应，并且土壤微生物有助于增强紫茎泽兰对本地植物的竞争优势。然而，本研究并未出现类似结果，土壤微生物对山合欢和银合欢的生长并未造成显著影响。对于产生这种现象的原因我们从以下几个方面分析。

第一，试验样品可能受到了来自于空气中微生物的污染。已有研究表明空气中的微生物以气溶胶的形式存在，具有6大特性，即来源的多相性、种类的多样性、活性的易变性、播散的三维性、沉积的再生性、感染的广泛性（孙平勇等，2010）。因而，对于未经微生物处理的样品，空气中的微生物可直接附着于样品土壤中进行生长繁殖，争夺植物生长可利用的各种营养物质，尤其以营腐生生长的微生物为主。试验结果也表明，不接种微生物处理的土壤霉菌数显著高于接种微生物处理，其产生的霉菌可能来自空气微生物。对于经微生物处理后的样品，空气中的各种微生物在附着于样品土壤上之后，与接种的微生物之间可能形成竞争关系，从而既影响植物对营养物质的利用，也可能抑制有益菌种对植物生长的促进作用。

第二，接种土壤经低温冻存可能导致微生物活性降低。研究表明，土壤样品经4个月、-20℃的低温冻存显著降低了微生物群落的代谢活性（周杨等，2015）。本研究中，试验所用的接种土壤经过了大约两个月的冷冻保藏，其中的微生物数量和活性可能已经减少了很多，从而导致微生物接种没有发挥出应有的效果。

第三，微生物接种方式的影响。土壤微生物对植物的影响主要通过土壤微生物灭菌和土壤微生物接种的方法进行研究。由于土壤灭菌会造成土壤理化性质的改变，因此Shaw 等（1999）认为灭菌土上再接种新鲜土壤可作为非灭菌处理，并且接种密度在1%~15%之间能对生物量产生效应（Pernilla et al.，2010），具体操作上包括接种过1 mm筛的新鲜土壤、过1 mm筛的土壤悬液与过20 μm筛的土壤悬液，以接种过1 mm筛的新鲜土壤对植物的影响最大（van de Voorde et al.，2012）。本研究中，为了不影响土壤中 AMF，同时减少土壤动物如线虫的影响，以接种土壤悬浮液的方式接种土壤微生物，接种后静置一段时间就将盆钵放回气候箱中。由于悬浮液并未完全下渗，还有一部分残留在表层土壤，因此在气候箱的风力和光照影响下悬浮液蒸干可能导致部分微生物未接种成功，造成接种的微生物的量并不是很充足，从而导致微生物接种处理和对照处理间无显著差异。

本研究接种的土壤微生物群落中含有根瘤菌类群，但试验结束时山合欢和银合欢根系中根瘤数量还比较少。根据我们前期的试验培养结果（数据未发表），在同样的气候培养箱条件和植株条件下，山合欢和银合欢在燥红土上培养80 d后分别产生了30个和80个根瘤，比本研究高了接近10倍。这可能是由于接种的微生物数量较少，根瘤菌少，从而使得根系中结瘤较少。此外，豆科植物不仅能与根瘤菌形成联合共生体，而且形成AMF-豆科植物-根瘤菌三重共生体。AMF 是干热河谷生态系统的重要组成成分，干热河谷自然植被的建群种大多有丰富的AMF（Li &Zhao，2005；Li et al.，2010），Li 和 Zhao（2005）研究发现山合欢和银合欢的根际土壤中也都被检测到丰富的 AMF 孢子。但是，我们的试验基本没有观察到AMF的侵染。基于 FUNGuild 软件对接种土的真菌功能类群进行分析发现，接种用土的真菌群落中共生营养型所占比例不到1%，在共生营养型中，山合欢和银合欢土壤中的AMF相对丰度分别为4.2%和13.8%（数据未发表）。这说明，在接种用土的真菌群落中，AMF的相对丰度本身比较低，加之试验所用的接种用土经过了一定时间的冷冻保存，使得进一步减少了AMF的数量，因此AMF侵染很少。

3.3 植物生长对土壤有效氮磷的影响

本研究中，种植山合欢和银合欢降低了培养基土的有效氮含量，但提高了基土的有效磷含量。土壤有效氮含量降低主要与植物吸收氮有关，而土壤有效磷含量的提高可能与植物的根系分泌物有关。吴爱姣（2021）的研究发现，在低磷胁迫下豆科植物根际可以通过分泌磷酸酶和有机酸从而使其适应低磷环境；酸性磷酸酶可以活化有机磷，释放出磷酸根离子，实现对土壤磷营养的改良（肖晓明等，2014）；有机酸可以促进土壤中难溶性磷的活化，从而导致土壤有机磷含量增加（石贵阳，2021）。因此，豆科植物在低磷条件下能产生大量有机酸，从而促进根际酸化，提高土壤中磷的有效性（赵文杰等，2011）。干热河谷燥红土属强固磷土壤，其磷素有效性低。本研究中，培养前基土的有效磷含量只有0.34 mg·kg^-1，可能对植物生长造成了低磷胁迫。从山合欢和银合欢的氮磷比来看，其氮磷比平均值为42，较高的氮磷比（N∶P＞20）通常暗示着磷限制（Zhang et al.，2015），表明山合欢和银合欢确实存在低磷胁迫。因此，山合欢和银合欢可能通过根系分泌磷酸酶和有机酸活化土壤中的有机磷，分泌质子和小分子有机酸，加速被吸附的磷溶解为有效磷而提高土壤有效磷含量。

4 结论

综上所述，干旱对植物生长性状具有一定的抑制作用，但山合欢较高的根生物量和根冠比以及干旱条件下较多的根瘤数量有利于植物对干旱条件的适应。因此，我们更推荐以本地种山合欢作为干热河谷植被恢复树种。另外，本研究中山合欢和银合欢种植明显提高了土壤有效磷含量，利用豆科植物的作用来提高燥红土磷素有效性是值得探索的新途径。

然取得了一定的显著性结果，但仍然存在一些不足之处。本研究中，土壤微生物接种对山合欢和银合欢生长都没有造成显著影响，这可能与本研究的微生物接种源和试验处理方式有关，在后续研究中，可从以下两点改进试验：（1）确保微生物接种用土的有效性，采集新鲜土壤及时开展试验。（2）更换微生物的接种方式。在样品中接种培养基质10%的新鲜土壤，增加微生物数量，充分发挥接种土壤的微生物效益。另外，本研究结果主要是基于气候箱模拟条件得出，与实际干热河谷条件可能存在一定的差异，后续研究可在原位条件下进行以便更真实地反映山合欢和银合欢的适应性差异。

参考文献