外源易提取球囊霉素通过改善土壤结构与生化活性促进金柑幼苗生长

本研究发现外源易提取球囊霉素（EE-GRSP）在0.020 mg·mL–1（3/4浓度）时能通过协同改善土壤物理结构（如水稳性团聚体、平均重量直径MWD）和生化过程（如过氧化物酶POD、多酚氧化酶PPO、酸性磷酸酶活性），显著促进金柑幼苗生物量、根系构型优化及土壤有机碳（SOC）积累，揭示了EE-GRSP作为可持续土壤改良剂的剂量效应机制，为柑橘栽培提供新策略。

　　

引言

土壤-植物系统的复杂相互作用是农业生产力与生态系统稳定的基础。丛枝菌根（AM）真菌作为关键土壤微生物，可通过分泌球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP）改善土壤理化性质。GRSP根据提取难度分为易提取GRSP（EE-GRSP）和难提取GRSP（DE-GRSP），其中EE-GRSP作为活性组分，在促进植物生长与土壤健康方面潜力显著。然而，外源EE-GRSP对多年生果树（如柑橘）的剂量效应及机制尚不明确。本研究以金柑（Fortunella japonica）幼苗为对象，探究不同浓度外源EE-GRSP对其生长、根系构型及根际土壤特性的影响，旨在揭示其协同作用机制。

材料与方法

实验设置柠檬酸盐缓冲液对照、1/4强度（0.00675 mg·mL^–1）、1/2强度（0.0135 mg·mL^–1）、3/4强度（0.020 mg·mL^–1）和全强度（0.027 mg·mL^–1）EE-GRSP共5个处理。金柑幼苗培育12周后，测定植株生物量、根系形态（总根长、投影面积、根体积等）、根际土壤酶活性（POD、PPO、酸性/中性/碱性磷酸酶）、水稳性团聚体（WSA）分布与平均重量直径（MWD），以及GRSP组分与土壤有机碳（SOC）含量。

结果

1. 1.
   生物量与根系构型：3/4强度EE-GRSP处理效果最优，使叶片鲜重增加18.29%，根鲜重增加48.37%；总根长、根体积和二级侧根数分别提升81.07%、66.81%和238.82%，根系构型显著优化。
2. 2.
   土壤酶活性：3/4强度处理下，PPO、POD和酸性磷酸酶活性达峰值，增幅分别为63.96%、39.26%和46.15%，呈现先升后降的抛物线型剂量效应。
3. 3.
   团聚体稳定性：3/4强度处理使2–4 mm粒径团聚体比例增加109.12%，MWD从0.42 mm升至0.81 mm（+92.86%），土壤结构稳定性显著增强。
4. 4.
   GRSP与SOC：EE-GRSP、总GRSP（T-GRSP）和SOC含量随外源EE-GRSP浓度增加而上升，其中3/4强度处理使SOC提升50.09%，且SOC与EE-GRSP浓度呈线性正相关（R2=0.83）。
5. 5.
   相关性分析：MWD与根鲜重、POD活性及磷酸酶活性显著正相关，表明土壤结构改善与生化过程协同驱动植物生长。

讨论

本研究发现外源EE-GRSP通过物理与生化双路径激发土壤-植物正向反馈循环。物理层面，EE-GRSP作为胶结物质直接促进团聚体形成，降低根系机械阻力，优化水气条件；生化层面，其输入提升SOC库并刺激微生物代谢，关键酶活性增强加速养分循环。3/4浓度（0.020 mg·mL^–1）为最佳平衡点，超过此浓度（全强度）可能因过度团聚或微生物代谢失衡导致效益下降。研究强调EE-GRSP的功能超越单纯营养补充，其独特胶结特性与碳源供给的协同作用是机制核心。

结论

外源EE-GRSP在0.020 mg·mL^–1浓度下可通过协同改善土壤结构稳定性、酶活性及碳固存，显著促进金柑幼苗生长。该剂量效应关系为EE-GRSP作为柑橘可持续栽培的高效土壤改良剂提供了理论依据，未来需开展田间试验验证其长期效应与应用策略。