《Total Environment Engineering》：Seasonal and soil influences on arbuscular mycorrhizal fungal root colonization in three different subtropical orchard trees
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本研究针对亚热带果园中丛枝菌根真菌（AMF）定殖规律不清的问题，通过系统监测芒果、番石榴和柑橘根系在不同季节的菌根结构（菌丝、丛枝、泡囊）动态，结合土壤理化性质分析，揭示了降雨季节通过调节土壤pH、有效磷含量显著促进菌根共生，而宿主树种特性（如芒果>番石榴>柑橘）进一步调控定殖强度。该成果为果园生态施肥策略制定提供了理论依据，对减少化学肥料依赖、实现可持续果树栽培具有重要意义。
在孟加拉国库尔纳地区的果园里，芒果树、番石榴和柠檬树不仅孕育着甜蜜的果实，还在地下与一群看不见的盟友——丛枝菌根真菌（AMF）保持着密切的合作。这种古老的共生关系对于植物吸收养分、抵抗干旱和土壤逆境至关重要。然而，在当今的果园管理中，农民们往往过度依赖尿素、磷酸二铵等化学肥料，这种传统的耕作方式正在悄悄侵蚀土壤的健康，导致有机质下降、土壤板结等问题。更令人担忧的是，我们对于这些果树到底在什么时候、什么样的土壤条件下最需要菌根真菌的帮助，知之甚少。AMF与根系的结合强度并非一成不变，它会随着季节更迭、土壤性质差异甚至果树品种本身而波动。有的研究说雨季菌根最活跃，有的却指出降雨反而不利于真菌定殖，这些相互矛盾的结论让果农们在使用AMF作为生物肥料时无所适从。为了解决这一难题，并为了响应联合国可持续发展目标中关于零饥饿和促进可持续农业的要求，一个研究团队深入孟加拉国西南部的果园，开展了一项为期全年的追踪研究，旨在揭开气候、土壤和果树种类如何共同导演这场地下的“共生交响乐”。
研究人员采用了几个关键的技术方法来确保研究的系统性和科学性。他们于2024年12月至2025年8月期间，分冬季、夏季和雨季三个季节，从专门种植番石榴、柠檬和芒果的三个单作果园中（树龄均始于2018年）采集了根系和根际土壤样本（每个物种每个季节n=12，总样本量108份）。AMF定殖状况的分析是核心，他们采用经典的Phillips和Hayman (1970)染色法，在显微镜下观察并定量了菌丝、泡囊和丛枝这三种关键结构在根组织内的比例。同时，他们对采集的土壤样本进行了一系列理化性质分析，包括使用pH计和电导率仪测定土壤pH和EC，采用Walkley-Black湿氧化法测定土壤有机碳（SOC），并分别用KCl提取-滴定法、NaHCO3提取-钼锑抗比色法、CH3COONH4提取-火焰光度法来测定土壤中有效氮（N）、有效磷（P）以及有效钾（K）、钠（Na）的含量。最终，通过方差分析（ANOVA）、Pearson相关性分析和主成分分析（PCA）等统计方法，揭示了AMF定殖与各环境因子之间的复杂关系。
3.1. 丛枝菌根真菌特性变异
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3.1.1. 菌丝定殖: 研究发现，菌丝定殖率不仅在不同树种间存在差异，在同一树种内也随季节显著变化。芒果的菌丝定殖率最高（49.50% - 89.75%），显著高于番石榴（43.00% - 85.00%）和柠檬（13.00% - 30.00%）。季节性规律明显：雨季的定殖率最高，冬季次之，夏季最低。例如，番石榴在雨季的菌丝定殖率比夏季高出约98%。
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3.1.2. 泡囊定殖: 泡囊定殖表现出与菌丝定殖相似的模式。在所有树种中，泡囊定殖强度均为雨季最高，冬季次之，夏季最低。芒果的泡囊定殖水平（14.25% - 67.75%）依然显著高于番石榴（11.00% - 44.00%）和柠檬（1.25% - 3.75%）。在雨季，番石榴和芒果的泡囊定殖率相比夏季分别增加了300%和328%。
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3.1.3. 丛枝定殖: 丛枝结构仅在冬季被观察到，且定殖率极低（芒果4%，番石榴2%，柠檬1%），在夏季和雨季均未检测到。
3.2. 土壤性质变异
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3.2.1. 土壤pH、电导率（EC）和有机碳（SOC）: 土壤pH和EC在雨季均显著低于冬季和夏季。而SOC在三个季节间无显著变化。不同果树的根际土壤性质也不同，番石榴根际土壤的EC和SOC最高，但pH最低。
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3.2.2. 植物有效土壤养分动态: 除番石榴的钾（K）外，雨季土壤中的有效氮（N）、磷（P）、硫（S）、钾（K）、钠（Na）含量均显著低于其他季节。有效硫（S）的含量则在夏季最高。土壤磷含量在雨季下降最为显著，番石榴、柠檬和芒果的降幅分别达到218%、146%和156%。
相关性分析和主成分分析（PCA）结果进一步证实，AMF的菌丝和泡囊定殖与土壤有效磷、有效硫、pH值和EC呈显著负相关。这意味着当土壤中磷、硫等养分充足或盐分、碱度较高时，植物可能减少对AMF的“依赖”，导致定殖水平下降。PCA结果也将不同季节和不同树种的AMF定殖模式清晰区分开来，表明AMF定殖同时受到季节和宿主树种的双重调控。
该研究的结论明确指出，丛枝菌根真菌的定殖是一个由气候条件、土壤因素和宿主植物物种共同决定的复杂过程，而非单一因素所能主导。讨论部分深入探讨了这些发现的意义：雨季的高定殖率可能得益于适宜的土壤湿度、植物旺盛的光合作用为真菌提供了充足的碳源，以及植物在雨季生长旺季对养分的巨大需求。而丛枝结构仅在冬季出现，可能与该季节土壤磷有效性相对较低，植物更需要通过丛枝这种高效结构来交换养分有关。土壤有效磷与AMF定殖的负相关关系支持了“碳交易”模型，即植物在土壤磷匮乏时更愿意投资碳源与AMF交换磷营养。不同树种定殖率的差异则可能与它们的根系结构、根系分泌物成分以及碳分配策略等物种特性有关。这项研究强调了在亚热带果园生态系统中，利用AMF作为生物肥料时，必须考虑季节变化和树种选择，通过优化土壤管理（如避免磷肥过量）和选择合适的接种时间（如雨季前），才能最大化菌根共生的效益。研究成果为在孟加拉国乃至类似气候区的果园中推行环境友好型农业、减少化肥使用、实现可持续发展提供了重要的科学依据和实践指导。
