马尾松(Pinus massoniana Lamb)是我国针叶树种中分布最广、面积最大、综合利用程度最高的乡土树种,具有速生、丰产、耐干旱、易更新等优良特性。外生菌根真菌与马尾松幼苗共生后可以提高幼苗的质量和抗旱能力。试验以菌根定殖的根系为研究主体,通过根系图像扫描,结合拓扑结构和分形维数等数学方法,研究外生菌根真菌对马尾松幼苗根系空间构型和根系环境的影响,以及不同水分条件下幼苗根系空间构型和根系环境的变化,分析马尾松幼苗根系对干旱胁迫的响应。采用单因素完全随机设计,设置3个试验组,分别为CK、Sl12和Sl13,研究褐环乳牛肝菌(Suillus luteus)对马尾松幼苗生长、根系形态、生理活性、空间分布和根系微环境的影响。采用单因素四水平完全随机区组设计,研究4个水分胁迫水平:土壤相对含水量分别为正常水分(65±5)%、轻度胁迫(45±5)%、中度胁迫(30±5)%、重度胁迫(15±5)%,菌根化马尾松幼苗的生长、根系形态、空间分布和根系微环境的变化。结果表明:(1)褐环乳牛肝菌对马尾松幼苗的苗高、地径、生物量、根冠比和根系活力有显著的促进作用,提高了马尾松幼苗的质量。通过对比苗木根系参数和根系构型,发现褐环乳牛肝菌可以促进马尾松幼苗主根径的生长,增加侧根数量,延展侧根长度,显著增加了幼苗根系总长度、根系表面积、根系体积、比根长和根尖数,增加了根系的分支层次,但是未改变马尾松幼苗根系的主体分支模式。褐环乳牛肝菌扩展了马尾松根系的分布范围,增加了植株营养物质的吸收面积。(2)褐环乳牛肝菌不同程度上提高了马尾松幼苗根际和非根际土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性,Sl13菌株的提升效果优于Sl12。褐环乳牛肝菌极显著地增加了马尾松幼苗根际和非根际土壤可培养微生物数量。Sl13和Sl12对土壤可培养细菌和放线菌数量的提升效果近似,Sl12对土壤可培养真菌数量的提升效果优于Sl13。(3)在不同水分梯度状况下,菌根苗的生物量和根冠比显著增高。菌根真菌促生效果从大到小排序为:正常≈轻度>重度>中度,苗木根冠比从大到小排序为:轻度>中度>重度≈正常,菌根化马尾松幼苗的菌根依存度从大到小排序为:正常>轻度>重度>中度。轻度干旱胁迫时,菌根真菌可以相对最大程度地通过提高根冠比,协助幼苗对水分的吸收过程。中度干旱胁迫水平下,菌根真菌的存活状态与幼苗的生长状态相对平衡,幼苗的菌根依存度最低。干旱胁迫压力的过度增大会导致植物对根系生物量投入的减少和菌根真菌对根冠比的影响减弱。(4)不同水分条件下,菌根苗的主根长度、主根径级、侧根数量、侧根长度、拓扑指数和分形维数均高于CK。随着干旱胁迫强度的增加,主根径级和一级侧根数目减小,根系的整体形态向地下部分延伸,水平方向的分布减少。菌根化苗木通过增加根系总长度、根系表面积、根系体积和根尖数,增强植株的抗旱性。正常水分和轻度干旱胁迫下,菌根化苗木根系的分支状态没有变化,根系的分支层次增加。重度干旱胁迫时,菌根化苗木根系的分支模式更趋近鱼骨形,相对增加了根系深度,在根系延展层次上的改善程度较小。(5)土壤pH值随着干旱胁迫强度的增大而升高,土壤酶活性随着干旱胁迫强度的增大而降低,可培养微生物数量下降。褐环乳牛肝菌可以在不同程度上提高幼苗根际的H+离子浓度,土壤酶活性和可培养微生物数量。