馬 蕾,李 勝,馬紹英,陳桂平,柴 強(qiáng),楊曉明
(1.甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,蘭州 730070;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院,蘭州 730070;3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心,蘭州 730070;4.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院,蘭州 730070;5.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物研究所,蘭州 730070)
根瘤菌-豆科植物構(gòu)成的共生體系是自然界生物固氮效率最高的體系,其固氮量占整個(gè)生物固氮量的3/4,是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最主要的氮素來(lái)源[1]。共生固氮可為宿主植物提供氮素,從而提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)、提高土壤氮素含量[2]。在自然條件下生長(zhǎng)的豌豆具有根瘤著生,但其數(shù)量有限,且固氮能力不強(qiáng)。接種適宜的根瘤菌可以大大提高豌豆的結(jié)瘤固氮能力,為自身生長(zhǎng)發(fā)育提供必需的氮素營(yíng)養(yǎng)[3],同時(shí)可以改善土壤肥力,提高作物產(chǎn)量。
水分脅迫是影響植物正常生長(zhǎng)發(fā)育最常見(jiàn)的環(huán)境因素,它會(huì)導(dǎo)致植物外部形態(tài)的變化和葉綠素合成受阻,光合器官受損,抑制光合作用反應(yīng)中心電子的傳遞、光能轉(zhuǎn)化、光合磷酸化以及光合作用暗反應(yīng)等一系列過(guò)程[4-5]。植物葉片中的光合器官-葉綠體受水分脅迫的影響,使光合性能降低,最終影響作物的生長(zhǎng)及產(chǎn)量形成[6]。研究表明,光合作用和葉綠素?zé)晒馓匦允亲魑锟鼓嫘陨碓u(píng)價(jià)的重要指標(biāo),葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)可以通過(guò)變化,快速、無(wú)傷害、準(zhǔn)確地反映出各種逆境脅迫對(duì)光合系統(tǒng)產(chǎn)生的影響[7]。目前,有關(guān)在逆境脅迫條件下光合作用和葉綠素?zé)晒馓匦缘难芯恳言谧匣ㄜ俎?、大豆等作物中廣泛開(kāi)展。李立輝等[8]研究發(fā)現(xiàn),苜蓿幼苗在水分脅迫下Pn、Gs、Tr、Ci、Fv/Fm均 降 低。周 相 娟 等[9]研 究 認(rèn) 為 接種根瘤菌可以提高大豆的光合能力,同時(shí)Fv/Fm顯著提高。目前國(guó)內(nèi)外在水分脅迫對(duì)作物光合和熒光特性的影響方面做了大量研究[10-14],但在水分脅迫下接種根瘤菌對(duì)豌豆植株生長(zhǎng)狀況、光合熒光特性的影響報(bào)道尚少。因此,本試驗(yàn)研究了不接種根瘤菌和根瘤共生的豌豆植株在水分脅迫下單株結(jié)瘤數(shù)、株高、地上部生物量、根冠比、SPAD、光合氣體交換參數(shù)以及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化,以期初步闡明豌豆植株與根瘤菌共生對(duì)水分脅迫的響應(yīng)機(jī)制,為豌豆的抗旱栽培提供理論參考。
以定西市農(nóng)科院提供的抗旱品種‘定豌8號(hào)’和甘肅省農(nóng)科院提供的非抗旱品種‘隴豌6號(hào)’為供試植物材料;以甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院提供的苜蓿根瘤菌Da99菌株和中國(guó)微生物菌種保藏中心提供的豌豆根瘤菌15735菌株為供試菌株。
將保藏的根瘤菌加入無(wú)菌水制成菌液,接種于YMA 固體培養(yǎng)基上進(jìn)行活化擴(kuò)增培養(yǎng)?;罨?代后接種于YMA 液體培養(yǎng)基中,置于180 r/min、28 ℃恒溫?fù)u床中培養(yǎng)。測(cè)定根瘤菌菌液的光密度值(OD 值),并將供試菌液OD 值調(diào)至于0.8。
試驗(yàn)采用盆栽的方式進(jìn)行,播種前用無(wú)菌水浸泡2種豌豆種子5h,并在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至發(fā)芽。篩選發(fā)芽健壯的豌豆種子在菌液中浸泡30min,同時(shí)以無(wú)菌水浸泡的豌豆種子作對(duì)照。播種于高35cm、內(nèi)徑30cm 的試驗(yàn)用盆中,供試土壤取自黃土高原半干旱區(qū)的定西市安定區(qū)鳳翔鎮(zhèn)景家店村,上茬種植作物為小麥,土壤為黃綿土,經(jīng)測(cè)定土壤中全氮含量為0.595g/kg,全磷0.452g/kg,全鉀12.15g/kg,有機(jī)質(zhì)6.90g/kg,田間持水量為23.08%。過(guò)篩后自然風(fēng)干,每盆裝土9.5kg,每個(gè)處理重復(fù)3次,共54盆。每盆盆栽等距離播種25粒,深度3~5cm,澆水使土壤含水量達(dá)田間持水量的75%,保持至出苗。待苗高達(dá)6~7cm 時(shí)定植,每盆留苗20株,并開(kāi)始水分脅迫處理。水分脅迫時(shí)期為從苗期至結(jié)莢期,脅迫程度分輕度脅迫(田間持水量的55%)和重度脅迫(田間持水量的35%),并以充分供水(田間持水量的75%)為對(duì)照。水分控制采用稱(chēng)量法,每2d稱(chēng)量1次[15]。每次稱(chēng)量后的試驗(yàn)盆隨機(jī)擺放,消除邊際效應(yīng)。
水分脅迫處理20d后,取一次鮮樣,為苗期測(cè)定材料。根據(jù)測(cè)定項(xiàng)目,取樣時(shí)從每個(gè)處理中隨機(jī)選取6株植株用于單株結(jié)瘤數(shù)、株高、冠層和根系的鮮質(zhì)量及干質(zhì)量的測(cè)定。以同樣的方法在花期和結(jié)莢期分別取樣。
生物量的測(cè)定:取樣后將豌豆植株的地上部和地下部分開(kāi),于105 ℃殺青30 min,80 ℃烘干至恒量,稱(chēng)量。地上部稱(chēng)量所得即為地上部生物量。地下部用于計(jì)算根冠比[16]。
根冠比=地下干質(zhì)量/地上干質(zhì)量[16]
光合參數(shù)的測(cè)定:在晴朗的天氣,用CI-340手持式光合測(cè)定儀于9:00-11:00測(cè)定。每個(gè)處理選擇3盆,每盆隨機(jī)挑選6株,每株選擇相同部位的功能葉2 片測(cè)定光合參數(shù)。包括Pn、Gs、。
熒光參數(shù)的測(cè)定:在9:00-11:00采用SNFP-789基礎(chǔ)型調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定,測(cè)定時(shí)在每個(gè)處理中選3盆,每盆隨機(jī)挑選6株,每株選擇相同部位的功能葉2片,先用暗適應(yīng)夾夾住葉片中部,待暗適應(yīng)20 min后進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定指標(biāo)為Fv/Fm[7]。
采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,并采用鄧肯新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)(P≤0.05),采用多因素試驗(yàn)的方差分析進(jìn)行3個(gè)因素及3 因素的互作對(duì)各指標(biāo)的顯著性分析(P≤0.05)。用Excel 2010處理數(shù)據(jù)和繪圖。
2.1.1 對(duì)豌豆植株單株結(jié)瘤數(shù)的影響 水分脅迫下根瘤共生豌豆植株單株結(jié)瘤數(shù)的變化如表1所示,水分在花期和結(jié)莢期對(duì)豌豆植株的單株結(jié)瘤數(shù)影響顯著,且隨著水分脅迫程度的增加呈降低趨勢(shì)。菌種在各生育時(shí)期對(duì)豌豆植株單株結(jié)瘤數(shù)影響顯著,接菌豌豆植株單株結(jié)瘤數(shù)在輕度脅迫下均高于不接菌,且差異顯著(P<0.05)。其中接種15735菌的豌豆植株單株結(jié)瘤數(shù)高于接種Da99菌,且在‘定豌8號(hào)’的花期和結(jié)莢期的充分供水和輕度脅迫下差異顯著(P<0.05),在‘隴豌6號(hào)’結(jié)莢期各水分處理下差異顯著(P<0.05)。品種在各生育時(shí)期對(duì)豌豆植株單株結(jié)瘤數(shù)影響顯著,且‘定豌8號(hào)’植株的單株結(jié)瘤數(shù)高于‘隴豌6號(hào)’。
水分與品種之間的交互作用在各生育時(shí)期對(duì)豌豆植株單株結(jié)瘤數(shù)的影響不顯著,水分和菌種,菌種和品種之間的交互作用在花期和結(jié)莢期對(duì)豌豆植株單株結(jié)瘤數(shù)影響顯著,水分、菌種、品種之間的交互作用在結(jié)莢期對(duì)豌豆植株單株結(jié)瘤數(shù)影響顯著。
表1 水分脅迫下根瘤共生豌豆植株單株結(jié)瘤數(shù)的變化(±s)Table 1 Changes of nodulation number of rhizobium symbiotic peaperplant under water stress
表1 水分脅迫下根瘤共生豌豆植株單株結(jié)瘤數(shù)的變化(±s)Table 1 Changes of nodulation number of rhizobium symbiotic peaperplant under water stress
注:不同小寫(xiě)字母表示同列(同一時(shí)期)各處理間差異顯著。NS表示P>0.05。下表同。Note:Different lowercase letters indicate significant differences among treatments in the same column(same period).NS:P>0.05.The same below.
處理 Treatment水分 Water 菌種 Strain 品種 Variety苗期Seedling stage花期Blooming stage結(jié)莢期Fruiting stage充分供水Adequate water supply不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.0±0.000d 3.3±0.667i 2.3±0.333f隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.0±0.000d 2.7±0.334i 1.7±0.281f Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 6.0±0.577ab 20.0±1.333bc 11.3±1.257b隴豌6號(hào)Longwan No.6 4.7±0.333ab 12.7±0.333ef 7.3±1.202cd 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 7.0±0.578a 28.0±2.403a 17.3±1.154a隴豌6號(hào)Longwan No.6 5.7±1.201ab 15.3±1.155de 9.0±1.763bc輕度脅迫Mild stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.3±0.667cd 3.3±0.000i 3.0±0.333ef隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.3±0.333d 2.7±0.000i 2.0±0.367f Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 5.7±1.527ab 18.3±0.576cd 10.7±0.577b隴豌6號(hào)Longwan No.6 5.0±0.467ab 10.3±0.333fg 6.3±0.882d 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 7.0±1.527a 22.0±0.577b 15.0±0.546a隴豌6號(hào)Longwan No.6 5.0±1.505ab 12.3±0.571ef 9.0±2.401bc重度脅迫Severe stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.0±0.577d 2.0±0.330i 1.3±0.153f隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.0±0.000d 1.3±0.565i 1.0±0.021f Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 4.7±0.333ab 15.0±0.810e 10.0±0.514b隴豌6號(hào)Longwan No.6 4.3±1.202ab 7.0±0.333h 5.3±0.517de 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 5.7±0.333ab 15.3±0.501de 10.3±0.637b隴豌6號(hào)Longwan No.6 3.7±0.258bc 8.0±0.231gh 6.7±0.577cd顯著性Significance(P)水分Water(W) NS 0.000 0.000菌種Strain(S) 0.000 0.000 0.000品種Variety(V) 0.007 0.000 0.000水分×菌種W×S NS 0.000 0.013水分×品種W×V NS NS NS菌種×品種S×V NS 0.000 0.000水分×菌種×品種W×S×V NS NS 0.032
2.1.2 對(duì)豌豆植株株高的影響 植物形態(tài)指標(biāo)的變化趨勢(shì)能夠直觀(guān)地反映不同水平處理對(duì)植物生長(zhǎng)的影響[18]。表2 為豌豆植株株高的變化情況,各生育時(shí)期水分對(duì)豌豆植株株高影響顯著。水分脅迫下接菌與不接菌豌豆植株的株高均呈下降趨勢(shì),且在重度脅迫下差異顯著(P <0.05)。菌種在各生育時(shí)期對(duì)豌豆植株株高影響顯著,接菌處理的豌豆植株株高高于不接菌處理,且在‘定豌8號(hào)’重度脅迫下差異顯著(P<0.05)。同時(shí)不同菌種對(duì)2種豌豆植株株高的影響不同,接種15735菌的豌豆植株的株高高于接種Da99菌的處理,且在重度脅迫下除‘隴豌6號(hào)’的苗期和花期其余處理均表現(xiàn)出顯著差異(P<0.05)。品種在各生育時(shí)期對(duì)豌豆植株株高影響顯著,其中‘定豌8號(hào)’植株株高在各生育時(shí)期顯著高于‘隴豌6號(hào)’(P<0.05)。
當(dāng)下,部分農(nóng)民在思想觀(guān)念上存在誤區(qū),認(rèn)為所謂城鎮(zhèn)化就是人口要向城市聚集,在大城市實(shí)現(xiàn)居住、就業(yè)。農(nóng)民作為城鎮(zhèn)化的主體之一是城鎮(zhèn)化自下而上的推動(dòng)者,其就地就近城鎮(zhèn)化意愿是就地就近城鎮(zhèn)化發(fā)展的本質(zhì)性推動(dòng)力。因此,就地就近城鎮(zhèn)化過(guò)程中應(yīng)理性分析農(nóng)村人口城鎮(zhèn)化意愿的影響因素及相關(guān)規(guī)律,有區(qū)別、有重點(diǎn)、有層次地對(duì)農(nóng)民城鎮(zhèn)化意愿進(jìn)行分析、判斷、應(yīng)對(duì)、引導(dǎo),從而“因村制宜”地進(jìn)行城鎮(zhèn)化理念意識(shí)的誤區(qū)糾正和方向引導(dǎo),促進(jìn)農(nóng)村人口對(duì)“城鎮(zhèn)化”形成健康理性認(rèn)知并進(jìn)一步提升人口就地就近城鎮(zhèn)化路徑的可接受度。
在各生育時(shí)期各因素之間的交互作用對(duì)豌豆植株株高的影響顯著。其中在重度脅迫下,接種15735菌的‘定豌8號(hào)’植株在各生育期的株高較不接菌處理分別增加了42.83%、38.55%、31.07%,相同條件下的‘隴豌6號(hào)’較不接菌處理分別增加了37.19%、10.34%、17.32%。
表2 水分脅迫下根瘤共生豌豆植株株高的變化(±s)Table 2 Changes of plant height of rhizobium symbiotic pea under water stress cm
表2 水分脅迫下根瘤共生豌豆植株株高的變化(±s)Table 2 Changes of plant height of rhizobium symbiotic pea under water stress cm
處理 Treatment水分 Water 菌種 Strain 品種 Variety苗期Seedling stage花期Blooming stage結(jié)莢期Fruiting stage充分供水Adequate water supply不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 57.00±0.577b 61.67±1.667bc 69.67±0.881b隴豌6號(hào)Longwan No.6 19.00±0.577hi 25.00±0.577fg 27.00±0.578i Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 59.67±3.929b 62.00±1.527bc 72.33±1.452b隴豌6號(hào)Longwan No.6 22.33±0.333gh 26.00±0.577f 28.33±0.881hi 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 68.68±0.533a 75.00±2.082a 76.63±2.073a隴豌6號(hào)Longwan No.6 23.67±0.333fg 26.67±0.333f 30.67±0.668h輕度脅迫Mild stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 39.80±0.907de 43.00±0567d 55.67±0.881e隴豌6號(hào)Longwan No.6 19.00±0.577hi 20.67±0.882hi 25.67±0.653i Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 42.33±1.452d 61.33±1.854bc 61.33±1.855d隴豌6號(hào)Longwan No.6 19.00±0.577hi 21.33±0.336hi 26.00±0.567i 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 57.33±1.202b 64.00±0.573b 65.00±0.578c隴豌6號(hào)Longwan No.6 21.00±0.577gh 22.67±0.667gh 28.00±1.154hi重度脅迫Severe stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 26.43±1.260f 36.67±0.667e 40.67±0.668g隴豌6號(hào)Longwan No.6 14.33±0.667j 17.33±0.333j 20.67±0.333j Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 38.33±0.882e 41.00±1.527d 43.83±0.927f隴豌6號(hào)Longwan No.6 14.33±0.667j 19.33±0.337ij 21.00±0.456j 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 46.24±1.432c 59.66±0.301c 59.00±0.538d隴豌6號(hào)Longwan No.6 16.67±0.333ij 19.00±0.507ij 25.00±1.527i顯著性Significance(P)水分Water(W) 0.000 0.000 0.000菌種Strain(S) 0.000 0.000 0.000品種Variety(V) 0.000 0.000 0.000水分×菌種W×S 0.049 0.000 0.000水分×品種W×V 0.00 0.000 0.000菌種×品種S×V 0.00 0.000 0.000水分×菌種×品種W×S×V 0.03 0.000 0.004
2.1.3 對(duì)豌豆植株地上部生物量的影響 植物可以根據(jù)自身所處逆境條件的變化調(diào)節(jié)各構(gòu)件之間的生物量分配,以適應(yīng)環(huán)境的變化,因此能直觀(guān)地反映植物生長(zhǎng)與脅迫程度之間的關(guān)系[19]。如表3所示,水分在各生育時(shí)期對(duì)豌豆植株地上部生物量的影響顯著,且均隨水分脅迫程度的增加而降低。菌種在各生育時(shí)期對(duì)豌豆植株地上部生物量的影響顯著,接種根瘤菌的豌豆植株地上部生物量高于不接菌處理,同時(shí)除‘隴豌6號(hào)’結(jié)莢期,其余各處理下接種根瘤菌的豌豆植株生物量均顯著高于不接菌處理(P<0.05)。品種在各生育時(shí)期對(duì)豌豆植株地上部生物量的影響顯著,且‘定豌8 號(hào)’植株地上部生物量高于‘隴豌6號(hào)’。
在各生育時(shí)期水分與菌種、菌種與品種之間的交互作用對(duì)豌豆植株地上部生物量影響顯著。其中在重度脅迫下,接種15735菌的‘定豌8號(hào)’植株在各生育時(shí)期的地上部生物量較不接菌處理分別增加了23.13%、25.75%、50.37%,‘隴豌6號(hào)’分別增加了14.35%、29.86%、21.38%。接種Da99菌的‘定豌8號(hào)’植株在各生育時(shí)期地上部生物量較不接菌處理分別增加了18.99%、18.38%、21.09%,‘隴 豌6 號(hào)’分 別 增 加 了11.00%、19.11%、10.31%。同 時(shí) 接 種15735 菌的豌豆植株地上部生物量均高于接種Da99菌處理。其中,在重度脅迫下接種15735菌的‘定豌8號(hào)’在各生育時(shí)期的地上部生物量較‘隴豌6號(hào)’分別高23.58%、23.23%、37.88%。
表3 水分脅迫下根瘤共生豌豆植株地上部生物量的變化(±s)Table 3 Changes of aboveground biomass of rhizobium symbiotic pea under water stress g
表3 水分脅迫下根瘤共生豌豆植株地上部生物量的變化(±s)Table 3 Changes of aboveground biomass of rhizobium symbiotic pea under water stress g
處理 Treatment水分 Water 菌種 Strain 品種 Variety苗期Seedling stage花期Blooming stage結(jié)莢期Fruiting stage充分供水Adequate water supply不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.581±0.031bc 1.644±0.009ef 1.995±0.050c隴豌6號(hào)Longwan No.6 1.181±0.013ef 1.243±0.066ij 1.401±0.030fg Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 2.240±0.045a 2.243±0.015b 2.295±0.045b隴豌6號(hào)Longwan No.6 1.479±0.015cd 1.584±0.010fg 1.592±0.056e 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 2.341±0.028a 2.390±0.068a 2.473±0.063a隴豌6號(hào)Longwan No.6 1.682±0.023b 1.774±0.020de 1.811±0.046d輕度脅迫Mild stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.443±0.019cd 1.451±0.023gh 1.519±0.106ef隴豌6號(hào)Longwan No.6 1.033±0.228fg 1.088±0.031k 1.304±0.017gh Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.627±0.134bc 1.856±0.032d 1.945±0.018cd隴豌6號(hào)Longwan No.6 1.306±0.014de 1.332±0.028hi 1.363±0.077fgh 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.765±0.067b 1.932±0.071c 2.125±0.039bc隴豌6號(hào)Longwan No.6 1.495±0.006c 1.393±0.132h 1.599±0.040e重度脅迫Severe stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.016±0.007gh 1.126±0.024k 1.185±0.064hi隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.836±0.072i 0.837±0.018l 0.912±0.080j Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.016±0.007ef 1.333±0.070hi 1.435±0.089efg隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.836±0.072hi 0.997±0.047k 1.006±0.018ij 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.016±0.007e 1.416±0.046h 1.782±0.080d隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.836±0.072hi 1.087±0.057k 1.107±0.078i顯著性Significance(P)水分Water(W) 0.000 0.000 0.000菌種Strain(S) 0.000 0.000 0.000品種Variety(V) 0.000 0.000 0.000水分×菌種W×S 0.000 0.000 NS水分×品種W×V 0.001 0.000 0.006菌種×品種S×V 0.000 0.011 0.001水分×菌種×品種W×S×V 0.000 NS NS
2.1.4 對(duì)豌豆植株根冠比的影響 根冠比反映了根系與地上部之間干物質(zhì)積累的關(guān)系,它受遺傳因素決定,也受到環(huán)境的影響[9]。如表4所示,水分在各生育時(shí)期對(duì)豌豆植株根冠比影響顯著,2種豌豆植株的根冠比均隨著水分脅迫程度的增加而增加。菌種在各生育時(shí)期對(duì)豌豆植株根冠比的影響顯著,且根瘤共生豌豆植株的根冠比高于不接菌處理,在重度脅迫下接種15735菌與不接菌處理間的差異達(dá)顯著水平(P<0.05),同時(shí)接種15735菌的豌豆植株根冠比高于接種Da99菌處理。品種在各生育時(shí)期對(duì)豌豆植株根冠比影響顯著,其中‘定豌8 號(hào)’植株的根冠比大于‘隴豌6號(hào)’。
在結(jié)莢期,水分和品種、菌種和品種之間的互作對(duì)豌豆植株根冠比影響顯著。且在長(zhǎng)期的水分脅迫下,豌豆植株從苗期至結(jié)莢期根冠比呈現(xiàn)降低趨勢(shì),同時(shí)在結(jié)莢期的輕度和重度脅迫下,接種15735菌的‘定豌8號(hào)’植株的根冠比較不接菌處理分別增加了1.34倍和1.35倍,接種Da99菌的‘定豌8號(hào)’植株的根冠比較不接菌處理分別增加了1.24倍和1.27倍,相同條件下接種15735菌的‘隴豌6 號(hào)’根冠比較不接菌處理分別增加了1.06倍和1.26倍,接種Da99菌較不接菌處理分別增加了1.13倍和1.16倍。
表4 水分脅迫下根瘤共生豌豆植株根冠比的變化(±s)Table 4 Changes of root-shoot ratio of rhizobium symbioticperplant under water stress
表4 水分脅迫下根瘤共生豌豆植株根冠比的變化(±s)Table 4 Changes of root-shoot ratio of rhizobium symbioticperplant under water stress
處理 Treatment水分 Water 菌種 Strain 品種 Variety苗期Seedling stage花期Blooming stage結(jié)莢期Fruiting stage充分供水Adequate water supply不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.149±0.015gh 0.139±0.006ghi 0.106±0.020f隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.091±0.007l 0.074±0.003l 0.103±0.006f Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.176±0.008fg 0.159±0.014fgh 0.132±0.013cd隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.106±0.018kl 0.092±0.006kl 0.117±0.007ef 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.221±0.008cde 0.171±0.006cde 0.147±0.005cd隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.114±0.008jk 0.099±0.012jkl 0.133±0.011cde輕度脅迫Mild stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.195±0.016de 0.173±0.016def 0.151±0.019cd隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.145±0.015ij 0.122±0.013ijk 0.111±0.007ef Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.232±0.009cd 0.204±0.019de 0.192±0.001b隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.156±0.019hij 0.134±0.009hij 0.125±0.007def 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.263±0.011b 0.238±0.014bc 0.204±0.010b隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.183±0.023hij 0.136±0.013hij 0.138±0.011cd重度脅迫Severe stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.239±0.027bc 0.228±0.017bcd 0.193±0.018b隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.162±0.004hi 0.143±0.009hi 0.125±0.011def Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.276±0.024b 0.260±0.010b 0.239±0.017ab隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.208±0.014ef 0.189±0.010efg 0.145±0.020def 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.327±0.021a 0.297±0.010a 0.259±0.114a隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.239±0.025de 0.194±0.014def 0.158±0.016c顯著性Significance(P)水分Water(W) 0.000 0.000 0.000菌種Strain(S) 0.000 0.000 0.000品種Variety(V) 0.000 0.000 0.000水分×菌種W×S NS 0.000 NS水分×品種W×V NS 0.000 0.000菌種×品種S×V NS NS 0.002水分×菌種×品種W×S×V NS 0.008 NS
SPAD 是一個(gè)無(wú)量綱數(shù),反映了植物葉綠素相對(duì)含量[19]。由表5可以看出,水分、菌種、品種在各生育時(shí)期對(duì)豌豆植株SPAD 值影響顯著。其中接菌和不接菌處理的豌豆植株SPAD 值均隨水分脅迫程度的增加呈下降趨勢(shì)。接菌豌豆植株的SPAD 值均高于不接菌,且在重度脅迫下,接菌處理的‘定豌8號(hào)’SPAD 值顯著高于不接菌處理(P<0.05)。同時(shí)接種15735菌的豌豆植株SPAD 值大于接種Da99菌處理。其中,在重度脅迫下,接種15735菌的‘定豌8號(hào)’SPAD 值在各生育時(shí)期較不接菌處理分別增加了13.22%、28.98%、20.58%,接種15735菌的‘隴豌6號(hào)’較不接菌處理分別增加了18.36%、17.36%、14.29%。各因素之間的交互作用對(duì)豌豆植株SPAD 值的影響不顯著。
2.3.1 對(duì)Pn的影響 Pn在一定程度上決定著植物生長(zhǎng)速度的快慢,決定了植物吸收CO2釋放O2的能力,體現(xiàn)了植物對(duì)于物質(zhì)積累的能力,展現(xiàn)了植物在其群落空間占有中是否具有優(yōu)勢(shì),同時(shí)也是高光效品種選育的重要指標(biāo)[19]。水分脅迫下根瘤共生豌豆植株P(guān)n的變化如表6 所示。水分、菌種、品種在各生育時(shí)期對(duì)豌豆植株P(guān)n影響顯著。隨著水分脅迫程度的增加根瘤共生和不接菌處理的豌豆植株P(guān)n均呈現(xiàn)下降趨勢(shì),且在‘定豌8號(hào)’的苗期和結(jié)莢期、‘隴豌6號(hào)’的花期和結(jié)莢期Pn下降顯著(P<0.05)。接菌豌豆植株的Pn高于不接菌處理,且不同菌對(duì)其影響不同,接種15735菌豌豆植株的Pn高于接種Da99菌的處理,且在‘定豌8號(hào)’的苗期和結(jié)莢期差異顯著(P<0.05)。各因素之間的交互作用對(duì)豌豆植株P(guān)n的影響不顯著。
表5 水分脅迫下根瘤共生豌豆葉片SPAD值的變化(±s)Table 5 Changes of SPAD value in rhizobium symbiotic pea leaves under water stress
表5 水分脅迫下根瘤共生豌豆葉片SPAD值的變化(±s)Table 5 Changes of SPAD value in rhizobium symbiotic pea leaves under water stress
處理 Treatment水分 Water 菌種 Strain 品種 Variety苗期Seedling stage花期Blooming stage結(jié)莢期Fruiting stage充分供水Adequate water supply不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 44.03±0.376bc 39.73±0.869cd 36.97±0.481bc隴豌6號(hào)Longwan No.6 43.23±1.392bcd 36.47±0.578fg 33.63±1.598def Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 45.33±0.612bc 43.50±1.423b 37.73±1.334ab隴豌6號(hào)Longwan No.6 45.00±1.607bc 41.50±0.723cd 35.57±1.641bcd 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 51.87±0.829a 47.77±0.924a 41.03±0.581a隴豌6號(hào)Longwan No.6 46.83±1.284b 42.13±0.669bc 38.37±1.714ab輕度脅迫Mild stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 38.70±0.819f 33.77±0.521ghi 34.00±0.404cde隴豌6號(hào)Longwan No.6 38.60±0.360f 31.23±0.240ij 30.27±2.310fgh Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 42.77±1.298cde 38.80±1.308de 35.10±0.513bcd隴豌6號(hào)Longwan No.6 39.70±0.642ef 35.97±0.470fgh 30.70±1.709efg 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 44.07±1.017bc 40.27±0.845cd 37.87±0.913ab隴豌6號(hào)Longwan No.6 43.20±0.376def 36.77±0.536ef 32.60±1.209def重度脅迫Severe stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 34.33±0.674g 28.53±0.606kl 28.17±0.895ghi隴豌6號(hào)Longwan No.6 27.73±0.328h 25.23±0.233m 22.97±0.417j Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 37.77±0.569f 33.50±2.281hi 30.13±1.683fgh隴豌6號(hào)Longwan No.6 29.87±0.448h 27.53±0.448lm 24.87±0.463ijk 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 38.87±3.217f 36.80±0.529fg 35.47±0.240bcd隴豌6號(hào)Longwan No.6 33.97±0.440g 30.53±0.318jk 26.80±0.115hi顯著性Significance(P)水分Water(W) 0.000 0.000 0.000菌種Strain(S) 0.000 0.000 0.000品種Variety(V) 0.000 0.000 0.000水分×菌種W×S NS NS NS水分×品種W×V 0.002 NS 0.019菌種×品種S×V NS NS NS水分×菌種×品種W×S×V 0.038 NS NS
2.3.2 對(duì)Gs的影響 氣孔是進(jìn)行氣體交換的主要器官,在干旱條件下植物通過(guò)葉表皮氣孔下陷加大密度、縮小孔徑來(lái)節(jié)約體內(nèi)水分,保證自身不會(huì)因?yàn)檫^(guò)度失水而萎蔫死亡[20]。在水分脅迫下根瘤共生豌豆植株的Gs變化如表7 所示,Gs的變化趨勢(shì)與凈光合速率的變化趨勢(shì)基本相同,且在各生育時(shí)期受水分、菌種、品種的影響顯著。接菌和不接菌處理的豌豆植株Gs隨著水分脅迫程度的增加而降低,且接菌處理豌豆植株Gs大于不接菌處理。輕度和重度脅迫下,苗期和花期接菌豌豆的Gs顯著高于不接菌處理(P<0.05)。
水分、菌種、品種之間的交互作用對(duì)豌豆植株Gs影響顯著,各處理接種15735 菌豌豆植株的Gs大于接種Da99菌。重度脅迫下,苗期接菌處理的‘定豌8 號(hào)’Gs分別較不接菌處理增加了3.39倍和1.67倍,在花期分別增加了2.13倍和1.54倍,在結(jié)莢期分別增加了2.10 倍和1.27倍。苗期接種15735菌和Da99菌的‘隴豌6號(hào)’的Gs較不接菌處理分別增加了2.9倍和2.6倍,花期分別增加了2.1倍和1.57倍,結(jié)莢期分別增加了1.75倍和1.45倍。
表6 水分脅迫下根瘤共生豌豆葉片凈光合速率(Pn)的變化(±s)Table 6 Changes of net photosynthetic rate of rhizobium symbiotic pea leaves under water stress μmol/(m2·s)
表6 水分脅迫下根瘤共生豌豆葉片凈光合速率(Pn)的變化(±s)Table 6 Changes of net photosynthetic rate of rhizobium symbiotic pea leaves under water stress μmol/(m2·s)
處理 Treatment水分 Water 菌種 Strain 品種 Variety苗期Seedling stage花期Blooming stage結(jié)莢期Fruiting stage充分供水Adequate water supply不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 5.947±0.469cd 11.887±1.466bcd 8.273±0.467c隴豌6號(hào)Longwan No.6 4.453±0.2813fgh 10.227±0.589defg 6.870±0.319de Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 7.127±0.312b 13.310±0.488ab 10.423±0.557b隴豌6號(hào)Longwan No.6 5.437±0.633de 11.820±0.368bcd 7.020±0.482de 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 8.597±0.390a 14.220±0.441a 12.187±0.113a隴豌6號(hào)Longwan No.6 6.343±0.229bc 12.767±0.623abc 7.643±0.137cd輕度脅迫Mild stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 3.757±0.196hi 9.307±0.944fgh 6.553±0.139ef隴豌6號(hào)Longwan No.6 3.307±0.313i 7.860±0.595hi 4.620±0.160hij Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 4.730±0.365efg 11.600±0.341bcde 6.803±0.092de隴豌6號(hào)Longwan No.6 4.077±0.613ghi 9.753±0.348efg 5.357±0.199ghi 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 6.607±0.573bc 12.060±0.489bcd 7.667±0.402c隴豌6號(hào)Longwan No.6 5.010±0.673ef 10.890±0.215cdef 5.810±0.283efg重度脅迫Severe stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.370±0.507k 5.960±0.819jk 3.357±1.02k隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.533±0.484k 4.963±0.483k 1.913±0.277l Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 2.287±0.545j 6.957±0.364ij 4.513±0.192ij隴豌6號(hào)Longwan No.6 1.750±0.678jk 5.147±0.436jk 3.563±0.164jk 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 3.983±0.188ghi 8.723±1.11ghi 5.670±0.217fgh隴豌6號(hào)Longwan No.6 2.437±0.373j 6.970±0.200ij 4.863±0.635ghi顯著性Significance(P)水分Water(W) 0.000 0.000 0.000菌種Strain(S) 0.000 0.000 0.000品種Variety(V) 0.000 0.000 0.000水分×菌種W×S NS NS NS水分×品種W×V 0.047 NS 0.000菌種×品種S×V NS NS NS水分×菌種×品種W×S×V NS NS 0.006
2.3.3 對(duì)Tr的影響 Tr作為定量衡量植物蒸騰特性的重要指標(biāo)之一,其大小可在一定程度上反映植物調(diào)節(jié)葉片溫度、降低水分損失及適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力[21]。如表8所示,水分、菌種、品種在各生育時(shí)期對(duì)豌豆植株Tr的影響顯著,隨著水分脅迫程度的增加Tr呈下降趨勢(shì)。在花期,隨著水分脅迫程度的增加‘定豌8號(hào)’Tr顯著下降(P<0.05)。在苗期和結(jié)莢期,隨著水分脅迫程度的增加‘隴豌6號(hào)’Tr顯著下降(P<0.05)。水分脅迫下,接菌的豌豆植株Tr高于不接菌處理。不同菌對(duì)豌豆植株影響不同,接種15735菌的豌豆植株Tr高于接種Da99菌處理,且在相同處理下,‘定豌8號(hào)’植株Tr高于‘隴豌6號(hào)’。在苗期和結(jié)莢期各因素之間的交互作用對(duì)豌豆植株Tr的影響不顯著。
表7 水分脅迫下根瘤共生豌豆葉片氣孔導(dǎo)度(Gs)的變化(±s)Table 7 Changes of stomatal conductance of rhizobium symbiotic pea leaves under water stress mmol/(m2·s)
表7 水分脅迫下根瘤共生豌豆葉片氣孔導(dǎo)度(Gs)的變化(±s)Table 7 Changes of stomatal conductance of rhizobium symbiotic pea leaves under water stress mmol/(m2·s)
處理 Treatment水分 Water 菌種 Strain 品種 Variety苗期Seedling stage花期Blooming stage結(jié)莢期Fruiting stage充分供水Adequate water supply不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.031±0.000g 0.085±0.003d 0.060±0.003g隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.026±0.001h 0.084±0.003de 0.037±0.001j Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.042±0.002de 0.101±0.001bc 0.092±0.001bc隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.043±0.001d 0.100±0.002bc 0.072±0.005ef 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.073±0.002a 0.111±0.001a 0.102±0.004a隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.047±0.002c 0.103±0.002abc 0.085±0.005cd輕度脅迫Mild stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.026±0.000h 0.073±0.001fg 0.057±0.002gh隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.011±0.000i 0.067±0.002gh 0.035±0.002j Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.038±0.001ef 0.095±0.001c 0.065±0.003fg隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.027±0.002gh 0.077±0.004ef 0.038±0.002j 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.065±0.001b 0.107±0.005ab 0.094±0.001b隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.038±0.001f 0.100±0.001bc 0.078±0.002de重度脅迫Severe stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.018±0.000j 0.046±0.001i 0.041±0.004i隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.010±0.000j 0.030±0.001j 0.020±0.001k Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.030±0.001g 0.071±0.006fgh 0.052±0.002hi隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.026±0.002h 0.047±0.001i 0.029±0.002j 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.061±0.004b 0.098±0.003c 0.086±0.002bc隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.029±0.002h 0.063±0.005h 0.035±0.001j顯著性Significance(P)水分Water(W) 0.000 0.000 0.000菌種Strain(S) 0.000 0.000 0.000品種Variety(V) 0.000 0.000 0.000水分×菌種W×S NS 0.000 0.000水分×品種W×V 0.000 0.000 0.000菌種×品種S×V 0.000 0.023 NS水分×菌種×品種W×S×V 0.003 0.035 0.000
2.3.4 對(duì)Ci的影響 在光合作用的氣孔限制分析中,Ci的變化方向是確定光合速率變化的主要原因和是否為氣孔因素的必不可少的判斷依據(jù)[22]。水分脅迫下根瘤共生豌豆植株Ci的變化如表9所示。各生育期水分、品種、水分和菌種之間的交互作用對(duì)豌豆植株Ci的影響顯著。水分脅迫下豌豆植株的Ci因脅迫程度以及菌種的不同而表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。苗期2種豌豆植株的Ci隨水分脅迫程度的增加而呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。輕度脅迫下,接菌處理的豌豆植株Ci高于不接菌處理,且接種15735菌的‘定豌8號(hào)’顯著高于不接菌處理(除結(jié)莢期)(P <0.05)。重度脅迫下,接菌處理的豌豆植株Ci低于不接菌處理,且接種15735菌的‘定豌8號(hào)’顯著低于不接菌處理(P<0.05)。在花期,接種Da99菌和不接菌的‘定豌8號(hào)’植株的Ci隨水分脅迫程度的增加而增大,而接種15735菌的豌豆植株仍表現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)。接菌和不接菌處理的‘隴豌6號(hào)’植株的Ci均隨水分脅迫程度的增加而增加。在結(jié)莢期,接菌和不接菌處理的2種豌豆植株Ci隨水分脅迫程度而增加,但接菌豌豆植株的Ci小于不接菌處理。以上結(jié)果表明接種根瘤菌可以緩解水分脅迫對(duì)植株光合反應(yīng)的抑制,且接種15735菌對(duì)‘定豌8號(hào)’的影響更大。
表8 水分脅迫下根瘤共生豌豆葉片蒸騰速率(Tr)的變化(±s)Table 8 Changes of leaf transpiration rate of rhizobium symbiotic pea under water stress mmol/(m2·s)
表8 水分脅迫下根瘤共生豌豆葉片蒸騰速率(Tr)的變化(±s)Table 8 Changes of leaf transpiration rate of rhizobium symbiotic pea under water stress mmol/(m2·s)
處理 Treatment水分 Water 菌種 Strain 品種 Variety苗期Seedling stage花期Blooming stage結(jié)莢期Fruiting stage充分供水Adequate water supply不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.41±0.038c 1.77±0.042e 1.59±0.044cd隴豌6號(hào)Longwan No.6 1.37±0.046c 1.54±0.024ef 1.55±0.020cde Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.57±0.018b 1.91±0.026b 1.81±0.012ab隴豌6號(hào)Longwan No.6 1.46±0.042c 1.80±0.019c 1.65±0.017bc 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.82±0.015a 2.06±0.012a 1.91±0.009a隴豌6號(hào)Longwan No.6 1.57±0.063b 1.98±0.021b 1.67±0.058bc輕度脅迫Mild stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.99±0.046fg 1.49±0.018fg 1.38±0.026ef隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.94±0.017gh 1.28±0.012ij 1.05±0.038ghi Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.22±0.009d 1.59±0.047de 1.40±0.041ef隴豌6號(hào)Longwan No.6 1.06±0.018ef 1.41±0.012gh 1.15±0.027gh 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.46±0.006c 1.80±0.026c 1.42±0.253def隴豌6號(hào)Longwan No.6 1.12±0.047e 1.62±0.030d 1.24±0.017fg重度脅迫Severe stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.84±0.029hi 1.21±0.012i 1.06±0.017ghi隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.79±0.026i 1.04±0.035l 0.88±0.015i Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.03±0.021efg 1.30±0.029jk 1.13±0.011gh隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.83±0.009hi 1.20±0.032k 0.98±0.029hi 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 1.23±0.112d 1.50±0.026f 1.35±0.021ef隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.86±0.025hi 1.34±0.032hi 1.05±0.038ghi顯著性Significance(P)水分Water(W) 0.000 0.000 0.000菌種Strain(S) 0.000 0.000 0.000品種Variety(V) 0.000 0.000 0.000水分×菌種W×S NS 0.003 NS水分×品種W×V NS NS NS菌種×品種S×V 0.000 0.000 NS水分×菌種×品種W×S×V NS 0.036 NS
Fv/Fm表示植物葉片暗適應(yīng)后PSⅡ的最大光化學(xué)效率,可以反映環(huán)境脅迫下葉片光抑制的程度,當(dāng)植物在正常環(huán)境下生長(zhǎng)時(shí),該參數(shù)基本穩(wěn)定,但在逆境脅迫下會(huì)明顯降低[23-24]。如表10所示,在各生育期,水分、菌種、品種對(duì)豌豆植株Fv/Fm的影響不顯著,接菌豌豆植株的Fv/Fm變化趨勢(shì)與不接菌處理基本相同,均隨水分脅迫程度的增加而降低,這可能是因?yàn)樗置{迫抑制了PSⅡ反應(yīng)中心電子的傳遞,從而降低PSⅡ反應(yīng)中心放氧活性。接菌豌豆的Fv/Fm值大于不接菌處理,2 種菌對(duì)豌豆植株的影響不同,接種15735菌的豌豆植株的Fv/Fm值高于接種Da99菌的處理,并在苗期顯著高于不接菌處理(P <0.05)。各因素之間的交互作用對(duì)豌豆植株Fv/Fm的影響不顯著。
水分脅迫下植物的生長(zhǎng)發(fā)育和根系形態(tài)會(huì)發(fā)生不同程度的變化[25]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,水分脅迫下豌豆植株在各生育時(shí)期單株結(jié)瘤數(shù)、株高、地上部生物量均下降,根冠比增大,但接種根瘤菌提高了豌豆植株在水分脅迫下的單株結(jié)瘤數(shù)、株高、地上部生物量和根冠比。這可能是由于根瘤菌成功侵染豌豆植株根部,形成較多的根瘤,增強(qiáng)了植株的固氮能力,提高了土壤肥力,為植株提供更多氮素營(yíng)養(yǎng),改善作物的生長(zhǎng)狀況[26-27]。相比于不接菌和接種Da99 菌的豌豆植株,接種15735 菌對(duì)水分脅迫下2 種豌豆的生長(zhǎng)具有較好的促進(jìn)作用。
表9 水分脅迫下根瘤共生豌豆葉片胞間二氧化碳濃度(Ci)的變化(±s)Table 9 Changes of intercellular carbon dioxide concentration in rhizobium symbiotic pea leaves under water stress μmol/mol
表9 水分脅迫下根瘤共生豌豆葉片胞間二氧化碳濃度(Ci)的變化(±s)Table 9 Changes of intercellular carbon dioxide concentration in rhizobium symbiotic pea leaves under water stress μmol/mol
處理 Treatment水分 Water 菌種 Strain 品種 Variety苗期Seedling stage花期Blooming stage結(jié)莢期Fruiting stage充分供水Adequate water supply不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 579.4±4.658cd 544.2±10.453h584.9±4.016cdef隴豌6號(hào)Longwan No.6 509.2±3.339hi 506.3±5.526i 523.7±2.718h Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 585.3±3.107bc 566.0±7.905f590.8±2.484bcde隴豌6號(hào)Longwan No.6 516.1±9.710ghi 540.0±3.995h 548.3±4.762gh 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 595.9±8.655ab 607.9±4.552a 595.5±4.614bcd隴豌6號(hào)Longwan No.6 525.2±4.873fgh 542.1±3.598h 558.4±2.156fg輕度脅迫Mild stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 539.7±9.125f 573.8±4.658ef 608.3±6.629abc隴豌6號(hào)Longwan No.6 423.3±2.519l 567.0±3.194f 573.8±3.284def Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 561.8±3.917e 585.0±5.303c 603.9±5.416bc隴豌6號(hào)Longwan No.6 454.1±2.507k 556.0±7.498g 564.5±1.665efg 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 568.6±2.026de 586.8±6.702c 598.5±1.874bcd隴豌6號(hào)Longwan No.6 478.1±3.742j 546.6±4.223h 564.2±5.119efg重度脅迫Severe stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 603.8±7.217a 583.1±5.296b 633.8±4.080a隴豌6號(hào)Longwan No.6 568.0±3.040de 583.1±5.296cd 601.8±2.392bcd Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 600.7±4.744ab 576.1±6.054b 618.2±3.460ab隴豌6號(hào)Longwan No.6 529.0±6.217fg 576.2±6.054de 593.3±3.947bcde 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 573.4±5.350cde 568.5±7.462c 614.5±3.306bc隴豌6號(hào)Longwan No.6 505.5±3.216i 568.5±7.462ef 584.7±2.412cdef顯著性Significance(P)水分Water(W) 0.000 0.000 0.000菌種Strain(S) NS 0.000 NS品種Variety(V) 0.000 0.000 0.000水分×菌種W×S 0.000 0.000 0.021水分×品種W×V 0.000 0.000 NS菌種×品種S×V NS 0.000 NS水分×菌種×品種W×S×V 0.005 0.000 NS
植物受到水分脅迫后,自身會(huì)發(fā)生一系列的生理生化反應(yīng),從而使光合作用受到抑制[15]。研究表明,葉片葉綠素的含量與氮素供應(yīng)在一定程度上呈正相關(guān)[28]。而葉綠素的含量直接影響光合速率和光合產(chǎn)物的形成[29],同時(shí)光合作用的產(chǎn)物是固氮作用的能源和氮同化的碳骨架,二者密切相關(guān)[30]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,在水分脅迫下,接菌和不接菌的豌豆植株的SPAD、Pn、Tr和Gs值均下降,這與張金政等[31]的研究結(jié)果一致。接種根瘤菌的豌 豆 植 株SPAD 值、Pn、Gs、Tr較 不 接菌處理高,接種根瘤菌推遲了豌豆植株凈光合速率由氣孔限制到非氣孔限制的時(shí)期,這可能是由于根瘤菌與豌豆植株共生固定了較多的氮素供植物利用,使植株葉綠素含量升高,影響了聚光色素的光吸收和光傳遞[32]。此外,接種根瘤菌后豌豆植株有更強(qiáng)的結(jié)瘤固氮能力,從而增強(qiáng)了光合代謝源的光合能力,即提高了凈光合速率[33]。有研究發(fā)現(xiàn)植物體內(nèi)氮素含量和光合能力變化趨勢(shì)相同[34],本試驗(yàn)中接種15735菌的豌豆植株較接種Da99菌和不接菌處理的光合能力強(qiáng),這可能是在結(jié)瘤的過(guò)程中因不同根瘤菌對(duì)豌豆植株根系分泌的信號(hào)物質(zhì)識(shí)別的差異,造成共生固氮能力不同,從而導(dǎo)致光合能力不同。
表10 水分脅迫下根瘤共生豌豆葉片F(xiàn)v/Fm 的變化(±s)Table 10 Changes of Fv/Fmin rhizobium symbiotic pea leaves under water stress
表10 水分脅迫下根瘤共生豌豆葉片F(xiàn)v/Fm 的變化(±s)Table 10 Changes of Fv/Fmin rhizobium symbiotic pea leaves under water stress
處理 Treatment水分 Water 菌種 Strain 品種 Variety苗期Seedling stage花期Blooming stage結(jié)莢期Fruiting stage充分供水Adequate water supply不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.750±0.000cd 0.741±0.014bcd 0.723±0.004bcd隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.746±0.011cd 0.718±0.002de 0.710±0.003cdef Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.756±0.006bc 0.758±0.004ab 0.738±0.004ab隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.753±0.004c 0.738±0.003bcd 0.726±0.009bc 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.790±0.002a 0.775±0.003a 0.754±0.004a隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.778±0.004b 0.743±0.015bcd 0.728±0.013bc輕度脅迫Mild stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.742±0.005cde 0.723±0.003cde 0.710±0.003cdef隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.733±0.015def 0.699±0.005efg 0.688±0.003g Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.751±0.005cd 0.739±0.024bcd 0.718±0.009cde隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.741±0.005cde 0.717±0.008de 0.693±0.004fg 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.781±0.003a 0.753±0.002abc 0.730±0.003bc隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.757±0.005bc 0.719±0.006de 0.702±0.013defg重度脅迫Severe stress不接菌No-strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.726±0.004ef 0.699±0.005efg 0.682±0.012g隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.719±0.004f 0.675±0.009g 0.648±0.002h Da99菌Da99strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.727±0.002ef 0.711±0.002def 0.687±0.007g隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.721±0.001f 0.676±0.008g 0.651±0.000h 15735菌15735strain 定豌8號(hào)Dingwan No.8 0.773±0.002ab 0.725±0.005cde 0.699±0.004fg隴豌6號(hào)Longwan No.6 0.752±0.007cd 0.682±0.016fg 0.654±0.003h顯著性Significance(P)水分Water(W) 0.000 0.000 0.000菌種Strain(S) 0.000 0.000 0.000品種Variety(V) 0.000 0.000 0.000水分×菌種W×S NS NS NS水分×品種W×V NS NS 0.021菌種×品種S×V NS NS NS水分×菌種×品種W×S×V NS NS NS
在嚴(yán)重的逆境脅迫環(huán)境下,植物葉綠體光合結(jié)構(gòu)遭到破壞,PSⅡ反應(yīng)中心損傷,抑制光合作用的原初反應(yīng),阻礙光合電子傳遞的過(guò)程,抑制PSⅡ潛在活性[35]。Fv/Fm反映了植物在逆境脅迫下光合機(jī)構(gòu)的受傷程度,與植物的生長(zhǎng)狀態(tài)呈顯著的正相關(guān),也是逆境生理研究的重要參數(shù)之一[36]。本研究發(fā)現(xiàn),在水分脅迫下,各處理的豌豆植株的Fv/Fm降低,但根瘤共生豌豆植株的Fv/Fm高于不接菌豌豆,這表明水分脅迫降低了豌豆植株葉片PSⅡ反應(yīng)中心捕獲光量子的效率,導(dǎo)致水的光解,光合磷酸化的發(fā)生,CO2同化力的形成和碳素同化水平的下降,最終表現(xiàn)光合速率下降。同時(shí)也說(shuō)明接種根瘤菌提高了豌豆植株的固氮能力,使其光合作用的電子傳遞效率提高,從而減輕豌豆葉片受到的光抑制和傷害程度,提高葉片PSⅡ反應(yīng)中心的活性。
綜上所述,接種根瘤菌促進(jìn)了豌豆植株的生長(zhǎng)。在水分脅迫下,2種根瘤菌不同程度地從調(diào)控豌豆植株的光合和熒光生理方面改善豌豆植株的生長(zhǎng)狀況,但不同菌對(duì)豌豆植株的影響不同。在輕度和重度水分脅迫下,2種菌對(duì)豌豆植株生長(zhǎng)的影響能力為15735菌大于Da99菌。