AMF與根瘤菌對間作大豆光合與呼吸代謝的影響

吳艷芬, 劉秋鳴, 劉衛(wèi)歡, 蒙愛萍, 陳振翔, 劉 靈*

(1.珍稀瀕危動植物生態(tài)與環(huán)境保護(hù)教育部重點(diǎn)實驗室(廣西師范大學(xué))，廣西 桂林 541006； 2.廣西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541006)

當(dāng)今世界，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著土地資源緊缺的問題。間作是在同一時期同一田地按照一定的寬窄比例分行或分帶種植2種或2種以上作物的種植方式[1]，具有改善植物根際土壤質(zhì)量[2]、促進(jìn)植物養(yǎng)分吸收、增加產(chǎn)量[3]等優(yōu)勢，是提高土地資源利用率的有效手段[4]，并已得到廣泛應(yīng)用。豆科與禾本科植物(以下簡稱豆/禾)的間作模式是近年來的研究熱點(diǎn)之一[5]。李淑敏等[6]發(fā)現(xiàn)，在豆/禾間作系統(tǒng)中，豆科作物根系與固N(yùn)微生物形成的共生體系可固定大氣中的N素，不僅供自身吸收利用，還可轉(zhuǎn)移到間作作物中供其生長。但也有研究表明，在豆/禾間作系統(tǒng)中處于低生態(tài)位的大豆因受高生態(tài)位作物的遮蔭作用，其光合速率和光能利用率降低，最終產(chǎn)量降低[7-8]。

叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)能與80 % 以上的陸生植物形成共生關(guān)系[9]。菌根共生體系中，AMF的生長繁殖是通過內(nèi)生菌絲吸收植物光合作用產(chǎn)生的糖類，將其合成脂類，再傳遞給根外菌絲[10]，根外菌絲還可在不同植物間形成龐大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[11]。植物生長可通過根系和AMF的根外菌絲吸收土壤中的養(yǎng)分，尤其是移動性差的P、Zn、Cu等[12]。研究表明，AMF可改善植物對礦質(zhì)營養(yǎng)的吸收[13]，增強(qiáng)植物抗逆性[14]，調(diào)節(jié)土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)[15]，增加土壤酶活性[16]等。

根瘤菌(rhizobium, Rh)可與豆科植物共生形成根瘤，固定大氣中N素供植物利用，減少N肥施用量[17]。在豆科/非豆科植物(以下簡稱豆/非豆)間作系統(tǒng)中，雙接種AMF和Rh(以下簡稱雙接種)形成AMF-寄主植物-Rh共生體系[11,18]，可提高AMF侵染率，增加P素利用率，增強(qiáng)結(jié)瘤率和固N(yùn)能力，促進(jìn)宿主植物養(yǎng)分吸收，提高生物量和產(chǎn)量[19-20]。

目前，將不同AMF和Rh雙接種于豆/禾間作系統(tǒng)已成為菌根真菌的研究熱點(diǎn)之一，但鮮見田間條件下，雙接種于豆科與木本經(jīng)濟(jì)作物間作系統(tǒng)的研究。金橘Fortunellamargarita(Lour.) Swingle是廣西優(yōu)勢特色水果和地理標(biāo)志產(chǎn)品之一，具較高食藥用價值和經(jīng)濟(jì)價值。本文擬探究接種幼套球囊霉和費(fèi)氏中華根瘤菌對金橘/大豆(以下簡稱橘/豆)間作系統(tǒng)中大豆Glycinemax光合與呼吸代謝和植株生長的影響，旨在為化肥減施及金橘大豆增產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

金橘：一年生金橘嫁接苗(品種：陽朔金橘)，購自廣西陽朔白沙鎮(zhèn)農(nóng)貿(mào)市場。大豆品種為桂春豆108號，購自廣西農(nóng)科院。接種的大豆根瘤菌(rhizobium, Rh)為費(fèi)氏中華根瘤菌Sinorhizobiumfredii(簡寫為R)，菌種編號：1.227，購自廣東省微生物菌種保藏中心；AMF菌種為幼套球囊霉Glomusetunicatum(簡寫為A)，編號：BGC GZ03C，購自北京市農(nóng)林科學(xué)院。

1.2 試驗設(shè)計

試驗地位于廣西師范大學(xué)雁山校區(qū)生物園，總面積為1 050 m2(35 m×30 m)。

設(shè)以下2個栽培系統(tǒng)8個處理。其中，間作系統(tǒng)——1)金橘大豆間作(對照1)：F+S；2)金橘大豆間作接種幼套球囊霉：F+S+A；3)金橘大豆間作接種費(fèi)氏中華根瘤菌：F+S+R；4)金橘大豆間作雙接種幼套球囊霉和費(fèi)氏中華根瘤菌：F+S+A+R。單作系統(tǒng)——5)大豆單作(對照2)：S；6)大豆單作接種幼套球囊霉：S+A；7)大豆單作接種費(fèi)氏中華根瘤菌：S+R；8)大豆單作雙接種幼套球囊霉和費(fèi)氏中華根瘤菌：S+A+R。

每處理設(shè)3個重復(fù)，每重復(fù)的8個處理(每處理對應(yīng)1個小區(qū))綜合為1個大區(qū)，每小區(qū)面積為30 m2(5 m×6 m)，大區(qū)面積為270 m2。各大區(qū)之間留寬1 m，深0.6 m的大溝；各小區(qū)間距為0.5 m，試驗地周圍種植大豆作保護(hù)行。金橘按行距×株距為1.5 m×1.5 m種植，每行金橘與第1行間作大豆間距為60 cm，然后2行大豆間按株距×行距為20 cm×30 cm，播種溝深5 cm，每穴3粒種子，每行金橘1側(cè)共種植2行大豆，依此類推。

基肥用湖北中農(nóng)中加貿(mào)易有限公司的狀元峰牌復(fù)合肥(mN∶mP∶mK=17∶17∶17，簡稱“復(fù)合肥”)，施肥溝各距種植行兩側(cè)0.15 m，按1/2的常規(guī)推薦施肥量(即大豆3 g/株，金橘300 g/株)[21-22]。每月追肥1次，按2/3的常規(guī)推薦施肥量(即大豆4 g/株，金橘400 g/株)，水肥一體化噴灌澆水。其余常規(guī)田間管理。

1.3 接種方法

金橘接種A：在40 cm×40 cm×40 cm的種植穴內(nèi)填入土壤，深度約13 cm時，撒入含孢子、根段和沙子的A混合菌劑1 000 g/株，與表土混勻后，將金橘幼苗根系展開，填入土壤至距嫁接口5 cm左右，澆透定根水。未接種處理為加入等質(zhì)量經(jīng)滅菌處理的同種混合菌劑。

大豆接種A：大豆長到三葉期時，在距大豆種植行7.5 cm兩側(cè)各挖接種溝2條，每行均勻撒入含孢子、根段和沙子的A混合菌劑500 g(約20 g/株)，與表土混勻后填土并鎮(zhèn)壓。未接種處理為加入等質(zhì)量經(jīng)滅菌處理的同種混合菌劑。

大豆接種R：采用拌種法。將約500 mL R菌懸液(活菌數(shù)約2×109cfu/mL)浸泡大豆種子20 min，撈出陰干后種植。每穴澆灌經(jīng)離心濃縮并用無菌水重懸配制好的同等濃度R菌懸液10 mL。未接種處理為加等量無菌液體培養(yǎng)基。

1.4 采樣分析

葉片采樣時，每處理每重復(fù)各取生長一致的大豆植株5株，每株分別取上、中、下均為同一葉位的葉子各2片，裝入干凈的自封袋中，標(biāo)記后立即置于冰盒，盡快帶回實驗室。大豆葉綠素含量按照李合生[23]方法測定，線粒體膜H+-ATP酶活性按照李玲[24]方法測定，琥珀酸脫氫酶(succinate dehydrogenase, SDH)活性按照劉家堯等[25]方法提取，并按南京建成生物工程研究所試劑盒說明書的方法測定。用LI-6400便攜式光合儀測定不同處理大豆的同一葉位、葉齡基本一致葉片的光合速率。作物生長期間充分供水以滿足作物對水分的需求，生長80 d后收獲大豆，對大豆根瘤稱鮮質(zhì)量和計數(shù)。將地上部與根部分開，植物樣品放入牛皮紙袋，置于烘箱中105 ℃殺青30 min，然后再調(diào)至70 ℃烘干至恒質(zhì)量，最后稱干質(zhì)量。生物量為單位面積(m2)內(nèi)所有大豆植株總干質(zhì)量。大豆產(chǎn)量按照湯復(fù)躍等[26]方法(稍作修改)測定。

根系采樣按照朱國政等[27]方法稍作修改：每處理的每重復(fù)隨機(jī)選擇5株大豆植株挖出，切勿傷及根部，取含根尖的幼嫩細(xì)根裝入含F(xiàn)AA固定液的離心管后，按照Phillips等[28]方法進(jìn)行根樣染色，按照Trouvelot[29]方法計算根系菌根侵染強(qiáng)度及根系泡囊豐度。

1.5 數(shù)據(jù)分析和繪圖

數(shù)據(jù)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行ANOVA方差分析，并用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，不同小寫字母表示各處理間差異顯著(P<0.05)。用Sigmaplot 13.0軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果分析

2.1 不同處理對大豆根系菌根及根瘤發(fā)育的影響

如表1所示:1)間作系統(tǒng)中各處理的大豆根系菌根侵染強(qiáng)度(mycorrhizal infection intensity in root system)ηm在單接種A或R后均比F+S處理增加，3個間作接種處理的ηm值由大到小依次為間作雙接種F+S+A+R處理、間作單接種F+S+A處理、間作單接種F+S+R處理，處理間差異顯著(P<0.05)；單作系統(tǒng)中各處理的ηm值也具有與間作系統(tǒng)中各處理相似的變化趨勢。與單作系統(tǒng)各處理相比，間作系統(tǒng)中相對應(yīng)各處理的ηm均顯著(P<0.05)降低，其中，單作雙接種S+A+R處理ηm值最高，間作雙接種F+S+A+R處理ηm值第2，兩者間差異顯著(P<0.05)。2)間作系統(tǒng)的大豆根系泡囊強(qiáng)度(mycorrhizal vesicle intensity in root system)ηV，不論在單作還是間作系統(tǒng)中，各處理ηV的變化趨勢與ηm的變化趨勢相似。且除間作雙接種F+S+A+R處理的ηV值比單作雙接種S+A+R處理顯著(P<0.05)增加外，其余間作系統(tǒng)各處理ηV與其相對應(yīng)的單作系統(tǒng)各處理相比均降低，但差異不顯著(P>0.05)。3)4個不接種A處理(F+S、S、F+S+R、S+R)的ηm和ηV值均較低，說明土壤中有極少量土著AMF存在，但不占優(yōu)勢，接種R對土著AMF影響不顯著，但對外源AMF的發(fā)育有顯著促進(jìn)作用。

表1 不同處理對大豆根系菌根及根瘤發(fā)育的影響

大豆根瘤數(shù)量和干質(zhì)量(the number and dry weight of nodules，簡寫為NN&DWN)見表1: 1)單作系統(tǒng)中各處理根瘤NN&DWN的變化趨勢與ηm的變化趨勢相似。而在間作系統(tǒng)中，3個間作接種處理的變化趨勢由大到小依次為雙接種F+S+A+R處理、單接種F+S+R處理、單接種F+S+A處理，各處理間差異顯著(P<0.05)。與單作系統(tǒng)各接種處理相比，間作系統(tǒng)相對應(yīng)各處理的NN&DWN均顯著(P<0.05)降低，說明間作對根瘤的生長發(fā)育有一定的抑制作用。2)無論間作還是單作系統(tǒng)，外源R與外源A相互促進(jìn)對方的發(fā)育，雙接種處理均比相應(yīng)的單接種處理顯著促進(jìn)大豆根瘤的發(fā)育。此外，4個不接種R處理(F+S、S、F+S+A和S+A)均有根瘤形成，說明土壤中也有土著Rh存在。單作單接種S+A處理的NN&DWN甚至顯著高于單作單接種S+R處理，說明S+A處理顯著促進(jìn)土著Rh的發(fā)育，推測接種的外源R與土著Rh間有競爭關(guān)系。3)間作系統(tǒng)中，單接種外源A的F+S+A處理對土著Rh的NN&DWN比F+S處理也有顯著的促進(jìn)作用，但因間作處理的抑制效應(yīng)，其促進(jìn)作用減弱。單接種外源R的F+S+R處理則比F+S+A處理的NN&DWN升高，但僅根瘤數(shù)量差異顯著(P<0.05)，根瘤干質(zhì)量差異不顯著(P>0.05)；間作雙接種F+S+A+R處理的NN&DWN最高，單作雙接種S+A+R處理的次之。綜上，不論在單作還是間作系統(tǒng)中，接種A處理均可顯著促進(jìn)R的發(fā)育，雙接種處理的R發(fā)育狀況最好。

2.2 不同處理對大豆葉綠素含量和凈光合速率的影響

如圖1a所示，間作系統(tǒng)中各接種處理的葉綠素含量均高于不接種F+S處理，且葉綠素含量由大到小依次為雙接種A+R處理、單接種A處理、單接種R處理，處理間差異顯著(P<0.05)。單作系統(tǒng)中，各處理的葉綠素含量也具有與間作系統(tǒng)各處理相似的變化趨勢，且間作系統(tǒng)各處理與相對應(yīng)的單作系統(tǒng)各處理相比葉綠素含量均顯著(P<0.05)降低；大豆凈光合速率(圖1b)與葉綠素含量的變化趨勢相似，但間作系統(tǒng)各處理與相對應(yīng)的單作系統(tǒng)各處理相比均升高，且僅間作雙接種F+S+A+R處理與單作雙接種S+A+R處理間差異顯著(P<0.05)。

不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)圖1 不同處理對大豆葉綠素含量和凈光合速率的影響Fig. 1 Effects of Glycine max with different treatments on chlorophyll content and net photosynthetic rate

2.3 不同處理對大豆葉片琥珀酸脫氫酶(SDH)和線粒體膜H+-ATP酶活性的影響

間作系統(tǒng)各接種處理大豆的葉片SDH活性均比相應(yīng)的單作系統(tǒng)各接種處理高，其中，間作雙接種F+S+A+R處理的SDH活性最高，間作單接種F+S+A處理次之，兩處理間差異顯著(P<0.05)(圖2a)。間作系統(tǒng)各接種處理大豆葉片H+-ATP酶活性與葉綠素含量有相似的變化趨勢，但處理間差異均不顯著(P>0.05)(圖2b)。單作系統(tǒng)各接種處理均比間作系統(tǒng)相對應(yīng)的各接種處理高。在兩大系統(tǒng)中，所有接種處理的H+-ATP酶活性，除雙接種S+A+R與F+S+A+R處理、單接種S+R與F+S+R處理差異顯著(P<0.05)外，其余相對應(yīng)的各處理間差異均不顯著(P>0.05)。

不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05)圖2 不同處理對大豆葉片SDH、H+-ATP酶活性的影響Fig. 2 Effects of Glycine max with different treatments on succinate dehydrogenase and H+-ATPase activities

2.4 不同處理對大豆產(chǎn)量和植株生物量的影響

如表2所示，與大豆凈光合速率的變化趨勢相似，無論是單作還是間作系統(tǒng)，各接種處理的大豆生物量和產(chǎn)量均顯著(P<0.05)高于相對應(yīng)的不接種對照S和F+S處理，其接種效應(yīng)由大到小均表現(xiàn)為雙接種A+R、單接種A、單接種R，且處理間差異均顯著(P<0.05)。間作系統(tǒng)各處理的生物量和產(chǎn)量與單作系統(tǒng)各處理相比，除F+S處理相對于S處理、F+S+R處理相對于S+R處理差異均不顯著外(P>0.05)，其余間作系統(tǒng)各處理均比相對應(yīng)的單作系統(tǒng)各處理顯著(P<0.05)增加。所有處理中，間作雙接種F+S+A+R處理的生物量和產(chǎn)量最大。

表2 不同處理對大豆生物量及產(chǎn)量的影響

3 討論

3.1 AMF或Rh對間作大豆根系菌根及根瘤發(fā)育的影響

菌根共生體中，AMF的根外菌絲與寄主植物根系形成連接根與土壤的菌絲網(wǎng)絡(luò)，其根外菌絲廣泛伸入土壤，能擴(kuò)大養(yǎng)分吸收范圍，所分泌氫離子和有機(jī)酸(例如草酸、檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸等)可溶解土壤礦物，提高P、K、Ca、Mg的生物有效性等。這也可能是寄主植物(例如柑橘)和Rh提供自身所需的N、P、K、Mg、Cu、Zn等養(yǎng)分含量和吸收量增加的原因之一[22,25,33]。有研究表明，豆科植物和Rh的生長發(fā)育及共生固N(yùn)作用受所居住土壤中營養(yǎng)狀況的直接影響[35]。1)土壤N水平影響AMF與Rh的相互作用。施N可降低根瘤的形成，但叢枝菌根的形成可在一定程度上抵消因N增加對根瘤產(chǎn)生的抑制作用[40]。豆/禾作物，例如玉米/蠶豆間作系統(tǒng)雙接種處理，能提高豆科植物(蠶豆)自身及與之間作的禾本科植物(玉米)的多種養(yǎng)分含量。其中，間作系統(tǒng)中禾本科作物生物量增加較大，對土壤N競爭較強(qiáng)[6]，因此又可引起豆科作物固N(yùn)能力增加[41]，N轉(zhuǎn)移增加[42]，產(chǎn)生“N阻遏”消減作用，實現(xiàn)N高效利用[43]。單接種AMF或Rh后大豆向與其間作的玉米轉(zhuǎn)移20%～43%的N，雙接種處理則比單接種AMF時大豆向玉米轉(zhuǎn)移的N提高45%[44-45]，雙接種具有協(xié)同增效作用[46]。Larimer等[47]認(rèn)為適量施肥有利于大豆根瘤的形成和生長，但也有施N量低至30.38 kg/hm2(常規(guī)施N量為330 kg/hm2)時也顯著抑制大豆根瘤形成和生長的報道[48]。大豆與玉米套作時大豆根瘤數(shù)及根瘤鮮質(zhì)量顯著下降[49]，易受AMF侵染的植物對施N較為敏感，AMF只有在一定施N量的基礎(chǔ)上才能促進(jìn)作物生長，但施N量過高也會影響AMF侵染[43]。2)低P是根瘤形成的主要限制因子，AMF與Rh的相互作用取決于土壤P含量[40]。當(dāng)向N、P缺乏的土壤中單獨(dú)接種Rh，結(jié)瘤固N(yùn)能力較差[50]，施加足量的有效P后，AMF為Rh提供其所需要的P，Rh的結(jié)瘤固N(yùn)能力增強(qiáng)[51-52]，進(jìn)而為植物提供更多的N，表明P對于Rh的結(jié)瘤固N(yùn)具有重要的作用。此外，接種AMF促進(jìn)宿主植物的生長發(fā)育，為Rh提供充足的能量，最終將促進(jìn)植物固N(yùn)。土壤中有效P含量增多，致使根瘤菌結(jié)瘤和固N(yùn)能力增強(qiáng)[53]。因此，合理施肥十分重要。本文中，不論間作還是單作系統(tǒng)，外源A與R相互促進(jìn)對方的發(fā)育，雙接種處理對菌根和根瘤發(fā)育均有顯著的促進(jìn)效應(yīng)。與R處理相比，A+R處理的根瘤數(shù)量多，但體積小，且根瘤的比表面積大，與劉憶等[39]的結(jié)果相似，意味著兩者有協(xié)同增效作用，可能更有益于氣體交換。

值得注意的是，本文的橘/豆間作系統(tǒng)中，間作處理大豆根系菌根和根瘤的生長發(fā)育均受不同程度抑制，尤對根瘤的抑制作用較為顯著。但無論單作還是間作，雙接種處理下的大豆結(jié)瘤數(shù)和菌根侵染率均顯著高于單接種處理，雙接種對大豆生長有協(xié)同促進(jìn)作用，這與文獻(xiàn)[20,49,54]的研究結(jié)果相似。這可能是間作環(huán)境中大豆受高位金橘的隱蔽，光合產(chǎn)物優(yōu)先供給地上部生長，造成了對大豆根瘤數(shù)和菌根發(fā)育的調(diào)控[55]；也可能是金橘施用的N肥在雨水和灌溉的作用下運(yùn)移到大豆間作帶，影響了大豆結(jié)瘤狀況。本文認(rèn)為，金橘和大豆2種作物間競爭生態(tài)位和水、肥等資源，使大豆結(jié)瘤能力和菌根侵染能力均低于單作處理，表現(xiàn)出抑制效應(yīng)。此外，間作系統(tǒng)中大豆根系根瘤的侵染受抑制，可能與接種方式不同以及接種量不足有關(guān)。由于進(jìn)行的是田間實驗，需要R菌劑劑量較多，且對R菌劑進(jìn)行了稀釋。例如，李淑敏等[6]在盆栽蠶豆/玉米間作系統(tǒng)中，每盆接種20 mL Rh菌液(Rh菌數(shù)為16.4×109cfu·mL-1·盆-1)；劉憶等[39]在紫花苜蓿根部澆灌75 mL Rh菌液(Rh菌數(shù)為50×109cfu·mL-1·穴-1)。本文中接種所用的R菌數(shù)不及文獻(xiàn)[6,39]施用菌數(shù)的1/3，加上土著Rh的競爭，可能是R接種效果不理想，根瘤生長發(fā)育受抑制的原因。今后將參考文獻(xiàn)[6,39]的方法增加R接種劑的濃度和體積來促進(jìn)根瘤的侵染，同時適當(dāng)提高土壤有效P和有效N含量來增強(qiáng)根瘤及菌根的生長和發(fā)育。

3.2 AMF或Rh對間作大豆光合、呼吸相關(guān)代謝的影響

葉綠素是光合色素，其含量和凈光合速率可反映植物光合作用強(qiáng)弱，而光合作用影響植物的物質(zhì)代謝和能量轉(zhuǎn)化，對植物生長有重要意義[5]。本文間作系統(tǒng)中，大豆葉綠素含量均降低，可能與其合成受光、溫度、礦質(zhì)元素等因素影響，而橘/豆間作導(dǎo)致大豆在對光及礦質(zhì)元素的競爭中處于劣勢有關(guān)。但間作系統(tǒng)中各接種處理的大豆凈光合速率均高于對應(yīng)的單作接種處理，且間作雙接種處理的值最大，從另一個角度說明A和R二者混合接種具有協(xié)同效應(yīng)，更有益于大豆生長。這可能是因為凈光合速率受多種因素(包括光、CO2濃度、水分、溫度、作物的呼吸強(qiáng)度等)影響。對于AMF-Rh-植物共生系統(tǒng)，雖是以微生物消耗光合有機(jī)產(chǎn)物為前提，但AMF和Rh的侵染不僅刺激了其共生植物對養(yǎng)分的需求，繼而提高共生植物的光合速率，還彌補(bǔ)了微生物對養(yǎng)分的額外消耗[56]。李智等[57]發(fā)現(xiàn)，間作狀態(tài)下處于強(qiáng)競爭勢力的谷子其葉綠素含量和凈光合速率顯著高于單作谷子，而處于弱競爭勢力的綠豆葉綠素含量和凈光合速率卻低于單作。邢易梅等[58]發(fā)現(xiàn)，雙接種G.m和Rh顯著提高了紫花苜蓿葉綠素含量且效果優(yōu)于單接種。

SDH是植物有氧呼吸過程中參與三羧酸循環(huán)的限速酶，而呼吸作用釋放能量，是植物進(jìn)行各種生理代謝的基礎(chǔ)，對植物的生長發(fā)育有重要意義[59]。本文間作系統(tǒng)中，F(xiàn)+S處理的大豆SDH活性顯著降低，可能是大豆受到間作金橘的遮陰作用，日照強(qiáng)度和時間減少、漫射光比例增大、大豆冠溫降低、濕度增大，而導(dǎo)致呼吸作用降低。Zhao等[60]發(fā)現(xiàn)，間作遮陰處理較單作相比，茶樹的呼吸強(qiáng)度顯著降低，與本文得出的結(jié)論一致。此外，本文間作系統(tǒng)大豆接種A或R后，其SDH活性均顯著增加，雙接種效果顯著優(yōu)于單接種，且間作系統(tǒng)接種處理的大豆SDH活性大于對應(yīng)單作系統(tǒng)接種處理。這可能與間作系統(tǒng)有更強(qiáng)大的菌根網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，菌根植物的礦質(zhì)營養(yǎng)濃度較高，且豆科植物-Rh共生體系中，Rh可在根瘤體內(nèi)發(fā)育成類菌體，并在呼吸作用中為固N(yùn)體系提供還原力和ATP，增加共生植物的呼吸代謝[61]有關(guān)。劉智蕾[62]和Naseem等[63]分別發(fā)現(xiàn)，AMF可增加水稻在低溫脅迫下的呼吸代謝，Rh可提高水分脅迫下植株的呼吸強(qiáng)度。可見，接種AMF或Rh可促進(jìn)共生植物的呼吸代謝。

H+-ATP酶是廣泛存在于線粒體內(nèi)膜、質(zhì)膜、類囊體膜上的一類ATP泵酶蛋白[64]，在養(yǎng)分的吸收和運(yùn)輸、維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)、增加植物抗性、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸提供能量等方面發(fā)揮重要作用，是植物生長發(fā)育過程中的動力來源[64-65]。本文發(fā)現(xiàn)，間作系統(tǒng)中大豆的H+-ATP酶活性均低于其對應(yīng)的單作處理，或許是因為橘/豆間作時，大豆處于競爭劣勢，導(dǎo)致該酶活性降低，接種A或R后則活性增加，雙接種處理促進(jìn)效果最好。但接種后促進(jìn)效應(yīng)的機(jī)制尚不清楚，因為H+-ATP酶受多條代謝途徑調(diào)控。本文推測，接種A或R可能影響某些信號分子，例如生長素(IAA)、乙烯(ET)、活性氧(ROS)含量以及質(zhì)膜 NADPH 氧化酶、抗氧化酶[64]活性等，促進(jìn)了H+-ATP酶的表達(dá)，其詳細(xì)機(jī)制有待于進(jìn)一步研究。

3.3 AMF或Rh對間作大豆干物質(zhì)積累量的影響

劉憶等[39]研究表明，單作紫花苜蓿接種AMF或Rh分別形成根瘤和菌根后，地上部生物量比對照顯著增加，且以雙接種處理最高，說明雙接種AMF處理和Rh處理后，AMF和Rh消耗的光合產(chǎn)物低于增加的光合產(chǎn)物，使紫花苜蓿生物量和產(chǎn)量增加；Haro等[66]也發(fā)現(xiàn)雙接種具有協(xié)同效應(yīng)，且聯(lián)合作用的優(yōu)勢遠(yuǎn)大于單獨(dú)接種。間作系統(tǒng)中往往存在優(yōu)勢和劣勢競爭力，處于競爭劣勢的作物受到競爭優(yōu)勢作物的競爭作用而影響生長[67]。在保證作物各項生理活動正常的前提下，協(xié)調(diào)好光合與呼吸代謝的平衡，是作物獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)[60]。本文間作系統(tǒng)中，接種處理的大豆生物量和產(chǎn)量均高于相應(yīng)的單作接種處理，且雙接種處理的促進(jìn)效果顯著優(yōu)于單接種，可能是金橘的競爭作用改變了間作大豆原有的生長環(huán)境，其光合和呼吸代謝受到不利影響，光合產(chǎn)物的合成與分配也受影響，降低了生物量和產(chǎn)量。但接種的A或R為土壤有益微生物，可改善間作大豆的養(yǎng)分吸收，促進(jìn)光合和呼吸相關(guān)代謝，進(jìn)而提高生物量和產(chǎn)量。李淑敏等[6]在蠶豆和玉米間作系統(tǒng)中接種AMF和Rh，發(fā)現(xiàn)根系不分隔間作體系中雙接種處理顯著增加了玉米和蠶豆的生物量，且促進(jìn)效果優(yōu)于單獨(dú)接種。周小宇等[68]用AMF (G.m)與Rh對玉米和飯豆間作系統(tǒng)接種，發(fā)現(xiàn)G.m與Rh混合接種更能提高間作飯豆的產(chǎn)量。

4 結(jié)論

間作大豆接種幼套球囊霉或費(fèi)氏中華根瘤菌后不同程度地促進(jìn)了菌根和根瘤共生，促進(jìn)其對土壤中養(yǎng)分的吸收以及光合和呼吸相關(guān)代謝和生長，最終提高產(chǎn)量，且間作雙接種處理的促生效果最好。接種幼套球囊霉或費(fèi)氏中華根瘤菌對作物生長的促進(jìn)效應(yīng)有助于改良金橘果園生態(tài)系統(tǒng)，提高經(jīng)濟(jì)收益。