噴播基質中土壤菌施用對紫穗槐幼苗光合特性和葉綠素熒光參數的影響

王鷹翔， 張金池， 吳雁雯， 王凌劍， 賈趙輝

南京林業大學， 江蘇省南方現代林業協同創新中心， 江蘇省水土保持與生態修復重點實驗室， 江蘇 南京 210037

噴播基質中土壤菌施用對紫穗槐幼苗光合特性和葉綠素熒光參數的影響

王鷹翔， 張金池*， 吳雁雯， 王凌劍， 賈趙輝

南京林業大學， 江蘇省南方現代林業協同創新中心， 江蘇省水土保持與生態修復重點實驗室， 江蘇 南京 210037

為了揭示噴播基質中土壤菌對植物的影響機制、篩選出優勢土壤菌配置模式，以適應性極強的紫穗槐(Amorphafruticosa)為試驗材料，將篩選鑒定的3種土壤菌——細菌蘇云金桿菌(nl11，專利號nl-11)、真菌卵形孢球托霉(nl15，專利號nl-15)和放線菌嗜熱一氧化碳鏈霉菌(nl1，專利號nl-1)，配制成無菌(CK)、單菌(nl11、nl15、nl1)、兩種菌混合(nl11+nl15、nl11+nl1、nl15+nl1)和3種菌混合(nl11+nl15+nl1)，共8種配置方式等比例混入基質中進行溫室盆栽試驗，分別觀測其對紫穗槐幼苗的光合色素含量、光合特性以及葉綠素熒光參數的影響. 結果表明：與無菌苗相比，其他7種處理的紫穗槐幼苗w(Chlb)顯著高于對照，除nl15+nl1和nl15+nl1+nl11外，其他處理的幼苗w(Chla)和w(Chl)均顯著高于對照；除nl15+nl1處理外，其他處理的幼苗w(Car)顯著高于對照. 相比對照，nl11+nl15處理的幼苗凈光合速率(Pn)顯著提高123.5%，nl11處理的幼苗凈光合速率(Pn)、水分利用效率(WUE)和光系統Ⅱ(PSⅡ)最大光化學量子產量(FvFm)顯著提高148.72%、156.21%和5.74%，nl15處理的幼苗PSⅡ實際光化學效率(ΦPSⅡ)顯著提高，nl11+nl15+nl1處理的幼苗凈光合速率、光化學淬滅系數(qP)與電子傳遞速率(ETR)顯著提高173.59%、12.58%和5.13%，nl1處理的紫穗槐幼苗初始熒光(Fo)與最大熒光(Fm)顯著低于無菌幼苗10.05%和19.86%. 通過土壤菌施用，顯著促進了紫穗槐幼苗的光合色素的合成，提高氣孔導度、水分利用效率、蒸騰速率和凈光合速率，降低氣孔限制值，增強了植株對有效光的利用，并且防止過剩光能對光合機構的進一步傷害，提高抗逆性和適應性，并以nl11、nl11+nl15和nl11+nl15+nl1這3種配置模式效果最為顯著.

土壤菌； 紫穗槐； 光合特性； 葉綠素熒光參數； 光合色素

伴隨經濟、社會的不斷發展和城市化進程的加快，礦產資源開發和交通等工程建設迅猛發展，同時造成了大量的破壞山體和裸露巖壁，制約了環境、經濟和社會效益的統一協調發展. 近年來，客土噴播技術被廣泛應用到破壞山體生態修復中[1]，但由于生長于巖石上部的植物根系僅依靠吸收基質中的有限養分，養分吸收殆盡后，植物將枯死，噴播覆蓋層也將從巖體表面脫落，因而客土噴播技術的綠化效果存在難以長期維持的問題[2]. 有研究[3]表明，噴播基質中加入篩選好的微生物菌種，結合客土噴播技術，可形成適合植物生長的“生育基盤”，有效提高巖壁與噴施基質界面融合性，對巖壁復綠的長期維持具有重要意義. 目前國內外關于土壤菌的研究多集中在微生物機理過程[4-5]、微生物的礦化作用[6-7]、土壤過程[8]、根系分泌物和菌根[9-10]等，針對土壤菌對植物生長及生理指標的影響研究相對較少.

光合作用是植物生長的生理基礎，為植物生長發育提供所需的物質和能量[11-13]. 周相娟等[14]研究表明，非遮光條件下，接種根瘤菌顯著提高大豆的光合能力；余旋等[15]研究發現，接種綠針假單胞菌、熒光假單胞菌和蠟樣芽孢桿菌均可顯著提高美國山核桃凈光合速率；范克勝等[16]在非鹽脅迫下接種外生菌均能顯著提高楊樹植株凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率；歐靜等[17]發現，杜鵑花類菌根真菌可以促進桃葉杜鵑幼苗w(Chla)、w(Chlb)、w(Chl). 因此，土壤菌如何影響植株內部的生理活性進而促進光合作用是目前研究的重點.

葉綠素熒光參數可直接反映植物光合系統對光能的吸收和利用情況，土壤菌對光合機構的影響也可通過它體現出來[13].Barriuso等[18]發現，促生細菌單獨接種對擬南芥葉片最大光化學量子產量(FvFm)無顯著影響，而促生細菌與生物脅迫或非生物脅迫共同作用時，對擬南芥葉片FvFm值提升顯著；王其傳等[19]研究結果發現，微生物菌劑提高了辣椒植株光化學淬滅系數和實際光化學效率.

紫穗槐是耐寒、耐旱、耐濕、耐鹽堿、抗風沙、抗逆性極強的灌木，在荒山坡、道路旁等均可生長，是常見的邊坡復綠樹種之一. 目前，關于土壤微生物對植物光合作用和葉綠素熒光特性的影響主要集中在作物，而關于土壤菌對紫穗槐光合作用和葉綠素熒光特性的影響研究較少，尤其結合客土噴播技術的研究尚未見報道. 該研究以紫穗槐(Amorphafruticosa)為試驗材料，基于室內試驗篩選鑒定的3種土壤菌，通過盆栽試驗從光合色素含量、光合特性以及葉綠素熒光動力學特征入手，分析土壤菌不同配置模式下紫穗槐幼苗的光合生理特征，以揭示噴播基質中不同配置的土壤菌對紫穗槐光合作用的影響機制，篩選出優勢土壤菌配置模式，以期為指導野外噴播實踐以及實現巖壁復綠的長期維持提供技術支撐和理論依據.

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年4月—2016年4月在南京林業大學下蜀林場FYS-8智能人工氣候室中進行，空氣相對濕度為60%；最大光合有效輻射為1 800 μmol(m2·s). 于每天06:00打開光照、18:00關閉光照. 每天06:00采用稱重法進行稱重補充水分，保證每盆的土壤含水率均達到田間持水量的100%(控制每盆水分條件一致).

1.2 試驗材料

1.2.1 基質的配置

按照農田土(92%)、木纖維(0.7%)、有機肥(5%)、泥炭土(2%)和巖石粉(0.3%)的配比進行充分混合，農田土取自野外地，需清除土壤中原有的石礫、根系、枯枝、落葉等. 試驗用塑料花盆型號為(內徑255 mm，外徑295 mm，底徑175 mm，高195 mm).

1.2.2 土壤菌的制備

土壤菌的發酵：將篩選鑒定的三種土壤菌——細菌蘇云金桿菌[20]、真菌卵形孢球托霉[21]和放線菌嗜熱一氧化碳鏈霉菌[22]先接入液體培養基，振蕩24 h，再接入發酵罐中發酵，發酵過程中隔一定時間抽取土壤菌測定其濕質量，當變化曲線達到峰值后第一次下降時，將土壤菌接出至已消毒的塑料瓶中，放置于冰箱冷藏.

表1 土壤菌基本信息

土壤菌的配置：選取上述3種土壤菌進行配置，在基質中的配置方式有無菌(對照組)、單菌(nl11、nl15、nl1，三者對應專利號分別為nl-11、nl-15、nl-1)、兩種菌混合(nl11+nl15、nl11+nl1、nl15+nl1)和3種菌混合(nl11+nl15+nl1)，共8種配置方式，每種配置方式做6個重復，多菌均為等比例混合，每盆菌含量為60 mL(根據預試驗的基質土與菌液最佳配比結果確定)，分別加到基質土中.

1.2.3 紫穗槐幼苗的培育

將紫穗槐種子放入容器中，邊倒60 ℃水邊攪拌，堅持5 min攪拌，再加冷水浸泡24 h后，撈出種子用清水沖洗2～3遍，控干種子，將1份種子混3份濕沙(即水捏成團，手松沙散)，均勻攪拌，保持種溫20 ℃，上面覆蓋濕草片，保持適宜濕度，含水量約60%，催芽3～4 d，每天用溫水(約30 ℃)噴灑種子，并翻動1～2次，種子發芽后于2015年4月15日播入含有不同土壤菌配置的盆栽基質中. 其后按照季節分別于2015年7月、2015年10月、2016年1月和2016年4月測定各指標.

該試驗于2015年7月15日(夏季)利用皮尺、游標卡尺和LI-3000C便攜式葉面積儀(Li-Cor Inc.，USA)分別測定生長90 d后紫穗槐幼苗期的苗高、地徑和葉面積，結果如表2所示.

1.3 測定指標與方法

1.3.1 光合特性

于2015年7月14日(晴天)08:00—11:30，隨機選取各土壤菌配置下充分受光、葉位一致的連體葉片(每處理3盆，每盆選取上中下位葉各1片)，用LI-6400便攜式光合儀(Li-Cor Inc.，USA)測定其凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)、水分利用效率(WUE)等光合基本參數，氣孔限制值(Ls)根據Farquhar等[23]的方法(Ls=1-Ci/Ca，Ca為空氣中CO2濃度)計算. 測定時選擇紅藍光源葉室，使用開放式氣路，光照強度為1 200 μmol/(m2·s)〔紫穗槐為陽生植物，按照光合基本參數的測定方法，光強應設為1 000或者1 200 μmol/(m2·s)，并且紫穗槐的光飽和點為1 200 μmol/(m2·s)〕，葉室溫度設定為25 ℃，空氣相對濕度為60%，大氣CO2濃度為360 μmol/(m2·s).

表2 不同土壤菌配置下紫穗槐幼苗的苗高、地徑和葉面積

注：數值為平均值±標準差，n=3.

1.3.2 葉綠素熒光參數

采用葉綠素熒光快速成像系統Chlorophyll fluorescence Imager(英國Technologica公司)獲得初始熒光(Fo)、最大熒光(Fm)、可變熒光(Fv)，PSⅡ最大光化學效率(Fv/Fm)、PSⅡ潛在活性(Fv/Fo)、PSⅡ實際光化學效率(ΦPSⅡ)、光化學淬滅系數(qP)、非光化學淬滅系數(NPQ)和電子傳遞效率(ETR)數據. 其中，Fv=Fm-Fo，Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm，ΦPSⅡ=(Fm′-Fs)/Fm′，qP=(Fm′-Fs)/(Fm′ -Fo′)，NPQ=(Fm-Fm′)/Fm′，ETR=0.5×EQY×PAR×0.84[24]. 測定過程中，每處理3盆，每盆選取上、中、下位葉各1片，于葉夾內充分暗適應30 min后獲得暗處理數據，隨后選擇光強為500 mol/(m2·s)，葉片充分光適應5 min后獲得光處理數據，測定3次，取平均值.

1.3.3 光合色素含量

采用丙酮、無水乙醇等量混合浸提法[25]，選取各盆上部第2片、第3片、第4片完全展開葉測定葉綠素含量，每個處理3盆，取平均值作為該處理的w(Chla)、w(Chlb)、w(Chl)和w(Car).

1.4 數據處理

使用Origin 8.5繪制圖件和數據分析，采用SPSS 19.0進行相關的統計與分析，采用單因素分析(One-way ANOVA)和Duncan新復極差法(P<0.05)進行數據多重比較.

2 結果與分析

2.1 不同土壤菌配置對紫穗槐幼苗光合色素含量的影響

光合色素含量水平是反映植物營養狀況和生長發育進程的重要指標[13]. 由圖1可見，7種不同土壤菌配置的處理能不同程度地提高紫穗槐幼苗的光合色素含量. 土壤菌處理的幼苗w(Chlb)均顯著高于無菌幼苗(P<0.05)；除nl15+nl1和nl15+nl1+nl11處理外，其他處理的幼苗w(Chla)和w(Chl)均顯著高于無菌幼苗(P<0.05)；除nl15+nl1處理外，其他處理的幼苗類w(Car)顯著高于無菌幼苗(P<0.05)，對于Chla/Chlb〔w(Chla)/w(Chlb)〕，只有nl11+nl15與無菌幼苗有顯著差異(P<0.05).

處理方式： 1—nl11； 2—nl15； 3—nl1； 4—nl11+nl15； 5—nl11+nl1； 6—nl15+nl1；7—nl11+nl15+nll； 8—對照.注：數據為平均值±標準差，n=3.圖1 不同土壤菌配置對紫穗槐幼苗光合色素的影響Fig.1 Effects of different soil bacteria inoculation on photosynthetic pigment contents of A. fruticosa

2.2 不同土壤菌配置對紫穗槐幼苗光合氣體交換參數的影響

土壤菌處理的紫穗槐幼苗凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)和水分利用效率(WUE)均高于無菌幼苗，氣孔限制值(Ls)均低于無菌幼苗(見表3).Pn平均為8.05 μmol/(m2·s)(以CO2計，下同)，平均增加量為106.30%. nl11、nl11+nl15和nl1+nl11+nl15處理的幼苗Pn顯著高于無菌幼苗148.72%、123.5%和173.59%(P<0.05).Gs平均為288.90 mmol/(m2·s)

(以CO2計，下同)，平均增加量為56.44%；Tr平均為3.22 mmol/(m2·s)(以H2O計，下同)，平均增加量為38.07%；nl11+nl15+nl1處理的幼苗Tr最高，為6.03 mmol/(m2·s)，增加量為158.80%；nl11最低，為2.43 mmol/(m2·s)，增加量為4.29%. nl1+nl11處理的幼苗Ci最高，增加量為21.19%；nl15+nl1最低，增加量為9.05%. 處理后的Ls平均為0.17%，平均減少量為34.07%；nl11+nl1處理的幼苗Ls最低，減少量為57.69%；nl11最高，減少量為19.23%. 處理后的WUE平均為2.90 μmol/mmol，平均增加量為71.34%；nl11處理的幼苗WUE顯著增加了156.21%；nl11+nl1最低，增加量為20.12%.

表3 不同土壤菌配置對紫穗槐幼苗氣體交換參數的影響

注：數據為平均值±標準差，n=3. 每列數據右側字母相同者表示差異未達顯著水平(P>0.05)；字母不同者表示差異達顯著水平(P<0.05).

2.3 不同土壤菌配置對紫穗槐幼苗葉綠素熒光動力學參數的影響

2.3.1 最大光化學效率

由表4可見，nl1處理的紫穗槐幼苗初始熒光(Fo)顯著低于無菌幼苗10.05%(P<0.05)，nl15、nl11+nl15、nl15+nl1和nl11+nl15+nl1處理的幼苗均低于無菌幼苗，nl11處理和nl11+nl1處理的幼苗分別高于無菌幼苗4.46%和3.95%；nl1處理的幼苗最大熒光Fm顯著低于無菌幼苗(P<0.05)，nl11+nl1處理的幼苗Fm高于無菌幼苗6.14%，其他均小于無菌幼苗；nl11+nl15處理的幼苗可變熒光產量(Fv)高于無菌幼苗2.82%，其他均小于無菌幼苗，但是未達到差異性水平(P<0.05).

nl11、nl1和nl11+nl1處理的紫穗槐幼苗PSⅡ潛在活性(Fv/Fo)高于無菌幼苗7.09%、5.99%和26.08%，其他均小于無菌幼苗；nl11處理的幼苗PS Ⅱ最大光化學量子產量(Fv/Fm)顯著高于無菌幼苗5.74%(P<0.05)，nl15和nl1處理的幼苗分別高于無菌幼苗3.36%和1.27%，其余處理的幼苗低于無菌幼苗，差異均不顯著(P>0.05).

表4 不同土壤菌配置對紫穗槐幼苗葉綠素熒光參數的影響

注：數據為平均值±標準差，n=3. 每列數據右側字母相同者表示差異未達顯著水平(P>0.05)；字母不同者表示差異達顯著水平(P<0.05).

2.3.2 熒光淬滅動力學參數

由表5可見，7種土壤菌紫穗槐幼苗的光化學淬滅系數(qP)均高于無菌幼苗，nl11+nl15+nl1處理幼苗的qP顯著高于無菌幼苗12.58%(P<0.05)，其他均不顯著(P>0.05)；7種土壤菌處理的幼苗非光化學猝滅系數(NPQ)均高于無菌幼苗，差異不顯著(P>0.05)；除了nl11處理的幼苗PSⅡ有效光化學量子產量(EQY)高于無菌幼苗，其他處理的幼苗均低于無菌幼苗；nl11+nl15+nl1處理的幼苗電子傳遞效率(ETR)顯著高于無菌幼苗5.13%(P<0.05)，除了nl1處理低于無菌幼苗，其他均高于無菌幼苗；7種處理的幼苗ΦPSⅡ均高于無菌幼苗，僅nl15處理與無菌幼苗相比差異顯著(P>0.05).

表5 不同土壤菌配置對紫穗槐幼苗qP、NPQ、EQY、ETR和ΦPSⅡ的影響

注：數據為平均值±標準差，n=3. 每列數據右側字母相同者表示差異未達顯著水平(P>0.05)；字母不同者表示差異達顯著水平(P<0.05).

3 討論

3.1 不同土壤菌配置對光合色素含量的影響

葉綠素含量作為光合作用的光敏催化劑，直接關系到光合作用的光能轉化. 結果表明，7種不同土壤菌配置的處理均可不同程度地提高紫穗槐幼苗的光合色素含量，增加紫穗槐幼苗的有效光合面積，促進碳氧同化能力，從而促進光合作用，這與歐靜等[17,26]的研究結果相同. 葉綠素a和葉綠素b是葉綠素中兩個主要成分，7種處理的幼苗w(Chlb)均顯著高于無菌幼苗，除了nl15+nl1和nl15+nl1+nl11，其他處理的幼苗w(Chla)和w(Chl)均顯著高于無菌幼苗，并且，Chla/Chlb有所升高，說明w(Chla)增幅相對較大，表明土壤菌處理的幼苗均能促進葉片對光的吸收和利用，而吸收利用紅光的能力更強；類胡蘿卜素在光合作用中具有吸收和傳遞光能的作用，不直接參與光化學反應，但是可以通過葉黃素循環，吸收并耗散多余的光能，防止強光對葉綠素的破壞[27]，除了nl15+nl1，其他處理的幼苗w(Car)顯著高于無菌幼苗，w(Car)的增加，表明土壤菌處理能促進幼苗的活性氧的猝滅，改善葉綠體膜結構，從而促進光能轉換、利用和傳遞[28]. 總體上，nl11和nl11+nl15處理對于幼苗的光合色素合成有更強的促進作用.

3.2 不同土壤菌配置對光合氣體交換參數的影響

光合作用是植物最重要的基礎生理活動，反映植株的生長勢和抗逆性[29]. 土壤菌處理的紫穗槐幼苗凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、蒸騰速(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)和水分利用效率(WUE)均高于無菌幼苗. nl11、nl11+nl15和nl1+nl11+nl15處理的幼苗Pn顯著高于無菌幼苗，這與周文杰等[30]關于根際優勢細菌對甜櫻桃幼樹的研究結果一致. 究其原因：①氣孔導度的增加和植物蒸騰作用的增強，能夠適當降低葉片溫度，保護幼苗不受高溫損害，更能適應高溫環境；②氣孔導度升高和氣孔限制值降低，能夠促進光合作用所需的CO2向葉肉細胞運輸，凈光合速率的升高，從而進一步促進光合作用. 該研究中nl11處理的幼苗WUE顯著高于無菌幼苗156.21%，表明土壤菌處理后的幼苗對水分的利用水平更高，更能適應干旱的環境. 總體上，nl11、nl11+nl15和nl11+nl15+nl1處理的幼苗能夠明顯促進光合作用，提高適應高溫干旱環境的能力.

3.3 不同土壤菌配置對葉綠素熒光參數的影響

葉綠素熒光參數是研究葉片功能的靈敏探針[31-33]. nl1和nl11+nl15處理的紫穗槐幼苗Fo增幅較小，對幼苗PSⅡ有較輕的破壞，光合色素吸收的能量仍主要進行光化學反應；其他處理有所下降，其中，nl11+nl1處理的幼苗Fo顯著低于無菌幼苗. 最大可變熒光Fv能夠反映出開放狀態的PSⅡ反應中心捕獲激發能的效率，以及光合作用中PSⅡ原初電子受體QA的氧化還原狀態和其他可能耗散能量的途徑，nl11+nl1處理的幼苗Fv和Fm增幅為2.82%和6.14%，表明nl11+nl1處理能增加PSⅡ反應中心QA的氧化態數量，使QA-QB傳遞電子的能力增強. PSⅡ最大光化學量子產量(Fv/Fm)反映PSⅡ反應中心的原初光能轉化效率[31]，在不受光抑制的情況下，Fv/Fm一般介于0.75～0.85之間[34]，且不受生長條件的影響. 該研究顯示，土壤菌處理的幼苗Fv/Fm均處于正常范圍，說明紫穗槐幼苗并未受到明顯的光脅迫. nl11、nl1和nl11+nl1處理的Fv/Fo和Fv/Fm與無菌幼苗相比均升高，表明該土壤菌配置能促進光合電子傳遞，促進同化力(NADPH、ATP)的合成，進而促進暗反應階段CO2的同化與固定[35]. 其他土壤菌處理的幼苗Fv/Fm和Fv/Fo降幅較小，表明該土壤菌處理有利于維持幼苗PSⅡ較高的光化學活性以及光合電子傳遞的正常進行.

葉綠素熒光猝滅有光化學猝滅和非光化學猝滅兩個過程，光化學猝滅與PSⅡ電子傳遞和初始電子受體QA的氧化還原有關[36]. PSⅡ實際光化學效率(ΦPSⅡ)可反映PSⅡ反應中心的開放程度[37]. 光化學淬滅系數(qP)反映了色素天線吸收的光能用于光合電子傳遞的變化[38]. 7種處理的紫穗槐幼苗ΦPSⅡ均高于無菌幼苗，表明土壤菌處理導致幼苗PSⅡ反應中心的開放程度增加，這與王其傳等[19]關于微生物菌劑對日光溫室辣椒研究結果一致；并且光化學淬滅系數(qP)和PSⅡ有效光化學量子產量(ETR)也有所上升，這與歐靜等[17]關于杜鵑花類菌根真菌對桃葉杜鵑幼苗的研究結果一致. 說明土壤菌處理提高了幼苗光合電子的傳遞效率，使PSⅡ光能轉換效率增強，從而促進光合速率的增加[39-40]. 非光化學猝滅系數(NPQ)是衡量過剩激發能耗散的指標[41]，土壤菌處理后的幼苗NPQ均不同程度的上升，說明PSⅡ將過剩光能以熱能形式耗散，防止過剩光能對光合機構進一步造成傷害[42].

綜上，7種土壤菌配置均不同程度促進紫穗槐光合作用和植物生長，增強其抗逆性和適應性. 已有研究[20-22]表明，篩選出的3種菌株能降低噴播基質容重，增強噴播基質的抗沖性和抗剪性. 究其原因：①土壤菌的施用增加基質中微生物的數量及活性，通過微生物活動改善土壤基質團粒結構；②土壤菌通過促進植物根系生長改善基質結構[3]，噴播基質容重降低，有利于基質透水通氣等性能，并且土壤菌能長期維持土壤養分，促進植物生長. 此外土壤菌可促使pH向中性或弱酸性方向發展，改善基質孔隙結構，增強基質土體穩定性，為植物適應逆境條件提供保障[3]. 基質土壤、根系和植物三者相互作用，因此之后將深入研究土壤菌對基質土壤和根系的影響，進一步篩選出土壤菌在噴播基質中的最佳配置.

4 結論

a) 噴播基質中7種土壤菌配置模式可顯著促進紫穗槐幼苗光合色素的合成；提高氣孔導度和凈光合速率，平均增加量分別為56.44%和106.30%；增加PSⅡ反應中心的開放度，促進光合電子傳遞效率，增強PSⅡ光能轉換效率，促進暗反應階段CO2的同化與固定，從而促進光合作用.

b) 噴播基質中7種土壤菌配置模式可顯著提高紫穗槐幼苗水分利用效率和蒸騰速率，平均增加量分別為71.34%和38.07%，從而防止過剩光能對光合機構造成進一步傷害，使紫穗槐更能適應高溫、干旱的環境，提高抗逆性和適應性.

c) 7種土壤菌配置模式中，nl11(細菌)、nl11+nl15(細菌真菌)和nl11+nl15+nl1(細菌+真菌+放線菌)這3種配置模式對紫穗槐光合系統的促進作用顯著.

[1] 陳波,包志毅.國外采石場的生態和景觀恢復[J].水土保持學報,2003,17(5):70- 73. CHEN Bo,BAO Zhiyi.Ecological and landscape restoration of some foreign quarries[J].Journal of Soil and Water Conservation,2003,17(5):70- 73.

[2] 趙耀娟.撫順市閉坑礦山環境恢復治理研究[D].長春:吉林大學,2014.

[3] 王麗,張金池,夢莉,等.土壤菌對植被生長及噴播基質物理結構的影響[J].水土保持學報,2011,25(2):144- 152. WANG Li,ZHANG Jinchi,MENG Li,etal.Effects of soil fungi on vegetation growth and physical structural of spray seeding matrix[J].Journal of Soil and Water Conservation,2011,25(2):144- 152.

[4] DIACONO M,MONTEMURRO F.Long-term effects of organic amend-ments on soil fertility:a review[J].Agronomy for Sustainable Development,2010,30(2):401- 422.

[5] MAIKE H,NICO E,STEFAN S.Seasonal changes in the soil microbial community in a grassland plant diversity gradient four years after establishment[J].Soil Biology & Biochemistry,2008,40:2588- 2595.

[6] NIELSEN U N,AYRES E,WALL D H,etal.Soil biodiversity and carbon cycling:a review and synthesis of studies examining diversity-function relationships[J].European Journal of Soil Science,2011,62(1):105- 116.

[7] MAGER D M,THOMAS A D.Extracellular polysaccharides from cya-nobacterial soil crusts a review of their role in dryland soil proces-ses[J].Journal of Arid Environments,2011,75(2):91- 97.

[8] SMITH K A,BALL T,CONEN F,etal.Exchange of greenhouse gases between soil and atmosphere:interactions of soil physical factors and biological processes[J].European Journal of Soil Science,2003,54:779- 791.

[9] PARKS J M,JOHS A,PODAR M,etal.The genetic basis for bacteri-al mercury methylation[J].Science,2013,339(6125):1332- 1335．

[10] 石兆勇,張曉鋒,王發園.菌根真菌對土壤呼吸的影響[J].生態環境學報,2010,19(1):233- 238. SHI Zhaoyong,ZHANG Xiaofeng,WANG Fayuan.Influence of mycorrhizal fungi on soil respiration[J].Ecology and Environment Sciences,2010,19(1):233- 238.

[11] GITELSON A A,GITZT Y,MERZLYAK M N.Relationships between leaf chlorophyll content and spectral reflectance and algorithms for non-destructive chlorophyll assessment in higher plant leaves[J].Journal of Plant Physiology,2003,160(3):271- 282.

[12] MOORTHY I,MILLER J R,NOLAND T L.Estimating chlorophyll concentration in conifer needles with hyperspectral data:an assessment at the needle and canopy level[J].Remote Sensing of Environment,2008,112(6):2824- 2838.

[13] 楊志曉,丁燕芳,張小全,等.赤星病脅迫對不同抗性煙草品種光合作用和葉綠素熒光特性的影響[J].生態學報,2015,35(12):1- 13. YANG Zhixiao,DING Yanfang,ZHANG Xiaoquan,etal.Impacts ofAlternariaalternatastress on characteristics of photosynthesis and chlorophyll fluorescence in two tobacco cultivars with different resistances[J].Acta Ecologica Sinica,2015,35(12):1- 13.

[14] 周相娟,梁宇,沈世華,等.接種根瘤菌和遮光對大豆固氮和光合作用的影響[J].中國農業科學,2007,40(3):478- 484. ZHOU Xiangjuan,LIANG Yu,SHEN Shihua,etal.Effects of rhizobial inoculation and shading on nitrogen fixation and photosynthesis of soybean[J].Scientia Agricultura Sinica,2007,40(3):478- 484.

[15] 余旋,朱天輝,劉旭,等.不同解磷菌劑對美國山核桃苗生長、光合特性及磷素營養的影響[J].果樹學報,2010,27(5):725- 729. YU Xuan,ZHU Tianhui,LIU Xu,etal.Effects of different phosphate solubilizing bacteria on growth,photosyn-thetic characteristics and phosphate nutrition of pecan[J].Journal of Fruit Science,2010,27(5):725- 729.

[16] 范克勝,吳小芹,任嘉紅,等.鹽脅迫下外生菌根真菌與根際有益細菌互作對楊樹光合特性的影響[J].西北植物學報,2011,31(6):1216- 1222. FAN Kesheng,WU Xiaoqin,REN Jiahong,etal.Photosynthetic characteristics ofpopulusdeltoidesseedlings inoculated ectomycorrhizal fungi and plant grouth promoting rhizobacteria under salt stress[J].Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica,2011,31(6):1216- 1222.

[17] 歐靜,何躍軍,劉仁陽,等.杜鵑花類菌根真菌對桃葉杜鵑幼苗光合性能及葉綠素熒光參數的影響[J].微生物學通報,2013,40(8):1423- 1436. OU Jing,HE Yuejun,LIU Renyang,etal.Effects of inoculation with different ERM isolates on photosynthesis and chlorophyⅡ fluorescence parameter ofRhododendronannaeFranch.seedlings[J].Microbiology,2013,40(8):1423- 1436.

[18] BARRIUSO J,SOLANO B R,MANERO F J G.Protection against pathogen and salt stress by four plant growth-promoting rhizobacteria isolated fromPinussp.on Arabidopsis thaliana[J].Phytopathology,2008,98(6):666- 672.

[19] 王其傳,孫錦,束勝,等.微生物菌劑對日光溫室辣椒生長和光合特性的影響[J].南京農業大學學報,2012,35(6):7- 12. WANG Qichuan,SUN Jin,SHU Sheng,etal.Effects of microbial agents on growth and photosynthesis of pepper in solar greenhouse[J].Journal of Nanjing Agricultural University,2012,35(6):7- 12.

[20] 王廣林,張金池,林杰,等.一種石灰巖高效侵蝕真菌卵形孢球托霉NL-15及其應用:中國,201310018564.3[P].2013- 05- 08.

[21] 張金池,王廣林,張波,等.一種石灰巖高效侵蝕細菌蘇云金芽孢桿菌NL-11及其應用:中國,201310018758.3[P].2013- 05- 08.

[22] 張金池,王廣林,王麗,等.一種石灰巖高效侵蝕放線菌嗜熱一氧化碳鏈霉菌NL-1及其應用:中國,201310018611.4[P].2013- 05- 15.

[23] FARQUHAR G D,SHARKEY T D.Stomatal conductance and photosynthesis[J].Annual Review of Plant Physiology,1982,33:317- 345.

[24] DEMMING-ADAMS B,ADAMS W W,BAKER D H,etal.Using chlorophyⅡ fluorescence to assess the fraction of absorbed light allocated to thermal dissipation of excess excitation[J].Physiologia Plantarum,1996,98(2):253- 264.

[25] 劉志梅,蔣文偉,楊廣遠,等.干旱脅迫對3種金銀花葉綠素熒光參數的影響[J].浙江農林大學學報,2012,29(4):533- 539. LIU Zhimei,JIANG Wenwei,YANG Guangyuan,etal.ChlorophyⅡ fluorescence parameters under drought stress in three plants ofLonicera[J].Journal of Zhejiang A&F University,2012,29(4):533- 539.

[26] 李月靈,金則新,管銘,等.銅脅迫條件下土壤微生物對海州香薷光合特性和葉綠素熒光參數的影響[J].植物研究,2013,33(6):684- 689. LI Yuelin,JIN Zexin,GUAN Ming,etal.Effects of soil microbes on photosynthetic characteristics and chlorophyll fluorescence parameters ofElsholtziasplendensunder copper stress condition[J].Bulletin of Botanical Research,2013,33(6):684- 689.

[27] WILLEKENS H,VAN CAMP W,VAN MONTAGU M,etal.Ozone,sulfurd ioxide,and ultraviolet B have similar effects on mRNA

accumulation of antioxidant genes inNicotianaplumbaginifoliaL.[J].Plant Physiology,1994,106(3):1007- 1014.

[28] 朱英華,屠乃美,肖漢乾,等.硫對煙草葉片光合特性和葉綠素熒光參數的影響[J].生態學報,2008,28(3):1000- 1005. ZHU Yinghua,TU Naimei,XIAO Hanqian,etal.Effects of sulfur nutrition on photosythesis and chlorophyll fluorescence of tobacco leaves[J].Acta Ecologica Sinica,2008,28(3):1000- 1005.

[29] 趙嫦妮,徐德祿,李志輝.配方施肥對赤皮青岡容器苗生長的影響[J].中南林業科技大學學報,2013,33(5):22- 25. ZHAO Changni,XU Delu,LI Zhihui.Effects of formulated fertilization on growthCyclobalanopsisgilvacontainer seedlings[J].Journal of Central South University of Forestry & Technology,2013,33(5):22- 25.

[30] 周文杰,呂德國,楊丹丹,等.根際優勢細菌對甜櫻桃幼樹光合及根系活力的影響[J].吉林農業大學學報,2015,37(5):555- 561. ZHOU Wenjie,LV Deguo,YANG Dandan,etal.Effects of plant growth-promoting rhizobacteria on photosynthesis and root vitality of sweet cherry saplings[J].Journal of Jilin Agricultural University,2015,37(5):555- 561.

[31] 劉建鋒,楊文娟,江澤平,等.遮蔭對瀕危植物崖柏光合作用和葉綠素熒光參數的影響[J].生態學報,2011,31(20):5999- 6004. LIU Jianfeng,YANG Wenjuan,JIANG Zeping,etal.Effects of shading on photosynthetic characteristics and chlorophyll fluorescence parameters in leaves of the endangered plantThujasutchuenensis[J].Acta Ecologica Sinica,2011,31(20):5999- 6004.

[32] KOOTEN O,SNEL J F H.The use of chlorophyⅡ fluorescence nomenclature in plant stress physiology[J].Photosynthesis Research,1990,25(3):147- 150.

[33] DIAS M C,BRUGGEMANN W.Limitations of photosynthesis inPhaseolusvulgarisunder drought stress:gas exchange,chlorophyll fluorescence and Calvin cycle enzymes[J].Photosynthetica,2010,48(1):96- 102.

[34] 閆寧,王曉清,王志丹,等.食用黑粉菌侵染對茭白植株抗氧化系統和葉綠素熒光的影響[J].生態學報,2013,33(5):1584- 1593. YAN Ning,WANG Xiaoqing,WANG Zhidan,etal.Antioxidative system and chlorophyll fluorescence ofZizanialatifoliaTurcz.plants are affected byUstilagoesculentainfection[J].Acta Ecologica Sinica,2013,33(5):1584- 1593.

[35] PARIDA A K,DAS A B.Salt tolerance and salinity effects on plants:a review[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2005,60(3):324- 349.

[36] DEGL′INNOCENTIA E,GUIDIA L,STEVANOVICB B,etal.CO2fixation and chlorophyⅡ a fluorescence in leaves of ramonda serbica during a dehydration-rehydration cycle[J].Journal of Plant Physiology,2008,165(7):723- 733.

[37] BAKER N R.ChlorophyⅡ fluorescence:a probe of photosynthesis in vivo[J].Annual Review of Plant Biology,2008,59(1):89- 113.

[38] 趙昕,宋瑞清,閻秀峰.接種AM真菌對喜樹幼苗生長及光合特性的影響[J].植物生態學報,2009,33(4):783- 790. ZHAO Xin,SONG Ruiqing,YAN Xiufeng.Effect of arbuscular mycorrhizal fungalinoculation on growth and photosynthesis ofcamptothecacuminataseedling[J].Chinese Journal of Plant Ecology,2009,33(4):783- 790.

[39] BISCHOF K,HANELT D,WIENCKE C.Effects of ultraviolet radiation on photosynthesis and related enzyme reactions of marine macroalgae[J].Planta,2000,211(4):555- 562.

[40] MAXWELL K,JOHNSON G N.ChlorophyⅡ fluorescence:a practical guide[J].Journal of Experimental Botany,2000,51(345):659- 668.

[41] AROCA R,IRIGOYEN J J,SANCHEZ-DIAZ M.Drought enhances maize chilling tolerance.II.photosynthetic traits and protective mechanisms against oxidative stress[J].Physiologia Plantarum,2003,117(4):540- 549.

[42] EFEOGLUA B,EKMEKCI Y,CICEKB N.Physiological responses of three maize cultivars to drought stress and recovery[J].South African Journal of Botany,2009,75(1):34- 42.

Effects of Soil Bacteria Inoculation in Spray Seeding Matrix on Photosynthesis Characteristics and Chlorophyll Fluorescence Parameters ofAmorphafruticose

WANGYingxiang,ZHANGJinchi*,WUYanwen,WANGLingjian,JIAZhaohui

KeyLaboratoryofSoilandWaterConservationandEcologicalRestorationinJiangsuProvince,CollaborativeInnovationCenterofSustainableForestryinSouthernChinaofJiangsuProvince,NanjingForestryUniversity,Nanjing210037,China

Thisstudysoughttodeterminetheinfluenceofsoilbacteriainoculationinsprayseedingonplants,andselectbetterconfigurationmodesofsoilbacteria.TheresearchtookAmorpha fruticose,ashrubwithstrongadaptability,asthesubjectofthetest. Bacillus thuringiensis (nl-11), Gongronella butleri (nl-15)andStreptomyces thermophilus (nl-1)weremixedandappliedtoagreenhouseplantingexperiment.Theywereconfiguredintoeightmodes.Thegroupwithoutsoilbacteriawasthecontrolgroup,whiletheexperimentalgroupswereonespeciesofsoilbacteria,amixoftwospeciesofsoilbacteriaandamixofthreespeciesofsoilbacteria.Theyweremixedintosprayseedingmatrixequallyunderglasshouseconditionswithpotexperiment.Theeffectsofsoilbacteriainsprayseedingmatrixonphotosyntheticpigments,characteristicsofphotosynthesisandchlorohyllfluorescenceinA. fruticosawereobserved.Themeasuredphysiologicalparametersdifferedgreatlyinallsevenseedingsgrowingfromthecontrolgroup.Comparedwiththecontroltreatment,thechlorophyllbcontentsof7treatmentsofseedlingsweresignificantlyhigher.Inadditiontonl15+nl1treatmentandnl15+nl1+nl11treatment,thechlorophyllacontentandthetotalchlorophyllcontentofotherseedlingsweresignificantlyhigher.Thecarotenoidcontentofotherseedlingsweresignificantlyhigherexceptnl15+nl1treatment.Inaddition,leafnetphotosyntheticrate(Pn)ofseedingstreatedbynl11+nl15significantlyincreasedby123.5%. Pn,wateruseefficiency(WUE)aswellasmaximalphotochemicalefficiency(Fv/Fm)ofseedingstreatedbynl11increasedby148.72%, 156.21%and5.74%,respectively.PSIIactualquantumyield(ΦPSⅡ)ofseedingsimprovedsignificantly,alongwithPn,photochemicalquenchingcoefficient(qP)andelectrontransportratio(ETR),whichincreased173.59%, 12.58%and5.13%,respectively.However,initialfluorescence(Fo)andmaximalfluorescence(Fm)weresignificantlylowerby10.05%and19.86%.Throughsoilbacteriatreatment,thesynthesisofvariousseedlingsofphotosyntheticpigmentcontentsincreasedobviously,increasingthestomatalconductance,netphotosyntheticrateandtheopennessofPSIIreactioncenter,andpromotingtheefficiencyofphotosyntheticelectrontransportandstrengtheningthePSIIlightenergyconversionefficiency.Plus,theseedlingsofvariouswateruseefficiencyandtranspirationratealsoincreaseddramatically,whilestomatallimitationandleaftemperaturewerelower.Inaddition,itfurtherprotectedthephotosyntheticapparatusbyhigherphotochemicalandnon-photochemicalpathway.Itcouldbeconcludedthattheseedlingsraisedinsoilbacteriawithsprayseedingmatrixwouldbetteradapttodroughtconditions.Amongthem,bacteria(nl11),bacteria(nl11)+fungi(nl11)andbacteria(nl11)+fungi(nl11)+actinomyces(nl1)hadsignificanteffectofseedings.Soilbacteriaconfigurationmodeinthisstudywasonlylimitedtotheplantphotosyntheticphysiologicalcharacteristics;itwillbecombinedwithsoilbacteriainfluenceonsoilimprovementmatrixandrootgrowthinlaterstudies,aswellasontheweatheringoftherock.

soilbacteria; Amorpha fruticosa;photosyntheticcharacteristics;chlorophyllfluoresceparameters;photosyntheticpigments

2016-10-13

2017-01-03

林業公益性行業科研專項(201504406)；林業科學技術推廣項目([2015]17號)；江蘇省高等學校林學優勢學科建設項目(164010641)

王鷹翔(1992-)，男，江蘇鎮江人，1573024103@qq.com.

*責任作者，張金池(1962-)，男，山東安丘人，教授，博士，博導，主要從事林業生態工程，水土保持與荒漠化防治研究，zhang8811@njfu.edu.cn

X171.4； Q93

1001- 6929(2017)06- 0902- 09

A

10.13198/j.issn.1001- 6929.2017.01.82

王鷹翔,張金池,吳雁雯,等.噴播基質中土壤菌施用對紫穗槐幼苗光合特性和葉綠素熒光參數的影響[J].環境科學研究,2017,30(6):902- 910.

WANG Yingxiang,ZHANG Jinchi,WU Yanwen,etal.Effects of soil bacteria inoculation in spray seeding matrix on photosynthesis characteristics and chlorophyll fluorescence parameters ofAmorphafruticose[J].Research of Environmental Sciences,2017,30(6):902- 910.