劉選帥，孫延亮，安曉霞，馬春暉，張前兵

（石河子大學(xué)動物科技學(xué)院，新疆 石河子 832003）

光合作用是綠色植物制造有機(jī)物和產(chǎn)生氧氣的基礎(chǔ)，對于維持大氣碳氧平衡具有重要意義。磷作為植物體內(nèi)的必需元素之一，參與植物細(xì)胞的構(gòu)成、多種營養(yǎng)物質(zhì)的代謝、運輸以及細(xì)胞滲透壓的維持，在植物生長發(fā)育中的作用僅次于氮［1］。同時，磷與作物的光合作用有十分密切的聯(lián)系。磷在植物葉綠體能量的轉(zhuǎn)化和代謝、光合同化力的形成及葉片光合產(chǎn)物的運輸?shù)裙夂线^程中發(fā)揮著極其重要的作用［2］。

紫花苜蓿（Medicago sativa）作為一種優(yōu)良的多年生豆科牧草，因其具有良好的品質(zhì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益而在全世界范圍內(nèi)廣泛種植［3-4］。同時，紫花苜蓿也是磷敏感型植物，缺磷會限制葉片1，5-二磷酸核酮糖（ribulose-1，5-disphosphate，RuBP）酶的再生，使RuBP 羧化酶含量和活性下降，從而降低植物光合碳代謝效率［5］。研究表明，適當(dāng)提高磷水平可顯著增大紫花苜蓿葉片的氣孔導(dǎo)度和光合速率，減小葉片蒸騰速率，從而提高其光合能力，但過高的磷濃度又會使其光合能力下降［6］。此外，適量施磷能有效提高苜蓿葉片的葉綠素含量［7］，進(jìn)而增強(qiáng)苜蓿植株的光合作用?？梢?，合理的施磷模式是改善苜蓿光合作用的重要農(nóng)藝措施之一。

然而，磷在土壤中大多以難溶性磷酸鹽的形式存在，土壤中的有效磷含量較低。土壤磷的低有效性極大地限制了苜蓿植株的生長發(fā)育，致使苜蓿的生產(chǎn)性能極易受到磷元素的制約。新疆石河子地區(qū)土地類型為典型的灰漠土，土壤有效磷含量較低。解磷菌的提出為提高苜蓿田的土壤有效磷含量提供了新的思路。根際土壤微生物與植物共生能有效提高土壤養(yǎng)分的利用效率，促進(jìn)植物對養(yǎng)分的吸收［8］。叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrizal fungi，AMF）作為一類能與陸地上大多數(shù)植物共生的真菌，因其具有提高宿主植物抗脅迫能力，改善植物營養(yǎng)，尤其是磷營養(yǎng)的作用而被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中［9］。其與植物根系形成的共生體（菌根）能夠擴(kuò)大植物根系表面積，從而攝取到更遠(yuǎn)距離和更大范圍的營養(yǎng)元素［10］，同時，菌根分泌的有機(jī)酸能夠改善土壤肥力，從而促進(jìn)作物生長［11］。研究表明，相比于不接種處理，接種AMF 后能顯著提高苜蓿葉片的凈光合速率（net photosynthetic rate，Pn）、氣孔導(dǎo)度（stomatal conductance，Gs）和蒸騰速率（transpiration rate，Tr）［12］，同時，AMF 分泌的生長調(diào)節(jié)劑如細(xì)胞分裂素可有效促進(jìn)苜蓿葉片葉綠素含量的增加，從而改善光合作用，增加生物量［13］。解磷細(xì)菌（phosphate solubilizing bacteria，PSB）具有和AMF 類似的功能，它可以通過自身生長代謝分泌的酶類，如磷酸酶和植酸酶等，將土壤中固定的磷水解，并轉(zhuǎn)化為可溶性磷酸鹽供植物吸收利用［14］。此外，有研究表明，混合接種解磷菌能夠顯著提高植物對磷的吸收，促進(jìn)植物生長發(fā)育［15-16］，并能通過改善植物的光合作用進(jìn)而增加其生物量［17-18］?？梢?，PSB 與AMF 互作在促進(jìn)植株生長和提高光合作用方面優(yōu)于單一接種。

目前，大多數(shù)研究主要集中于施磷或單一接種解磷菌對苜蓿生長的影響，而關(guān)于菌磷互作對苜蓿光合特性及生物量的影響鮮見報道，而菌磷耦合條件下苜蓿各光合特性參數(shù)與生物量間的關(guān)系也尚不明晰，特別是適合苜蓿優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)的最佳菌磷耦合模式仍不確定。本試驗開展菌磷耦合對紫花苜蓿光合特性及生物量的影響研究，闡明菌磷耦合條件下苜蓿光合特性及與生物量之間的關(guān)系，以期為提高紫花苜蓿的磷肥利用效率及優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)研究、制定科學(xué)合理的施肥制度提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試紫花苜蓿品種為WL354HQ（購自北京正道生態(tài)科技有限公司），生育期為100～115 d，其抗病能力強(qiáng)，耐寒，高產(chǎn)。

供試菌種：AMF 選用摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae，F(xiàn)m），購自青島農(nóng)業(yè)大學(xué)菌根技術(shù)研究所，其接種物為含有孢子、菌絲的沙土及其寄主植物白三葉（Trifolium repens）的根段混合物，孢子密度為20～30 個·g-1，菌根侵染率大于80%。PSB 為巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium，Bm），由中國農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心（agricultural culture collection of China，ACCC）提供，菌種編號為10011。細(xì)菌自-80 ℃冰箱取出，經(jīng)活化后用LB培養(yǎng)基（胰蛋白胨10 g·L-1，酵母提取物5 g·L-1，氯化鈉10 g·L-1，pH 7.2）在37 ℃下培養(yǎng)24 h，然后用滅菌的生理鹽水稀釋細(xì)菌的數(shù)目到108cfu·mL-1作為接種菌液。

盆栽基質(zhì)為滅菌土與珍珠巖3∶1（V∶V）的混合物，盆栽所用土壤（土壤類型為灰漠土）采自石河子大學(xué)試驗站2 連牧草試驗地（44°20＇N，86°30＇E），土樣經(jīng)自然風(fēng)干后過0.5 cm 篩，剔除土壤中的石塊和植物根段，測定其基本理化性質(zhì)（表1）后，在121 ℃下高溫濕熱滅菌備用；盆栽基質(zhì)中加入約100 g 珍珠巖以防止土壤板結(jié)。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)Table 1 The basic physical and chemical properties of the tested soil

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用兩因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計。設(shè)接菌和施磷（磷源為磷酸一銨，含52%的P2O5）2 個因素，其中接菌設(shè)4 個水平，分別為：不接菌對照（CK）、單接巨大芽孢桿菌菌液10 mL（Bm）、單接摩西管柄囊霉10 g（Fm）和雙接菌（Bm×Fm）處理（施巨大芽孢桿菌菌液5 mL 和摩西管柄囊霉5 g），依次簡記為J0、J1、J2和J3。各接種處理的菌種均為在移苗后的當(dāng)天施入土壤基質(zhì)表面以下5 cm 處。施磷設(shè)4 個水平，分別為施P2O5：0、50、100（當(dāng)?shù)剀俎８弋a(chǎn)田的磷肥施用量）和150 mg·kg-1，依次簡記為P0、P1、P2和P3，共計16 個處理，每個處理重復(fù)6 次，共96 盆。

盆栽試驗于2020年5-9 月在石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗園（44°18′N，86°03′E）進(jìn)行，挑選籽粒飽滿、大小相近的種子，用10% H2O2消毒10 min，再以無菌水沖洗種子多次后于2020年5 月15 日播在育苗盤（72 孔·板-1，孔徑4 cm）中，每孔1 粒種子，育苗盤中種子播種深度為1～2 cm。育苗盤置于25 ℃恒溫箱中培養(yǎng)2 周后，選取長勢均一的10 株幼苗移入已經(jīng)提前裝入盆栽基質(zhì)及接過菌的花盆中（每盆約3 kg 土壤基質(zhì)）。試驗所用花盆規(guī)格為23 cm×15 cm×17 cm（盆口直徑×盆底直徑×高），花盆在移苗前已用75%酒精消毒備用。待苜蓿幼苗長至三葉期進(jìn)行間苗，留5 株長勢均一的苜蓿植株用于后續(xù)試驗。

在苜蓿幼苗期間（移栽后兩個月內(nèi)）每周定量施加無磷Hoagland’s 營養(yǎng)液和澆水（保持在田間持水量的65%～75%）。移栽60 d 后進(jìn)行不同磷素水平處理，所施磷素含量提前計算好一次性隨水施入。本試驗在施加磷肥時，由于磷酸一銨本身含有11.2% N，故本試驗中不同施磷梯度相應(yīng)添加不同量的尿素（含N 46%）以抵消N量的不同對試驗結(jié)果的影響。苜蓿在初花期（開花10%）進(jìn)行收割，具體時間為2020年8 月15 日。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 光合特性參數(shù)的測定 參照薛澤民等［19］的方法，選擇在光照充足的晴朗天氣測定苜蓿光合特性參數(shù)（收獲前一周），于11：00-13：00 選取健康成熟的功能葉片，光合有效輻射（photosynthetically active radiation，PAR）控制在1300 μmol·m-2·s-1左右，采用CI-340 便攜式光合儀（CID Bio-Science Inc.，美國）測定苜蓿葉片的凈光 合 速 率（Pn，μmol·m-2·s-1）、蒸 騰 速 率（Tr，mmol·m-2·s-1）、氣 孔 導(dǎo) 度（Gs，mmol·m-2·s-1）、胞 間CO2濃 度（intercellular CO2concentration，Ci，μmol·mol-1）、光能利用效率（light use efficiency，LUE，mmol·mol-1）和葉片瞬時水分利用效率（instantaneous water use efficiency，WUE，μmol·mmol-1），其中LUE 和WUE 是由公式計算得出：

1.3.2 葉綠素含量的測定 在收獲期挑選新鮮苜蓿葉片用丙酮法［2］提取葉綠素，用可見分光光度計（722N型，上海）測定其吸光值并計算出苜蓿葉片的葉綠素a（chlorophyll a，Chl a）、葉綠素b（chlorophyll b，Chl b）和葉綠素總［chlorophyll（a+b），Chl（a+b）］含量。

1.3.3 生物量的測定 每個處理選取3 盆長勢均勻一致的苜蓿植株，用剪刀在距花盆土壤表面2 cm 處剪下植株的地上部分稱質(zhì)量，所得質(zhì)量即為苜蓿植株的鮮質(zhì)量。隨后將采取的苜蓿鮮樣在烘箱中于105 ℃烘干30 min后，再于65 ℃烘干至恒質(zhì)量，此質(zhì)量即為苜蓿生物量［7］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2019 和DPS 9.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，采用雙因素方差分析（two-way ANOVA）后再用新復(fù)極差法（Duncan’s multiple range test，DMRT）進(jìn)行多重比較，用Sigma Plot 14.0（Systat Software Inc.，美國）軟件作圖。各指標(biāo)間的相關(guān)性采用皮爾遜相關(guān)性分析，皮爾遜相關(guān)系數(shù)常用來度量兩個變量間的相關(guān)程度，其值為-1～1，其中，-1 表示變量完全負(fù)相關(guān)，0 表示不相關(guān)，1 表示完全正相關(guān)。采用隸屬函數(shù)分析法綜合評價出最優(yōu)處理，具體公式為：

式中：Xij為第i個處理中第j個指標(biāo)的測定值；Ximax、Ximin分別為所有處理中第j項指標(biāo)的最大值和最小值。UX（+）為正向指標(biāo)隸屬函數(shù)值，UX（-）為負(fù)向指標(biāo)隸屬函數(shù)值。隸屬函數(shù)值為0～1。綜合所有指標(biāo)的隸屬函數(shù)值可以得到各處理的平均隸屬函數(shù)值，平均隸屬函數(shù)值越大，相應(yīng)處理的綜合效果越好。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌磷耦合對苜蓿葉片光合特性參數(shù)的影響

菌、磷及菌磷交互作用對苜蓿的凈光合速率（Pn）均有極顯著影響（P＜0.01）（表2）。相同接菌處理下，苜蓿葉片的Pn隨施磷量的增加呈先升高后降低的趨勢（圖1），在P2處理下均達(dá)到最大值，除Fm 和Bm×Fm 條件下的P0與P3處理外，其余各施磷處理間均有顯著差異（P＜0.05）。在相同施磷處理下，接菌處理顯著優(yōu)于未接菌處理（P＜0.05），除P1處理外，混接的效果均顯著優(yōu)于單一接種（P＜0.05），且在所有處理中，J3P2處理下苜蓿的Pn最高，達(dá)到31.14 μmol·m-2·s-1，相比于J0P0處理提高了51.39%。

圖1 不同處理下紫花苜蓿葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度Fig. 1 Net photosynthetic rate，transpiration rate，stomatal conductance and intercellular CO2 concentration of alfalfa leaves under different treatments不同大寫字母表示在相同施磷處理下，不同接菌處理之間差異顯著（P＜0.05），不同小寫字母表示相同接菌條件下，不同磷肥水平之間差異顯著（P＜0.05）。下同。Different capital letters indicate significant differences among different bacteria treatments under the same phosphorus application treatment（P＜0.05），differences lowercase letters indicate significant different among different phosphorus application treatments under the same bacteria application treatment（P＜0.05）.The same below.

表2 接菌和施磷對苜蓿光合相關(guān)參數(shù)及生物量影響的兩因素方差分析Table 2 Two-way ANOVA of the effect of rhizobium，P application on photosynthetic related parameters and biomass of alfalfa

菌、磷及菌磷交互作用對苜蓿葉片的蒸騰速率（Tr）均具有極顯著影響（P＜0.01）。相同接菌處理下，苜蓿葉片的Tr均隨施磷水平的增加呈先升高后降低的趨勢，在P2處理均達(dá)到最大值，除CK 組的P2與P3處理、Fm 組的P1與P3處理和Bm×Fm 組的P0與P1處理差異不顯著（P＞0.05）外，其余各施磷處理間均差異顯著（P＜0.05）。在相同磷水平下，接菌處理顯著優(yōu)于未接菌處理（P＜0.05），且除P1處理外，其余施磷水平對應(yīng)的混接效果顯著優(yōu)于單一接種（P＜0.05）。菌磷互作條件下，苜蓿的Tr在J3P2處理下達(dá)到最大值，為6.35 mmol·m-2·s-1，相比于J0P0處理提高了19.81%。

菌、磷及菌磷交互作用極顯著影響苜蓿葉片的氣孔導(dǎo)度（Gs）（P＜0.01）。在相同接菌處理下，除CK 處理外，苜蓿葉片的Gs均隨著施磷量的增加呈先上升后降低的趨勢，于P2處理下達(dá)到最大值，除Bm 組的P1和P3處理間差異不顯著外（P＞0.05），其余各施磷處理間均差異顯著（P＜0.05）。在相同施磷處理下，接菌處理均顯著優(yōu)于未接種處理，且混合接種效果優(yōu)于單一接種（P＜0.05）。菌磷互作條件下，苜蓿的Gs在J3P2處理下達(dá)到最大值，為353.61 mmol·m-2·s-1，相比J0P0處理提高了118.13%。

苜蓿葉片的胞間CO2濃度（Ci）對菌、磷及菌磷交互作用均有極顯著的響應(yīng)（P＜0.01）。在相同接菌處理下，苜蓿葉片的Ci均隨著施磷量的增加呈逐漸降低的趨勢，于P3處理降至最小值，各施磷處理間均差異顯著（P＜0.05）。在相同施磷處理下，接菌處理均顯著小于未接種處理（P＜0.05），且混合接種小于單一接種（P＜0.05）。菌磷互作條件下，苜蓿的Ci最小值出現(xiàn)在J3P3處理，為284.97 μmol·mol-1，相比J0P0處理降低了31.26%。

菌、磷及二者的互作對苜蓿葉片的光能利用效率（LUE）具有極顯著的影響（P＜0.01）。相同接菌處理下，苜蓿葉片的LUE 隨施磷量的增加均呈先增大后減小的趨勢（圖2），于P2處理達(dá)到最大值。除CK 和Fm 組的P3處理外，施磷處理均顯著大于未施磷處理（P＜0.05）。相同磷水平下，苜蓿葉片的LUE 在接菌處理下顯著大于未接菌處理（P＜0.05），且除Fm 組的P0，P1和P3處理外，混合接種效果優(yōu)于單一接種（P＜0.05）。菌磷互作條件下，苜蓿的LUE 在J3P2處理達(dá)到最大值，為0.0235 mmol·mol-1，相比J0P0處理提高了55.63%。

圖2 不同處理下紫花苜蓿葉片的光能利用效率和水分利用效率Fig.2 Light use efficiency and water use efficiency of alfalfa leaves under different treatments

菌、磷及菌磷互作對苜蓿葉片的瞬時水分利用效率（WUE）有顯著影響（P＜0.05）。相同接菌處理下，苜蓿葉片的WUE 均隨施磷水平的增加呈先增加后減小的趨勢，在P2處理達(dá)到最大值，除Fm 和Bm×Fm 組的P3處理及CK 的P1處理外，其他處理下的施磷組均顯著大于未施磷組（P＜0.05）。相同施磷處理下，接菌處理的苜蓿葉片的WUE 均顯著大于CK 組（P＜0.05）。WUE 最大值出現(xiàn)在混接組下的P2處理（J3P2處理），為4.71 μmol·mmol-1，相比J0P0處理增加了17.16%。

2.2 菌磷耦合對苜蓿葉片葉綠素含量的影響

菌、磷及二者的互作對苜蓿葉片的葉綠素含量有極顯著影響（P＜0.01）。相同接菌處理下，葉綠素a、葉綠素b 及總?cè)~綠素含量均隨施磷量的增加呈先增加后降低的趨勢（圖3），除了葉綠素a 含量和總?cè)~綠素含量在雙接菌組的P1處理達(dá)到最大值外，其余各接菌組均在P2處理下達(dá)到最大值，且施磷處理的葉綠素含量均大于未施磷處理。相同施磷處理下，接菌處理的葉綠素含量顯著大于未接菌處理（P＜0.05），且除葉綠素b 含量的混合接種處理下的P3處理（J3P3處理）外，其余各處理的混接效果均顯著優(yōu)于單接種（P＜0.05）。菌磷互作條件下，總?cè)~綠素含量在J3P1處理達(dá)到最大值，為2.48 mg·g-1，相比于J0P0處理提高了41.71%。

圖3 不同處理下紫花苜蓿葉片的葉綠素含量Fig.3 Chlorophyll content of alfalfa leaves under different treatments

2.3 菌磷耦合對苜蓿生物量的影響

苜蓿生物量在菌處理間、磷處理間及二者互作間均存在顯著差異（P＜0.05）。相同接菌處理下，苜蓿的生物量隨施磷水平的提高均呈先增大后減小的趨勢（圖4），均在P2處理達(dá)到最大值，且施磷處理均顯著大于未施磷處理（P＜0.05）。相同施磷處理下，接菌處理的苜蓿生物量均顯著大于未接菌處理（P＜0.05）（P1處理除外），且雙接種處理的生物量除P3處理外均顯著大于單一接種處理（P＜0.05）。菌磷互作條件下，J3P2處理下苜蓿生物量達(dá)到了最大值，為31.64 g·pot-1，相比J0P0處理提高了103.34%。

圖4 不同處理下紫花苜蓿的生物量Fig.4 Biomass of alfalfa under different treatments

2.4 不同處理下各指標(biāo)相關(guān)性分析

皮爾遜相關(guān)性分析表明（表3），紫花苜蓿葉片凈光合速率（Pn）與蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、光能利用效率（LUE）、水分利用效率（WUE）、葉綠素總含量［Chl（a+b）］和生物量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與胞間CO2濃度（Ci）呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；Tr與Gs、LUE、WUE、Chl（a+b）和生物量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與Ci呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；Gs與LUE 和Chl（a+b）呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與WUE 和生物量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與Ci呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；Ci與LUE、Chl（a+b）和生物量均呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），與WUE 呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05）；LUE 與WUE、Chl（a+b）和生物量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；WUE 與Chl（a+b）呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與生物量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；Chl（a+b）與生物量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。

表3 不同處理下各指標(biāo)相關(guān)性分析Table 3 The correlation analysis of each index under different treatments

2.5 各指標(biāo)隸屬函數(shù)分析

為了綜合評價各菌磷處理的優(yōu)劣和避免單一指標(biāo)分析的片面性，本試驗選取了16 個處理的苜蓿葉片Pn、Tr、Gs、Ci、LUE、WUE、Chl（a+b）和生物量共8 個指標(biāo)采用隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評價。其中，Pn、Tr、Gs、LUE、WUE、Chl（a+b）和生物量為正向指標(biāo)，Ci為負(fù)向指標(biāo)。對16 個處理的隸屬函數(shù)平均值進(jìn)行排序（表4），前3 位中J3P2處理的平均隸屬函數(shù)值最大，為0.973，其次是J2P2和J3P1處理，平均隸屬函數(shù)值分別為0.814 和0.706。

表4 各指標(biāo)隸屬函數(shù)分析Table 4 Membership function analysis of each index

3 討論

3.1 菌磷耦合對紫花苜蓿光合特性的影響

植物的光合特性參數(shù)（Pn、Tr、Gs、Ci等）可以直接反映植物的光合性能［20］。研究表明，施磷和接種AMF 可以提高植物凈光合速率和葉綠素含量，有效提高作物的生產(chǎn)性能［6，12］。本研究表明，施磷和接菌的交互作用對紫花苜蓿葉片光合特性有顯著影響，表明同時增施磷肥與菌肥能有效改善紫花苜蓿植株的光合作用。在相同接菌條件下，Pn、Tr、Gs、LUE 和WUE 總體上均隨施磷水平的提高呈先增大后減小的趨勢，表明適當(dāng)?shù)氖┝姿剑≒2）可有效提高紫花苜蓿葉片的光合性能，但過量的施磷量（P3）反而會不利于光合性能的提高［6］。在相同施磷水平下，相比于不接菌處理，接菌處理的上述指標(biāo)均顯著大于未接菌處理，且雙接效果優(yōu)于單一接種，可見，AMF 與PSB 在促生長方面可能存在協(xié)同效應(yīng)［21］。相較于其他光合指標(biāo)，Ci則表現(xiàn)出了相反的規(guī)律，施磷和接菌反而降低了Ci，這可能是因為Ci代表細(xì)胞間CO2的含量，其受氣孔導(dǎo)度、葉肉導(dǎo)度和Rubisco 酶在羧化位點處同化CO2的速率等諸多因素的影響［6］，在空氣CO2濃度相對穩(wěn)定的情況下，高羧化活性導(dǎo)致了光合速率的提高，進(jìn)而了造成較低的Ci［22］。

氣孔是光合氣體代謝中CO2和水蒸氣的通路，對植物的碳同化和蒸騰作用具有重要的生理意義。本研究相關(guān)性分析結(jié)果表明，Pn與Tr、Gs、LUE 和WUE 均呈極顯著正相關(guān)，而與Ci呈負(fù)相關(guān)。這主要是因為植物的蒸騰方式以氣孔蒸騰為主，植物通過控制氣孔的開度而進(jìn)一步控制葉片的凈光合速率和蒸騰速率，因此Pn與Tr和Gs均呈正相關(guān)；LUE 和WUE 均為特定公式計算所得，其與凈光合速率的大小有關(guān)，因此也與其呈正相關(guān)；Ci的大小也與Gs有關(guān)，Gs越大，進(jìn)入植物葉片細(xì)胞間的CO2則越多，但高CO2濃度意味著碳同化的速率變緩［23］，因此Pn與Ci呈負(fù)相關(guān)。

研究表明，增加葉綠素含量，可以促進(jìn)葉綠素a/b 復(fù)合體的合成，提高捕光復(fù)合物Ⅱ（light-harvesting complexⅡ，LHCⅡ）活性和光合系統(tǒng)PSⅡ的電子傳遞效率及捕光能力［4］，從而形成更多的同化力，是提高光合速率的重要途徑，這也表明Pn與葉綠素含量呈正相關(guān)。另有研究表明，適量施磷能顯著增加紫花苜蓿葉綠素含量［7］。Elkoca 等［24］發(fā)現(xiàn)鷹嘴豆（Cicer arietinum）接種巨大芽孢桿菌B. megateriumM-3 后植株的葉綠素含量顯著增加。紫花苜蓿接種AMF 同樣增加了植株葉綠素含量［12］。本研究發(fā)現(xiàn)，施磷和接種AMF 與PSB 均顯著提高了苜蓿葉片的葉綠素a、葉綠素b 和葉綠素總含量，這與前人研究結(jié)果一致。但過高的外在磷源也會抑制葉綠素含量的提高［6］。

3.2 菌磷耦合對紫花苜蓿生物量的影響

施磷和接種AMF 與PSB 對紫花苜蓿生物量均有顯著的影響。研究表明，同時施磷和接種解磷菌可有效提高苜蓿葉片的葉綠素含量和磷素利用效率，實現(xiàn)更大的地上生物量［7］。本研究表明，紫花苜蓿生物量隨施磷水平的提高而呈先增大后減小的趨勢，在P2處理實現(xiàn)最大值，在P3處理反而降低，這可能是因為高濃度的磷會改變根際土壤pH 進(jìn)而影響AMF 的侵染，導(dǎo)致生物量降低［25］。本研究發(fā)現(xiàn)，紫花苜蓿生物量在接種解磷菌后顯著優(yōu)于對照組，且混合接種AMF 和PSB 組的生物量顯著大于單一接種，表明AMF 與PSB 在促進(jìn)植物對磷的吸收和循環(huán)功能上存在相互促進(jìn)的現(xiàn)象［26］。此外，有研究表明，同時接種AMF 和解磷細(xì)菌顯著提高了土壤有效磷含量，進(jìn)而提高了苜蓿地上部植株磷含量和磷素利用效率，最終實現(xiàn)了較大的干草產(chǎn)量［27］?？梢姡俎Ｖ仓炅缀康奶岣叩靡嬗谕寥乐杏行Я缀康奶岣?，而土壤有效磷含量的提高又依賴于AMF 和解磷細(xì)菌強(qiáng)大的解磷能力。

在自然界中，土壤解磷微生物與宿主植物往往是一種互利共生的關(guān)系。解磷微生物如AMF 和根際促生菌（plant growth promoting rhizobacteria，PGPR）通過增大根系對磷的有效吸收空間［10，25］、改善根際土壤pH［28］以及分泌激素和酶類［29］等途徑來加強(qiáng)植物對磷素的攝取，進(jìn)而實現(xiàn)促進(jìn)植物生長發(fā)育的目的。而植物通過光合作用可以獲得足夠的光合產(chǎn)物并分配給植物根系，這又會供給寄生在根系及根際土壤的微生物以充足的碳源［30］。宿主植物與根際微生物間這種互利共生的現(xiàn)象維持了相對穩(wěn)定的“源—庫”關(guān)系，恰恰也說明本研究在不同施磷條件下接種AMF 和PSB 能夠大大提高紫花苜蓿的光合性能及生物量。此外，解磷微生物也能改善根際微生物群落結(jié)構(gòu)以及刺激土壤中其他微生物的活動來共同促進(jìn)磷的吸收［31］，這也佐證了本研究認(rèn)為AMF 和PSB 之間可能存在協(xié)同效應(yīng)的觀點?？梢?，合理的施磷水平配合微生物菌肥有利于提高紫花苜蓿干物質(zhì)的積累。

本研究隸屬函數(shù)分析表明，在混合接種解磷菌和施磷量為100 mg·kg-1條件下，紫花苜蓿的光合性能和生物量達(dá)到最大，說明對紫花苜蓿同時進(jìn)行合理地施磷和接種摩西管柄囊霉與巨大芽孢桿菌能夠有效促進(jìn)紫花苜蓿對土壤磷素的吸收，進(jìn)而改善光合系統(tǒng)和提高生產(chǎn)性能。由于AMF 與PSB 種類較多，而本研究只研究了其中的摩西管柄囊霉與巨大芽孢桿菌，其他菌間是否存在協(xié)同效應(yīng)尚不清楚。此外，光合作用對微生物的磷素轉(zhuǎn)化及對宿主植物能量供給的具體作用方式并未涉及，需在后續(xù)試驗進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究。

4 結(jié)論

相比于不施磷和不接菌處理，施磷和接種AMF 與PSB 均能夠顯著提高紫花苜蓿的光合性能和葉綠素含量，進(jìn)而提高其生物量?；旌辖臃NAMF 與PSB，并配施磷100 mg·kg-1，能夠有效改善紫花苜蓿的磷營養(yǎng)水平，提高其光合特性，進(jìn)而實現(xiàn)紫花苜蓿生物量的最大化。