路 亞，王春曉，王麗麗，于天一，鄭永美，吳正鋒，李 林，王才斌

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，湖南 長沙 410128；2.山東省花生研究所，山東 青島 266100；3.山東省煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東 煙臺(tái) 265500；4.山東省威海市文登區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東 威海 264400;5.國家花生工程技術(shù)研究中心，湖南省花生工程技術(shù)研究中心,湖南 長沙 410128)

酸化土壤是我國重要的農(nóng)業(yè)土壤之一，約占全國耕地面積的22.7%[1]。花生是我國重要經(jīng)濟(jì)及油料作物之一，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。目前，我國有相當(dāng)一部分面積花生分布在酸性或微酸性土壤上[2-3]，酸化土壤結(jié)構(gòu)較差，氮磷有效性較低[4-5]，鹽基離子大量淋失[6-7]，交換性酸及重金屬含量高[8-10]，嚴(yán)重抑制了花生植株生長發(fā)育和養(yǎng)分吸收，導(dǎo)致減產(chǎn)[11-13]。緩解土壤酸脅迫及提高花生產(chǎn)量至少有兩條措施。一是農(nóng)藝措施，即施用鈣肥及調(diào)理劑等[14-18]。二是生物措施，即種植耐酸花生品種。以往報(bào)道主要集中在農(nóng)藝措施，而生物措施的報(bào)道較少。

同一作物不同品種(系)間耐酸性差異較大[19-21]。當(dāng)土壤由pH值6.13下降至3.5時(shí)，水稻產(chǎn)量顯著降低，其中不同品種早稻產(chǎn)量降低22.67%～33.83%，晚稻產(chǎn)量降低15.60%～23.36%[22]。李智燕等[23]研究表明，酸脅迫下，耐酸型苜蓿品種根瘤菌能夠保持較高的超氧化物歧化酶活性來減輕傷害，而酸敏感型品種根瘤菌保護(hù)酶活性均大幅降低，活性氧清除能力下降。不同玉米品種開花期耐酸指數(shù)(酸性土上植株干質(zhì)量/對(duì)照土上植株干質(zhì)量)最高相差0.48個(gè)單位，酸脅迫下耐酸型品種的根系更為發(fā)達(dá)，對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收能力更強(qiáng)[24]。上述研究為揭示作物耐酸機(jī)制及耐酸品種篩選發(fā)揮了重要作用，但目前缺少花生耐土壤酸化方面的研究。因此，本研究開展酸脅迫對(duì)不同花生品種幼苗根系形態(tài)、葉片光合特性及干物質(zhì)累積特性的影響，以期為耐酸花生品種選育及酸化土壤花生高產(chǎn)栽培提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

盆栽試驗(yàn)在山東省花生研究所進(jìn)行，供試土壤為棕壤，取自花生所萊西試驗(yàn)站大田耕層(0～20 cm)，pH值6.0。試驗(yàn)用塑料盆的上直徑為20 cm、下直徑16 cm，高15 cm，盆底打一直徑2 cm的孔，防積水澇害，裝土量為2 kg/盆。采用兩因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，因素一為2個(gè)不同土壤pH值水平，分別為pH值3.5(酸脅迫)和pH值6(對(duì)照)，通過向原始土中加入50 mL/L硫酸溶液調(diào)節(jié)土壤pH值至3.5，加酸量為110 mL/盆。因素二為不同花生品種，供試品種包括山東、河南、河北及廣東等省份近年來審定或育成的15個(gè)品種，分別為白沙1016、花育28、花育33、花育36、花育39、冀花6號(hào)、冀花8號(hào)、山花10、山花8號(hào)、山花9號(hào)、汕油523、禹花1號(hào)、豫花14、豫花9719及仲愷花10。共30個(gè)處理，重復(fù)12次。

選取飽滿且大小一致的種子經(jīng)0.3%高錳酸鉀消毒后催芽、播種，每盆播3粒種子，三葉期間苗1棵，保留2棵長勢一致的花生幼苗。定期澆水，下雨天用防雨棚保護(hù)，使盆栽試驗(yàn)免受雨水影響，整個(gè)試驗(yàn)過程適時(shí)除草及防治病蟲害。待50%的植株第一朵開放時(shí)收獲(播種后35 d)，并進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測定。

1.2 測定項(xiàng)目及方法

在花生收獲期，選取有代表性的3盆花生植株，于晴朗無風(fēng)的上午9：00-11：00，測定功能葉(倒二葉)光合速率及SPAD值。其中使用便攜式光合測定儀(CIRAS-2，PPSystems，英國)測定凈光合速率，測定時(shí)使用紅藍(lán)光源葉室，光強(qiáng)1 200 μmol/(m2·s)，大氣溫度26 ℃，CO2濃度為400 μmol/mol。用葉綠素儀(SPAD502，KONICA，日本)測定SPAD值。

同時(shí)期另取有代表性的3盆植株，將盆中根系和土全部取出，并撿拾散落根系，然后用流水緩緩沖洗干凈，其下方放置一個(gè)孔徑0.15 mm的篩子以防止脫落的根系被水沖走。用吸水紙吸干根系表面水分，用Epson 7500雙面光源掃描儀(愛普生(中國)有限公司)掃描根系，掃描后保存圖像；再用WinRHIZO根系分析系統(tǒng)(Regent 公司，加拿大)分析圖像，并計(jì)算花生直徑0～1 mm，1～2 mm及>2 mm根長、根體積及根表面積。

同時(shí)期另取有代表性的3盆植株。將莖、葉及根分開，用臺(tái)式葉面積儀(Li-3100C，LI-COR，美國)測定葉面積，將不同器官裝入牛皮紙袋中，105 ℃殺青，80 ℃烘干至恒質(zhì)量后稱質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2007軟件整理數(shù)據(jù)及作圖，用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析(LSD)。

2 結(jié)果與分析

2.1 酸脅迫對(duì)根系形態(tài)特性的影響

2.1.1 根長 酸脅迫降低了所有品種總根長，脅迫處理平均較對(duì)照降低34.28%。不同直徑范圍根系，直徑0～1 mm根長的降低幅度大于1～2 mm和>2 mm直徑根長，降幅分別為35.38%，7.79%，20.20%，說明酸脅迫對(duì)細(xì)根根長影響最大。酸脅迫下，冀花8號(hào)、汕油523和仲愷花10這3個(gè)品種的總根長較高，顯著高于其他品種，而花育33的總根長則顯著低于其他品種。與對(duì)照相比，酸脅迫下花育39和花育28 2個(gè)品種總根長降幅較大，分別降低58.65%和60.46%，山花8號(hào)和山花9號(hào)降幅較小，比對(duì)照分別降低10.33%和12.92%(表1)。

表1 酸脅迫對(duì)花生幼苗根長的影響

注： 同列不同小寫字母表示不同品種間差異達(dá)顯著水平(P<0. 05)。AS.酸脅迫；CK.對(duì)照。BS1016.白沙1016；HY28.花育28；HY33.花育33；HY36.花育36；HY39.花育39；JH6.冀花6號(hào)；JH8.冀花8號(hào)；SH10.山花10；SH8.山花8號(hào)；SH9.山花9號(hào)；SY523.汕油523；YH1.禹花1號(hào)；YH14.豫花14；YH9719.豫花9719；ZKH10.仲愷花10。表2-5，圖1同。

Note： Different small letters in the same line mean significant difference among different varieties(lines)at 0.05 level. AS. Acid stress； CK.Control.BS1016.Baisha 1016；HY28.Huayu 28；HY33.Huayu 33；HY36.Huayu 36；HY39.Huayu 39；JH6.Jihua 6；JH8.Jihua 8；SH10.Shanhua 10；SH8.Shanhua 8；SH9.Shanhua 9；SY523.Shanyou 523；YH1.Yuhua 1；YH14.Yuhua 14；YH9719.Yuhua 9719；ZKH10.Zhongkaihua 10.The same as Tab.2-5，F(xiàn)ig.1．

2.1.2 根體積 不同花生品種根體積對(duì)酸脅迫的響應(yīng)存在較大差異。酸脅迫下，山花9號(hào)的總根體積最高，顯著高于除汕油523和冀花8號(hào)外的其他品種；白沙1016、花育28、花育33和冀花6號(hào)的總根體積則顯著低于其他品種?；ㄓ?8、花育33、花育36、花育39、山花10、豫花14和仲愷花10等7個(gè)品種脅迫處理總根體積低于對(duì)照，其中花育33受酸脅迫的影響最大，總根體積較對(duì)照降低38.62%；剩余品種中除豫花9719外的7個(gè)品種根體積高于對(duì)照，其中山花8號(hào)、汕油523及禹花1號(hào)提高幅度較大，較對(duì)照分別增加27.50%，28.23%和31.33%。但脅迫處理各品種總根體積平均值與對(duì)照差異較小(表2)。

2.1.3 根表面積 酸脅迫降低了多數(shù)品種根表面積，脅迫處理總根表面積平均較對(duì)照降低15.17%。不同直徑范圍根系，直徑0～1 mm和1～2 mm根表面積降低幅度大于>2 mm直徑根表面積，降幅分別為15.73%，16.14%，9.44%，表明酸脅迫對(duì)細(xì)根及中等粗度根表面積影響更大。酸脅迫下，冀花8號(hào)和汕油523的總根表面積較高，顯著高于除山花9號(hào)外的其他品種，而花育33的總根表面積顯著低于其他品種。酸脅迫降低了白沙1016、花育28、花育33、花育36、花育39、冀花8號(hào)、山花10、豫花14、豫花9717和仲愷花10等10個(gè)品種的總根表面積，其中花育28、花育33和花育39降幅較大，較對(duì)照分別降低45.66%，40.19%和39.92%。酸脅迫提高了山花9號(hào)等其他5個(gè)品種的根表面積，其中山花9號(hào)增幅最大，較對(duì)照增加41.36%(表3)。

表2 酸脅迫對(duì)花生幼苗根體積的影響

表3 酸脅迫對(duì)花生幼苗根表面積的影響

2.2 對(duì)花生葉片光合特性的影響

酸脅迫降低了所有品種單株葉面積，脅迫處理平均較對(duì)照降低45.92%。酸脅迫下，豫花9719的葉面積顯著高于除花育36外的其他品種，而花育33的葉面積最低，顯著低于除花育39外的其他品種。與對(duì)照相比，酸脅迫下花育28和花育33葉面積降幅較大，分別為60.03%和70.20%；仲愷花10降幅最小，為26.39%。同時(shí)，酸脅迫增加了單株葉面積的變異幅度，較對(duì)照增加了8.3百分點(diǎn)。各品種葉片凈光合速率和SPAD對(duì)酸脅迫的響應(yīng)有所差異。酸脅迫降低了白沙1016、花育28、花育36、花育39、冀花8號(hào)、山花8號(hào)、山花9號(hào)、禹花1號(hào)和仲愷花10等9個(gè)品種的凈光合速率，各品種最大降幅為13.08%，提高了冀花6號(hào)等其他6個(gè)品種的凈光合速率，最大增幅為14.18%?；ㄓ?8號(hào)、山花10、禹花1號(hào)、豫花14和仲愷花10等5個(gè)品種酸脅迫處理的SPAD值低于對(duì)照，最大降幅為6.49%，其余10個(gè)品種酸脅迫處理的SPAD值低高于對(duì)照，最大增幅為17.65%。但脅迫處理各品種凈光合速率及SPAD平均值與對(duì)照差異均較小。綜上，酸脅迫降低了單株葉面積，增加了葉面積的變異幅度，但對(duì)葉片葉綠素含量和凈光合速率影響較小(表4)。

表4 酸脅迫對(duì)花生幼苗葉片光合速率的影響

2.3 對(duì)花生干物質(zhì)積累的影響

酸脅迫下花生不同器官干物質(zhì)質(zhì)量均有所降低。酸脅迫處理葉、莖和根干質(zhì)量較對(duì)照分別降低37.43%，28.74%和20.75%。酸脅迫導(dǎo)致品種間變異幅度增大，酸脅迫下葉、莖及根變異系數(shù)較對(duì)照分別增加7.10，13.02和11.30百分點(diǎn)。酸脅迫下，花育36的整株干物質(zhì)質(zhì)量顯著高于其他品種，而花育28則顯著低于其他品種。與對(duì)照相比，花育28和花育33 2個(gè)品種整株干物質(zhì)質(zhì)量降幅較大，較對(duì)照分別降低64.66%和53.46%；而冀花8號(hào)和仲愷花10降幅較小，分別較對(duì)照降低9.33%和10.80%(表5)。

表5 酸脅迫對(duì)花生幼苗干物質(zhì)質(zhì)量的影響

2.4 不同花生品種耐酸系數(shù)

耐酸系數(shù)(酸脅迫下整株干物質(zhì)質(zhì)量/對(duì)照條件下整株干物質(zhì)質(zhì)量)是反映品種對(duì)酸脅迫耐受程度的一個(gè)重要指標(biāo)。不同品種耐酸系數(shù)差異較大，變幅為0.353～0.908，耐酸系數(shù)最高相差0.555，耐酸系數(shù)最高相差0.555。其中冀花8號(hào)和仲愷花10 2個(gè)品種耐酸系數(shù)分別為0.908和0.891，顯著高于其他品種，為耐酸型；花育28和花育33 2個(gè)品種耐酸系數(shù)較低，分別為0.353和0.465，二者差異顯著，且均顯著低于其他品種，兩者均屬于酸敏感型，禹花1號(hào)等其他11個(gè)品種耐酸系數(shù)為0.628～0.797，屬于中間型(圖1)。

不同小寫字表示處理間0.05 水平上差異顯著。

3 討論與結(jié)論

酸脅迫對(duì)作物的毒害作用主要體現(xiàn)在根系上。劉鵬等[25]研究認(rèn)為，酸脅迫下大豆總根長及總根體積顯著降低，根系直徑顯著增加。鮑學(xué)敏等[26]研究表明，鋁脅迫主要降低了不同水稻品種根長、根表面積對(duì)根體積及根干質(zhì)量的影響較小。而本研究表明，酸脅迫主要降低了不同品種花生總根長及總根表面積，其中對(duì)直徑0～1 mm根長影響最大，對(duì)根體積影響相對(duì)較小?？赡苁且?yàn)楦底兌?、根表面積減少與根系變粗相互抵消，導(dǎo)致根體積變化較小，這與鮑學(xué)敏等[26]的研究結(jié)果類似，表明酸脅迫主要抑制了花生細(xì)根生長，增加了根系直徑，減少了花生幼苗根系與土壤直接接觸面積，影響根系吸收和傳導(dǎo)水分、養(yǎng)分。

作物產(chǎn)量主要來源于光合產(chǎn)物，而光合產(chǎn)物的多少取決于光合面積、光合速率和光合時(shí)間。王一鳴等[27]研究表明，景天三七的葉片凈光合速率及葉綠素含量隨土壤pH值降低顯著降低。童貫和等[28]在小麥上也得到了類似的結(jié)論。而本研究認(rèn)為酸脅迫降低了所有品種花生單株葉面積，而對(duì)葉綠素含量和凈光合速率影響不大，說明酸脅迫主要通過減少植株光合同化面積來抑制花生光合作用，這與供試作物及土壤酸化程度等因素有關(guān)，具體原因還有待進(jìn)一步分析。

同一作物不同品種對(duì)酸脅迫的響應(yīng)有所差異。章愛群等[24]研究表明，與對(duì)照相比，酸脅迫下不同玉米品種干物質(zhì)質(zhì)量降低幅度為2.00%～50.00%。在水稻上的研究表明，酸脅迫下不同早稻品種產(chǎn)量較對(duì)照降低22.67%～33.83%和晚稻品種降低15.60%～23.36%[22]。本研究表明，酸脅迫下不同花生品種整株干物質(zhì)質(zhì)量下降幅度為9.33%～64.66%，品種間變異幅度高于前人研究結(jié)果[22，24]，可能與品種數(shù)量及試驗(yàn)條件等因素有關(guān)。

耐酸系數(shù)反映了作物對(duì)酸脅迫的響應(yīng)程度，是品種耐酸性鑒定的可靠指標(biāo)。以往研究中多以花生莢果產(chǎn)量相對(duì)值作為耐酸系數(shù)，而本研究未涉及莢果產(chǎn)量，因此，以整株干質(zhì)量的相對(duì)值作為耐酸系數(shù)評(píng)價(jià)花生幼苗耐酸性。本研究中耐酸品種與酸敏感型品種耐酸系數(shù)最高相差0.555。表明通過篩選、種植具有耐酸潛力的花生品種，可作為酸化土壤上花生增產(chǎn)增效的有效途徑。

酸脅迫降低了多數(shù)品種總根長及根表面積，主要是因?yàn)橐种屏思?xì)根(直徑0～1 mm)生長。酸脅迫導(dǎo)致不同品種植株葉面積降低，品種間變異增加，進(jìn)而影響花生光合特性，抑制了花生幼苗不同器官干物質(zhì)累積。按照耐酸系數(shù)，將供試品種分為耐酸型、中間型及敏感型3類，其中冀花8號(hào)和仲愷花10 2個(gè)品種為耐酸型。下一步將著重從根系分泌物及根尖細(xì)胞結(jié)構(gòu)等方面深入研究花生耐酸機(jī)制。