玉米對(duì)磷鋁耦合脅迫的基因型差異及有機(jī)酸對(duì)土壤磷素有效性的影響.pdf

1、土壤缺磷是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中限制作物生長(zhǎng)與產(chǎn)量的主要因素之一。但是施磷肥后，至少有70％～90％的磷在土壤中轉(zhuǎn)化為難被作物吸收利用的形態(tài)。玉米是重要的糧食和飼料作物，其磷效率存在廣泛的基因型差異，形成所謂的遺傳學(xué)缺乏。由于缺磷是酸性土壤的特征之一，本研究室前期對(duì)國(guó)內(nèi)外不同遺傳背景的大量玉米自交系進(jìn)行了苗期土培篩選，并對(duì)部分材料進(jìn)行全生育期盆栽鑒定，獲得了一些典型的耐低磷和耐酸鋁基因型。本文進(jìn)一步研究了同時(shí)具有耐低磷和耐酸鋁玉米種質(zhì)材料的耐低磷營(yíng)

2、養(yǎng)特性，同時(shí)以本地區(qū)三種pH值低磷土壤和三種低分子量有機(jī)酸為對(duì)象，研究了不同磷源對(duì)無(wú)機(jī)磷形態(tài)轉(zhuǎn)化及有機(jī)酸對(duì)提高磷素有效性的作用。主要研究結(jié)果如下： 1.本研究采用土培和水培方法系統(tǒng)研究了不同酸鋁(鋁)、磷處理下玉米自交系苗期生物學(xué)及營(yíng)養(yǎng)學(xué)特性。結(jié)果表明，低磷和酸鋁都嚴(yán)重抑制玉米植株的生長(zhǎng)，低磷脅迫下干重受影響較大，酸鋁脅迫對(duì)下部葉葉色和干重影響顯著。耐低磷基因型適應(yīng)低磷的能力較強(qiáng)，它們具有較長(zhǎng)的根系和較大的根干重，且株高受低磷的

3、影響明顯小于敏感基因型。低磷脅迫增大了植株的根冠比，改變了植株對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收及其在地上部和根系的分配。鋁脅迫下，鋁敏感玉米基因型根伸長(zhǎng)受到鋁的抑制作用大于耐鋁基因型，耐鋁基因型地上部和根系相對(duì)干重下降較少，而敏感基因型相對(duì)干重顯著下降。 2.營(yíng)養(yǎng)學(xué)特性研究表明，低磷脅迫下，低磷敏感基因型磷吸收效率低，耐低磷基因型的吸收能力較強(qiáng)，其絕對(duì)和相對(duì)吸磷量都明顯高于低磷敏感基因型。低磷抑制玉米幼苗對(duì)N、K的吸收和累積，但耐低磷自交系受抑

4、制程度較敏感自交系小。低磷敏感基因型M05根系和地上部Zn含量下降，耐低磷基因型M02、M08和M11根系和地上部Zn含量升高，且耐低磷自交系植株體內(nèi)Zn的相對(duì)累積量高于敏感自交系。低磷脅迫使M05地上部和根系中Ca、Mg、Fe累積量顯著下降，但M02、M08地上部和根系中鉀、鎂、鋅的絕對(duì)和相對(duì)累積量顯著高于敏感基因型。鋁處理使自交系地上部和根系中各營(yíng)養(yǎng)元素含量和累積量普遍下降，加磷可緩解酸鋁對(duì)玉米生長(zhǎng)的毒害作用。不同自交系之間存在耐低

5、磷和耐酸鋁基因型差異，相互間存在一定的關(guān)系，但耐脅迫能力不同。自交系M12屬于酸鋁低磷雙敏感類型；耐酸鋁自交系，如M02和M08同樣耐低磷，耐低磷自交系M01也較耐酸鋁，為雙耐基因型。 3.用營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)方法研究了不同耐低磷玉米幼苗對(duì)低鉀、低鐵和缺鋅脅迫的適應(yīng)性差異。結(jié)果表明，低鉀脅迫對(duì)玉米株高和葉片數(shù)有顯著的抑制作用，但對(duì)根系生長(zhǎng)沒(méi)有明顯影響，甚至刺激多數(shù)基因型的根系生長(zhǎng)。低鉀脅迫對(duì)耐低磷基因型玉米地上部生長(zhǎng)的抑制作用顯著大于低

6、磷敏感基因型，因此耐低磷基因型的根冠比增幅較大。低鉀處理顯著降低了植株的地上部和根系吸磷量，尤其是低磷敏感基因型植株的根系吸磷量；同時(shí)還使玉米根效率比大幅下降，6個(gè)基因型在對(duì)照和低鉀處理中根效率比的差異均達(dá)到顯著水平，但以耐低磷基因型降低的程度更為明顯。低鉀處理使地上部和根系的磷利用率增加，但基因型間無(wú)明顯差異。 低鐵脅迫對(duì)低磷敏感基因型玉米地上部生物重的抑制作用顯著大于對(duì)耐低磷基因型。在低鐵脅迫時(shí)，耐低磷基因型玉米地上部和根系

7、積累的磷量與正常供鐵條件下相比變幅較小，而低磷敏感基因型積累的磷量顯著下降。低鐵脅迫顯著降低了不同耐低磷基因型玉米幼苗葉片的葉綠素含量，但基因型間無(wú)明顯差異?？偟膩?lái)說(shuō)，玉米地上部更易受低鐵脅迫的影響。 低磷敏感基因型在缺鋅時(shí)植株各部位鋅含量和吸收量變幅均明顯高于耐低磷基因型。缺鋅處理影響玉米幼苗的磷含量，低磷敏感基因型地上部磷含量較對(duì)照顯著上升，根系磷含量變幅不大；耐低磷基因型地上部磷含量變幅較小，根系磷含量則顯著下降。低磷敏感

8、基因型在缺鋅時(shí)地上部磷利用率顯著下降，根系磷利用率無(wú)明顯變化，而耐低磷基因型的變化情況正好相反，根系磷利用率受影響的程度大于地上部。 4.土壤大部分磷以難溶性磷形式存在，是影響作物生產(chǎn)的重要限制因素之一。作物根分泌物活化難溶性磷的能力對(duì)改善其磷素營(yíng)養(yǎng)具有重要意義。采用室內(nèi)培養(yǎng)方法，研究三種土壤不同磷(KH2PO4)處理后有效磷動(dòng)態(tài)變化情況；同時(shí)將不同玉米基因型分別置于全磷和低磷的營(yíng)養(yǎng)液中生長(zhǎng)15d后，收集根系分泌物，然后加入預(yù)先

9、采用磷酸鈣和磷酸鋁處理并已培養(yǎng)95d的土壤樣品中進(jìn)行試驗(yàn)。不同磷處理研究結(jié)果表明，所有施磷處理短期內(nèi)速效磷含量急劇上升，并隨培養(yǎng)時(shí)間推移不斷下降，60d后趨于穩(wěn)定。酸性土對(duì)磷的吸附和固定作用較強(qiáng)，磷處理后有效磷增加量顯著小于中、堿性土。土壤加根系分泌物的試驗(yàn)反映，磷酸鈣和磷酸鋁有效磷的含量具有提高，其中加入耐低磷基因型M02低磷根系分泌物浸提的土壤有效磷含量顯著高于去離子水的浸提量，且根系分泌物對(duì)磷酸鋁的活化能力大于磷酸鈣。 5