玉米對磷鋁耦合脅迫的基因型差異及有機酸對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，形成所謂的遺傳學缺乏。由于缺磷是酸性土壤的特征之一，本研究室前期對國內(nèi)外不同遺傳背景的大量玉米自交系進行了苗期土培篩選，并對部分材料進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。本文進一步研究了同時具有耐低磷和耐酸鋁玉米種質(zhì)材料的耐低磷營

2、養(yǎng)特性，同時以本地區(qū)三種pH值低磷土壤和三種低分子量有機酸為對象，研究了不同磷源對無機磷形態(tài)轉(zhuǎn)化及有機酸對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及營養(yǎng)學特性。結(jié)果表明，低磷和酸鋁都嚴重抑制玉米植株的生長，低磷脅迫下干重受影響較大，酸鋁脅迫對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，它們具有較長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，改變了植株對營養(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干重下降較少，而敏感基因型相對干重顯著下降。 2.營養(yǎng)學特性研究表明，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，其絕對和相對吸磷量都明顯高于低磷敏感基因型。低磷抑制玉米幼苗對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、鋅的絕對和相對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養(yǎng)元素含量和累積量普遍下降，加磷可緩解酸鋁對玉米生長的毒害作用。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.用營養(yǎng)液培養(yǎng)方法研究了不同耐低磷玉米幼苗對低鉀、低鐵和缺鋅脅迫的適應(yīng)性差異。結(jié)果表明，低鉀脅迫對玉米株高和葉片數(shù)有顯著的抑制作用，但對根系生長沒有明顯影響，甚至刺激多數(shù)基因型的根系生長。低鉀脅迫對耐低磷基因型玉米地上部生長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；同時還使玉米根效率比大幅下降，6個基因型在對照和低鉀處理中根效率比的差異均達到顯著水平，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，但基因型間無明顯差異。 低鐵脅迫對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耐低磷基因型。在低鐵脅迫時，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，但基因型間無明顯差異。總的來說，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、基因型在缺鋅時地上部磷利用率顯著下降，根系磷利用率無明顯變化，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改善其磷素營養(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)處理后有效磷動態(tài)變化情況；同時將不同玉米基因型分別置于全磷和低磷的營養(yǎng)液中生長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的土壤樣品中進行試驗。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)時間推移不斷下降，60d后趨于穩(wěn)定。酸性土對磷的吸附和固定作用較強，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，且根系分泌物對磷酸鋁的活化能力大于磷酸鈣。 5