低磷誘導(dǎo)水稻根表鐵膜形成及其對砷累積的影響研究.pdf

1、磷是作物生長必需的大量營養(yǎng)元素，是限制作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的主要營養(yǎng)元素之一。已有的研究表明低磷可以誘導(dǎo)水稻根表形成鐵膜，研究水稻根表鐵膜的作用機理及其形成的調(diào)控機制對重金屬元素和營養(yǎng)元素的吸收有重要的生態(tài)學(xué)意義?；诖?，本研究首先需要確定缺磷誘導(dǎo)根系表面形成鐵氧化物膜是否為水稻的特性以及根表鐵氧化物沉積的部位;其次，低磷條件下分別供應(yīng)不同形態(tài)的鐵源Fe(Ⅱ)-EDTA和Fe(Ⅲ)-EDTA，以驗證缺磷誘導(dǎo)根表形成鐵氧化物需要何種形態(tài)的鐵源;再

2、次，既然低磷或者缺磷條件下可以誘導(dǎo)水稻根表形成鐵膜，那么通過營養(yǎng)液培養(yǎng)方法，設(shè)置不同磷濃度的處理研究根表鐵氧化物的形成程度是否與磷濃度存在關(guān)系以及根表無鐵氧化物膜形成的磷的臨界濃度。最后，采用砷污染區(qū)的低磷高砷土壤研究不同磷濃度對砷污染土中水稻生長及砷累積的影響情況。主要的研究結(jié)果如下:
　　 (1)缺磷誘導(dǎo)根表鐵氧化物的沉積是水稻特有的性質(zhì)，且鐵氧化物不均勻地富集在根細胞壁的孔隙中;缺磷促進了水稻，小麥，玉米和大豆根系的生長，

3、分別比供磷處理伸長了11％，11％，20％和11％(P＜0.05)。此外，缺磷脅迫下水稻根表鐵氧化物增強了鈣，鐵，錳，銅和鋅在根表的富集而成為其進入根系的緩沖層。缺磷誘導(dǎo)的鐵氧化物促進了根系對鐵的吸收但抑制了鐵由根系向地上部的轉(zhuǎn)運。短期缺磷對其他養(yǎng)分在水稻根中和地上部的濃度沒有明顯影響。對于其他3種作物，短期缺磷沒有明顯影響鉀，鈣，鐵，錳，銅和鋅在其根表富集及在植物體內(nèi)的濃度。鐵氧化物的沉積可促進鐵的吸收但抑制了鐵向地上部的轉(zhuǎn)運，而短期

4、缺磷并沒有影響其他3種作物對鉀，鈣，鐵，錳，銅和鋅養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)運。
　　 (2)在供磷和缺磷的條件下，分別供應(yīng)Fe(Ⅱ)-EDTA和Fe(Ⅲ)-EDTA兩種不同的鐵源培養(yǎng)一周后發(fā)現(xiàn)，只有缺磷條件下Fe(Ⅱ)-EDTA的處理水稻根表才能形成鐵膜。
　　 (3)缺磷誘導(dǎo)水稻根系表面形成鐵氧化物，鐵氧化物沉積的濃度隨著生長介質(zhì)中磷濃度的升高逐漸降低，誘導(dǎo)根表鐵氧化物形成時磷的臨界濃度為0.05mM，低于此濃度水稻根表有鐵膜形

5、成，高于此濃度水稻根表無鐵膜形成。此外，水稻根表沉積的鐵氧化物膜的數(shù)量與生長介質(zhì)中的磷濃度呈顯著的負相關(guān)關(guān)系（r=0.900，P＜0.05）。
　　 (4)在缺磷的砷污染土壤中，淹水條件下水稻經(jīng)受缺磷和砷毒害雙重脅迫，其生長幾乎完全被抑制。施用磷肥顯著緩解了砷對苗期水稻生長的抑制作用，因此，土壤磷水平是影響砷水稻生物有效性的主要因子之一;土壤溶液中磷砷含量呈顯著正相關(guān)，磷的施用促進了土壤固相中砷的釋放，增加土壤中砷的有效性;水稻