热带土壤中菜豆种质耐低磷特性的评价

用来源于两个不同基因库(安第斯基因库和中美基因库)的菜豆种质为材料,比较它们在两种热带土壤中对低磷的适应性,旨在对现有种质的耐低磷能力进行系统的评价,为菜豆耐低磷育种提供新的种质资源。结果表明,供试菜豆种质中在耐低磷特性方面存在着基因型差异。在低磷条件下,来源于安第斯基因库的大粒种子基因型无论是在早期营养生长,对磷吸收,还定最后种子产量均优于来源于中美基因库的中、小粒种子基因型。不同基因型在两种热带土壤上的相时表现一致,说明菜豆对低有效磷的适应不存在着土壤特异性。然而,在高磷条件下,安第斯基因型的种子产量显著低于中美基因型。所以安第斯基因型虽有一定的耐低磷能力,但因其产量潜力较低而难以被直接利用。为此,必须分别鉴定安第斯基因型中与耐低磷有关的形态或生理生化指标,并明确其遗传控制,最后通过适当的遗传育种方法将其转移到理想的个体之中。这将是今后菜豆耐低磷育种的努力方向。     

不同水稻品种对难溶性磷利用能力的初步研究

采用子母盆栽水平分根试验,研究了水稻耐低磷品种莲塘早3号和低磷敏感品种新三百粒对Fe-P、Al-P、Ca-P3种难溶性磷的利用能力。结果表明,与母盆营养液中含正常磷的处理相比,子盆和母盆均不含磷的处理两品种的生物量、根系氧化力下降、MDA含量上升,以难溶性磷为唯一磷源加入子盆石英砂的处理其变化幅度更小,磷含量也比完全缺磷的明显要高,说明根系对难溶性磷的主动活化在起作用;耐低磷品种较高的生物量、磷含量和根系氧化力以及较低的MDA含量表明其活化利用难溶性磷的能力比低磷敏感品种强;不同难溶性磷处理间,各指标的差异与不同形态难溶性磷对水稻有效性的差异有关。另外,缺磷或低磷条件下根冠比增加;磷的有效性越低,其根冠比越高。     

根分泌物对活化土壤中难溶性磷的作用

土壤大部分磷以难溶性磷形式存在,是影响作物生产的重要限制因素之一。作物根分泌物活化难溶性磷的能力对改善其磷素营养具有重要意义。采用室内培养方法,研究3种土壤不同磷(KH2PO4)处理后有效磷动态变化情况;同时将不同玉米基因型分别置于全磷和低磷的营养液中生长15 d后,收集根系分泌物,然后加入预先采用磷酸钙和磷酸铝处理并已培养95 d的土壤样品中进行试验。不同磷处理研究结果表明,所有施磷处理短期内速效磷含量急剧上升,并随培养时间推移不断下降,60 d后趋于稳定。酸性土对磷的吸附和固定作用较强,磷处理后有效磷增加量显著小于中性土、碱性土。土壤加根系分泌物的试验表明,磷酸钙和磷酸铝有效磷的含量较对照有所提高,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显著高于去离子水的浸提量,且根系分泌物对磷酸铝的活化能力大于磷酸钙。     

绿肥腐解液中有机酸组成对铝磷和铁磷活化能力的影响

  【目的】  研究绿肥还田腐解过程中产生的有机酸阴离子对土壤中难溶性磷素的活化效果,以深化理解绿肥作物提高土壤养分供应能力的机理。  【方法】  供试6种绿肥作物为紫云英 (Astragalus sinicus L.)、肥田萝卜 (Raphanus sativus var. Longipinnatus)、二月兰 (Orychophragmus violaceus)、双低甘蓝型油菜 (Brassica napus L.)、双高甘蓝型油菜 (Brassica napus L.) 和芥菜型油菜 (Brassica juncea)。将绿肥植株切碎后,置于离心管中,加入土壤浸提液于室外背光处密闭腐解45天,采用离心法提取植株腐解液。测定腐解液中10种有机酸组分 (丙二酸、苹果酸、柠檬酸、草酸、乳酸、酒石酸、乙酸、琥珀酸、马来酸和富马酸阴离子) 含量。采用室内模拟方法,分别用6种绿肥腐解液溶解难溶性铝磷 (Al-P,AlPO₄) 和铁磷 (Fe-P,FePO₄·2H₂O),测定溶液中的无机磷含量。  【结果】  二月兰腐解液中10种有机酸组分总含量最高,其次为肥田萝卜、双低甘蓝型油菜和芥菜型油菜,双高甘蓝型油菜和紫云英腐解后腐解液中较低。所有绿肥作物腐解液中10种有机酸组分含量大小依次为酒石酸、丙二酸、柠檬酸、琥珀酸、乳酸、苹果酸、乙酸、草酸、马来酸和富马酸阴离子。其中酒石酸和丙二酸阴离子占上述10种主要有机酸总量的15%以上,马来酸和富马酸阴离子占比最低,不到总量的1%。不同绿肥腐解液对Al-P和Fe-P的活化能力有显著差异,肥田萝卜对两种难溶性磷素的活化能力最高,理论上1000 kg肥田萝卜绿肥可活化0.6～1.2 kg的Al-P和Fe-P,其次为紫云英和芥菜型油菜,对Al-P和Fe-P的活化量均约为0.6～1.0 kg,而二月兰的活化量最低,约为0.2～0.6 kg。对不同有机酸含量与难溶性磷活化量进行相关性分析发现,Al-P活化量与柠檬酸、苹果酸和草酸阴离子的含量呈现正相关关系,Fe-P的活化量与酒石酸的含量呈现正相关关系。  【结论】  与Al-P和Fe-P的活化密切相关的是有机酸中含有较高的柠檬酸、草酸、苹果酸和酒石酸。供试6种绿肥作物腐解液中的10种有机酸的总含量及各有机酸组分的占比差异很大。二月兰虽然有机酸总量高,但是柠檬酸、草酸和酒石酸比例均较低;而肥田萝卜腐解液中的酒石酸含量及其占比高于其他绿肥,且柠檬酸和琥珀酸占比较高,对Fe-P的活化能力强;芥菜型油菜和紫云英腐解液中草酸、柠檬酸和琥珀酸占比高于其他绿肥,对Al-P的活化能力强。供试6种绿肥中以肥田萝卜腐解液的活化能力最强,芥菜型油菜和紫云英腐解液的活化能力次之。     

柠檬酸对红壤磷的持续活化效应及其活化机理的探讨

采用不同浓度的柠檬酸对红壤进行磷的持续活化试验。结果表明：随着浸提次数的增加，磷的活化量逐渐降低，但仍有少量的磷释放出来，且活化强度随着柠檬酸浓度的增大而加强。浸提前后土壤样品的无机磷分级结果表明：被柠檬酸活化的磷主要来源于土壤中Al-P、Fe-P及Ca—P中的磷，也有部分来自于有机形态的磷，同时柠檬酸能够促进土壤中闭蓄态磷（Oc—P）的形成与积累。Al-P、Fe-P及Oc—P中磷的活化量，受柠檬酸浓度的影响较大。柠檬酸浓度在5mmolL^-1和10mmolL^-1时，其被活化的量大小依次为Ca—P〉Al-P〉Fe-P；而柠檬酸浓度在100mmolL^-1时，其被活化的量为Fe—P〉Al-P〉Ca—P。     

有机酸对五种人工合成磷酸盐活化作用及活化途径的研究

采用实验室合成和化学浸提方法,研究了高分子量腐殖酸和低分子量柠檬酸在不同浓度条件下对五种人工合成磷酸盐的释磷效应及活化途径。结果表明:两种有机酸均能促进五种人工合成磷酸盐中磷素的释放,且释磷量随有机酸浓度的增加而增大;其中柠檬酸的活化能力明显强于腐殖酸;腐殖酸对三种钙磷的活化效果较好,而Fe-P和Al-P基本不受其影响或影响很小。柠檬酸通过质子和有机阴离子的共同作用来活化人工合成Ca2-P、Ca8-P和Al-P中的磷,Ca10-P中磷的活化几乎完全依靠质子作用,而低浓度有机酸作用下Fe-P的活化则来源于有机阴离子的作用。     

大豆根分泌物活化难溶性铝磷的研究

在酸性红壤上，土壤有效磷含量低，大部分磷以难溶性磷形式存在，这是影响作物生产的重要限制因素之一。作物根分泌物活化难溶性磷的能力对改善其磷素营养具有重要意义。本文系统研究了大豆根分泌物对难溶性铝磷的活化效果，同时运用阴、阳离子交换树脂将根分泌物分成阴离子组分、中性组分和阳离子组分，活化结果表明．阴离子组分对铝磷的活化量显著高于中性组分和阳离子组分。运用分子膜把根分泌物分成大于8K、8～3．5K、3．5～1K和小于1K组分．发现对铝磷活化量最大的组分为小于1K根分泌物组分。另外．小于1K阴离子组分对铝磷的活化量为缺磷13．2mg／pot，供磷可达9．3mg／pot，分别占总根分泌物活化量的71％和57％。运用离子色谱仪对小于1K阴离子组分根分泌物测定表明，供磷和缺磷处理．根系均能分泌少量的柠檬酸和苹果酸，约占铝处理的10％～20％，但处理之间差异不显著。上述研究表明．除有机酸影响难溶性铝磷活化之外，根分泌物中可能还存在其它物质对铝磷活化有促进作用，相关研究正在深入进行之中。     

菜豆叶片特征与磷效率关系初探

大量研究表明,不同菜豆品种对低磷土壤的忍耐能力存在基因型差异[1～7].有研究发现菜豆有两个独立的基因库(MA和AN),其中AN基因库的大粒种菜豆颇具有高磷效率潜力,但对于其耐低磷的形态和生理生化基础的研究还不多.     

磷素活化剂对红壤磷形态及有效性影响的研究

在我国南方红壤中加入不同的磷活化剂进行培养试验,结果显示:磷活化剂提高了土壤有效磷含量,不同活化剂的活化能力不同。相关分析和通径分析结果表明,磷活化剂的活化能力大小顺序为:低分子有机酸钠钙盐>腐植酸>腐植酸钠>脲基甲酸乙酯;磷活化剂可以提高红壤中的Al-P、Ca-P和Fe-P等无机磷含量,其中Al-P和Ca-P与有效磷均达到极显著水平,而Fe-P作用效果不显著,可以通过影响Al-P和Ca-P来间接影响有效磷,磷活化剂会抑制土壤中O-P的生成。     

低分子量有机酸对红壤无机磷活化的作用

采用室内模拟试验研究了低分子量有机酸,如草酸、柠檬酸、酒石酸和苹果酸在红壤无机磷活化中的作用。结果表明,相同浓度下,有机酸活化土壤磷的能力为柠檬酸酒石酸苹果酸。低浓度(0.5mmolL-1)时,草酸活化能力最小;高浓度(≥5mmolL-1)时,其活化能力最大。对同一种有机酸而言,土壤各无机磷形态活化量均随pH的升高而降低;且在同一酸度下,其活化量以铝磷(Al-P)为最多,铁磷(Fe-P)和钙磷(Ca-P)次之,闭蓄态磷(O-P)则最少。有机酸活化土壤无机磷酸盐应该是质子酸效应和有机酸阴离子络合效应共同作用的结果,且与磷酸盐的溶度积常数密切相关。研究结果对根系土壤无机磷素循环研究有着重要的意义。     

低分子量有机酸对石灰性土壤磷素形态转化及有效性的影响

采用室内培养和化学分析的方法研究了几种低分子量有机酸对石灰性土壤中磷的活化作用。结果表明:供试有机酸通过溶解、螯合等作用均能不同程度地促进合成磷酸盐的磷素释放。活化DCP、ODP、Fe-P、A l-P的能力依次为柠檬酸>草酸>苹果酸>酒石酸>乙酸;活化FA的能力是草酸>柠檬酸>苹果酸>酒石酸>乙酸。同种有机酸作浸提剂时,有机酸浓度越高磷酸盐中磷素释放量也越大。施加各种有机酸可以不同程度地降低土壤中Fe-P、A l-P和Ca10-P,增加Ca2-P、Ca8-P和O-P含量,总的趋势是促进土壤中植物难以利用的无机磷形态向有效性较高的形态转化。这种促进作用大小顺序为草酸>柠檬酸>酒石酸。     

低分子量有机酸对不同合成磷源的释磷效应

采用化学浸提方法,研究了5种低分子量有机酸(草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乙酸)对不同合成磷源的释磷效应。结果表明:供试有机酸(低浓度乙酸除外)均能促进不同合成磷源(DCP、OCP、FA、Fe-P、A l-P)中磷素的释放;其释磷效果与有机酸的种类和浓度有关,强弱顺序依次为柠檬酸、草酸、酒石酸、苹果酸、乙酸,有机酸浓度越高其释磷效果越好;有机酸与氟磷灰石(FA)反应后,溶液pH值升高。低浓度条件下pH值变化较大,而高浓度条件下pH值变化较小。     

Root Exudates of Rice Cultivars Affect Rhizospheric Phosphorus Dynamics in Soils with Different Phosphorus Statuses

Exudation of organic acids by the roots of three rice cultivars grown in three soils of different phosphorus (P) statuses, and their impacts on the rhizospheric P dynamics and P uptake by the rice plants, were investigated. Quantum root exudates from all the rice cultivars were significantly greater at 21 days after transplantation than at panicle initiation or flowering stages. Malic acid was the most predominant organic acid present in the rice root exudates (10.3 to 89.5 μmol plant^?1 d^?1), followed by tartaric, citric, and acetic acids. Greater exudation of organic acids from rice grown in P-deficient soil by all the rice cultivars suggested response of rice plant to P stress. Results indicate that the release of organic acids in the root exudates of rice plants can extract P from strongly adsorbed soil P fraction, thereby increasing native soil P utilization efficiency and ensuring adequate P nutrition for the growing rice plants.     

Effect of continuous maize-cropping on yield,organic carbon mineralization and phosphorus supply of savannah soils in western Nigeria

Summary Sixty surface soils collected from major soil classes in the western Nigeria savannah were cropped to maize 6 times in succession without P fertilization. Dry matter yields, %P and P uptake decreased significantly until the sixth cropping. Organic matter decreased with cropping but no significant loss in total P was recorded. Inorganic P and saloid-bound P decreased, while organic P, Al-P, Ca-P and Fe-P increased. All the changes had little or no relationship with yield and P uptake while contributions from saloid-bound and Al-P utilization by maize were indicated. Bray's P₁ available P decreased until the fourth cropping, but increased afterwards. The increase notwithstanding, lower correlations were obtained with yield and P uptake of the succeeding crops.     

不同水分和添加物料对石灰性土壤无机磷形态转化的影响

利用轻粘质土壤 ,模拟石灰性土壤中不同的组分因素进行室内培养试验。结果表明 ,水溶性磷肥施入土壤后很快向其它无机磷形态转化 ,主要转化为Fe-P ,其次是Ca2-P、Ca8-P和Al-P ,而很少转化为O-P和Ca10-P。其转化规律受不同培养组分因素的影响。较低的土壤水分含量 (200g/kg)利于Ca8-P、Al-P向Fe P和Ca10-P的转化 ,过高的水分含量 (200g/kg)有利于Ca10-P的活化与Fe-P的大量生成 ;不同量CaCO3加入促进了Fe-P、Al-P以及Ca2-P向Ca8-P、Ca10-P方向转化 ;秸杆、腐植酸的加入增加了各形态无机磷量以及无机磷总量。随培养时间的延长 ,Al-P、Fe-P等形态的磷量减少 ,Ca8-P、Ca10-P形态的量增加。不同量秸杆以及腐植酸的加入不同程度地降低了速效磷下降的幅度 ,提高了土壤速效磷水平。     

Differences in Root Exudation Among Phosphorus‐Starved Genotypes of Maize and Green Gram and Its Relationship with Phosphorus Uptake

Abstract

Availability of phosphorus (P) in soil and its acquisition by plants is affected by the release of high and low molecular weight root exudates. A study was carried out to ascertain the qualitative and quantitative differences in root exudation among the genotypes of maize (Zea mays L.) and green gram (Vigna radiata L.) under P‐stress. Results showed that both inter‐ and intra‐species differences do exist among maize and green gram in terms of root exudation, P uptake, and shoot and root P content. In general, green gram, a legume crop, had greater root exudation compared to maize. However, the amino acid content of the total root exudates in maize was two‐fold as compared to green gram. The maize and green gram genotypes possessed genetic variability in root exudation. Irrespective of the species or genotypes, a positive relationship was found among P uptake rates, total root exudation, and shoot and root ³²P content. The amount of sugars and amino acid present in the root exudates of P‐starved seedlings also add to the variation in P uptake efficiency of genotypes.     

A conceptual framework and an empirical test of complementarity and facilitation with respect to phosphorous uptake by plant species mixtures

Plant species have different traits for mobilizing sparingly soluble phosphorus (P) resources, which could potentially lead to overyielding in P uptake by plant species mixtures compared to monocultures due to higher P uptake as a result of resource (P) partitioning and facilitation. However, there is circumstantial evidence at best for overyielding as a result of these mechanisms. Overyielding (the outcome) is easily confused with underlying mechanisms because of unclear definitions. We aimed to define a conceptual framework to separate outcome from underlying mechanisms and test it for facilitation and complementarity with respect to P acquisition by three plant species combinations grown on four soils. Our conceptual framework describes both mechanisms of complementarity and facilitation and outcomes (overyielding of mixtures or no overyielding) depending on the competitive ability of the species to uptake the mobilized P. Millet/chickpea mixtures were grown in pots on two calcareous soils mixed with calcium-bound P (CaP) and phytate P (PhyP). Cabbage/faba bean mixtures were grown on both acid and neutral soils mixed with P-coated iron (hydr)oxide (FeP) and PhyP. Wheat/maize mixtures were grown on all four soils. Rhizosphere carboxylate concentration and acid phosphatase activity (mechanisms) as well as plant P uptake and biomass (outcome) were determined for monocultures rhizosphere and species mixtures. Facilitation of P uptake occurred in millet/chickpea mixtures on one calcareous soil. We found no indications for P acquisition from different P sources, neither in millet/chickpea, nor in cabbage/faba bean mixtures. Cabbage and faba bean on the neutral soil differed in rhizosphere acid phosphatase activity and carboxylate concentration, but showed no overyielding. Wheat and maize, with similar root exudates, showed overyielding (the observed P uptake being 22% higher than the expected P uptake) on one calcareous soil. We concluded that although differences in plant physiological traits (root exudates) provide necessary conditions for complementarity and facilitation with respect to P uptake from different P sources, they do not necessarily result in increased P uptake by species mixtures, because of the relative competitive ability of the mixed species.     

南京城市土壤磷的形态和吸附-解吸特征

研究了南京城市土壤有机磷、各形态无机磷的含量和比例以及磷的吸附 -解吸特性。结果表明 :随着土壤全磷含量的增加 ,Al-P、Fe -P、O -P、Ca -P含量、Al-P占全磷的比例增加 ,但有机磷占全磷的比例、Fe -P占全磷的比例减少 ;与非城区土壤相比较 ,城市土壤磷的吸附量低 ,磷的解吸量和解吸率高 ;城市土壤中Al -P的含量及其在全磷中的比例较高 ,而磷的吸附量低、解吸率高是导致城市地下水磷浓度偏高的重要原因之一。