砷胁迫下磷用量对不同磷效率水稻产量、生物量以及P、As含量的影响

【目的】阐明磷肥用量以及水稻磷营养特性对砷污染水稻产量、生物量及其安全性的影响,探讨降低水稻砷污染的农艺措施。【方法】以2个耐低磷（磷高效吸收型品种99011和磷高效利用型品种580）和1个低磷敏感型水稻（99056）为材料,通过土培试验研究不同磷用量对中、高度砷污染土壤上水稻产量、生物量以及秸秆、颖壳和稻米P、As含量的影响。【结果】与无砷处理相比,50 mg•kg-1的砷略微增加水稻的生物量,但降低水稻产量,增施磷肥显著提高生物量和产量;100 mg•kg-1的砷显著降低水稻生物量和产量,增施磷肥显著提高生物量,但产量在磷用量为30 mg•kg-1时最高,磷用量为150 mg•kg-1时最低（为0）。砷污染土壤上,水稻不同部位As含量为秸秆>>颖壳>>糙米,且As含量随磷用量或砷浓度的增加而增加。在砷胁迫或者磷、砷双重胁迫下,同一处理的水稻产量、生物量以及秸秆、颖壳和糙米P含量均为99011＞580＞99056,3个品种之间差异显著,且磷用量越少、砷浓度越高,品种之间差异越大;秸秆、颖壳和糙米As含量为99056＞580＞99011,3个品种之间差异显著,且磷用量和（或）砷浓度越高,品种之间差异越大。在砷浓度≤50 mg•kg-1和磷用量≤30 mg•kg-1时,磷高效吸收型品种99011能够获得较高的产量,且稻米As含量低于国家食品安全标准。【结论】砷胁迫下,水稻产量及其As含量与品种磷营养特性以及施肥量密切相关。在中、轻度砷污染土壤上,可以通过选用磷高效吸收型水稻品种,并根据土壤磷丰缺程度适当减少磷肥用量等措施来保证水稻数量和质量安全。     

缺磷对不同耐低磷玉米基因型酸性磷酸酶活性的影响

【目的】酸性磷酸酶活性与土壤及植株体内有机磷的分解和再利用有着密切的关系。本研究以不同耐低磷玉米自交系为材料,研究低磷胁迫下玉米叶片、根组织内以及根系分泌酸性磷酸酶活性的变化及基因型差异,探讨酸性磷酸酶与玉米耐低磷之间的关系,以期更深入地了解玉米耐低磷的生理机制。【方法】以5个典型耐低磷自交系99180T、99239T、99186T、99327T、99184T和2个磷敏感自交系99152S、99270S为试验材料,采用营养液培养方法,设正常磷和低磷两种处理,分别于缺磷处理3、8和12 d时调查取样,测定地上部干重、根干重、叶片中无机磷(Pi)含量、根和地上部磷累积量、根系分泌APase活性以及叶片中APase活性,并于缺磷处理12 d测定根系内APase活性。【结果】1)缺磷使玉米地上部干重下降,根干重、根冠比增加,随着缺磷处理(3 d→8 d→12 d)时间的延长,根干重、根冠比增加幅度增大,且耐低磷自交系根干重增加幅度普遍大于敏感自交系。2)低磷条件下,玉米自交系磷吸收、利用效率存在基因型差异,耐低磷自交系99239T、99180T和99327T磷吸收效率较高,99186T和99184T磷利用效率高,敏感自交系99152S、99270S磷吸收和利用效率均较低。3)低磷处理使玉米自交系叶片无机磷(Pi)含量显著下降,耐低磷自交系99184T、99327T和99239T下降幅度较小,相对叶片无机磷含量较高。4)缺磷诱导玉米根系分泌的APase活性升高。耐低磷自交系99184T和99186T根系分泌APase活性升高幅度较大,其余3个耐低磷自交系未表现出明显优势。缺磷处理3 d、8 d,玉米根系分泌APase活性与磷累积量显著正相关,而12 d时相关性不显著;根系分泌APase活性与磷利用效率在缺磷处理12d时达显著正相关。说明玉米根系分泌APase活性与磷吸收、利用效率相关关系不稳定。5)缺磷处理12 d,各玉米自交系根组织内APase活性与根系分泌APase活性变化情况较一致,两者相关系数r=0.755(P0.05)。6)缺磷条件下各玉米自交系叶片组织内APase活性均有升高趋势,并表现出明显的基因型差异。缺磷处理8 d,耐低磷自交系99184T和99239T叶片组织内APase活性升高幅度最大,其次是99327T和99186T,99180T、99270S和99152S升高幅度较小;缺磷处理12 d,各玉米自交系叶片APase活性仍继续增加,99239T、99184T、99327T和99186T的相对APase活性均较高,99270S和99152S的相对APase活性较低。相关性分析表明,缺磷条件下玉米自交系叶片中相对APase活性与叶片中相对无机磷(Pi)含量显著正相关,与磷吸收、利用效率不显著相关。【结论】低磷诱导玉米叶片、根组织和根系分泌APase活性升高,根组织和根系分泌APase活性的大小与玉米耐低磷能力不完全相关,叶片APase活性与玉米耐低磷能力有较好的一致性。     

砷胁迫下磷用量对不同磷效率水稻苗生长、磷和砷吸收的影响

 通过盆栽试验研究了苗期砷胁迫下磷用量对磷高效水稻99011和磷低效水稻99056生长以及对P、As吸收的影响。试验设3个磷水平（0、30、150 mg/kg）和5个砷水平（0、25、50、100、200 mg/kg）。结果表明,苗期施砷显著增加了两个水稻品种地上部及地下部砷的含量,降低了两个水稻品种的株高、分蘖数、地上部及地下部干质量;施磷不但促进了两个水稻品种的生长,而且还增加了根系对砷的吸收量。当土壤砷浓度为25 mg/kg和50 mg/kg时,施用30 mg/kg磷抑制了两个水稻品种砷向地上部的转移,但施用150 mg/kg磷却促进了砷向地上部的转移。相同的处理,磷高效水稻99011地上部干质量和根干质量均显著高于磷低效水稻99056。施砷后,在30 mg/kg磷水平上磷低效水稻99056的砷转移系数最低。     

低磷胁迫时植物根系的形态学变化

根系是土壤-植物进行物质和能量交换的中间体,是作物吸收水分和养分的重要器官,同时也是一些内源激素的合成器官,对植物适应营养胁迫有非常重要的作用。根系生物学已成为一个新兴的研究领域,越来越引起人们的重视。本文利用现有文献,结合本研究室的部分相关工作,简要综述了低磷胁迫时作物根系的形态学反应。主要包括根系分化与发育增强、菌根增多、根构型改变、光合产物分配的变化等。     

“新朝阳”土壤调理剂应用效果初探

在湖北省酸化土壤较为严重的赤壁市、崇阳县开展"新朝阳"土壤调理剂效果试验。结果表明,新朝阳土壤调理剂能够增加作物产量,与用量呈正相关;对土壤养分影响较小。     

养分缺乏对紫云英苗期生长及氮磷钾吸收的影响

溶液培养条件下研究氮、磷、钾、钙、镁、硫缺乏对苗期紫云英外部形态、生长发育、养分吸收的影响。结果表明,养分供应不足均不同程度地抑制了苗期紫云英生长,表现出特定的缺素症状。氮、磷、钙、镁缺乏显著降低紫云英株高16.4%～54.0%,而钾和硫缺乏无显著影响。氮和钙缺乏使根长分别减少31.9%和22.5%,其他养分缺乏对根长无显著影响。大量矿质元素(硫除外)缺乏使紫云英地上部干重显著降低22.0%～60.7%。根部干重受不同养分缺乏影响不同,氮、钙和镁缺乏后显著降低23.4%～51.6%,磷和硫缺乏后分别增加40.6%和18.8%,而缺钾对根干重无显著影响。单株干重随养分缺乏的变化趋势与地上部类似,除镁外其他元素缺乏均显著增加根冠比。紫云英苗期叶绿素含量在氮、钙、镁和硫缺乏时显著降低,缺钾和磷时无显著变化。受养分缺乏胁迫时,紫云英苗期地上部氮、钾含量(除了钾、硫缺乏时的氮含量及磷、镁缺乏时的钾含量)通常显著降低,紫云英磷含量仅在缺磷时显著降低。6种大量矿质养分缺乏一般导致紫云英氮、磷、钾累积量显著降低。聚类分析表明,溶液培养条件下钙和氮缺乏对苗期紫云英伤害程度最大,其次为磷,再次为钾,镁和硫缺乏的影响程度相对较轻。综上所述,矿质养分缺乏均不同程度地抑制紫云英生长和养分积累,生产中应结合实际开展养分管理,以提高绿肥生产利用效益。     

不同磷效率水稻品种在不同酸度土壤上生态适应性鉴定

为了解不同磷效率水稻品种在不同酸度土壤上的生态适应性情况,以中性土壤上筛选获得的45份耐低磷水稻品种和5份低磷敏感水稻品种作为供试材料,采用中性土壤为对照,在酸性和碱性土壤上进行了水稻苗期生态适应性鉴定,结果表明,3种土壤相对分蘖数均值表现为中性土>酸性土>碱性土,相对株高均值表现却相反,分别为碱性土>酸性土>中性土,但不同土壤变化不大;部分中性土壤上筛选的耐低磷水稻品种存在对不同酸度土壤的生态适应性差异.可见,不同水稻品种在不同酸度土壤上表现出对低磷的耐受能力不同,存在着耐低磷特性对不同酸度土壤的基因型差异.     

砷胁迫下水磷耦合对不同磷效率水稻农艺性状及精米砷含量的影响

为探索缓解水稻砷毒害的农艺措施,选用耐低磷水稻99011和低磷敏感水稻99012,研究水分管理、磷用量及其交互作用对不同砷浓度酸性土壤上水稻生长发育、产量及稻米砷含量的影响。结果表明,节水灌溉(干湿交替)和增施磷肥都明显促进水稻生长(包括分蘖数、总穗数、有效穗、根系干重、生物量)和产量形成,缓解砷胁迫对水稻生长和产量的不利影响,且水、磷交互作用也表现出明显的正效应。50 mg kg^-1砷处理时,节水灌溉显著降低精米砷含量,而增施磷肥提高了精米砷含量,水、磷交互效应明显比水分管理效应差,但比磷肥效应好得多;100 mg kg^-1砷处理时,节水灌溉和增施磷肥都明显降低精米中的砷含量,且二者交互表现出正效应。土壤加砷后,相同处理的生物学性状均为耐低磷水稻明显大于磷敏感水稻,而精米砷含量则为耐低磷水稻显著低于磷敏感水稻。研究表明,可以根据砷污染程度采取干湿交替水分管理、调节磷用量以及选择吸收磷能力强的耐低磷水稻品种等措施缓解砷污染对水稻生长、产量和品质的不利影响。     

水稻耐低磷种质资源的筛选、鉴定指标

选用3个耐低磷水稻基因型99011、508和99112及1个低磷敏感基因型99056，采用土培试验，分别进行了苗期及全生育期水稻耐低磷指标的统计分析和磷营养含量的研究。结果表明，在供试土壤有效磷含量为2～4 mg/kg的土壤上，水稻苗期耐低磷筛选的适宜磷用量为35 mg/kg，全生育期鉴定以50 mg/kg为宜。苗期筛选以相对分蘖率为主要指标     

耐低磷水稻筛选与鉴定

对2472个来自不同核心种质资源库的代表性水稻品种进行了苗期耐低磷初选和复筛,并通过全生育期鉴定,研究了耐低磷水稻种质资源筛选的基本条件和指标。结果表明,采用两步筛选法,即苗期初筛和复筛,并通过全生育期产量验证,既可以获得典型耐低磷和低磷敏感水稻品种,又提高效率,吻合度达67%;在供试土壤有效磷含量小于5.mg/kg时,筛选密度为4株/600g土,设低磷水平为50.mg/kg(外加);分蘖数及其耐低磷指数(相对分蘖数)综合性较强,作为苗期筛选指标比较适宜;对于少数特殊的品种,它们在高磷和低磷处理时都没有分蘖,此时用干重耐低磷指数(相对干重)来衡量它们的耐低磷能力比较合适;全生育期验证以经济产量及其耐低磷指数(相对经济产量)为鉴定指标,其中有效穗对经济产量影响最大。