广东大豆地方种质磷效率特性研究Ⅰ.大豆基因型磷效率特性差异及其与土壤有效磷含量的关系

在低磷红壤上,对原产广东省的大豆(Glycine max (L.) Merrill)基因型磷效率与其来源地土壤有效磷含量的关系进行研究.结果表明:植株磷素吸收量相对值(RVPPU)不仅可以反映大豆对低磷红壤生长适应性,而且可以反映大豆基因型磷效率特性,RVPPU是衡量田间生长适应性和磷效率特性的较好指标.RVPPU较大的大豆基因型,其对低有效磷红壤环境适应性较好,磷效率特性较佳;反之,亦然.不同大豆基因型,具有不同的磷效率特性.磷效率特性的形成与土壤有效磷含量有关.土壤中低有效磷含量与较佳的磷效率特性形成有关,长期生长在有效磷含量较低的砖红壤、赤红壤、红壤和紫色土上的大豆基因型具有较佳的磷效率特性;而长期生长在有效磷含量较高的水稻土、潮土上的大豆基因型其磷效率特性较差.大豆基因型较佳的磷效率特性是其长期在低有效磷土壤环境下进化形成的.     

广东大豆地方种质磷效率特性研究Ⅰ.大豆基因型磷效率特性差异及其与土壤有效磷含量的关系

在低磷红壤上,对原产广东省的大豆基因型磷效率与其来源地土壤有效磷含量的关系进行研究。结果表明：植株磷素吸收量相对值不仅可以反映大地低磷红一长适应性,而且可以反映大豆基因型磷效率特性,ＲＶＰＰＵ是较大的大豆基因型。     

同磷水平下甘蓝型油菜光合特性的基因型差异研究

采用盆栽土培试验研究了不同磷水平下甘蓝型油菜生长、磷吸收、叶片无机磷含量、光合生理参数的基因型差异,探讨了磷效率与光合作用和碳水化合物分配的关系。结果表明,低磷处理下甘蓝型油菜两个基因型叶片净光合速率、叶绿素含量、叶片蒸腾速率、胞间CO2浓度及气孔导度均显著下降; 由于磷参与了光合进程及光合产物的运输和代谢,磷高效基因型102具有较高的磷吸收效率,体内无机磷浓度较高,因此其光合作用强于磷低效基因型105,产生较多的碳水化合物运输到新叶。     

不同磷效率小麦对低铁胁迫的基因型差异

用营养液培养方法研究了不同磷效率小麦幼苗对低铁胁迫的基因型差异。结果表明,低铁胁迫(-Fe)对磷高效基因型小麦生长的抑制作用显著大于对磷低效基因型。低铁处理下,磷高效基因型81(85)-5-3-3-3、Xiaoyan54和Taihe-5025的植株地上部干重平均比正常供铁(+Fe)处理下降55.2%;磷低效基因型Jinghe90-Jian-17、NC37和Jing41平均33.0%。低铁胁迫显著降低了磷高效基因型小麦的叶片叶绿素含量,3个磷高效基因型的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量分别降低了35.6%、35.3%和35.3%,磷低效基因型分别降低了16.8%、7.7%和11.9%。低铁胁迫对小麦的根系生长、根系吸磷量和磷利用效率均未产生明显的影响,但显著降低了磷高效基因型小麦的植株地上部吸磷量和根效率比。与正常供铁的处理相比,磷高效和磷低效基因型小麦的地上部吸磷量和根效率比在低铁处理中平均降低了55.0%、54.9%和32.5%、36.4%。磷高效基因型小麦植株体内积累的磷量明显高于磷低效基因型,这是磷高效基因型不耐低铁的主要原因。磷效率越高,对低铁的反应越敏感。     

活化钙镁磷肥对不同磷效率基因型冬小麦生长及磷效率的影响

用土培方法研究了两种磷肥 (枸溶性钙镁磷肥CMP和水溶性磷肥过磷酸钙SSP)和两种非水溶性磷肥活化剂(无机矿物活化剂IA和有机活化剂OA)在石灰性土壤中对不同磷效率小麦苗期生长和基因型差异以及磷效率的影响。结果表明 ,SSP和CMP对不同磷效率基因型小麦生长的影响无显著差异 ,但对植株磷效率的影响效果明显不同。SSP可提高植株的磷吸收效率 ,CMP对提高植株的磷利用效率更有效。不同磷效率小麦生长的基因型差异在所有磷肥处理中均表现 ,但在CMP处理中的差异最大 ,不同溶解性磷肥品种可作为小麦磷效率基因型的鉴定材料。两种非水溶性磷肥活化剂对钙镁磷肥均有效 ,但作用大小和方向因小麦基因型不同而异 ,OA有利于磷高效基因型小麦的生长 ,IA对磷低效基因型小麦的生长则更加有利 ,其效果甚至超过水溶性磷肥。经IA处理的CMP能明显提高小麦植株的磷含量和吸磷量 ,并能显著增加土壤的有效磷含量     

不同基因型春小麦磷效率差异的研究

通过土培试验,研究了甘肃省石灰性土壤上不同基因型春小麦的磷效率差异。结果表明,不同基因型春小麦磷效率存在明显差异。武春121和038014均有较高的磷吸收效率和利用效率;甘春20具有较高的磷吸收效率;永良4号在不同磷矿粉及改性磷矿粉处理中的磷吸收效率均最低。     

接种菌根真菌对不同磷效率基因型大豆生长和磷吸收的影响

接种丛枝菌根真菌(AMF)能显著促进大豆生长和对磷的吸收,但不同磷效率基因型大豆对AMF接种的响应还少有报道。为探究接种AMF对不同磷效率基因型大豆生长和磷转运基因表达的影响,以磷高效大豆BX10和磷低效大豆BD2为试验材料进行盆栽试验,设置接菌和不接菌处理,对大豆干重、菌根侵染性状、氮磷养分含量、根系性状,以及菌根诱导的磷转运基因表达进行了分析。结果表明, AMF接种显著促进了大豆的磷吸收,并且接菌效果存在显著的基因型差异,接种AMF显著增加了BD2的地上部干重、磷含量以及植株总磷吸收量,但只增加了BX10的地上部磷含量和总磷吸收量,对植株地上部干重没有显著影响。无论接种与否,BD2的地上部磷含量均显著高于BX10,表明磷低效的BD2具有较高的植株体内磷转运能力。不接菌条件下,两个大豆基因型根系性状无显著差异;接种AMF后BX10的根系体积和根系平均直径均显著高于BD2。BD2的菌根生长反应(MGR)和菌根磷反应(MPR)均显著高于BX10,对菌根依赖性更高。此外,在接菌处理的BD2根系,代表菌根途径磷吸收的磷转运基因GmPT8、GmPT9和GmPT10表达均显著高于BX10;相应地,BD2的总磷吸收量也显著高于BX10。以上结果表明,接种AMF对促进磷低效大豆BD2生长和磷吸收的作用更大,这可能主要是由于BD2菌根途径的磷吸收量较高,体内磷转运效率较高。以上结果将为研究AMF接种对磷吸收的贡献提供理论依据。     

低磷胁迫对水稻地上部氮、钾吸收和积累的影响

在盆栽土培条件下,采用耐低磷水稻基因型508T、580T、99011T和99112T及低磷敏感基因型99012S和99056S为材料,研究了不同生育时期,低磷胁迫对水稻氮、钾吸收和积累的影响。结果表明,在分蘖期,低磷处理对水稻体内氮、钾含量的影响较小,但低磷敏感基因型水稻受影响较大;孕穗期,除508T的氮含量变化不明显外,其它基因型体内氮、钾含量均显著增加。在这两个时期,低磷敏感基因型99012S氮、钾含量的变化幅度在所有基因型中最高,而另一个低磷敏感基因型99056S则相反。至成熟期,由于受吸收效率和转运效率的共同影响,不同基因型水稻体内氮、钾含量的变化趋势明显比生育前期复杂,耐低磷基因型水稻茎叶的氮、钾含量与低磷敏感基因型没有明显的差异。在生育前期,耐低磷基因的氮、钾积累量显著高于低磷敏感基因型;生育后期,耐低磷基因型的绝对积累量优势消失,但相对积累量优势变大。     

酸性红壤中磷高效大豆新种质的磷营养特性

采用一系列磷高效大豆新种质及对照材料,在华南酸性红壤地区3种不同磷水平的代表性土壤上,分春、夏两季研究了不同大豆品种的磷营养特性,探讨了不同大豆品种（系）在不同磷水平土壤上的最佳施磷量及其经济效益。结果表明, 1）土壤有效磷含量是影响酸性红壤地区大豆生产的重要因素,无论从地上部生物量、磷吸收量还是产量来看,所有供试品种均表现出高磷>中磷>低磷土壤的趋势。2）施磷对低肥力土壤上大豆产量的影响较大,对中等肥力土壤影响较小,而对高肥力土壤,施磷肥反而造成大豆减产; 过量施用磷肥会造成大豆对磷的“奢侈吸收”。3）大豆的磷营养特性具有显著的基因型差异,因而需要不同磷养分管理方式。4个磷高效大豆新种质在低肥力土壤上仅需施用少量磷肥,在中、高肥力土壤上不需施磷即可满足生长需要。经济效益分析结果表明,磷高效品种无论在低肥力还是在中、高肥力土壤上,其纯收入均远高于本地和国家大豆区域试验对照品种。     

低磷胁迫下加硅对玉米苗期硅、磷营养及叶绿素荧光参数的影响

为研究硅对低磷胁迫下玉米苗期硅、磷吸收积累和叶绿素荧光参数的影响,采用砂培方式模拟低磷胁迫环境,以玉米品种正红2号和正红115为供试材料,设置3个磷浓度:重度低磷胁迫P1(0.01mmol/L)、中度低磷胁迫P2(0.1 mmol/L)和正常磷浓度P3(1 mmol/L),设置3个硅浓度:Si1(0 mmol/L)、Si2(0.75mmol/L)和Si3(1.5mmol/L),定苗培养28d,测定植株顶部往下第1全展叶叶绿素荧光参数、植株干物质重、硅和磷素含量和积累量。结果表明:(1)磷浓度从P3降低至P2和P1,2个玉米品种平均,单株干物质积累量、硅积累量、磷积累量分别下降34.73%,39.26%,29.10%,33.01%,81.81%,87.63%;同时降低叶片PSⅡ反应中心开放程度、减弱光能捕获和光能转换能力、降低电子传递效率,导致植株叶片热耗散能力明显增强。(2)硅浓度从Si1增加至Si2和Si3,2个玉米品种平均,单株干物质积累量、硅积累量、磷积累量分别提高21.54%,36.05%,120.08%,236.65%,39.81%,69.17%;同时增加叶片PSⅡ反应中心开放程度,提高光能捕获和光能转换效率,增加电子传递效率,加速利用过剩激发能。(3)玉米植株硅积累量和磷积累量呈显著正相关,并且Fv/Fm(XE)、Fv′/Fm′(XE′)、Fq′/Fm′(φPSⅡ)、ETR与植株硅积累量和磷积累量也呈显著正相关。(4)在P3和P2处理中,与Si1相比,Si2和Si3能明显提高正红2号和正红115植株硅、磷素积累量,提高叶片对光能的捕获、转化和传递效率,提高植株的干物质积累量;在重度低磷胁迫P1处理中施硅对玉米幼苗硅、磷营养和叶绿素荧光参数的改善作用十分微弱。综上所述,在非严重低磷胁迫条件下,外源加硅可以增强玉米对硅、磷的吸收和积累,提高叶片光合物质生产能力,加速消耗过剩的激发能,减轻光抑制。     

磷供应水平对大豆不同生育期磷铁比及光合效率的调节

[目的]明确磷(P)不同供应水平对大豆生理性状的影响及其基因型差异,以及这些性状对单株粒重的影响,为磷肥的合理施用提供理论依据.[方法]水培试验以Hoagland营养液为基础,设置4个磷供应水平处理,分别为0(CK)、100、500和1000μmol/L.供试大豆为6个磷高效基因型和6个磷低效基因型.在大豆生长的始花期...     

磷素营养对大豆磷素吸收及产量的影响

本试验以绥农14大豆为试验材料,利用砂培法,研究了不同供磷水平和不同生育时期断磷对大豆磷素吸收及产量的影响。结果表明:1）较高的供磷水平对大豆中前期植株磷浓度和磷素吸收促进作用明显,初花期（R1）,大豆植株磷素吸收量随供磷水平的提高而持续增加;鼓粒初期（R5）,当供磷水平达到51 mg/L时,再增加磷素营养已无明显促进作用;叶片和茎部磷浓度在磷素水平达到21～31 mg/L时,不再显著上升;到成熟期（R8）,供磷水平达到31 mg/L,对大豆磷素吸收促进作用不明显,达到41 mg/L时,根部磷浓度不再明显增加。2）大豆产量和单株大豆粒数随供磷水平的增加呈单峰曲线变化,供磷水平为31 mg/L处理产量最高,供磷水平为21 mg/L处理的粒数最多;供磷极低水平（1 mg/L）处理大豆植株处理粒数最少,节数也最少,百粒重反而最高。3）大豆鼓粒初期（R5）之前,磷素营养水平是产量形成的关键因素,之后是对磷素营养的非敏感期。V3～R1和R1～R5期间断磷,大豆节数和粒数减少,产量和磷素吸收明显下降,但对植株营养器官磷浓度无明显影响;R5～R7断磷处理影响大豆植株营养体、荚皮和子粒的磷浓度和磷素吸收量,而对产量无明显影响。     

Nagina 22 mutants tolerant or sensitive to low P in field show contrasting response to double P in hydroponics and pots

ABSTRACT

A simple screening method is needed to identify rice genotypes tolerant to low phosphorus (P) in soil. Nagina 22 (N22) mutants were classified as gain of function (gof) and loss of function (lof) for tolerance to very low P (soil Olsen P 2.01 mg kg^?1). Two gof and two lof mutants were grown in hydroponics and in pot experiment at three P levels (-P, +P and +2P). Comparing response at +P and +2P in hydroponics we found that shoot and root dry weight were significantly less in gof and significantly more in lof in +2P. In pots with soil, tiller number and yield/plant was 3 fold less in gof but 2.5 to 3 fold more in lof and N22 in +2P compared to +P. That 2P can be used to identify low-P tolerant genotypes was validated using 3 low-P tolerant and 3 sensitive varieties whose response to low P soil is well documented. Both shoot and root dry weight was significantly less in +2P than in +P in tolerant and significantly more in sensitive genotypes. Thus screening in hydroponics in +2P can help identify low-P- tolerant genotypes easily and rapidly avoiding field screening.     

施用接种解磷真菌的壮秧剂对水稻秧苗生长特性及磷素吸收的影响

通过苗床培养试验,研究了在低有效磷营养土上施用接种解磷青霉菌的壮秧剂对水稻秧苗的生长特性及磷素吸收的影响。结果表明,在低磷条件下,施用接种解磷菌的壮秧剂可以显著提高水稻秧苗的株高、地上部干、鲜生物量、根系活力、地上部磷含量和磷吸收量,在5个处理中,P2处理水稻秧苗的株高比对照提高16.81%,地上部鲜生物量比对照增加21.28%,地上部干生物量比对照增加12.42%,地上部磷含量比对照提高31.11%,地上部磷素吸收量比对照提高44.03%,表现效果较好,其次是P1和P4处理,其中P1处理的根部干、鲜生物量、根部的磷素含量和磷素吸收量均高于其他处理。在有效磷较低的土壤上,施用接种解磷菌的壮秧剂,可以促进作物苗期生长,分解土壤中难溶性磷,提高土壤磷素的利用效率。     

不同磷肥水平对大豆磷营养状况和产量品质性状的影响

本试验选用近年来黑龙江省推广面积较大并具有代表性的3个基因型大豆品种作为试验材料,采用盆栽试验,利用钼锑抗比色法测定了大豆生育期各器官磷素含量,并测定了单株产量及成熟子粒蛋白质和脂肪含量,结果表明:施磷量对不同大豆品种植株及各器官磷素含量有较大影响;不同品种不同处理全株及各器官磷素含量从分枝期逐渐增加,开花期达到高峰,随后下降至成熟期;同一品种不同处理间高蛋白品种和中间型品种是P150处理全株磷积累量最高,高油品种是P225处理全株磷素积累最高;生育期内只有适宜施磷才能促进磷素含量达到最高峰;同一处理不同品种间是高油品种磷素积累量大于中间型品种和高蛋白品种,说明高油品种需磷量多于中间型品种和高蛋白品种。高蛋白品种和中间型品种P150处理单株产量和子粒蛋白质含量最高,高油品种P75处理单株产量和子粒蛋白质含量最高。3个品种脂肪含量均以P225处理最高。     

Identification of Phosphorous Efficient Germplasm in Oilseed Rape

ABSTRACT

Plant species and genotypes within one species may significantly differ in phosphorus (P) uptake and utilization when they suffer from P starvation. The objective of this research was to screen P-efficient germplasm of oilseed rape (Brassica napus L.) and analyze the possible mechanism responsible for P efficiency by two-steps screening experiments and validation of P efficiency. Phosphorus efficiency coefficient at seedling stage, namely, ratio of shoot dry weight under low P to that under adequate P (PECS) of 194 oilseed rape cultivars varied from 0.050 to 0.62 and was significantly related with shoot dry weight under low P level (r = 0.859??, P < 0.01). Oilseed rape cultivar ‘Eyou Changjia’ presented the highest P efficiency coefficient in each growth stage and had the highest seed yield at low P, whereas oilseed rape cultivar ‘B104-2’ was the most sensitive to low P stress among the 12 candidate cultivars obtained from the two-steps screening experiments. Under low P condition in validation experiments of soil and solution cultures, ‘Eyou Changjia’ could produce much more dry matter and acquire more P than ‘B104-2.’ Moreover, P efficient coefficient obtained from the pot experiment was comparable to those from the field experiment. This might be attributed to high P uptake efficiency for ‘Eyou Changjia’ when it suffered from low-P stress. Comparison of results from the hydroponics with those from the pot and field experiments led to the conclusion that the P uptake efficiency in the hydroponics is highly related to that in soil culture conditions. These results show that there are large genotypic differences in response to phosphorus deficiency in oilseed rape germplasm (Brassica napus L.) and ‘Eyou Changjia’ is P-efficient and ‘B104-2’ is P-inefficient. By comparing these results further, the mechanism responsible for P efficiency was suggested to be mainly due to high P uptake efficiency by forming larger root system, and improving the ability of mobilizing and acquiring soil P in P-efficient oilseed rape under the condition of P starvation.     

小麦/玉米/大豆间套作体系中小麦施磷后效对大豆产量、营养状况的影响

为评估磷肥的施用后效,在田间试验条件下研究了四川小麦/玉米/大豆周年间套作体系中小麦施磷对后作大豆产量及营养状况的影响。结果表明,在小麦5个磷（P2O5）处理（0、 45、 90、 135、 180 kg/hm2）后,大豆播前土壤有效磷分别为19、 22、 51、 57、 62 mg/kg（记为SP0、 SP1、 SP2、 SP3、 SP4）,大豆籽粒产量随土壤有效磷含量的增加呈先增加后减少的趋势,SP1的籽粒产量最高（1797 kg/hm2）,较SP0增加116%,而SP2SP4的大豆产量只比SP0增加了4.3%~4.7%,SP1~SP4间无显著差异;大豆茎产量随土壤有效磷含量的增加而增加,SP1、 SP2、 SP3、 SP4比SP0分别增加10.4%、 22.4%、 28.5%、 31.5%。随着土壤有效磷的增加,大豆总荚数和饱荚数有随之增大的趋势,总荚数在SP4处理最大,比SP0增加11.1%,饱荚数在SP1最大,比SP0增加13.9%,而瘪荚数是先显著减少后又逐渐增大（SP1最小为8.8荚/株,SP4最大为13.4荚/株）,饱瘪比是先显著增大后又逐渐减少（SP1最大为8.50,SP0最小为5.06）。大豆籽粒、 茎的氮、 磷含量随土壤有效磷含量的增加呈先增加后降低的趋势,都在SP2时达最大（籽粒氮、 磷含量7.718%、 0.764%; 茎氮、 磷含量0.659%、 0.065%）,而钾含量随土壤有效磷的增加而增加。大豆茎生物量,磷、 钾养分含量和氮、 磷、 钾养分积累量与土壤有效磷含量呈极显著正相关。SP2、 SP3、 SP4 3个处理大豆吸磷量分别是SP0的1.7、 1.6、 1.7倍,而其生物量仅为SP0的1.2、 1.3、 1.3倍。综上,适宜的土壤磷有利于大豆的生长,土壤磷过高反而可能造成大豆植株的徒长而影响结荚和鼓粒,在小麦/玉米/大豆体系中后作大豆可不施或少施磷,充分利用前作小麦施用的磷肥以提高磷肥的利用率。     

小麦大豆间作条件下作物养分吸收利用对间作优势的贡献

采用田间小区试验和田间微区根系分隔试验 ,通过间作与相应单作成熟期氮磷钾养分吸收量和利用效率 (单位养分吸收量所能生产的干物质量 )的比较研究了小麦大豆间作中养分吸收和利用效率的变化。结果表明 ,间作作物氮、磷、钾养分吸收总量分别高出相应单作 24%～39% ,6%～27%和24%～64% ;而间作氮、磷和钾的利用效率分别比单作低5%～20%、5%～7%和 6%～32%。间作优势主要表现在养分吸收量的增加。间作大豆养分收获指数的提高使间作子粒产量优势比生物学产量优势更明显。种间根系分隔微区试验表明 ,间作作物养分利用效率的降低与两作物根系相互作用有关     

湿地植物对富营养化水体中氮、磷吸收能力研究

用营养液培养方法研究了11种湿地植物对氮、磷的吸收能力。结果表明,湿地植物平均生物量变化范围在9.31～49.53.g/plant(干重)之间;其地上部分与地下部分生物量的比值在1.21～3.09之间。美人蕉、菩提子、凤眼莲和芦苇有较高的地上部分生物量,而麦冬的地上部分生物量较低。地上部分植株氮、磷含量变化范围分别是22.13～33.03.mg/g和2.53～5.38.mg/g(以干重计算);湿地植物对氮、磷的吸收量分别是252.99～1279.98和23.55～251.83.mg/plant,对氮、磷去除率分别是10.91%～59.32%和50.13%～87.26%。氮和磷的吸收主要受湿地植物生物量的影响,美人蕉、菩提子、凤眼莲和芦苇对氮、磷都有较好的吸收能力。     

根系分隔方式对玉米/大豆根际土壤碳含量及磷有效性的影响

【目的】豆科与禾本科间作体系中对磷有效性的影响主要集中在根系分泌物的活化作用,由根际沉淀引起的土壤碳含量与磷酸酶活性变化及其对红壤磷有效性的影响机制尚不清楚。【方法】本研究以间作玉米大豆为研究对象,设置根系完全分隔、尼龙网分隔、不分隔3种方式,在0、21.83、43.67、65.50和87.34 P mg kg-1（分别记为P0、P1、P2、P3和P4）磷肥施用水平下进行盆栽试验,研究根系分隔方式对间作玉米大豆根际土壤微生物量碳（MBC）、溶解性有机碳（DOC）、根际土壤有机碳（ROC）、酸性磷酸酶活性（ACP）、碱性磷酸酶活性（ALP）、速效磷和Hedley磷组分的影响。【结果】相比完全分隔,根系不分隔可提高玉米和大豆根际土壤MBC含量,显著降低玉米根际土壤DOC含量,低磷水平（P0、P1）时显著提高大豆DOC含量,显著提高玉米（仅在低磷时）和大豆根际土壤ACP活性,低磷时显著提高大豆根际土壤ALP活性。除玉米活性磷组分外,根系分隔方式对间作玉米大豆根际土壤速效磷、磷组分有显著或极显著影响。根系不分隔较完全分隔可通过降低大豆根际活性无机磷（Pi）(P0除外)和中活性Pi从而提高玉米根...