缺磷胁迫对不同玉米幼苗生长的影响

营养液砂培4种不同玉米自交系材料,设置0.25mol/LKH2PO4全磷(对照)、0mol/LKH2PO4(缺磷)两种处理,于5、7、9、11d时考察幼苗生长指标。对缺磷胁迫下4种不同基因型玉米自交系生长的研究表明,低磷胁迫对040651、044191地上部分的抑制大于根系,根系的相对干生物量明显高于地上部分的相对干生物量;从相对株高和相对叶面积的研究显示,编号为040651的自交系受缺磷胁迫的影响小于其他3个自交系材料。缺磷胁迫下4种不同基因型玉米自交系根系形态的研究显示:缺磷胁迫诱导玉米根伸长,根系表面积增大,根冠比显著增加。     

植物对低磷胁迫的适应及其分子基础

植物如何适应低磷环境和高效利用土壤中的有限磷资源的问题成为国内外当前的研究热点。本文概述了植物在低磷环境下发生的一系列复杂的生理生化变化,重点从四个方面阐述了这些变化的分子生物学基础:(1)植物向外界分泌酸性磷酸酶、RNA酶以及有机酸对难溶性磷的活化;(2)植物根系形态的改变和高亲和力磷酸盐转运蛋白的表达来提高磷的吸收效率;(3)磷向地上部分的运输;(4)植物体内磷的再利用。本文为进一步揭示植物对低磷环境的响应对策并发掘植物有效利用磷素资源提供了有效参考,在经济上和环保上均有非常现实的意义。     

磷铝耦合胁迫对玉米自交系苗期生长及矿质元素吸收的影响

为明确磷铝耦合胁迫对不同玉米自交系苗期生长及矿质元素吸收的影响,了解玉米耐低磷与耐酸铝之间的相互关系,以不同来源的8个玉米自交系作为试验材料,采用土培方法,研究不同磷、铝条件下玉米苗期生物学性状以及吸收利用P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Al等元素的特性。结果表明,玉米在耐低磷和耐酸铝特性方面存在基因型差异,自交系99320和99180既耐低磷又耐酸铝,低磷及酸铝胁迫下,这两个自交系具有较高的相对干重,99239、99327耐低磷但不耐酸铝,99003耐酸铝但不耐低磷,99152对低磷、酸铝均敏感。低磷抑制玉米对P、K、Ca、Mg的吸收。酸铝胁迫使各自交系吸收Ca、Mg、P、K、Fe的量显著下降,但加磷可缓解酸铝毒害,使各自交系吸收P、K、Fe的量有所增加。酸铝胁迫下,玉米各自交系植株地上部铝累积量与耐酸铝能力无相关关系。     

低分子量有机酸对不同磷酸盐的活化作用

用化学浸提法研究了有机酸对不同合成磷酸盐 (Ca2 -P、Ca8-P、Ca10 -P、Fe -P和Al-P)的活化作用。结果表明 :柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸能明显促进不同磷酸盐中磷的释放 ;有机酸对磷酸盐的活化与有机酸种类、浓度和磷酸盐种类关系密切 ,磷酸盐的活化随着有机酸浓度的增加而增加 ,不同有机酸活化磷酸盐能力从大到小的次序为柠檬酸、草酸、酒石酸、苹果酸 ,不同磷酸盐活化的难易程度是Ca2 -P >Ca8-P >FePO4 >Ca10 -P >AlPO4 。     

不同耐低磷水稻基因型秧苗对难溶性磷的吸收利用

选取4个典型耐低磷水稻基因型99011、508、580和99112,并以2个磷敏感基因型99012和99056为参照,采用营养液培养和砂培的方法,研究不同磷处理对秧苗生长的影响以及不同耐低磷基因型对3种难溶性磷源(有机磷、铝磷和磷矿粉)吸收利用能力的差异。结果表明,不同无机磷处理,6个基因型生物量和根干重基本上均为全磷处理（P）>对照+铝磷（CK+Al-P）>对照+磷矿粉（CK+RP）> 对照（CK）;4个耐低磷基因型根干重和根冠比均大于2个磷敏感基因型;对于根冠比,耐低磷基因型580和99011为对照+磷矿粉（CK+RP）>对照+铝磷（CK+Al-P）> 对照（CK）> 全磷处理（P）,耐低磷基因型508、99112和磷敏感基因型99012为CK> CK+RP> CK+Al-P > P,磷敏感基因型99056为CK+Al-P > CK+RP > P>CK;缺磷处理,秧苗活化吸收难溶性磷源的能力均为OP> Al-P> RP,且不同基因型的分解吸收能力对OP为99011> 508> 580> 99012> 99112> 99056（表2）,对Al-P为580> 99011> 99112> 508> 99056> 99012（表3）,对RP为580> 99112> 99011> 508> 99012> 99056（表2）。此外,缺磷即CK处理,508对低浓度的磷吸收最多(表2和表3),而580对磷的利用效率显著高于其他基因型（表3）,这些特征可能也是它们耐低磷的重要贡献因子之一。     

施肥对烤烟生长及根际土壤磷钾养分的影响?

为研究不同施肥处理对烟苗生长和根际磷钾养分的影响,采用根箱培养技术,设置有机肥、化肥、有机无机配施、不施肥（对照）4种施肥处理。结果表明,在有机无机配施的处理中,烟苗的生物量、磷钾吸收量均高于其他处理,比对照分别提高了1.2倍、1.5倍和1.7倍。在烟苗根系附近,土壤有效磷钾的含量低于远根区,说明烟苗的吸收速率大于土壤供应速率,合理施肥成为调节烤烟根区磷钾营养的重要手段。根际Ca-P和O-P含量比较稳定,为土壤潜在磷源。有机无机配施提高了烟苗根际有效磷的含量,近根区的Al-P、Fe-P显著降低,酸性磷酸酶活性显著提高,说明有机无机配施增强了烟苗利用Al-P、Fe-P和有机磷的能力。在生产实践中,提倡化肥与有机肥的合理配合施用,对于保持土壤养分的持续供应、提高磷钾利用效率、促进烟苗的生长发育和生产优质烤烟有重要的意义。     

低铁胁迫对不同耐低磷玉米生长及磷、铁养分吸收的影响

用营养液培养方法研究了耐低磷和低磷敏感玉米幼苗对低铁胁迫的基因型差异。结果表明,铁处理和基因型对玉米的生长和养分吸收影响显著,铁处理和基因型之间存在互作。低铁胁迫对各基因型玉米幼苗地上部生物重的影响十分明显,对低磷敏感基因型玉米地上部生物重的抑制作用显著大于耐低磷基因型。铁在玉米植株中集中分布在根部,与耐低磷特性无关。低铁胁迫显著降低了各基因型玉米幼苗叶片的叶绿素含量,但基因型间无明显差异。低铁胁迫对根系生长有一定的促进作用,可以诱导地上部同化产物向根系转运,促进根系代偿性伸长。     

不同谷子品种耐低磷能力研究

为探索不同谷子品种耐低磷能力,以10个谷子品种为试验材料,设置不施磷(LP)与施P_2O_550kg/hm~2(CK)2个处理,研究低磷胁迫对不同谷子品种根、苗生长及根际土壤酶活性的影响和谷子对磷吸收的利用效率。结果表明,低磷较对照处理,根长增长-11.43%~28.57%(仅龙谷26降低),根系活力降低50.36%~73.14%,生物量降低6.29%~18.55%,根际土壤磷酸酶活性增长4.64%~19.97%,磷吸收量降低30.78%~37.14%,磷利用效率增长29.26%~37.38%,低磷对谷子根系性状的影响大于对地上部性状的影响。低磷胁迫下,不同谷子品种间生长及磷吸收利用的差异均较大,济谷13、济谷11的耐低磷能力相对较强,龙谷26的耐低磷能力较弱。     

高锌胁迫下不同大白菜品种生长、Zn吸收及根系分泌物的研究

采用液培试验研究了高锌胁迫下不同品种大白菜生长、Zn吸收及Zn富集品种与一般品种根分泌物特点。结果表明,Zn胁迫显著抑制了6个品种大白菜生长。0.5<根系耐性指数(RTI)<1.0。随锌水平的增加大白菜地上部干重、RTI明显下降。大白菜地上部Zn含量、根系Zn含量均随锌胁迫的增加而增加。植株吸收的Zn主要积累在大白菜根部。供试锌水平下,以丰园高抗1号的地上部、根系Zn含量明显高于其它5个品种,最大值为251.1、273.6 mg/kg (40mg/L Zn), 以丰抗80地上部、根系Zn含量最低。培养介质pH随锌水平增加先升高,然后下降。大白菜2个品种根系分泌物中检测到草酸、酒石酸、苹果酸3种低分子量有机酸,主要氨基酸包括丝氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、赖氨酸（含量大于1.0μg/10 g干土）。锌胁迫降低了大白菜根系分泌的低分子量有机酸、氨基酸总量。Zn富集品种丰园高抗1号根系分泌的低分子量有机酸,加Zn与否都高于一般品种攻关2号。2个品种根分泌物中低分子有机酸和氨基酸含量与种类不同,尤其是低分子有机酸含量与种类不同是大白菜品种之间Zn吸收差异的重要原因     

小麦高效吸收和利用磷素的生理机制

以典型的不同小麦磷效率品种为材料,对磷高效小麦品种高效吸收和高效利用磷素的生理机制进行了研究。结果表明,在缺磷条件下,与低效型品种（L）相比,吸收高效型品种（Ha）和利用高效型品种（Hu）较高的籽粒产量,分别与各自较强的磷吸收能力和磷利用效率密切相关。在缺磷条件下,单株次生根数以Ha最多,次生根系粗度（根系半径）和单位土体根系干重均以Ha最大,Hu次之,L最小。在拔节期、抽穗期和灌浆中期的根系TTC还原力、可溶蛋白含量和根系分泌的酸性磷酸化酶（APase）活性均以Ha最高,Hu次之,L最低。随着生长进程,叶片的APase活性不断增加,在缺磷条件下,各测定时期均以Hu最高。可见Ha在磷胁迫下对磷素吸收量的增加,是根系形态和根体构型改变、土壤中难溶性磷活化效率增加的结果;Hu磷利用效率的提高,一定程度上是其叶片较高APase活性相对改善植株磷的代谢周转和再利用能力所致。     

小麦/玉米/大豆三熟套作体系中小麦根系分泌特性及氮素吸收研究

为探讨小麦/玉米/大豆多熟套作体系下小麦根系分泌物的分泌特性及其对根系生长环境和植株氮素吸收的影响,2006-2008年连续两个生长季采用田间定位试验,研究了小麦-大豆、小麦-甘薯、小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯4种种植模式下小麦根系分泌物的数量与种类、小麦根系生长、土壤水分、土壤氮含量及植株吸氮量的变化特性。结果表明,与小麦-大豆和小麦-甘薯两种净作模式及小麦/玉米/甘薯套作模式相比,小麦/玉米/大豆套作降低了开花期和成熟期小麦生长区的土壤湿度、pH值及NO₃^--N和NH₄⁺-N的含量,提高了小麦植株地上部总吸氮量、根系活力、根干重及土壤总氮含量,并且,开花期小麦根系分泌有机酸总量和可溶性糖含量增加,表现为套作>净作,大豆茬口>甘薯茬口,边行>中行,其中以小麦边行处理的分泌量最高。拔节期根系分泌的有机酸,净作处理以乙酸含量较高,占总量的47.8%~51.6%,套作处理以柠檬酸含量较高,占总量的31.7%~55.1%;开花期根系分泌的有机酸,净作和套作处理均以乙酸含量较高,占总量的33.3%~78.3%。小麦/玉米/大豆套作对小麦根系分泌有机酸和可溶性糖有促进作用,从而改善了根系生长环境,提高了小麦对氮素的吸收。     

湖南典型土壤磷素剖面分布特征及其流失风险

为了明晰不同土壤类型、利用方式土壤磷素分布特征,评估其流失风险的大小,研究了湖南3种典型土壤（红壤、潮土、紫色土）磷素含量特征及其剖面分布。野外采集3种母质发育土壤的旱地和水田土壤剖面样品进行室内分析,按张守敬等提出的酸性土壤无机磷形态的分级测定方法,对土壤无机磷进行分级。结果表明,不同土壤中磷素含量和形态分布有明显差异：磷素含量由高到低依次为潮土>红壤>紫色土;红壤发育的土壤以磷酸铝和磷酸铁占优势,潮土和紫色土的Ca-P含量占优势较高。土壤磷素在剖面中的分布均为表层最高,且随剖面深度的增加而减少,而后趋于相对稳定;无机磷中的Al-P、Fe-P以及O-P主要集中在0~20 cm的土层中,其剖面分布于全磷类似,而Ca-P剖面分布上相对变化不大。土地利用方式的不同导致全磷的差异：水田均大于旱地。土壤类型及利用方式均对磷素含量和形态特征有明显影响,应根据不同的土壤类型和利用方式控制其流失风险。     

Genetic Variability in Phosphorus Acquisition and Utilization Efficiency from Sparingly Soluble P-Sources by Brassica Cultivars under P-Stress Environment

Plants display an array of classical strategies to maximize phosphate (Pi) acquisition from sparingly soluble P sources. Acclimation to Pi-stress via elegant Pi-starvation induced (PSI) adjustments would reduce our current overreliance on expensive, polluting and non-renewable Pi-fertilizers. Nevertheless, differences in the ability of various species to solubilize sparingly soluble P-sources have been often evidenced; inter-cultivar variations are scarcely documented. Brassica is known as an effective, non-mycorrhizal user of sparingly soluble P-sources. Various growth parameters and biomass accumulation by genetically diverse Brassica cultivars were determined in four experiments using hydroponics and quartz sand culture media. Role of PSI root mediated pH changes, organic anions (OAs) exudation and altered root architecture in mobilization and acquisition of sparingly soluble P-forms [Jordan rock-P (RP) at 2 g l⁻¹ and Ca₃(PO₄)₂ (TCP) at 0.2 g l⁻¹ respectively] was investigated. Cultivars showed considerable genetic variations in biomass accumulation, various growth parameters and root–shoot ratio. Concentration and total uptake of P, specific absorption rate of P, P-transport rate and P-utilization efficiency (PUE) were also significantly (P < 0.001) different for various cultivars and their dry matter was significantly correlated with P-uptake [r = 0.94** (significant at 1% level)]. P-tolerant cultivars showed substantial decrease in solution media pH because of H⁺ efflux and exuded more carboxylates than low P-sensitive cultivars under P-starvation. P-uptake by cultivars increased linearly with decreasing pH. The amount and types of OAs exuded from the roots of P-starved plants differed from those of plants grown under P-sufficient environment. In split pot study, with TCP and RP supplied spatially separated from other nutrients, efficient cultivars were still able to mobilize RP and TCP more efficiently than inefficient cultivars. In rhizobox study, the elongation rates of primary roots decreased but the elongation rates of the branched zones of primary roots and the length of lateral roots increased under P-starvation. Tested cultivars showed genetic diversity in accessing, mobilization, acquisition and utilization of Pi from sparingly soluble P forms. An arrange marriage of plant traits can explain cultivar’s access to different forms of sparingly soluble P, and in addition to altered lateral root topology and enhanced P-uptake and PUE, enhanced H⁺ efflux and OAs exudation are key factors in Pi scavenging from extra cellular sparingly soluble P-forms.     

硅磷混施对褐土无机磷形态的影响

采用室内培养的方法，研究了不同配比硅磷混施对褐土无机磷素存在形态的影响。结果显示：在60d的培养期间内，前20d各施磷处理有效磷、Ca2-P含量急剧下降，Ca8-P、Ca10-P、O-P、Al-P、Fe-P含量都有增加趋势；20~60d内，随时间的延长，有效磷、Ca2-P含量下降趋势减缓，Ca8-P、Al-P含量继续增加，O-P、Fe-P含量开始减少，Ca10-P变化不大。硅磷混施各处理与单施磷相比，有效磷、Ca2-P、Fe-P含量均减少；Al-P、O-P含量增加。硅磷混施各处理中，随硅磷比例的增加，有效磷、Ca2-P、Fe-P、Al-P、O-P含量均减少，Ca8-P含量增加，对Ca10-P的影响不大。实验表明：在褐土中，硅磷混施非但不能提高磷素有效性，反而降低其有效性。     

岩溶农业区典型土地利用土壤磷素空间分布与成因

为了查明岩溶农业区不同土地利用下磷素在垂直和平面上的分布情况,分析岩溶农业区土壤中磷素的迁移特征及其影响因素,采集了凯掌水库周边草地、河滨带、水田及旱地等典型土地利用下的9个土壤剖面共计56个样品,分别测定各个土壤剖面的含水率、pH、有机质、交换性酸、全磷、有效磷、各无机磷形态等。结果表明：研究区全磷、有效磷含量分别在420.73~1669.53 mg/kg和2.50~64.14 mg/kg之间,土壤磷活化系数在0.34%~5.96%之间。农业用地表层土壤有效磷含量均超过15 mg/kg,需减少磷肥的施用以避免浪费,同时坝后农业区旱地表层土壤（有效磷平均含量64.14 mg/kg）中的磷存在向下淋溶进入地下水的风险。水田、旱地剖面土壤无机磷形态以Fe-P、Al-P为主,草地、河滨带剖面无机磷形态以Fe-P和O-P为主。土壤pH与有效磷、Fe-P和Al-P呈显著负相关,土壤有机质与全磷、有效磷、Al-P、Fe-P显著正相关。本研究阐明了岩溶农业区磷素及其形态的空间分布规律,可为磷的农业面源污染防控提供依据。研究区农业用地土壤磷素含量普遍高于非农业用地,不同土地利用类型对磷素分布具有显著影响。     

不同种植模式下根系分泌物对玉米生长及产量的影响

为探究大豆和甘薯的根系分泌物对玉米生长及产量的影响,通过盆栽根系分泌物吸附试验,研究了不同活性炭处理方式对玉米/大豆(B1)、玉米/甘薯(B2)及玉米净作(B3)3种种植模式下玉米光合特性、荧光参数及生物产量的变化规律。结果表明:加活性炭处理(A1)较未加活性炭处理(A2)抑制了玉米生长,但玉米产量差异不显著。加活性炭时,由于根系分泌物被吸附,玉米的光合速率、荧光参数和产量在各种植模式之间差异不显著;未加活性炭时,大豆的根系分泌物促进玉米生长和提高玉米产量,甘薯的根系分泌物抑制玉米生长和降低玉米产量,B1处理下玉米的根干重、根系活力、净光合速率和子粒干重比B3处理分别高15.81%、53.20%、19.94%和60.84%,而B2处理则比B3处理分别低19.92%、4.33%、16.96%和24.32%。     

减水减肥对设施黑土菜田土壤无机磷形态及分布的影响

本研究以东北设施菜田黑土为研究对象,设置了常规施肥量+常规灌溉量(WF)、常规灌溉量+80%常规化肥量(W80%F)、80%常规灌溉量+常规肥处理(80%WF) 3个处理,系统研究了减水减肥对设施菜田黑土无机磷及有效性的影响。结果表明:与常规水肥处理相比,连续4年减水减肥处理后土壤有效磷含量略有增加,减水处理有效磷含量高于减肥处理有效磷含量;同一处理,随着剖面深度增加土壤有效磷含量呈现逐渐降低趋势。各形态无机磷含量从高到低的顺序为:Ca₈-P、O-P、Fe-P、Ca₁₀-P、Ca₂-P、Al-P,且呈现随剖面深度增加逐渐降低趋势,各形态无机磷中Ca₈-P、Al-P占比重最大。相关分析表明:Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Ca₁₀-P、Fe-P与有效磷含量存在显著正相关关系,各形态无机磷与有效磷含量相关系数大小:Ca₂-P>Al-P>Ca₈-P>Ca₁₀-P>Fe-P>O-P。     

长期耕作施肥对白浆土磷组分及其有效性的影响

采用顾益初等无机磷和Bowman-Cole有机磷分级体系,对长期施肥和耕作的白浆土中无机和有机磷组分及其与土壤有效磷的关系进行了研究。结果表明,白浆土耕层全磷含量为461.60 mg/kg,其中无机磷占土壤全磷58.08%,其余为有机磷。无机磷和有机磷各组分含量高低顺序分别为O-P>Fe-P>Al-P>Ca10-P>Ca2-P>Ca8-P和MLOP>MROP>HROP>LOP