不同磷形态对两种磷效率小麦根系指标与根际特征差异的影响

磷高效基因型小麦的筛选,对于高效合理地利用生物有效性低的土壤磷源有着极其重要的意义.本文以典型的磷高效型小麦小偃54和磷低效型小麦京411为研究对象,采用石英砂砾培养的方式种植40d,通过测定小麦的生物量、含磷量、根系形态、根系酸化能力和酸性磷酸酶活性,探索了两种磷效率小麦根系形态和生理特征对两种不同无机磷源磷酸铁(FePO4)和有机磷源植酸钠(Na-Phytate)的响应.结果表明:施用FePO4时,与京411相比磷高效型小麦小偃54表现出根长显著伸长、pH值显著降低和根系吸收质子显著减少的适应性反应,根系生物量和根冠比显著低于京411,小偃54的根系生物量仅为京411的83％,并且在此施肥条件下,两种小麦的地上生物量低于无磷处理.小偃54的磷高效性在施用Na-Phytate时可以得到体现.施用Na-Phytate会导致小偃54的根长伸长、根尖数增加与单位根鲜重酸性磷酸酶的分泌量增加.两种小麦苗龄为40d时对Na-Phytate的利用效率显著高于FePO4,其表现为小偃54在Na-Phytate处理下的地上生物量和含磷量为FePO4处理的148％和336％,京411的地上生物量和含磷量为FePO4处理的146％和391％.FePO4与Na-Phytate混施时两种小麦的生物量和含磷量并未比单施Na-Phytate高,由上述结果可知两种小麦对介质中不同磷源的利用机制不同.     

不同磷供应水平下小麦根系形态及根际过程的变化特征

以石麦15和衡观35两个品种小麦为试验材料,应用根袋栽培方式,研究了不同施磷量对小麦根系形态和根际特征的影响。结果表明,与施磷量P2O5 0.1 g/kg相比,高量供磷（P2O5 0.3 g/kg）条件下石麦15地上部生物量和磷累积量增加幅度大于衡观35;但不施磷处理衡观35地上部生物量降低幅度小于石麦15,磷含量和累积量高于石麦15,衡观35耐低磷能力较强。土壤供磷不足时,衡观35总根长中直径0.16 mm细根所占比例高于石麦15,根系平均直径较小;而高磷供应下,石麦15根系中直径0.16 mm细根长度较长,在总根长中所占比例较高。总根长和直径0.16 mm的细根长度与植株地上部磷累积量之间呈显著正相关关系。总根长越长尤其是细根越多,有利于促进植株对磷的吸收。与非根际土壤相比,高磷供应下根际土壤有机磷含量增加,微生物量磷含量降低;而供磷不足时根际土壤碱性磷酸酶活性较高,有机磷含量较低。与施磷量P2O5 0.1 g/kg相比,高量供磷下根际土壤pH值升高、碱性磷酸酶活性下降,不施磷处理根际土壤pH值降低。本研究表明,供磷不足时,小麦根系形态和根际过程均发生适应性变化,而高量供磷条件下,小麦植株根系形态的改变因品种而异。     

不同形态无机磷对两种磷效率小麦根际特征的影响

以磷高效型小麦小偃54和磷低效型小麦京411为材料的砂培试验,通过测定植株生物量及吸磷量、根系形态特征、根际pH、磷酸酶活性,研究不同形态无机磷WP(KH2PO4),Al-P(AlPO4)和Fe-P(FePO4)对两种磷效率小麦根际特征的影响.结果表明,在WP处理下,两种磷效率小麦的地上部吸磷量、总吸磷量和磷吸收效率均显著高于其它处理,而其根冠比和磷利用效率却低于其他处理.除了根部吸磷量,小偃54的生物量和吸磷量有高于京411的趋势.除了WP处理,其他处理的小偃54的根冠比和地下吸磷量均高于京411.所有处理的小偃54的根长和根体积均显著高于京411,且不施磷条件(PO)下更为明显,小偃54根系长度是京411的1.6倍;此外,小偃54根系磷酸酶活性均比京411弱.除Al-P外,小偃54的根际酸化能力较京411强.由此可见,磷胁迫条件下,磷高效小麦根系形态特征改变是根际磷活化的主要机理之一,且受磷水平、磷形态及其溶解性的影响.     

液培条件下磷水平对两种磷效率小麦根际特征的影响

为探讨磷高效型小麦(小偃54)和磷低效型小麦(京411)在不同磷水平下根际特征的差异,测定了液培条件下苗期小麦的植株生物量和吸磷量、根际pH值与根系分泌的酸性磷酸酶活性等。结果表明,不同磷水平(P0:0、P1:0.5 mmol/L和P2:1 mmol/L)下,磷高效型小偃54的植株吸磷量和根部生物量从移苗第6 d起明显高于磷低效型京411,在P0水平下尤为明显,且随培养时间的延长两者差距逐渐增大;小偃54的根际pH值在移苗初期与京411并无明显差异,随着培养时间的延长,小偃54的根际pH值显著低于京411,但两者单位根系分泌质子量差异逐渐减小。从移苗第6 d到第18 d,小偃54在不同磷水平下酸性磷酸酶的分泌量均显著高于京411;小偃54在P0水平下根系分泌的酸性磷酸酶量显著高于P1和P2水平,而京411从第12 d起才有相同规律,小偃54比京411对磷胁迫反应快且强度大。由此可见,在不同磷水平下,磷高效型小偃54在苗期的各项测定指标均优于磷低效型京411,在P0水平下两者根际特征差异尤为显著,且两种小麦根际特征差异与苗期生长天数有很大的关系。     

不同磷效率玉米自交系根系形态与根际特征的差异

通过三室根袋栽培试验,对3种磷高效型和3种磷低效型的玉米自交系在2种不同磷水平下的植株生物量、吸磷量、根系形态、根际pH值以及根际磷酸酶进行研究,比较不同磷利用率基因型玉米自交系的根系形态及根际特征的差异。结果表明,在低磷情况下,磷利用率高的玉米自交系其植株生物量中的根干重、植株的吸磷量、根系形态中的根尖数与根长以及根际磷酸酶的活性方面均高于磷利用率低的玉米自交系。植株的根部干重:磷高效的1号品种（hp1）显著高于磷低效的2号品种（lp2）,hp2显著高于lp1、lp2、lp3;hp1、hp2的地上部与根系的吸磷量均显著高于lp2、lp3。hp1、hp2根尖数、根长显著高于磷低效型的lp2、lp3。hp1、hp2、hp3根际土壤的酸性磷酸酶活性显著高于lp2、lp3。其他指标如植株地上部分干重、pH值,磷高效型玉米自交系也存在一定优势。所有品种中hp2与lp3的差异最为显著。     

不同磷效率油菜根际土壤磷活化机理研究

筛选和培育耐低磷植物是缓解磷矿资源缺乏和提高磷肥利用效率的有效途径之一。本研究在前期材料筛选的基础上,通过根箱试验研究不同磷效率油菜根际土壤磷活化机理,其结果如下:在施磷和不施磷处理条件下,磷高效油菜品种B56（HG）的吸磷量和生物量均高于磷低效品种B10（LG）;两油菜品种根际土壤中的NaHCO3-Pi, NaHCO3-Po和 NaOH-Pi,NaOH-Po四种磷素形态均有显著的亏缺现象;磷高效品种（HG）根际土壤上述四种磷素形态亏缺程度大于磷低效品种（LG）,但Resin-P则出现富集,并且HG的富集程度大于LG,这可能与HG具有较高吸磷能力有关。两油菜品种根际土壤HCl-Pi 和 残渣态磷（Residual-P）没有发生明显的亏缺现象。相比较而言,HG能分泌更多的酸性磷酸酶,该酶活性与NaHCO3-Po含量呈显著的负相关,说明酸性磷酸酶对有机磷矿化起着非常重要的作用。     

茶树根际与非根际土壤磷形态变化特征

以茶树(Camellia sinensis)根际和非根际土壤为研究对象,选取湖南省石门、临澧、桃源、长沙、安化、资兴等6县(市)的茶园为采样点,对其根际和非根际土壤的全磷、有效磷及无机磷的不同化学形态进行了分析。结果表明,茶树根际土壤全磷和有效磷含量均高于非根际土壤,有效磷在根际富集明显;土壤无机磷含量及占全磷的比例差异都很大。不同母质发育土壤的无机磷组成也不同,板页岩母质发育的根际土壤中Al-P含量最高,Fe-P其次,O-P最少。花岗岩和第四纪红色黏土发育的根际土壤Fe-P最高,Al-P其次,O-P最少。3种母质发育的非根际土壤中均为Fe-P含量最高。根际无机磷中的Al-P,Fe-P和Ca-P含量与有效磷呈极显著正相关,非根际Al-P和Fe-P与土壤有效磷显著正相关关系。根际、非根际土壤全磷和有效磷含量与pH值相关性不显著,根际、非根际土壤有效磷和全磷含量相关性极显著。     

磷影响下根际无机砷的形态分布及其对水稻生长的影响

两种有代表性的紫色土的水稻盆裁试验结果表明，磷的加入可减轻受砷污染的红紫泥中砷对水稻的毒害；但磷的加入会加剧受砷污染的红棕紫泥中砷对水稻的毒害。根际无机砷的形态分布研究表明：试验土壤上，根际砷各形态都比非根际高，砷在根际呈富集状态；在根际环境的作用下，红紫泥中，磷的加入加剧了砷由有效态砷（Al-As、Fe-As）向相对无效态砷（O－As）转化，砷对水稻的毒性减弱；红棕紫泥中，磷的加入加剧了砷由相对无效态砷Fe-As和Al-As向有效态砷Ca-As和A-As（表示水溶态砷及松结态砷）的转化，砷对水稻的毒性增强。     

黑土、黑钙土玉米苗期根际无机磷的形态变化

现在对植物利用土壤磷的研究不仅限于传统的"有效磷"观点.根际土壤磷被根系活化、耗竭的作用相当明显[1,2],并且植物不同基因型的这种作用也存在着差异.蒋柏藩、顾益初报道了石灰性土壤无机磷分级体系[3]和分级方法[4],并将Ca-P细分为Ca2-P、Ca8-P和Ca10-P,这一分级方法也适合于中性土壤.本文应用根盒培养技术,在黑土和黑钙土上研究玉米根际对各形态无机磷的活化以及肥料磷的利用.     

石灰性土壤上两种磷效率小麦根际特征差异

采用三室根箱实验,选用黑垆土和潮土两种石灰性土壤,对两种磷水平的磷低效型小麦京411和磷高效型小麦小偃54,进行植株生物量及吸磷量、根际土壤pH值、磷酸酶含量、水溶性磷含量的测定,旨在研究两种磷效率小麦在不同石灰性土壤上的根际特征差异.结果表明,不施磷条件下,两种土壤上,小偃54的根部生物量分别为0.85和4.62 g,均显著高于京411的0.68和3.65 g;小偃54根际土壤的pH值分别比京411低0.07,0.11个单位;在施磷条件下,小偃54的根际土壤水溶性磷分别低于京411 837,1588 μg/kg,达到显著性差异.根际磷酸酶在不同土壤上存在明显的差异,黑垆土在不施磷条件下小偃54的根际土壤磷酸酶含量显著高于京411,在潮土上呈现相反的趋势.试验结果表明,两种磷效率,小麦根际特征在不同土壤上有一定的相似性,同时存在明显差异.     

菌丝营养钵栽培对烤烟根系生长的影响

[目的]针对攀枝花烟区烤烟移栽伸根期干旱、烟苗发育迟缓等问题,研究菌丝营养钵对烤烟根区微生态水肥环境和烟苗生长的影响.[方法]将玉米秸秆切碎后隧道式微波灭菌,利用灰管层孔菌(Fomes lignosus)的速生、菌丝扭结力强、快速腐解纤维素等特点,通过菌丝缠绕玉米秸秆制作成自然降解的圆锥型杯状烟苗移栽营养钵.将菌丝营养...     

玉米细根形成和土壤中无机磷分级平衡对缺磷的特异性响应

Plants have diverse strategies to cope with phosphorus (P) deficiency. To better understand how maize responds to P deficiency, a field experiment with two P levels, 0 and 100 kg P2O5 ha-1 (P0 and P100, respectively), was carried out as a part of a long-term Pfertilizer field trial. Plant and soil analyses showed that P-deficient maize reduced its growth rate, increased P use efficiency, and formed more thin roots with the diameter less than 0.6 mm at jointing and silking stages, compared to the plants treated with P100. Further, there were no differences in major inorganic P fractions (Ca 2 -P, Ca 8 -P, Al-P, Fe-P, occluded P and Ca 10 -P) between the rhizospheric and bulk soils at each harvest, even when soil Olsen-P was only 1.38 mg kg-1 . These results suggested that maize responded to P deficiency by reducing the internal P demand for growth and increasing P acquisition ability by favorable root morphological alteration at low carbon cost.     

Aspects of the phosphorus nutrition of white clover populations. IV root growth and morphology

Most studies using split root or single isolated roots have demonstrated that root systems proliferate in regions of high nutrient supply, though it is not clear whether tne whole root system responds by producing more roots or by greater elongation of existing roots.

The effect of pretreatment and subsequent treatment at high and low phosphorus (P) supply on the rate of production and rate of elongation of roots was determined for 10 white clover populations, grown in nutrient solution. External P supply was shown to have a greater effect on root elongation rate than on root production rate.

Populations with many small roots (i.e. a low root weight/number ratio) were generally the most responsive to P, measured by shoot weight. Populations collected from low‐P soils had lower root elongation rates, shorter average root lengths and their root production rates were more responsive to P than populations from high‐P soils.     

野生大豆根系形态对局部磷供应的响应及其对磷吸收的贡献

通过土柱试验模拟局部供磷,定量评价了磷局部供应对野生大豆根系形态参数的影响以及这些根形态参数对植株磷吸收的贡献.磷局部供应明显改变了野生大豆的根形态,使总根长增加了80.5％,比根长增加了32.6％,根表面积扩大了70.7％,根直径减小了27.6％,植株对磷的吸收增加了43.2％,地上干重增加了72.0％;在所有的根形态参数中,总根长、根表面积和比根长对野生大豆植株磷吸收具有较大贡献,其中尤以比根长对植株磷吸收贡献最大,即在根长增加的同时,根直径减小能够明显提高野大豆根系对磷的吸收.结果表明,野生大豆对局部磷供应表现出高度的根系形态可塑性,通过局部养分供应优化根系空间分布和定向调控根系生长能显著提高植物对异质性土壤磷资源的获取能力.     

不同磷水平下小麦蚕豆间作对根际有效磷及磷吸收的影响

【目的】探明不同磷水平下小麦–蚕豆间作对根际有效磷含量及作物磷吸收量的影响,提高磷肥利用率。【方法】2015—2016和2016—2017两季田间试验在云南农业大学试验基地耕作红壤上进行,供试小麦品种为云麦-52,蚕豆品种为玉溪大粒豆。设施P2O5 0 (P0)、45 (P45)和90 kg/hm^2 (P90)三个水平,和单作(M,包括小麦单作MW和蚕豆单作MF)和间作(I)两种种植模式。每季在小麦分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期,蚕豆分枝期、开花期、结荚期、籽粒膨大期、收获期采取根际土样测定有效磷含量。在小麦蚕豆收获期测定单、间作小麦、蚕豆产量,并测定作物地上部磷含量。计算土地当量比(LER)来衡量间作优势,并用磷肥农学利用率来反映磷肥的吸收效率。【结果】与单作相比,在P0、P45、P90水平下,2016年间作种植显著提高了小麦籽粒产量12.5%、21.7%和17.3%,2017年间作蚕豆产量较单作分别降低了16.8%、11.7%和8.2%。三个磷水平下,小麦–蚕豆间作具有产量优势,土地当量比(LER)为0.95~1.18。与常规施磷水平(P90)下的单作相比,小麦–蚕豆间作条件下,磷肥减施1/2 (P45)并未降低小麦和蚕豆产量。间作种植对小麦根际有效磷含量无显著影响(除2016年成熟期外),但2017年,在蚕豆分枝期、开花期、结荚期,间作则分别降低蚕豆根际有效磷含量20.8%、44.5%和18%。与P90单作相比,间作P45处理几乎不会降低小麦、蚕豆根际有效磷含量。小麦、蚕豆磷吸收量主要受磷水平的调控,种植模式对小麦和蚕豆磷的吸收量及磷肥农学利用率均没有影响。【结论】在本试验条件下,小麦–蚕豆间作提高了小麦籽粒产量,降低了蚕豆产量;间作种植主要是改变了蚕豆生育前期根际有效磷含量,但对作物的磷吸收量没有影响。小麦–蚕豆间作具有减施磷肥、维持作物产量和根际土壤有效磷的潜力。     

缺磷对不同作物根系形态及体内养分含量浓度的影响

采用营养液培养方法,以水稻、 小麦、 玉米和大豆为试验材料,研究了短期缺磷（2周）诱导根表沉积铁氧化物是否为水稻特有的性质,以及缺磷对不同作物根系形态及其吸收钾、 钙、 铁、 锰、 铜、 锌营养元素的影响。结果表明,供磷和缺磷处理并没有影响小麦、 玉米和大豆3种作物根系的颜色,而缺磷处理水稻根表沉积了铁氧化物而呈红（黄）棕色,且铁氧化物不均匀地富集在根细胞壁的孔隙中; 缺磷促进了水稻,小麦,玉米和大豆根系的生长,分别比供磷处理伸长了11%、 11%、 20%和11%（P0.05）。此外,缺磷胁迫下水稻根表铁氧化物增强了钙、 铁、 锰、 铜和锌在根表的富集而成为其进入根系的缓冲层。缺磷处理水稻根中铁浓度明显高于供磷处理（P0.05）,而地上部铁的浓度仅为磷营养正常水稻植株的18%,这说明缺磷诱导的铁氧化物促进了根系对铁的吸收但抑制了铁由根系向地上部的转运。短期缺磷对其他养分在水稻根中和地上部的浓度没有明显影响。对于其他 3 种作物,短期缺磷没有明显影响钾、 钙、 铁、 锰、 铜和锌在其根表富集及在植物体内的浓度。因此,在供试的4 种作物中,由于磷胁迫诱导根表形成铁氧化物是水稻特有的性质,铁氧化物的沉积可促进铁的吸收但抑制了铁向地上部的转运,而短期缺磷并没有影响其他3种作物对钾、 钙、 铁、 锰、 铜和锌养分的吸收和转运。     

The role of phosphorus sources on root diameter,root length and root dry matter of barley (Hordeum vulgare L.)

Roots are the main plant organs that supply nutrients, water, hormones and physical support for the plant. Phosphorus (P) is one of the most limiting and important elements in root growth and crop production. The aims of this study were to investigate the effects of different sources of phosphorus treatments on root growth (root length, diameter and dry matter) of barley. The two glasshouse pot experiments results showed that under P deficiency, the weight of dry root significantly decreased and the total root length of whole plant significantly increased with decrease of root diameter. Our results suggested that soil fertility and root structure are widely recognized as important role of the soil community and plant growth, the root structure and root extension can directly and indirectly affected by soil fertility and specially P nutrient of the soil. Accordingly, root characteristics can determine the circumstance of plant growth and crop production.