磷高效利用野生大麥篩選及根際磷營(yíng)養(yǎng)特性研究.pdf

1、磷是作物正常生長(zhǎng)發(fā)育所需大量營(yíng)養(yǎng)元素。施用磷肥常作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的基本措施，然而磷的移動(dòng)性差，易被土壤吸附固定，作物能直接吸收利用的活性磷匱乏。野生大麥?zhǔn)歉牧棘F(xiàn)代栽培大麥品種的重要遺傳基因資源，篩選磷高效利用基因型，研究不同磷效率野生大麥耐低磷脅迫的根際適應(yīng)機(jī)制，對(duì)野生大麥磷營(yíng)養(yǎng)性狀的遺傳改良具有重要意義。本研究收集了具有廣泛遺傳差異的16份野生大麥種質(zhì)資源，在評(píng)價(jià)不同野生大麥磷效率基礎(chǔ)上，篩選磷高效利用基因型IS-22

2、-30、IS-22-25和磷低效利用基因型IS-07-07，采用根袋土培試驗(yàn)，較系統(tǒng)地研究不同磷效率基因型野生大麥適應(yīng)低磷脅迫的根際生理特征，包括植株生長(zhǎng)、磷素吸收利用、根際土壤pH值、酸性磷酸酶活性以及根際土壤和非根際土壤不同形態(tài)磷素耗竭規(guī)律等方面的內(nèi)容，主要研究結(jié)果如下:
　　(1)在低磷水平下，不同野生大麥生物量、磷積累量、磷素干物質(zhì)生產(chǎn)效率以及磷素籽粒生產(chǎn)效率等存在顯著基因型差異。拔節(jié)期、揚(yáng)花期與成熟期，單株生物量的變幅分

3、別為0.66～1.47 g、3.58～8.31 g、5.94～12.11 g;單株磷積累量變幅分別為1.99～4.25 mg、6.10～9.20 mg、8.86～19.96 mg。拔節(jié)期、揚(yáng)花期和成熟期磷素干物質(zhì)生產(chǎn)效率（CV=11.63％、CV=12.40％和CV=31.69％）和成熟期磷素籽粒生產(chǎn)效率(CV=13.73％)基因型差異較大。IS-22-30、IS-22-25的籽粒產(chǎn)量為IS-07-07的3.10倍、3.20倍。磷高效基

4、因型野生大麥不僅具有較高的物質(zhì)積累和磷素吸收能力，磷素再利用能力也較強(qiáng)。
　　(2)不施磷、施磷30 mg kg-1土條件下，磷高效基因型野生大麥根際土壤有效磷和水溶性磷虧缺量均較低效基因型大。與非根際土壤相比，不同基因型野生大麥根際土壤有效磷和水溶性磷含量均顯著降低。野生大麥土壤無(wú)機(jī)磷組分中以Ca10-P含量最高，占無(wú)機(jī)磷總量的80％以上，其次是O-P、Fe-P、A1-P和Ca2-P，而Ca8-P含量最低。在拔節(jié)期和揚(yáng)花期，施磷

5、30 mg kg-1土處理下，磷高效基因型IS-22-30、IS-22-25根際土壤Ca8-P含量顯著大于低效基因型IS-07-07，而Ca2-P含量顯著小于低效基因型;不施磷條件下，與低效基因型相比，磷高效基因型野生大麥根際土壤Ca10-P含量明顯降低，而Ca2-P和Ca8-P含量顯著增高。而施磷30 mg kg-1土處理下，根際土壤Al-P含量均表現(xiàn)為磷高效基因型顯著低于低效基因型，而Fe-P和O-P含量則呈相反趨勢(shì);不施磷條件下，

6、磷高效基因型野生大麥根際土壤Al-P、Fe-P和O-P含量均顯著小于低效基因型。不施磷、施磷30 mg kg-1土條件下，磷高效基因型野生大麥吸收土壤中Al-P、Fe-P、Ca2-P和Ca8-P的能力明顯強(qiáng)于低效基因型。
　　(3)不施磷、施磷30 mg kg-1土條件下，磷高效基因型野生大麥根際土壤pH值降低幅度明顯大于低效基因型，IS-22-30、IS-22-25在根際6 mm范圍內(nèi)土壤pH值明顯降低，而IS-07-07在根際

7、4 mm范圍內(nèi)土壤pH值明顯降低。在不同施磷處理下，不同磷效率基因型野生大麥根際土壤酸性磷酸酶活性差異顯著。不施磷、施磷30 mgkg-1土條件下，磷高效基因型根際土壤酸性磷酸酶活性效應(yīng)范圍為4 mm，低效基因型為2 mm。磷高效基因型野生大麥在低磷條件下根際土壤pH值降低幅度和酸性磷酸酶活性均明顯大于低效基因型，表明磷高效基因型適應(yīng)低磷脅迫能力更強(qiáng)。隨施磷量增加，不同基因型野生大麥根系酸性磷酸酶活性顯著降低，且高效基因型野生大麥根系酸

8、性磷酸酶活性顯著大于低效基因型，說(shuō)明磷高效基因型體內(nèi)磷重復(fù)再利用能力更強(qiáng)。在低磷條件下，磷高效基因型野生大麥根際土壤較高的酸性磷酸酶活性是其磷素高效吸收利用的重要特征。
　　(4)施磷量的增加顯著提高了不同基因型野生大麥生物量和磷積累量，且磷高效基因型生物量和吸磷量均顯著高于低效基因型。在不同施磷處理下，NaOH-Pi和Residual-P為土壤磷素的主要存在形態(tài)。與非根際土壤相比，不同基因型野生大麥根際土壤H2O-Pi、NaHC

9、O3-Pi、NaOH-Pi、HCl-Pi、NaHCO3-Po和NaOH-Po耗竭現(xiàn)象明顯，且磷高效基因型野生大麥根際土壤上述六種磷組分耗竭量和耗竭區(qū)域均明顯大于低效基因，這可能與其較高的吸磷能力有關(guān)。與低效基因型相比，在不同施磷處理下，磷高效基因型野生大麥根際土壤酸性磷酸酶活性更高，且該酶活性與根際土壤NaHCO3-Po和NaOH-Po兩種有機(jī)磷組分耗竭量均存在顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明酸性磷酸酶活性對(duì)磷高效基因型野生大麥根際土壤有機(jī)磷礦