低磷誘導(dǎo)水稻根表鐵膜形成及其對(duì)砷累積的影響研究.pdf

1、磷是作物生長(zhǎng)必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素，是限制作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的主要營(yíng)養(yǎng)元素之一。已有的研究表明低磷可以誘導(dǎo)水稻根表形成鐵膜，研究水稻根表鐵膜的作用機(jī)理及其形成的調(diào)控機(jī)制對(duì)重金屬元素和營(yíng)養(yǎng)元素的吸收有重要的生態(tài)學(xué)意義?；诖?，本研究首先需要確定缺磷誘導(dǎo)根系表面形成鐵氧化物膜是否為水稻的特性以及根表鐵氧化物沉積的部位;其次，低磷條件下分別供應(yīng)不同形態(tài)的鐵源Fe(Ⅱ)-EDTA和Fe(Ⅲ)-EDTA，以驗(yàn)證缺磷誘導(dǎo)根表形成鐵氧化物需要何種形態(tài)的鐵源;再

2、次，既然低磷或者缺磷條件下可以誘導(dǎo)水稻根表形成鐵膜，那么通過(guò)營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)方法，設(shè)置不同磷濃度的處理研究根表鐵氧化物的形成程度是否與磷濃度存在關(guān)系以及根表無(wú)鐵氧化物膜形成的磷的臨界濃度。最后，采用砷污染區(qū)的低磷高砷土壤研究不同磷濃度對(duì)砷污染土中水稻生長(zhǎng)及砷累積的影響情況。主要的研究結(jié)果如下:
　　 (1)缺磷誘導(dǎo)根表鐵氧化物的沉積是水稻特有的性質(zhì)，且鐵氧化物不均勻地富集在根細(xì)胞壁的孔隙中;缺磷促進(jìn)了水稻，小麥，玉米和大豆根系的生長(zhǎng)，

3、分別比供磷處理伸長(zhǎng)了11％，11％，20％和11％(P＜0.05)。此外，缺磷脅迫下水稻根表鐵氧化物增強(qiáng)了鈣，鐵，錳，銅和鋅在根表的富集而成為其進(jìn)入根系的緩沖層。缺磷誘導(dǎo)的鐵氧化物促進(jìn)了根系對(duì)鐵的吸收但抑制了鐵由根系向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)。短期缺磷對(duì)其他養(yǎng)分在水稻根中和地上部的濃度沒(méi)有明顯影響。對(duì)于其他3種作物，短期缺磷沒(méi)有明顯影響鉀，鈣，鐵，錳，銅和鋅在其根表富集及在植物體內(nèi)的濃度。鐵氧化物的沉積可促進(jìn)鐵的吸收但抑制了鐵向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)，而短期

4、缺磷并沒(méi)有影響其他3種作物對(duì)鉀，鈣，鐵，錳，銅和鋅養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。
　　 (2)在供磷和缺磷的條件下，分別供應(yīng)Fe(Ⅱ)-EDTA和Fe(Ⅲ)-EDTA兩種不同的鐵源培養(yǎng)一周后發(fā)現(xiàn)，只有缺磷條件下Fe(Ⅱ)-EDTA的處理水稻根表才能形成鐵膜。
　　 (3)缺磷誘導(dǎo)水稻根系表面形成鐵氧化物，鐵氧化物沉積的濃度隨著生長(zhǎng)介質(zhì)中磷濃度的升高逐漸降低，誘導(dǎo)根表鐵氧化物形成時(shí)磷的臨界濃度為0.05mM，低于此濃度水稻根表有鐵膜形

5、成，高于此濃度水稻根表無(wú)鐵膜形成。此外，水稻根表沉積的鐵氧化物膜的數(shù)量與生長(zhǎng)介質(zhì)中的磷濃度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=0.900，P＜0.05）。
　　 (4)在缺磷的砷污染土壤中，淹水條件下水稻經(jīng)受缺磷和砷毒害雙重脅迫，其生長(zhǎng)幾乎完全被抑制。施用磷肥顯著緩解了砷對(duì)苗期水稻生長(zhǎng)的抑制作用，因此，土壤磷水平是影響砷水稻生物有效性的主要因子之一;土壤溶液中磷砷含量呈顯著正相關(guān)，磷的施用促進(jìn)了土壤固相中砷的釋放，增加土壤中砷的有效性;水稻