磷高效利用野生大麦筛选及根际磷营养特性研究
磷是作物正常生长发育所需大量营养元素。施用磷肥常作为农业生产中提高作物产量和品质的基本措施，然而磷的移动性差，易被土壤吸附固定，作物能直接吸收利用的活性磷匮乏。野生大麦是改良现代栽培大麦品种的重要遗传基因资源，筛选磷高效利用基因型，研究不同磷效率野生大麦耐低磷胁迫的根际适应机制，对野生大麦磷营养性状的遗传改良具有重要意义。本研究收集了具有广泛遗传差异的16份野生大麦种质资源，在评价不同野生大麦磷效率基础上，筛选磷高效利用基因型IS-22-30、IS-22-25和磷低效利用基因型IS-07-07，采用根袋土培试验，较系统地研究不同磷效率基因型野生大麦适应低磷胁迫的根际生理特征，包括植株生长、磷素吸收利用、根际土壤pH值、酸性磷酸酶活性以及根际土壤和非根际土壤不同形态磷素耗竭规律等方面的内容，主要研究结果如下: (1)在低磷水平下，不同野生大麦生物量、磷积累量、磷素干物质生产效率以及磷素籽粒生产效率等存在显著基因型差异。拔节期、扬花期与成熟期，单株生物量的变幅分别为0.66～1.47 g、3.58～8.31 g、5.94～12.11 g;单株磷积累量变幅分别为1.99～4.25 mg、6.10～9.20 mg、8.86～19.96 mg。拔节期、扬花期和成熟期磷素干物质生产效率（CV=11.63％、CV=12.40％和CV=31.69％）和成熟期磷素籽粒生产效率(CV=13.73％)基因型差异较大。IS-22-30、IS-22-25的籽粒产量为IS-07-07的3.10倍、3.20倍。磷高效基因型野生大麦不仅具有较高的物质积累和磷素吸收能力，磷素再利用能力也较强。 (2)不施磷、施磷30 mg kg-1土条件下，磷高效基因型野生大麦根际土壤有效磷和水溶性磷亏缺量均较低效基因型大。与非根际土壤相比，不同基因型野生大麦根际土壤有效磷和水溶性磷含量均显著降低。野生大麦土壤无机磷组分中以Ca10-P含量最高，占无机磷总量的80％以上，其次是O-P、Fe-P、A1-P和Ca2-P，而Ca8-P含量最低。在拔节期和扬花期，施磷30 mg kg-1土处理下，磷高效基因型IS-22-30、IS-22-25根际土壤Ca8-P含量显著大于低效基因型IS-07-07，而Ca2-P含量显著小于低效基因型;不施磷条件下，与低效基因型相比，磷高效基因型野生大麦根际土壤Ca10-P含量明显降低，而Ca2-P和Ca8-P含量显著增高。而施磷30 mg kg-1土处理下，根际土壤Al-P含量均表现为磷高效基因型显著低于低效基因型，而Fe-P和O-P含量则呈相反趋势;不施磷条件下，磷高效基因型野生大麦根际土壤Al-P、Fe-P和O-P含量均显著小于低效基因型。不施磷、施磷30 mg kg-1土条件下，磷高效基因型野生大麦吸收土壤中Al-P、Fe-P、Ca2-P和Ca8-P的能力明显强于低效基因型。 (3)不施磷、施磷30 mg kg-1土条件下，磷高效基因型野生大麦根际土壤pH值降低幅度明显大于低效基因型，IS-22-30、IS-22-25在根际6 mm范围内土壤pH值明显降低，而IS-07-07在根际4 mm范围内土壤pH值明显降低。在不同施磷处理下，不同磷效率基因型野生大麦根际土壤酸性磷酸酶活性差异显著。不施磷、施磷30 mgkg-1土条件下，磷高效基因型根际土壤酸性磷酸酶活性效应范围为4 mm，低效基因型为2 mm。磷高效基因型野生大麦在低磷条件下根际土壤pH值降低幅度和酸性磷酸酶活性均明显大于低效基因型，表明磷高效基因型适应低磷胁迫能力更强。随施磷量增加，不同基因型野生大麦根系酸性磷酸酶活性显著降低，且高效基因型野生大麦根系酸性磷酸酶活性显著大于低效基因型，说明磷高效基因型体内磷重复再利用能力更强。在低磷条件下，磷高效基因型野生大麦根际土壤较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)施磷量的增加显著提高了不同基因型野生大麦生物量和磷积累量，且磷高效基因型生物量和吸磷量均显著高于低效基因型。在不同施磷处理下，NaOH-Pi和Residual-P为土壤磷素的主要存在形态。与非根际土壤相比，不同基因型野生大麦根际土壤H2O-Pi、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi、HCl-Pi、NaHCO3-Po和NaOH-Po耗竭现象明显，且磷高效基因型野生大麦根际土壤上述六种磷组分耗竭量和耗竭区域均明显大于低效基因，这可能与其较高的吸磷能力有关。与低效基因型相比，在不同施磷处理下，磷高效基因型野生大麦根际土壤酸性磷酸酶活性更高，且该酶活性与根际土壤NaHCO3-Po和NaOH-Po两种有机磷组分耗竭量均存在显著或极显著负相关，说明酸性磷酸酶活性对磷高效基因型野生大麦根际土壤有机磷矿化分解起着重要作用。
野生大麦;磷素;根际土壤;营养特性
四川农业大学
硕士
植物营养学
张锡洲;李廷轩
2014
中文
S512.3
74
2015-05-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）