碳酸钙与碳酸氢根对小麦吸收利用锌素的影响
锌为动植物正常生长所必需，土壤供锌不足时，农作物及畜产品的产量和品质都会受到影响，进而影响人体健康。生长在石灰性土壤上的作物容易缺锌，而CaCO3对锌吸收的影响很大。在石灰性土壤中，CaCO3与HCO3-之间存在着平衡关系。小麦(TriticumaestivumL.)是我国北方最重要的粮食作物，主要种植在普遍缺锌的石灰性土壤上，近年来有人认为，HCO3-可能是石灰性土壤上影响锌营养过程的最重要因素。本文通过模拟研究方法，把CaCO3或HCO3-添加到营养液中，模拟石灰性土壤的环境条件，以期弄清Zn与这些化学因子共存对作物生长的影响，尤其是CaCO3对小麦幼苗Zn吸收以及介质中HCO3-浓度和pH的影响。这对于揭示石灰性土壤主要化学因素与小麦锌营养的关系，进而提高农产品产量和营养品质，具有十分重要的意义。本研究通过3个独立的液培试验，获得了以下主要结论：
(1)以霍格兰营养液为介质，在不同的Zn(0、0.016、0.082mg/L)与CaCO3(0、10、30、60mg/L)用量下，将5种基因型冬小麦进行营养液混合培养，探讨Zn与CaCO3用量对小麦幼苗生长、Zn吸收及营养液中HCO3-含量和pH的影响。结果表明，5种基因型冬小麦中，S02-8、远丰998为缺锌敏感型，中育6号、小偃22及西杂1号为缺锌非敏感型，适量供Zn比高量供Zn更有利于小麦生长；低量CaCO3可在一定程度上促进小麦幼苗生长而高量CaCO3会抑制生长，缺锌敏感型的生长量显著低于非敏感型，且前者的根冠比小于后者。加入CaCO3后对各基因型小麦Zn吸收量无显著影响，但随着供Zn量的增加，根系与地上部吸Zn量也随之增加，且高量供Zn时Zn在根部大量累积；缺锌敏感型小麦比非敏感型更易于在根系中累积Zn，而Zn向地上部的转移率远比非敏感型为低，例如，供锌0.082mg/L时远丰998的锌转移率为10.5％，而中育6号则为30.9％。
高Zn用量在一定程度上抑制小麦植株对P的吸收，P/Zn随Zn用量的增加而降低。与不供Zn相比，高量供Zn显著降低了小麦植株根系及地上部的P/Zn，而低量供Zn时，地上部的P/Zn仅有轻微的降低。与不添加CaCO3相比，加入一定量CaCO3后营养液中HCO3-浓度与pH值均有较大幅度上升，并且二者均随着CaCO3加入量增加而升高。在每10d更换一次营养液的培养过程中，营养液pH值在一日内的波动范围在0.2个pH值单位内，但pH值总体上随着培养天数推移而呈上升趋势，10d内上升范围在0.79～2.37个pH值单位之间，每10d为一阶段的培养结束后，不同CaCO3用量间的pH值差异与开始时相比均大为减小。此外，因高量CaCO3抑制小麦幼苗生长，加剧缺Zn症状，但又不降低Zn吸收量，据此推测，高量CaCO3可能通过产生较高浓度的HCO3-而降低植物体内所吸收的Zn的生理活性。
(2)为了探明CaCO3对不同基因型小麦幼苗生长及养分吸收的影响，在温室中采用人工春化后的小麦幼苗进行了水培试验。结果表明，缺Zn和在营养液中添加100mg/LCaCO3对小麦分蘖和生长发育未表现出明显的不良影响，而供试的三种基因型小麦(远丰998、中育6号及小偃22)的分蘖数及长势有明显的差异。无论缺Zn还是正常供Zn，添加CaCO3对三种基因型小麦根、茎、叶各部分的Zn含量及吸收量均无显著性影响，而供Zn会大幅度提高根、茎、叶的Zn含量和吸收量。供Zn和添加CaCO3对小麦幼苗根、茎、叶中磷含量均无显著性影响。供Zn使小麦根、茎、叶三部分的P/Zn大幅度降低，而添加CaCO3对P/Zn也表现出降低P/Zn的趋势。添加CaCO3后，小麦叶片叶绿素SPAD值降低21.4％，但对小麦植株的Fe吸收无明显影响，据此推测叶绿素SPAD值的降低可能并非由于CaCO3降低了小麦对Fe的吸收而引起，原因有待进一步研究。而供Zn仅能增加小麦根部Fe吸收量，对地上部影响有限，且无论是Fe的吸收量还是含量其根部与地上部的比值在供Zn后均明显增加，这说明Fe主要累积在小麦的根部，且供Zn加剧了这种累积。所以供Zn并不能缓解缺Fe性失绿症。
(3)用营养液培养方法研究了供锌与添加碳酸钙对不同培养时间三种基因型小麦植株生长和吸锌量的影响。结果表明：供锌使小麦生长旺盛，提高了吸锌量，供锌时CaCO3对小麦生长的抑制作用较为有限；营养液中HCO3-的产生主要是由CaCO3的添加引起，也有少部分与小麦的生长有关；碳酸钙与小麦生长及锌营养的相互关系比较复杂，初期CaCO3略微促进小麦生长及吸锌量，而随着培养时间的延长，成为一种限制因素，且培养时间越长抑制作用越明显，例如与不添加CaCO3相比，添加CaCO3后小麦植株根、茎、叶三部分的吸锌量在第一次收获时分别提高5.5％、15.O％、6.0％，而第二次收获时则分别降低38.8％、35.9％、21.5％。
(4)试验采用营养液培养方法，研究了不同的供锌条件下的两种小麦基因型(小偃22、郑麦9023)与一种大麦基因型(西引2号)作物幼苗对三种CaCO3/NaHCO3添加量情况下的生长反应。研究结果表明，大麦对缺锌的敏感程度较两种基因型小麦高，HCO3-抑制作物生长，供锌极大地提高了作物地上部含Zn量，促进作物吸收的Zn从根系向地上部的转移。大麦较两种基因型小麦在高HCO3-存在时根系向地上部转移率较高，且添加NaHCO3的营养液中作物锌在根系的累积高于向地上部的转移，添加NaHCO3后小麦的两种基因型小偃22与郑麦9023吸收锌的转移率分别降低24.0％、23.4％，大麦则有所增加，增加值为31.1％。CaCO3/NaHCO3的添加引起营养液中pH值、HCO3-浓度的改变，而供Zn对营养液的化学性质几乎无影响，在三种不同的CaCO3/NaHCO3添加方式下，试验的五个培养阶段营养液pH值表现出如下规律：pH(NaHCO3)＞pH(CaCO3)＞pH(不添加)，而营养液中HCO3-浓度则有添加NaHCO3时HCO3-浓度最大，添加CaCO3时次之，而在不添加CaCO3/NaHCO3时最小。
碳酸钙;碳酸氢根;基因型小麦;吸收利用;锌素;营养液培养;石灰性土壤;地上部;小麦幼苗;敏感型;小麦生长;培养时间;作物生长;吸收量;幼苗生长;缺锌;转移率;浓度;根系;植株
西北农林科技大学
硕士
植物营养学
田霄鸿
2006
中文
S512.1;S153.6
58
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）