盡管在現(xiàn)在的研究中,一些植物對(duì)缺磷的適應(yīng)性反應(yīng)和難溶性磷源的利用情況有了定論,但玉米根系對(duì)缺磷的適應(yīng)性反應(yīng)仍缺乏確切性結(jié)論。如前所述,在低磷脅迫條件下,根系形態(tài)變化顯著,但其根系生理響應(yīng)例如質(zhì)子分泌是否増加,有機(jī)酸分泌情況到底如何變化,酸性磷酸酶活性是否增加均沒有定論,那么玉米根系適應(yīng)低磷脅迫的生理機(jī)制到底是什么?目前已有很多研究報(bào)道了在營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)中利用硝酸供氮來(lái)研究缺磷脅迫下玉米的適應(yīng)機(jī)制,但針對(duì)硝較供應(yīng)條件下研究玉米缺磷脅迫的適應(yīng)機(jī)制較少。另外,現(xiàn)階段玉米根際過(guò)程變化情況以及對(duì)土壤中磷組分的影響缺乏系統(tǒng)研究。本文針對(duì)以上問(wèn)題,通過(guò)在兩種供氮形態(tài)下的不同磷水平處理的營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn),以低磷脅迫下研究較為透徹的磷高效植物白羽扇豆和蠶豆作為參照,明確玉米根系適應(yīng)低磷脅迫的機(jī)制;運(yùn)用根箱結(jié)合原位抽提及其它原位技術(shù)進(jìn)一步證實(shí)玉米的根際過(guò)趕以及對(duì)土壤中不同磷組分的影響;利用不同磷源的石英砂培試驗(yàn)驗(yàn)證玉米對(duì)不同磷源的利用能力,明確玉米根系吸收土壤不同形態(tài)磷的機(jī)制,對(duì)生產(chǎn)中合理施用磷肥,充分挖掘利用玉米根系吸收磷的生物學(xué)潛為,提高玉米產(chǎn)量和縣肥利用率具有重要意義。

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第二章研究思路與研究?jī)?nèi)容

2.1研究思路

本研究玉米為主要材料,磷高效植物白羽扇豆和蠶豆為參照植物,在營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)條件下,提供兩種供氮形態(tài),研究玉米根系形態(tài)和生理在低磷脅迫下的變化;采用根箱原位技術(shù),以蠶豆為參照,研究缺磷條件下玉米根系分泌的根際過(guò)程以及此過(guò)程對(duì)磷土壤不同磷組分產(chǎn)生的影響，，石英妙為介質(zhì),白羽扇豆和蠶豆為參照,研究玉米對(duì)不同難溶性磷源的利用能力,明確玉米根系適應(yīng)低稱脅迫的主要機(jī)制。

2.2研究?jī)?nèi)容

本論文的研究?jī)?nèi)容包括:1)玉米、白羽扇豆和蠶豆根系形態(tài)和生理對(duì)低稱脅迫的響應(yīng)差異;2)低磷脅迫對(duì)玉米和蠶豆根際過(guò)程及王壤磷組分的影響;3)玉米、白羽扇豆和蠶豆利用不同難溶性磷源的差異。

第三章玉米、白羽扇豆和蠶豆根系形態(tài)和生理對(duì)低磷脅迫的響應(yīng)差異.....20

3.1材料和方法.....20
3.2結(jié)果與分析.....23
3.3討論.....38
3.4小結(jié).....40
第四章低磷脅迫對(duì)玉米和蠶豆根際過(guò)程和土壤磷組分的影響.....41
4.1材料和方法.....41
4.2結(jié)果與分析.....46
4.3討論.....56
4.4小結(jié).....58

第五章玉米、白羽扇豆和蠶豆利用不同難溶性磷源差異比較.....59

5.1材料和方法.....59
5.2結(jié)果與分析.....61
5.3討論.....73
5.4小結(jié)........75

第五章玉米、白羽扇豆和蠶豆利用不同難溶性磷源差異比較

5.1材料和方法

白羽扇豆和蠶豆根際有機(jī)酸分泌總量高于玉米,白羽扇豆主要分泌蘋果酸和磷酸,蠶豆主要分泌蘋果酸、磷酸和富馬酸,玉米主要分泌蘋果酸、磷酸和反烏頭酸(表5-1)。25天收樣時(shí),白羽扇豆LP處理有機(jī)酸分泌顯著高于其它磷處理,難溶性磷源供應(yīng)下主要分泌磷,且顯著高于LP和K-P處理磷酸分泌量;蠶豆L-P和其它難溶性磷源處理下總有機(jī)酸和磷酸分泌量顯著高于K-P處理,其中蘋果酸占總有機(jī)酸比例最大;玉米各處理間有機(jī)酸分泌總量無(wú)顯著差異。白羽扇豆LP分泌有機(jī)酸總量最大;蠶豆LP與Caio-P處理有機(jī)酸分泌總量最大,其次是A1-P和Fe-P處理,K-P有機(jī)酸分泌總最少,Fe-P處理下磷酸分泌量最大;玉米K-P和A1-P處理有機(jī)酸分泌量顯著高于其它磷處理,并且A1-P處理下磷酸的分泌高于其它磷處理。

5.2結(jié)果與分析

本研究中,玉米從A1-P吸收利用磷的效率高于其它難溶性磷源,表現(xiàn)為A1-P處理下玉米的生物量和吸磷量均顯著高于其它難溶性磷源處理(圖5-2),這與禾本科植物小麥比白羽扇豆更能有效利用A1-P的結(jié)果相似,小麥和玉米有效利用A1-P的機(jī)制仍不清楚。在本研究中,我們測(cè)定的玉米盆栽抽提液中pH值均顯著高于對(duì)照并且pH>7.0(圖5-9),不能使A1從環(huán)境中游離出來(lái),因此大量研究表明鉛毒的存在可以上調(diào)玉米體內(nèi)磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白從而顯著刺激玉米根系磷酸的分泌抗鉛毒在本研究中解釋不通。同時(shí),許多在小麥中的研究也發(fā)現(xiàn)盡管小麥根際分泌有機(jī)酸量較少,但它也能有效利用鉛磷,因此有機(jī)酸是否真的能夠活化鉛磷供小麥吸收利用并不清楚并且需要進(jìn)一步研究,玉米上同樣需要進(jìn)一步研究。因此我們推測(cè)玉米能夠有效利用Al-P可能存在以下幾方面的解釋。

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第六章綜合討論、結(jié)論與展望

本研究結(jié)合營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)、主培根箱和石英砂培試驗(yàn),結(jié)合根系形態(tài)和生理及止壤縣組分組分變化情況,利用原位及其他測(cè)定技術(shù),揭示了根系形態(tài)學(xué)變化對(duì)玉米適應(yīng)低稱脅迫的重要性。主要結(jié)論如下:(1)低磷脅迫下玉米的根系生長(zhǎng)和根冠比均顯著增加,根系表面不存在根際,根系有機(jī)酸分泌和根表酸性磷酸酶活性未増加。磷較供氮會(huì)影響玉米根表質(zhì)子流向,但并未從基礎(chǔ)上變玉米根系適應(yīng)低磷脅迫的形態(tài)和生理響應(yīng)。說(shuō)明低磷脅迫下玉米主要通過(guò)增加根系形態(tài)變化響應(yīng)低磷脅迫,良好的根系構(gòu)型對(duì)于提高玉米養(yǎng)分吸收具有重要意義。(2)低磷脅迫下玉米根系生長(zhǎng)増加,但根際/根表質(zhì)子、有機(jī)酸分泌和酸性磷酸酶活性并未增加,因此玉米根系生理分泌機(jī)制不能將土壤中的有機(jī)無(wú)機(jī)磷活化出來(lái)供其吸收利用,玉米生長(zhǎng)對(duì)磷的吸收利用導(dǎo)致根際磷存在顯著的耗竭。蠶豆根表質(zhì)子、酸性磷酸酶和有機(jī)酸分泌顯著活化了根際土壤中無(wú)機(jī)有機(jī)磷源,增加了無(wú)機(jī)磷組分和水溶性磷濃度。說(shuō)明根際過(guò)程會(huì)顯著影響土壤磷沮分比例。(3)A1P04(A1-P)會(huì)向介質(zhì)中釋放無(wú)機(jī)磷(Pi),玉米總根系和細(xì)根比例大化進(jìn)了植株對(duì)這部分有效磷的吸收利用能力。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：128504