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单词 禾本科牧草对低磷的反应
释义

【禾本科牧草对低磷的反应】
 

拼译:response of forage grass of gramineae to low concentration phosphorus
 

中国南方的红壤严重缺磷,是植物生长的重要限制因子之一。筛选耐低磷的牧草品种,研究其对低磷的反应具有十分重要的现实意义和战略意义。

禾本科牧草的抗逆性研究以往多限于光、温、水等生态因子,涉及矿质营养方面的抗逆性,如耐瘠性方面的研究不多见。据国外研究资料,植物耐瘠可能与下列因子有关:(1)根系吸收养分能力强。如根系庞大,根毛多,菌根发育好,根表面积大,根系生理活性强,吸收养分的速率高,Cmin(植物吸收养分速率为零时外界介质中养分的浓度)小,根系分泌H+或其它还原性物质的能力强,能从贫瘠的土壤中吸取较多的养分。(2)分效率高。即单位养分可生产更多的干物质,或者说同化作用所需的最低养分浓度小,或者体内养分的再利用能力强,这就使植物能在体内养分含量低的条件下产生较多的干物质。(3)生长速率小。通过降低植物自身的生长速率适应养分贫乏的环境。国外对植物耐瘠能力的研究,常用溶液培养的方法进行,而用贫瘠土壤进行研究的较少。

为研究禾本科牧草耐低磷的机理,中国研究者首先研究了禾本科牧草对低磷的反应。欧阳延生等(1990~1991)选用江西第4红色粘土母质上发育的荒地红壤(H+浓度6.92×10-6mol/L,有机质含量1.24%,OLsen-P2.5μg/g土),对十几种禾本科牧草进行土培、水培试验。结果表明:低磷条件下,禾本科牧草根/冠比有不同程度的增大,认为根/冠比增大是由于低磷条件下地上部生长速率下降比根系更明显所致,它是禾本科牧草对磷贫瘠的一种被动反应方式,而不是主动反应机制。土培试验得出,不耐低磷的品种,根/冠比较大,且施磷与否相差较大;较耐低磷的品种,根/冠比反而较小,施磷后变化不大。耐低磷能力强的品种尽管根/冠比小,但根系绝对量大,故对低磷土壤有较强的适应能力。低磷条件下,根系空间分布也发生变化,表现出根量少,次生根或支根发生少、根密度小的特点。不耐低磷的禾本科牧草仅有一根初生根,分支很少。初生根系发达的禾本科牧草对低磷土壤的适应有利。另据水培试验发现,几种禾本科供试牧草的初生根具有较强的抗铝毒能力。在低磷条件下,单根最长根增大(水培结果),总根长较短,根较细(盆栽结果),比表面积较大(水培结果)。业已证明,缺磷时根系合成的细胞分裂素下降,因此低磷条件下,地上部生长受阻明显,并反过来抑制根系的生长,致使单位根重拥有的长度(比长)及表面积(比表面积)较正常供磷处理为大。在供磷条件下,根比长大的禾本科牧草对肥料的吸收能力却较强,可提高肥料的利用率。据盆栽试验得出,黑麦草对磷肥的利用率为45%,苇状羊苇约为26%,前者比后者高出近1倍。在土培条件下,对10余种禾本科牧草的根毛进行了观察,都发现有根毛附着,以冬牧-70黑麦的根毛最浓密。低磷条件下,根毛密度及长度增大,根毛具有表面积的是根段表面积的4倍以上(盆栽结果)。

据研究报道,植物体内的磷酸酶活性与供磷状况呈反相关,即在低磷条件下酶活性高。据试验,在测定植株酸性磷酸酶活性的同时,对水培液及根际土壤中的磷酸酶活性分别作了测定,除黑麦草外,其余供试品种在低磷条件下新叶下第一成熟叶片中的磷酸酶活性呈明显提高。发现叶片内无机磷含量与磷酶活性呈负相关。黑麦草的反常现象也与体内无机磷含量有关,初始磷浓度3μg/ml的叶片中无机磷含量比30μg/ml处理的高,此外也与叶片的年龄有关。Barrett-Lennard(1982)报道,幼叶中的酸性磷酸酶活性可高出成熟叶片1倍以上。在预备试验中也发现,新叶酶活性最高,其次是第一成熟叶,老叶再次之,根最低,且根系分泌的磷酸酶的作用仅限于1mm左右的范围内。这种酶活性分布与无机磷含量之间不存在着负相关性。水培结果发现,低磷条件下根系泌H+量增加。泌H+量增加有利于酸溶性养分的释放。用水培液提取难溶性磷矿粉中的磷,发现溶出磷量与泌H+量呈正相关,还发现低磷处理黑麦草及冬牧-70黑麦受铝毒危害比正常供磷处理明显。

研究养分缺乏时植物有机酸的分泌是国际上植物营养学研究的一个热点。德国著名植物营养学家Marschner(1989)报道,羽扇豆在缺磷时可分泌大量的柠檬酸。徐茂(1989)报道,低磷处理时根系分泌的草酸含量增加。在水培条件下对部分禾本科牧草品种的有机酸进行测定的结果表明,低磷条件下根系分泌的有机酸无论在种类上还是含量上都比正常供磷植株多,尤以草酸最明显,这是由于红壤中无机磷大部分以Fe-P和Al-P的形式存在。为研究禾本科牧草对铁、铝、磷的利用情况,用水培液对人工合成的磷酸铁和磷酸铝进行了溶解试验,可见水培液溶解的磷酸铁和磷酸铝的能力比无磷营养液强,耐低磷能力强的品种溶解量也较多。目前已普遍认为Cmin是反映植物耐瘠能力的一个重要指标。试验中发现,吸磷参数随介质H+浓度、Ca浓度不同而不同。在H+浓度3.16×10-8~3.16×10-4mol/L范围内进行的试验表明,禾本科牧草吸收速率在pH5.5时最大。提高溶液中Ca的浓度可降低Cmin的值。低磷条件下,禾本科牧草吸收的磷向地上部运输比例下降,滞留在根内的比例则相应增大,这说明在低磷条件下牧草吸收的磷首先满足根系生长的需要,尔后才向上运输,供地上部生长之需。从磷效率来看,低磷条件下地上部磷素效率明显提高,而根系磷素效率变化不很明显。这种变化可能与植物体内磷素形态有关,有待进一步探讨。

禾本科牧草具有适应性强、适口性好、再生快等优点,在畜牧、水产业的发展中占有极其重要的地位,受到国内外有关研究者的重视。但过去仅重视品种的引种、选育及高产优质等的研究,对品种的无机营养特点研究较少。随着草业的发展及研究的深入,品种的抗逆性能成为育种和栽培的研究焦点。

【参考文献】:

1 蒋柏蕾.土壤学进展,1981,2:1~11

2 Barrett-Lennard E G.Phant Nutrition,Scaife,1982,1:45~50

3 Chapin F S,Bieleski R L Physiol,plant,1982,54:309~317

4 赵其国,等.江西红壤.南昌:江西科学技术出版社,1988

5 徐茂.南京农业大学硕士学位论文,1989

6 Marschner H.Plant and Soil,1991,134:1~20

(江西省畜牧技术推广站欧阳延生农艺师撰;蒋廷惠审)

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