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大豆(Glycine max L.)在华南酸性红壤地区种植有着巨大的生产潜力,然而在南方酸性红壤地区,全磷含量虽然较高,但大部分磷与Al、Fe等结合成复合态的磷,有效磷含量低,已成为作物生产的主要限制因素之一,因此,研究大豆根系对难溶性磷的活化与吸收对大面积推广种植大豆具有重要的意义。本研究通过砂培试验、水培试验、根系分泌物对难溶性磷活化试验以及大豆柠檬酸和铝螯合活性物质的分泌等试验探讨了大豆对难溶性磷源的活化与吸收机理,结果如下:
1.砂培试验表明:本地2号在几种磷源处理条件下的生物量和磷吸收量顺序为:Ca-P、K-P>Al-P>Fe-P>CK,其余四个大豆基因型生物量和磷吸收量顺序均表现为:Ca-P>K-P>Al-P>Fe-P>CK;粤春03-3和粤春03-5的生物量和磷吸收量最高,柳豆1号与巴西10号次之,本地2号则最低。
2.水培条件下,大豆在几种磷源处理条件下的生物量和磷吸收量顺序表现为:K-P>Ca-P>Al-P>Fe-P>CK。Ca-P处理条件下,营养液中磷浓度呈现先上升,后趋于平稳略有下降。Al-P和Fe-P处理条件下,营养液中磷浓度逐渐下降,到第10天时接近最低值。粤春03-3对Ca-P、Al-P和Fe-P活化吸收能力高于本地2号。外源加入0.5 mmol/L,柠檬酸溶液,显著增加营养液中的磷浓度。
3.根系分泌物活化难溶性磷试验表明:大豆根系分泌物对难溶性磷的活化能力表现为:Ca-P>Fe-P>Al-P,与它们水溶性相关。缺磷处理下,本地2号和粤春03-3根系分泌物对Ca-P、Al-P和Fe-P的活化量略高于供磷处理。供磷和缺磷处理下,粤春03-3根系分泌物对Ca-P、Al-P和Fe-P的活化量比本地2号略高。
4.根系分泌物中的有机酸分析表明:大豆缺磷处理条件下根系柠檬酸的分泌量略高于供磷处理。缺磷、供磷处理条件下,粤春03-3的柠檬酸分泌量分别比本地2号的高出:26.7%、23.9%。
5.外源加入有机酸明显促进难溶性磷酸盐溶解,并随着有机酸浓度的增加,活化能力增强,对于Ca-P和Al-P,三种有机酸的活化能力顺序为柠檬酸>草酸>苹果酸;对于Fe-P,其顺序为草酸>柠檬酸>苹果酸。外源加入有机酸也促进了土壤中磷的释放,且磷的释放量与有机酸浓度、种类、土壤有效磷含量有关。
6.铝螯合活性物质是对铝有强螯合能力的一类化合物。测定根系分泌物中铝螯合活性物质表明:粤春03-3分泌物形成的白色斑点其亮度略强于本地2号,表明粤春03-3分泌物中可能含有较高的铝螯合活性物质,但缺磷与供磷处理条件下根系分泌物中的铝螯合活性物质差异不明显。关于铝螯合活性物质的结构和种类有待于进一步研究。本论文研究结果为阐明难溶性磷的活化机理、筛选磷高效大豆基因型提供科学依据。