苦荞根系分泌有机酸对土壤低氮胁迫的响应 ——以盆栽试验为例

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氮素是植物生长发育需要的大量元素之一,但是中国许多可耕性土壤中氮素都成为限制因素。选择耐低氮能力强的作物进行种植,不仅可以保证作物正常生长,还可以控制氮肥用量,提高氮素利用效率,对改善土壤生态环境具有重要意义。苦荞是贫瘠地区重要的杂粮作物,具有极高的食用价值与药用价值,其生育周期短,适应性强,耐旱、耐瘠薄,但不同品种以及不同基因型之间的抗瘠能力有所差异。因此,为了探究不同耐瘠性苦荞对土壤低氮胁迫的响应,本文以耐低氮能力强的迪庆苦荞和耐低氮能力弱的黑丰1号为材料,进行盆栽试验,共设置三种氮处理,分别是CK(不施氮处理)、N1(低氮处理)和N2(常氮处理),并分别在三个时期(苗期、开花期、成熟期)采集土壤样品,对其有机酸浓度以及土壤理化性质进行分析,主要研究结果如下:(1)氮处理和苦荞品种对土壤有机酸浓度产生不同影响。1)不同生育期内,常氮处理下两种苦荞土壤中的丙二酸、苹果酸、酒石酸、乙酸、甲酸浓度均大体高于低氮处理,且低氮处理下迪庆苦荞土壤中这几种有机酸浓度均高于黑丰1号。2)两种苦荞的土壤丙酸、草酸、乳酸浓度在苗期和花期表现为低氮处理高于常氮处理,而在成熟期表现为常氮处理高于低氮处理。各个生育期低氮处理下,迪庆苦荞土壤中的丙酸、草酸、乳酸浓度均显著高于黑丰1号。(2)氮处理和苦荞品种对土壤含水量和土壤pH值产生不同影响。1)两种苦荞的土壤含水量在苗期低氮处理下均显著低于常氮处理;苗期低氮处理下,迪庆苦荞的土壤含水量显著低于黑丰1号。2)两种苦荞的土壤pH值大致表现为常氮处理高于低氮处理;低氮处理下迪庆苦荞的土壤pH值低于黑丰1号,在苗期和花期较为显著。(3)氮处理和苦荞品种对土壤的全量养分产生不同影响。1)苗期施氮会增加苦荞的土壤全氮含量,增加幅度在迪庆苦荞中表现更加明显;花期常氮处理下两种苦荞的土壤全氮含量低于低氮处理。低氮处理下,黑丰1号的土壤全氮含量高于迪庆苦荞,在苗期和花期表现显著。2)低氮处理与常氮处理对两种苦荞的土壤全磷含量没有产生显著差异。低氮处理下,迪庆苦荞的土壤全磷含量高于黑丰1号,在花期和成熟期较为显著。3)低氮处理与常氮处理未对迪庆苦荞的土壤全钾含量产生显著差异,黑丰1号的土壤全钾含量仅在成熟期表现为低氮处理高于常氮处理。低氮处理下,黑丰1号的土壤全钾含量在成熟期显著高于迪庆苦荞,在苗期和花期没有显著差异。(4)氮处理和苦荞品种对土壤的速效养分产生不同影响。1)在苗期和花期,施氮会不同程度增加苦荞的土壤铵态氮含量,黑丰1号的土壤铵态氮含量在常氮处理略高于低氮处理但没有形成显著差异,而迪庆苦荞的土壤铵态氮含量则表现为随着施氮量增加而增加,在常氮处理达到最高值。低氮处理下,黑丰1号的土壤铵态氮含量大体高于迪庆苦荞,但在苗期和花期没有形成显著差异。2)黑丰1号的土壤硝态氮含量在苗期表现为低氮处理低于常氮处理,但在花期表现为低氮处理高于常氮处理;迪庆苦荞的土壤硝态氮含量在花期和苗期均表现为低氮处理高于常氮处理。低氮处理下,迪庆苦荞土壤中的硝态氮含量在各个生育期均显著高于黑丰1号。3)两种苦荞的土壤有效磷含量在各个生育期大致表现为低氮处理高于常氮处理。4)氮处理未对苦荞的土壤速效钾含量产生显著影响,而迪庆苦荞的土壤速效钾含量在低氮处理下显著高于黑丰1号。综上所述,苦荞可能通过草酸、丙酸等有机酸的分泌来调节根际土壤养分有效性以适应低氮胁迫,而耐低氮的迪庆苦荞分泌有机酸的浓度显著高于不耐低氮的黑丰1号。因此,对于贫瘠土壤上苦荞品种的选择需要考虑其耐瘠性差异,耐瘠性强的品种的氮素利用效率及适应性更好。
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