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栽培大豆[Glycinemax(L.)Merr.]起源于我国,在人类饮食消费和轻工业生产中起着非常重要的作用。但是,土壤缺磷已经成为了大豆生产的主要限制因素。选育磷高效大豆基因型,提高大豆对土壤中磷素的吸收与利用,对节约资源、防止污染、保持农业与环境高效持续发展均具有重要意义。植物的根系性状(根系长度、根生物量和根毛性状等)与土壤磷的吸收利用有密切的关系。生育期是作物的一个重要生态性状,但是到目前为止,关于大豆生育期对一些重要根系性状的影响及其与磷效率的关系的相关研究还没有报道。
本研究采用6个不同生育期的栽培大豆为试验材料,在适度低磷有效性的土壤上进行田间试验,系统地调查苗期、花期、鼓粒期与成熟期中大豆重要根系性状、植株生长和磷含量的变化状况,并分析生育期天数与磷效率、磷效率与重要根系性状之间的相关性。田间试验结果表明:不同生长时期中的大豆植株根长、根生物量、植株生物量与磷含量明显不同;不管在苗期、花期、鼓粒期还是成熟期,上述所测量指标均存在显著的磷处理和基因型差异。大豆生育期天数与磷效率显著相关,生育期长的大豆基因型有高的植株生物量、植株磷含量和产量,显示长生育期的大豆基因型可能具有较强的吸收利用土壤中磷的能力,同时,大豆生育期天数又与根系长度和根生物量显著相关,生育期长的大豆基因型有长的根系长度和大的根生物量,表明长生育期的大豆基因型或许更有利于形成较好的根系,而大豆基因型的植株生物量、植株磷含量以及产量又均与根系长度和根生物量有显著相关性,说明了大豆根系性状对土壤中磷营养的吸收有重要贡献。
为了进一步阐明大豆生育期对一些重要根系性状的影响及其与磷效率的关系,并阐明其可能机理,我们选用田间试验中生育期对照明显的两个大豆基因型BX-10和BD-2为温室试验材料,设置不同的日照长度和磷处理,观察各大豆基因型的开花、成熟情况,并对大豆的重要根系性状、生长和磷含量状况等进行了测定分析。温室试验结果显示:短日照处理明显地缩短了大豆的生育期,而这种影响在不同的磷处理与基因型间有一定的差异。生育期的缩短显著地减少了大豆植株生物量和植株磷含量,同时,大豆的根系长度、根生物量、根毛性状等也显著地受到生育期变化的影响,并且它们在高磷处理下所受到的影响更为显著,说明了大豆生育期的变化导致植株地上部光合产物减少,碳水化合物向根系输送受抑制,从而阻碍了植株根系的生长发育,进而影响了大豆植株的生长与磷效率状况。
本研究结果初步揭示了大豆生育期对一些重要根系性状的影响及其与磷效率的关系,为今后磷高效大豆品种的选育提供了重要的试验依据。