玉米根际微生态环境与磷素高效利用的研究
摘要
本文以石灰性土壤为研究对象，在水培试验和模拟试验基础上，通过土培根盒试验，从根际环境入手，研究在不同磷水平下3个基因型玉米根系生长的形态特征，玉米根际pH值、有效磷动态、磷酸酶活性及无机磷形态变化，探讨磷在玉米根际转化机理。以期为合理利用土壤磷素资源，合理利用磷肥，提高磷肥效益，选育磷高效基因型玉米提供理论依据和有效措施。主要研究结果如下：
1、水培试验结果表明：
(1)各基因型玉米品种在+P条件下生长状况要比在-P条件下好，无论是在生长量，根长，根体积，根密度和根吸收面积等方面。但不同基因型玉米之间又有较大差异。综合比较，吉单180在缺磷胁迫情况下，其根系的适应能力好于四密25和本育9。
(2)各基因型玉米在-P处理中，吉单180的K_m和C_(min)较低，四密25的K_m和C_(min)稍高些，而本育9的K_m和C_(min)最高。可以看出吉单180对H_2PO_4~-的亲和力(1/K_m)较高，及忍耐低磷水平的能力强；而本育9对磷的亲和力(1/K_m)较低，忍耐低磷能力较差。随磷水平提高，各基因型玉米根吸磷动力学参数K_m和C_(min)也随着提高，说明生长在较高磷浓度环境中的作物根系对磷的亲和力低。在-P水平下各基因型玉米都表现较高的I_(max)值，随磷水平提高，各基因型玉米根I_(max)都明显降低。这可能是+P条件下根系长度比-P时长，降低了单位根长的吸收速率。
2、土培试验结果表明：
(1)磷水平对不同基因型玉米生长的影响和水培试验结论基本相同。吉单180在缺磷胁迫情况下，其根系的适应能力强于其它两个基因型，是磷高效基因型品种。
(2)各基因型玉米根际pH值，根际pH值比非根际稍低，但不明显。-P和+P处理这两个区域的pH值没有明显变化，不同基因型之间差异不明显。这可能是由于石灰性土壤含有CaCO_3，pH缓冲量大；又由于是在苗期，根分泌物少的原因。
(3)磷酸酶活性在根际明显高于非根际，一般碱性磷酸酶活性要比酸性磷酸酶活性高。磷酸酶是诱导酶，微生物和植物对磷酸酶的分泌与正磷酸盐的缺乏强
吉林农业大学硕士学位论文
玉米根际微生态环境与磷素高效利用的研究
度呈正相关，不同基因型玉米之间，吉单180在一P处理和+P处理中磷酸酶增幅
都较大，说明其对土壤有机磷的矿化能力强。
(4)土壤有效磷的变化，以NaHC03浸出的有机磷和无机磷总和作为土壤有效
磷(活性磷)。施磷明显提高了土壤有效磷的含量，不同基因型玉米根际活性
总磷比非根际有所降低，随着距根际距离的增加，各基因型玉米活性无机磷呈
现相同的趋势，先有所增加，后降低，在非根际时含量最高，这说明磷的耗竭
区主要在根际。
(5)土壤无机磷形态的转化。根系对磷的吸收主要来自于根际。根际与非根际
(距根区5 mm以外的土壤)相比，CaZ一P、Cas一P、AI一P、Fe一P这4种p磷形态
总和在根际中的亏缺率较高，本育9>四密25>吉单180。四种无机磷在根际中
的亏缺率顺序为CaZ一P>Al一P>Cas一P>Fe一P。黑钙土+P和一P各基因型玉米根际
0一P和Ca，。一P变化不大，这是由于石灰性土壤的O一P的闭结物质大部分是石灰
质，在短时间内根系所分泌的溶解物质难以将其溶解，对作物来说是无效态
磷。
(6)各形态无机磷含量与olsen一P的关系。不同磷水平下的3个基因型玉米品
种的根际、非根际的Olsen一P与CaZ一P、Cas一P、AI一P、Fe一P和O一P之间存在着极
显著的正相关，而ol、en一P与Calo一P不相关;Cal少P和O一P之间存在着极显著
的正相关，与Cas一P、AI一P、Fe一P呈显著的正相关，而Cal。一P与CaZ一P不相关。
说明供应植物吸收的磷主要是CaZ一P、Cas一P、Al一P，Fe一P和O一P在一定条件下
可成为植物有效磷的补充。
3、模拟试验结果表明:
加入酒石酸后，在7一96h培养期间速效磷含量均随酸浓度的增加而增大。
具体表现为在48h时释磷量最大，活化率在3.05%一23.85%，柠檬酸活化作用
表现为48h前逐渐增大，48h后降低，活化率在4.25%一29.52%。柠檬酸和酒
石酸对土壤磷素活化作用大体相同。草酸对土壤中磷的活化作用显著，活化率
达10.72%一38.51%。在培养的96h内都有较强的释磷作用。其中24h为释磷
高峰期。
In this paper , on basis of water culter and model test, rezhobox experiment was conducted to deal mainly with effect of P level on the root morphorlogical, maize rhizosphere pH, dynamic changes of available-P, rhizosperic phoshatase and inorganic phosphorus fractionation by different genotypes of maize in chernozem, The objects are to provide theoretical basis and effective measure for effectively using phosphorus resources in soils, rationally applying phosphate fertilizer, raising phosphate fertilizer benefit, and cultivate the efficient phosphorus of genotypes maize. The major results were summarized as follows:
The results of water culter indicated: in +P treament the maize growth of three genotypes is better than that of in -P treatment, such as growth quantity, root length, root volume, root density and root surface area and so on. There are many differents in three maize genotype. Synthetical compare , in the condition of lack phosphorus jidan 180's adaptablity ability is better than simi25 and benyu 9.
In the treatment of -P, we can see, the Km and C_(min) of jidan 180 is low, the Km and C_(min) of simi 25 is high, the Km and C_(min) of benyu 9 is highest. So we can draw a conclution, the l/Km of jidan 180 is higher than that of simi 25 and benyu 9. The Km and C_(min) of there genotypes of maize raise with P level raised, this is means that the l/K,n of maize is low. The lmax of there genotypes of maize in -P condition is higher than that in +P condition. It may be that the length of root in +P condition is lengther than that in -P condition, reduction the velocity of absorbing phosphorus of unit root length.
In the rezhobox experiment, the effect of P level on the root morphorlogical is similarity with that of water culter. The ability of root adaptability of jidan 180 is
better than that of simi25 and benyu9. in the -P condition. So the jidanl80 is the .efficient genotypes maize.
pH of there genotypes maize rhizosphere soils, pH of rhizosphere soils is lower than that of no rhizosphere soils, it is unconspicious. the pH of -P treatment is similarity with that of +P treatment perhaps there is much CaCO_(3) in chernozem, amortization of pH is major, the secretion of root is little during maize seeding stage.
Rhizosperic phoshatase activity of maize rhizosphere soils is higher than that of no rhizosphere soils. In general,the alkaline phoshatase activity is higher than that of acidic phoshatase activity. Phoshatase is a inductive zyme, the phoshatase of microorganism and plant is mutuality relation with strength of lack phosphorus. The incremental breadth of phoshatase of jidanl80 is bigger than that of simi25 and benyu9 in -P and +P treatment . So the ability of activating organic phosphorus is better than sirni25 and benyu9.
The variation of available phosphorus:organic-P and inorganic-p leachded by Na2CO_(3) are both available phosphorus in soil. With the increase of phosphate fertilizer, the amount of available phosphorus is increase. The available phosphorus in maize rhizosphere soils is depressed than that of in no rhizosphere soil , with the increase of distance to rhizosphere, first, the inorganic is increase, then, discrease, the amount of available phosphorus is biggest in no rhizosphere soils. So we can say that the exhaust extent is rhizosphere soils.
Transformation of inorganic phosphorus in soil:Absorbing phosphorus mainly comes from the rhizosphere soil, compare with no rhizosphere soil, the vane ratio of Ca2-P Ca8-P Al-P, Fe-P is superior.The sequence of four form of phosphorus is Ca2-P>Al-P>Ca8-P>Fe-P, the variation of O-P and Ca_(10)-P in chernozem is uncospicious, because it could not dissolved in the secretion of root. As for maize , it is a inavailable phosphorus.
The relation of available phosphorus with inorganic phosphorus: Ca_(2)-P, Ca_(8)-P, Al-P, Fe-P, O-P have conspicious mutuality relation with available phosphorus, Ca_(10)-P has not relation with available phosphorus, O-P has cospicious mutuality relation with Ca_(10)-P, Ca_(8)-P Al-P Fe-P have
1、水培试验结果表明：
(1)各基因型玉米品种在+P条件下生长状况要比在-P条件下好，无论是在生长量，根长，根体积，根密度和根吸收面积等方面。但不同基因型玉米之间又有较大差异。综合比较，吉单180在缺磷胁迫情况下，其根系的适应能力好于四密25和本育9。
(2)各基因型玉米在-P处理中，吉单180的K_m和C_(min)较低，四密25的K_m和C_(min)稍高些，而本育9的K_m和C_(min)最高。可以看出吉单180对H_2PO_4~-的亲和力(1/K_m)较高，及忍耐低磷水平的能力强；而本育9对磷的亲和力(1/K_m)较低，忍耐低磷能力较差。随磷水平提高，各基因型玉米根吸磷动力学参数K_m和C_(min)也随着提高，说明生长在较高磷浓度环境中的作物根系对磷的亲和力低。在-P水平下各基因型玉米都表现较高的I_(max)值，随磷水平提高，各基因型玉米根I_(max)都明显降低。这可能是+P条件下根系长度比-P时长，降低了单位根长的吸收速率。
2、土培试验结果表明：
(1)磷水平对不同基因型玉米生长的影响和水培试验结论基本相同。吉单180在缺磷胁迫情况下，其根系的适应能力强于其它两个基因型，是磷高效基因型品种。
(2)各基因型玉米根际pH值，根际pH值比非根际稍低，但不明显。-P和+P处理这两个区域的pH值没有明显变化，不同基因型之间差异不明显。这可能是由于石灰性土壤含有CaCO_3，pH缓冲量大；又由于是在苗期，根分泌物少的原因。
(3)磷酸酶活性在根际明显高于非根际，一般碱性磷酸酶活性要比酸性磷酸酶活性高。磷酸酶是诱导酶，微生物和植物对磷酸酶的分泌与正磷酸盐的缺乏强
吉林农业大学硕士学位论文
玉米根际微生态环境与磷素高效利用的研究
度呈正相关，不同基因型玉米之间，吉单180在一P处理和+P处理中磷酸酶增幅
都较大，说明其对土壤有机磷的矿化能力强。
(4)土壤有效磷的变化，以NaHC03浸出的有机磷和无机磷总和作为土壤有效
磷(活性磷)。施磷明显提高了土壤有效磷的含量，不同基因型玉米根际活性
总磷比非根际有所降低，随着距根际距离的增加，各基因型玉米活性无机磷呈
现相同的趋势，先有所增加，后降低，在非根际时含量最高，这说明磷的耗竭
区主要在根际。
(5)土壤无机磷形态的转化。根系对磷的吸收主要来自于根际。根际与非根际
(距根区5 mm以外的土壤)相比，CaZ一P、Cas一P、AI一P、Fe一P这4种p磷形态
总和在根际中的亏缺率较高，本育9>四密25>吉单180。四种无机磷在根际中
的亏缺率顺序为CaZ一P>Al一P>Cas一P>Fe一P。黑钙土+P和一P各基因型玉米根际
0一P和Ca，。一P变化不大，这是由于石灰性土壤的O一P的闭结物质大部分是石灰
质，在短时间内根系所分泌的溶解物质难以将其溶解，对作物来说是无效态
磷。
(6)各形态无机磷含量与olsen一P的关系。不同磷水平下的3个基因型玉米品
种的根际、非根际的Olsen一P与CaZ一P、Cas一P、AI一P、Fe一P和O一P之间存在着极
显著的正相关，而ol、en一P与Calo一P不相关;Cal少P和O一P之间存在着极显著
的正相关，与Cas一P、AI一P、Fe一P呈显著的正相关，而Cal。一P与CaZ一P不相关。
说明供应植物吸收的磷主要是CaZ一P、Cas一P、Al一P，Fe一P和O一P在一定条件下
可成为植物有效磷的补充。
3、模拟试验结果表明:
加入酒石酸后，在7一96h培养期间速效磷含量均随酸浓度的增加而增大。
具体表现为在48h时释磷量最大，活化率在3.05%一23.85%，柠檬酸活化作用
表现为48h前逐渐增大，48h后降低，活化率在4.25%一29.52%。柠檬酸和酒
石酸对土壤磷素活化作用大体相同。草酸对土壤中磷的活化作用显著，活化率
达10.72%一38.51%。在培养的96h内都有较强的释磷作用。其中24h为释磷
高峰期。
In this paper , on basis of water culter and model test, rezhobox experiment was conducted to deal mainly with effect of P level on the root morphorlogical, maize rhizosphere pH, dynamic changes of available-P, rhizosperic phoshatase and inorganic phosphorus fractionation by different genotypes of maize in chernozem, The objects are to provide theoretical basis and effective measure for effectively using phosphorus resources in soils, rationally applying phosphate fertilizer, raising phosphate fertilizer benefit, and cultivate the efficient phosphorus of genotypes maize. The major results were summarized as follows:
The results of water culter indicated: in +P treament the maize growth of three genotypes is better than that of in -P treatment, such as growth quantity, root length, root volume, root density and root surface area and so on. There are many differents in three maize genotype. Synthetical compare , in the condition of lack phosphorus jidan 180's adaptablity ability is better than simi25 and benyu 9.
In the treatment of -P, we can see, the Km and C_(min) of jidan 180 is low, the Km and C_(min) of simi 25 is high, the Km and C_(min) of benyu 9 is highest. So we can draw a conclution, the l/Km of jidan 180 is higher than that of simi 25 and benyu 9. The Km and C_(min) of there genotypes of maize raise with P level raised, this is means that the l/K,n of maize is low. The lmax of there genotypes of maize in -P condition is higher than that in +P condition. It may be that the length of root in +P condition is lengther than that in -P condition, reduction the velocity of absorbing phosphorus of unit root length.
In the rezhobox experiment, the effect of P level on the root morphorlogical is similarity with that of water culter. The ability of root adaptability of jidan 180 is
better than that of simi25 and benyu9. in the -P condition. So the jidanl80 is the .efficient genotypes maize.
pH of there genotypes maize rhizosphere soils, pH of rhizosphere soils is lower than that of no rhizosphere soils, it is unconspicious. the pH of -P treatment is similarity with that of +P treatment perhaps there is much CaCO_(3) in chernozem, amortization of pH is major, the secretion of root is little during maize seeding stage.
Rhizosperic phoshatase activity of maize rhizosphere soils is higher than that of no rhizosphere soils. In general,the alkaline phoshatase activity is higher than that of acidic phoshatase activity. Phoshatase is a inductive zyme, the phoshatase of microorganism and plant is mutuality relation with strength of lack phosphorus. The incremental breadth of phoshatase of jidanl80 is bigger than that of simi25 and benyu9 in -P and +P treatment . So the ability of activating organic phosphorus is better than sirni25 and benyu9.
The variation of available phosphorus:organic-P and inorganic-p leachded by Na2CO_(3) are both available phosphorus in soil. With the increase of phosphate fertilizer, the amount of available phosphorus is increase. The available phosphorus in maize rhizosphere soils is depressed than that of in no rhizosphere soil , with the increase of distance to rhizosphere, first, the inorganic is increase, then, discrease, the amount of available phosphorus is biggest in no rhizosphere soils. So we can say that the exhaust extent is rhizosphere soils.
Transformation of inorganic phosphorus in soil:Absorbing phosphorus mainly comes from the rhizosphere soil, compare with no rhizosphere soil, the vane ratio of Ca2-P Ca8-P Al-P, Fe-P is superior.The sequence of four form of phosphorus is Ca2-P>Al-P>Ca8-P>Fe-P, the variation of O-P and Ca_(10)-P in chernozem is uncospicious, because it could not dissolved in the secretion of root. As for maize , it is a inavailable phosphorus.
The relation of available phosphorus with inorganic phosphorus: Ca_(2)-P, Ca_(8)-P, Al-P, Fe-P, O-P have conspicious mutuality relation with available phosphorus, Ca_(10)-P has not relation with available phosphorus, O-P has cospicious mutuality relation with Ca_(10)-P, Ca_(8)-P Al-P Fe-P have
引文
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