来自细胞工程技术的不同低磷耐受性玉米自交系磷营养特性分析

通过大田试验研究了5份不同低磷耐受性的玉米自交系在苗期、拔节期、籽粒成熟期的磷营养特征.结果表明:低磷条件下,磷吸收效率是玉米苗期和籽粒成熟期耐低磷特性差异的主要来源,而拔节期耐低磷特性则由磷吸收效率和利用效率共同决定.成熟期磷效率相关性分析表明,磷吸收效率与磷效率呈显著正相关,磷吸收效率是决定此时期磷效率的主要因素之一.在低磷条件下,来自细胞工程的4份玉米自交系与对照齐319相比,籽粒产量和磷响应度均存在较大差异,其中自交系SD-B和SD-C产量较高,分别为齐319的140倍和132倍.从籽粒产量和植株磷含量两方面来看, SD-B和SD-C可能为磷高效率高响应型. 低磷胁迫下, SD-B、 SD-C在不同生育期与其它3个自交系相比,均表现出磷吸收能力强的特点.     

水稻磷效率差异的生理生化特性

以磷效率差异显著的IR71379—2B—10—2—3-1(磷低效型)、IR7133l-2B-2-1(中间型)及IR74(磷高效型)3个品种为供试材料，采用水培法研究了它们对磷的吸收效率、运输效率及植株体内磷的利用效率，进而研究了其对低磷胁迫的根系形态学和生理生化机制的适应性反应．结果表明：水稻磷效率的高低是由基因型对磷的吸收效率，运输效率及利用效率综合作用的结果．磷高效基因型IR74和磷效率表现为中间型的IR71331-2B-2-1具有高的磷吸收效率．旺盛的根系生长，高的根系活力，Km、Cmin小，Imax大及相对酸性磷酸酯酶(APase)活性高等是水稻对磷高效吸收的特征．但品种不同特征也有别，本试验中的IR74对磷高的吸收效率主要是由于根系生长旺盛，根系吸收面积大所致，而IR71331-2B-2-1高的磷吸收效率则主要缘于根系活力强，Imax大．低磷胁迫下，叶片中核糖核酸酶的活性也大大升高，约是对照的10～15倍，但品种间无显著差异．图2表6参21     

水稻耐低磷特性研究

选取3个耐低磷水稻基因型99011、580、99112和1个磷敏感基因型99056为供试材料，采用营养液和石英砂培养的方法，研究了与磷效率相关的一些指标．结果表明，99011和580均具有较高的磷吸收效率和利用效率，其中根长是99011高效吸收的重要贡献因子，其次它对难溶性磷有一定的活化吸收能力；580不仅对难溶性磷的活化吸收能力最强，而且善于从低浓度的磷环境中吸收较多的磷；而99112主要靠被动适应生态环境来表现它的耐低磷特性，与磷吸收效率相关的次级因子表现不佳，是99056对低磷反应敏感的主要原因．图3表4参16     

玉米自交系氮效率基因型差异的比较研究

采用溶液培养的方法。选用经田间，土壤试验对N反应有典型差异的玉米自交系478，H21，Wu312,Zong31,Baici，在4个供氮水平下（0.04,0.4,2和4nmol/L)，研究了不同基因型玉米苗期氮素吸收，利用的差异及其原因，结果表明：极低N胁迫条件下（０.04mmol/L),总干重的基因型差异是由根系，地上部的共同作用的结果，高N下，总干重是由地上部的差异所决定的（表1），极低供N条件下，4578的总干重最大，且有较高的氮效率，Wu312,Zong31相对较低，478相对较高的氮效率主要来源于吸收效率的差异。该基因型在低N下总吸氮量最高，H21居中，Baici,Zong31相对较低，478相对较高的氮效率主要来源于吸收效率的差异。该基因型在低N下总吸氮量最高，H21居中，Baici,Zong31,Wu312相对较低（图1），吸收效率的差异主要是由于根系全N量的不同所致（图3），而根系全N量的差异主要是由于根系大小不同（表1），在极低氮水平下，不同基因型玉米根系全氮量的变幅比地上部高出28.1%，高N下（4mmol/L)，全N量的变幅比地上部高出15.4%(图2，图3），在0.04mmol/L下，478与Wu312,Zong31的利用效率不存在显著差异（表2）。     

不同磷效率基因型小麦对VAM真菌依赖性的影响因子及机理

以高、中、低效３ 个磷效率基因型小麦为试材,在ｗ（Ｐ２Ｏ５） ＝２０ ｍｇｋｇ 和６０ ｍｇｋｇ 的水平下,接种或不接种两个ＶＡ菌根真菌Ｇｌｏｍｕｓ ｍｏｓｓｅａｅ 和Ｇｌｏｍｕｓｖｅｒｓｉｆｏｒｍｅ,研究了影响小麦菌根依赖性的因子及机理．结果表明,在低磷水平下,小麦菌根依赖性的大小顺序为中效＞ 低效＞ 高效;对Ｇ． ｖｅｒｓｉｆｏｒｍ 的依赖性大于对Ｇ． ｍｏｓｓｅａｅ 的依赖性;而在高磷水平下,接种菌根表现出不同程度的生长抑制作用．相关分析发现,菌根依赖性与根冠比、根长、根毛长度、根毛密度、磷利用效率之间的相关性不显著;在低磷水平下,菌根依赖性与磷效率、根吸收效率之间呈极显著的负相关,与韧皮部蔗糖运输速率之间呈显著或极显著的正相关．认为影响不同磷效率基因型小麦菌根依赖性的主要因子是根的吸收效率;菌根依赖性、磷效率和韧皮部蔗糖运输速率均受根吸收效率影响     

磷水平对不同耐低磷水稻苗根系生长及氮、磷、钾吸收的影响

选取3个耐低磷水稻基因型99011、580和99112及1个磷敏感基因型99056为材料，采用营养液培养，比较了它们在不同磷水平下苗期根系的生长状况及对氮、磷、钾的吸收情况，结果表明，耐低磷基因型适应低磷的能力较强，它们具有较长的根系、较大的根体积和根干重，其中99011和580表现尤为突出，且它们的根系受磷水平变化的影响明显小于敏感基因型99056；0．081～0．161mmol／L的磷处理更有利于耐低磷基因型根系的发育，并且促进氮和钾的吸收，此时，植株能够吸收较正常磷处理更多的氮和钾；而磷敏感基因型99056吸收氮和钾的量随供磷水平的下降而减少，并且吸收磷的总量受磷水平变化的影响显著较3个耐低磷基因型大。     

低磷胁迫下木豆利用磷的基因型差异及其机制

以木豆[Cajanus Cajan(L.)Millsp]MD2、MD5、MD7为材料,采用水培试验方法研究了木豆对磷的吸收、利用的基因型差异及其机理。结果表明:低磷(P1 μmol·L-1)胁迫下,木豆对磷素的吸收和利用效率存在明显的基因型差异,其中MD2、MD7属于磷素吸收、利用效率较强的基因型,而MD5为磷素效率较低的基因型。低磷培养16d后,磷高效的基因型的根/冠比显著增加,根分泌的酸性磷酸酶(APA)活性较高,说明木豆对磷素的吸收效率与植株的根冠比及根分泌的酸性磷酸酶活性有关。在低磷胁迫下,虽然MD7、MD2的含磷量较低,但是磷素利用效率和根尖中APA活性较高,说明根中高APA活性是磷利用效率高的重要原因之一。     

磷水平对不同耐低磷玉米基因型幼苗生长和养分吸收的影响

选取2个耐低磷玉米基因型M08和M11及1个低磷敏感基因型M05为材料,采用营养液培养,研究低磷和正常磷条件下不同基因型玉米苗期生长状况及对磷、钾、钙、镁、铁、锌的吸收情况.结果表明,耐低磷基因型适应低磷的能力较强,它们具有较长的根系和较大的根干重,其株高受低磷的影响明显小于敏感基因型M05.低磷胁迫增大了植株的根冠比,改变了植株对营养元素的吸收及其在地上部和根系的分配.磷敏感基因型M05吸收磷、钾、钙、镁、铁、锌的量随供磷水平的下降而减少,并且吸收各元素的量受磷水平变化的影响显著较2个耐低磷基因型大.图1表2参24     

磷铝协同作用对玉米苗期生物学性状和营养学特性的影响

采用盆栽试验系统研究了不同酸、磷处理下玉米自交系苗期生物学及营养学特性.结果表明,低磷和酸铝严重抑制玉米植株的生长,低磷胁迫下植株干重受影响较大,酸铝对下部叶叶色和干重影响显著.低磷处理抑制玉米植株对K、Ca的吸收,酸铝胁迫使各自交系P、K、Ca、Mg含量显著下降,加磷可缓解酸铝对玉米生长的毒害作用.不同自交系之间存在耐低磷和耐酸铝基因型差异,并且耐低磷和耐酸铝之间存在一定的关系.自交系M12属于酸铝低磷双敏感类型;耐酸铝自交系,如M02和M08同样耐低磷,耐低磷自交系M01也较耐酸铝,为双耐基因型.表5参15     

不同磷效应基因型小麦对VAM真菌领事性的影响因子及机理

以高、中、低效３个磷效率基因型泪科为试材,在ｗ（Ｐ２Ｏ５）＝２０ｍｇ／ｋｇ和６０ｍｇ／ｋｇ的水平下,接种或不接种两个ＶＡ菌根真菌Ｇｌｏｍｕｓ ｍｏｓｓｅｃａ和Ｇｌｏｍｕｓ ｖｅｒｓｉｆｏｒｍｅ,研究了影响小麦菌根依赖性因子及机理。结果表明,在低磷水平下,小麦菌根依赖笥的大小顺序为中净重〉低效〉高效;对Ｇ．ｖｅｒｓｉｆｏｒｍ的依赖性大于对Ｇ．ｍｏｓｓｃａｅ和依赖性;而在高磷水平下,接种菌根表现出不同     

华北平原夏玉米季化肥氮去向及土壤氮库盈亏定量化探索

为提高华北平原夏玉米种植体系的氮肥利用率、减少氮肥对环境的污染,对前人的15N示踪试验数据进行整理核算,分析肥料氮、作物氮、土壤氮三者之间的关系,探明夏玉米季化肥氮的去向及土壤氮库的盈亏情况。结果表明：华北平原地区玉米产量最高时施氮量平均为190 kg·hm-2;秸杆吸氮量高于籽粒,且吸氮量随施氮量增加而升高,土壤残留量和损失量有随施氮量增加而增加的趋势;土壤氮库盈亏量与施氮量之间呈现线性极显著正相关,在秸秆50%和100%还田的两种条件下,施氮量为198 kg·hm-2和137 kg·hm-2时,土壤氮库达到平衡;推荐施氮条件下夏玉米对氮肥的吸收利用率远高于传统施氮,过量施氮会引起作物产量和氮肥利用率降低的负效应,增加土壤氮素残留和损失;施氮量在40~360 kg·hm-2范围内时,3种秸秆处理方式下,氮肥各去向绝对量与施氮量之间均呈显著线性相关关系;而氮肥各去向比率与施氮量之间只有地上部吸收率和籽粒吸收率与施氮量之间呈显著线性相关关系。由此,明确了华北平原夏玉米合理施氮量：秸秆50%还田时,为198 kg·hm-2;秸秆100%还田时,为137 kg·hm-2,揭示了华北平原夏玉米施氮量与土壤氮库盈亏量呈线性极显著正相关。这为确定华北平原夏玉米合理施氮量,提高氮肥利用率,避免肥料浪费及其对环境的危害提供了理论依据。     

Effect of sewage water on the growth and yield parameters of wheat and blackgram with different fertilizer levels

Impact of biologically treated domestic sewage water was studied on the growth and yield attributing characters of wheat and blackgram under different fertilizer levels in the field condition. There was no significant difference on the yield and yield attributing characters of wheat. However, yield attributing characters like number of tillers/plant, panicle length (cm), number of grains/panicle and 1,000 grain weight showed increasing trend to the tune of 13.29, 1.59. 5.49 and 3.79 per cent respectively over the tubewell irrigated crop. Yield was also increased to the tune of 3.63 per cent when the crop was irrigated with sewage water. Interactions between irrigation and fertilizer levels were also insignificant. However, sewage water with N60P45K45 responded better on tillering, panicle length, number of grains/panicle and yield of wheat. In case of blackgram, treated sewage water had no significant effect on the grwoth and yield attributing characters, rather sewage water had some negative effect on these parameters. Interactions between irrigation and fertilizer levels were insignificant. But tubewell irrigation with N10P10K10 was more responsive on growth parameters. When the crop was grown with tubewell irrigation and without fertilizer, yield attributing characters were more positively responded.     

磷肥和黑麦草结合修复铅污染贫磷潮土的研究（Remediation of Lead Polluted Chaotu Soil with Low Phosphorus Availability by Phosphorus Fertilizer Amendment and Ryegrass）

在Pb污染土壤中施用磷肥是降低Pb有效性的有效方法.在低磷或高Pb胁迫下,植物根际的一系列变化将促进植物对磷的吸收或对Pb毒性的降低,但低磷胁迫下植物对土壤Pb有效性的影响研究不多.为探讨Pb污染低磷土壤上施用磷肥对Pb有效性、植物吸收Pb的影响及黑麦草(LoliumperenneL.)对土壤Pb有效性的影响,设置0、500和1000mg·kg-13个Pb用量和0、2729mg·kg-1两个普通过磷酸钙磷肥用量,种植黑麦草,0和1000mg·kg-1Pb下设置不种植植物的对照的盆栽试验,植物生长48d后收获,测定植物地上部和根系产量、长度、Pb浓度及土壤DTPA-Pb含量.结果表明,施用磷肥后植物产量和地上部长度增加、根冠比、根系长度和Pb浓度减小,500mg·kg-1Pb用量时,未施用磷肥和施用磷肥时植物产量分别为0.37和1.70g·pot-1,1000mg·kg-1Pb用量时这两个数值分别为0.24和1.50g·pot-1,500mg·kg-1Pb用量时,植物产量与未施Pb处理(产量为0.75g·pot-1)差异显著(p<0.05);施用磷肥后,地上部吸收的Pb的比例和植物体吸收的Pb数量均增加.1000mg·kg-1Pb用量下,植物产量、地上部长度均小于500mg·kg-1Pb用量处理时的水平,而土壤DTPA-Pb浓度、植物Pb浓度、Pb吸收量均大于500mg·kg-1Pb处理,表明2729mg·kg-1普通过磷酸钙用量并不能完全抵消1000mg·kg-1Pb对植物生长的抑制作用.施用磷肥降低了土壤DTPA-Pb含量,但500mg·kg-1Pb用量时降低效果不显著(p>0.05).0mg·kg-1Pb用量下,种植植物的处理土壤DTPA-Pb含量比未种植植物处理高54.3%;1000mg·kg-1Pb处理时,种植植物处理土壤DTPA-Pb含量比未种植植物平均低18.5%.以上结果表明,在0mg·kg-1Pb用量下,植物生长受到了一定程度的磷胁迫.在磷胁迫下,种植植物提高了土壤Pb有效性,而在1000mg·kg-1Pb用量下,不管是否施用磷肥,种植植物均降低了土壤Pb有效性.本研究结果表明,在低磷和高Pb胁迫下,施用水溶性磷肥可降低土壤Pb有效性,促进黑麦草生长,促进Pb向植物地上部转移;在低磷胁迫且无Pb污染条件下,黑麦草对土壤Pb的有效性表现为促进;在高Pb胁迫下,不管是否施用磷肥,黑麦草均可降低土壤Pb有效性.     

一株高效解磷细菌的筛选及其在红壤性水稻土中的施用效果

解磷菌能使土壤中被活性铁、铝等吸附固定的难溶性或不溶性的非有效态磷转化为易于被植物吸收利用的有效态磷,从而大大提高磷肥的利用率.通过对江西鹰潭红壤分离筛选,获得一株性状稳定的高效解磷细菌T4.经鉴定,菌株T4为伯克霍尔德菌属(Burkholderia sp.);T4溶解AlPO4、磷矿粉的能力均比较高,分别为334.2 mg L-1、193.1mg L-1;研究了各种理化因子对T4解磷能力的影响,确定了T4的最佳培养条件为乳糖15 g L-1,KNO3 1.0 g L-1,pH为7.0,温度为30℃,在该条件下T4溶解AlPO4的量为806.3 mg L-1.在江西鹰潭红壤性水稻土的施用试验表明,将菌株T4制成微生物菌剂施用于水稻田可起到减施化肥的作用.图6表2参28     

水稻对低磷反应的基因型差异及其生理适应机制的初步研究

选取构建水稻分子连锁图谱的两个亲本ＪＸ１７和ＺＹＱ８为材料,在３低磷胁迫下,对磷营养效率有关指标进行分析,结果表明,ＪＸ１７在与磷吸收效率有关的生理指标,如根干重、根分泌质子、根分泌有机酸等方面,都明显优于ＡＹＱ８,说明ＪＸ１７表现较高的相对干物重,低磷胁迫反应不敏感。     

湘南水田施含SO_4~(2-)和Cl~-肥料对作物生长和养分吸收的效应

1990年4—11月,在湖南祁阳中国农科院红壤实验站布置田间试验,比较含SO_4~(2-)和Cl~ -类肥料对作物生长的效应。结果表明,SO_4~(2-)促进早稻和晚稻营养生长,但水稻收获时的稻谷产量以Cl~-肥料处理区较高。两种阴离子对水稻养分吸收无显著差异,但SO_4~(2-)对早稻体内的磷素转化不利,可能是稻谷产量较低的原因之一。     

农田施用水葫芦对水稻磷素吸收利用的影响

为促进农田流失养分的循环利用,2009、2010年以粳稻品种运2645为供试材料,设计农田施用水葫芦(将晒干水葫芦按4 500 kg hm-2农田施用)、不施用水葫芦处理和施氮(N)量为120 kg hm-2(LN)、240 kg hm-2(NN)处理,研究其对水稻不同生育时期磷(P)素含量、吸收、分配和利用效率的影响.结果表明:1)农田施用水葫芦后,水稻不同生育时期植株含P率显著提高,各生育时期P素吸收量显著提高;2)农田施用水葫芦对水稻不同生育时期P素在茎鞘、叶片和穗中分配比例均无显著影响;3)农田施用水葫芦后,除够苗期外,水稻不同生育时期P素干物质生产效率极显著降低,P素籽粒效率显著降低,但P素收获指数无显著变化;4)农田施用水葫芦后,水稻产量显著提高;5)增施N肥后,水稻不同生育时期的植株P素含量和吸收量多得到显著或极显著的增加,P素干物质生产效率和P素籽粒生产效率多明显下降;6)水葫芦×N处理对稻株P素吸收利用多无显著互作效应;农田施用水葫芦使水稻植株含P率、P素吸收量显著提高,使P素干物质生产效率和P素籽粒生产效率多显著降低.