根系性状与磷吸收的关系.doc

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1、根系性状与磷吸收的关系磷通常成正磷酸盐（磷酸氢根或磷酸二氢根）形式被植物吸收。当磷进入植物体后，大部分成为有机物，有一部分仍然保持无机盐的形式。施磷能够促进各种代谢正常进行，植物生长发育良好，同时提高植物的抗寒性和抗旱性。由于磷与糖类、蛋白质和脂肪的代谢和三者相互转变都有关系，多以不论栽培粮食作物、豆类作物和油类作物都需要磷肥。缺磷时，蛋白质合成受阻，新的细胞质和细胞核形成较少，影响细胞分裂，生长缓慢，也少，分枝或分蘖减少，植株矮小，叶片暗绿，可能是细胞生长慢，叶绿素含量相对提高。因为缺磷阻碍了糖分运输，也自己累了大量的糖分，有利于黄色素苷的形成

2、。缺磷时，开花期和成熟期都延迟，产量降低，抗性减弱。土壤中磷元素形态上主要分三大类别：包括（1）土壤有机质内的有机磷。（2）无机磷，存在于钙、镁、铁、铝及粘粒结合的磷。（3）存于生命体中的有机及无机磷。有机质中的有机磷将受土壤微生物的分解，转化为无机磷，这是有机磷的矿质化作用。植物在土壤中吸收的磷元素形态大都以磷酸二氢及一氢离子，其中吸收磷酸二氢离子较磷酸一氢离子容易，部分有机磷也有少量能被植物吸收。在土壤溶液中磷酸二氢离子及磷酸一氢离子的比例受pH的影响，在偏酸性时则以磷酸二氢离子居多；反之则以磷酸一氢离子居多。植物营养元素在土壤中的移动行为是

3、决定正确施肥方法的重要指标，营养元素在根圈上被植物吸收，于是根圈中的营养元素逐渐减少，营养元素将从根圈周围往根移动，移动最快的形式属随水流移行的大量移动，例如硝态氮的移动就属于大量移动；另一种移动是靠高浓度往低浓度扩散的移动，这种移动的方式甚慢，磷元素在土壤中的移动是靠此扩散移动，从根圈外供应根吸收的能力甚低。因此，根吸收磷元素是靠根系接土壤的方式为主要来源。而众所周知，磷在土壤中易被固定而难以移动，植物对土壤中磷的吸收主要依靠根系吸收周围接触到的有效磷，长期生长在低磷胁迫环境条件下，高等植物会形成一些又苦于对土壤磷吸收的适应机制，包括根形态特征

4、的演变（如根毛形成）、诱导酸性磷酸酶以及特异根系分泌物的形成和分泌（Bates和Lynch，1996；Yan等,1998;Yan等，1999a，1999b；Yan和Lynch，1999）。植物也可以通过影响根系的构型特性来影响磷效率[1]。以大豆为例探究根系性状与磷吸收的关系。我国南方大部分为酸性红壤，土壤缺磷是限制大豆产量提高的重要因素之一。通过传统方法施用磷肥容易被土壤固定，达不到增加土壤有效磷的目的。如果能够选育出一些适应生长于这类土壤，在不施或者少施磷肥的情况下仍能够获得优质高产的磷高效大豆品种，对我国经济、农业、环境的可持续发展将具有重

5、要意义。作物磷效率包括两方面，即磷吸收效率（植物吸收介质中磷的能力）和磷利用效率（作物对体内磷的利用能力）[2]。由于磷在土壤中易被固定而难移动，植物对土壤中磷的吸收主要依靠根系吸收周围所接触到的土壤有效磷[3]。一、根构型与磷吸收效率植物根构型，即根系在生长介质中的空间造型和分布，与磷吸收效率密切相关；认识植物根构型，可为植物磷效率的遗传改良提供依据。长期以来，人们试图定量描述植物根构型，确立一个能客观全面地描述根系三维立体构型的综合指标。试验指出，植物主要通过向地性变化和根冠之间的碳源分配来改变根构型，从而影响磷吸收效率；根系向地性变化可由缺

6、磷等因素所诱导，且存在着一定的遗传变异性。有证据表明，根构型对低磷胁迫的适应性变化是受基因调控的一个生理过程，其中乙烯可能是一种重要的生理调节物质。迄今已在一些植物上定位到了部分控制根构型的数量性状座位，为该性状的分子生物学改良提供了基础。随着现代技术的进展，植物根构型研究将取得更大的突破[1]。华南农业大学根系生物学研究中心做了一系列实验，探讨土壤低磷胁迫下大豆的根形态、构型适应性变化的基因型差异及其与大豆生长的磷效率的关系，采用具有不同根构型和磷效率的51个大豆品种，分别在两个试点酸性缺磷土壤上，分春夏两季进行田间试验，测定低磷、高磷处理下根

7、形态、构型的差异及其与大豆生长和磷效率的关系，结果表明：低磷处理下供试大豆基因型间生物量和产量具有极显著的基因型差异，供试大豆基因型的根形态、构型与磷效率密切相关，浅根型的大豆根系具有合理的三维空间分布和较长的总根长，其磷效率和产量最高；低磷条件下，浅根构型和深根构型的大豆基因根构型可塑性最小，中间根构型的大豆供试材料根构型最不稳定，可塑性最大，因此表明，缺磷是供试酸性土壤上大豆生长的主要限制因子之一，大豆具有适应低磷土壤的遗传潜力；土壤中磷的有效性等环境因素对根构型具有调节作用；具有较好根形态构型的大豆基因型有利于从耕层土壤中吸收有效磷和其他养

8、分，其产量和磷效率均较高[4]。二、大豆根系性状和磷效率的遗传规律华南农业大学农学院经过实验，选用两恶搞磷效率差异明显的大豆品种，在营养