马铃薯对磷素的响应及不同磷效率的机理研究

论文摘要

为探讨马铃薯在不同磷浓度下的磷营养效率差异及其原因，本试验以24个马铃薯品种（系）的种薯为材料，采用砂培的方式，浇灌低磷(0 mmol·L-1)、正常磷(0.625mmol·L-1)、高磷(1.25 mmol·L-1)的1／2MS营养液，研究了马铃薯在成熟期的产量、形态、生理方面的差异，并从中筛选出具有代表性的品种。利用水培的方式研究了低磷条件下产量最高、最低及中间型品种（系）的根系分泌物和磷吸收动力学特性，以掌握不同低磷反应品种（系）的磷营养生理机制。得到的主要结论有：（1）在低磷胁迫下，川芋4号、J-大白、N6-22、川引1号、川芋5号、疫不加、3-15-3、3-10-2、3-8-1的产量极显著高于平均值，属于磷高效品种（系）。这些品种（系）中除了3-15-3的根长、根鲜重在低磷和正常磷条件下显著大于大部分品种（系），其余品种（系）的地上部、根部都没有显著比其它品种（系）发达或弱小。磷高效品种的根冠比和磷利用效率也没有突出的表现。在低磷胁迫下，疫不加产量显著高于其他品种（系），3—17没有薯块结出，凉薯97的产量居于倒数第二位。在正常磷条件下，N6-22和疫不加的产量显著高于其他品种（系），3—17的产量居于倒数第一位，而凉薯97的产量仍然显著低于该磷条件下的平均值。高磷条件下，凉薯97产量显著高于其他品种（系），3—17与该磷条件下的平均产量差异不显著。三个磷浓度下以产量为依变量的通径分析表明，回归方程线性关系均达显著水平，但剩余通径系数大，说明被考察的指标对产量有显著影响，但仍有重要因素没有考察到。在三个磷浓度下对产量影响最大的都是薯块绝对含水量。在低磷胁迫下，对产量影响较大的还有根长、地上部全磷含量和沙全磷含量，后两者对产量起负作用。在正常磷条件下，对产量影响较大的还有根鲜重、薯块全磷和沙全磷含量，后两者对产量的作用是负的。在高磷条件下，对产量影响较大的还有地上部全磷、地上部鲜重和薯块全磷，前两者对产量的影响是负的。三个磷浓度下以淀粉为依变量的通径分析表明，回归方程线性关系均不显著，而且剩余通径系数大，说明对淀粉含量影响显著的因素在本试验中没有被考察到。（2）从沙培试验结果中筛选出具有代表性的品种进行水培试验：磷高效品种疫不加，磷低效品种（系）3—17以及中间型品种合作88。从三个品种（系）在两种磷浓度(0 mmol·L-1，0.625 mmol·L-1)下分泌的有机酸来看，疫不加在低磷胁迫下有草酸、柠檬酸、D-苹果酸生成，在正常磷条件下只有草酸生成；3—17在在低磷胁迫下只有草酸生成，在正常磷条件有草酸、柠檬酸、D-苹果酸生成，但两种磷条件下的分泌量之和都小于疫不加；合作88在两种磷条件下都有草酸、柠檬酸、D-苹果酸生成，而且分泌量之和比其他两个品种大。疫不加、3—17和合作88在两种磷浓度(0 mmol·L-1，0.625 mmol·L-1)下分泌的有机酸对土壤磷的活化能力有较大差异，在低磷浓度下，活化能力是疫不加＞合作88＞3-17，它们之间的差异均达极显著水平；在正常磷浓度下，疫不加的活化能力极显著大于合作88和3—17，合作88显著大于3—17但未达极显著水平。（3）从磷吸收动力学试验中得出：低磷胁迫下各品种Imax和Km值比正常磷条件下大幅度增加，Cmin变小。低磷下Imax值是3—17＞疫不加＞合作88，Km值是3—17＞合作88＞疫不加，Cmin是3—17＞合作88＞疫不加。正常磷条件下Imax值是疫不加＞3—17＞合作88，Km值是合作88＞3—17＞疫不加，Cmin是3—17＞疫不加＞合作88。在低磷条件下，Cmin低是疫不加磷高效的一个重要原因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1. 文献综述
• 1.1 研究背景
• 1.2 马铃薯磷营养研究进展
• 1.3 植物磷营养元素概述
• 1.4 植物磷效率的概念及实质
• 1.5 植物对磷胁迫的生理适应机制研究进展
• 1.5.1 植株形态的变化
• 1.5.2 根系生理学的变化
• 1.5.3 植株的生理变化
• 1.5.4 对磷的亲和力的增加
• 1.5.5 缺磷响应基因的诱导表达
• 1.6 立题依据及研究意义
• 2. 不同磷浓度下马铃薯品种反应类型鉴定
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 盆栽试验方法
• 2.1.3 测定指标与计算方法
• 2.1.4 数据处理软件和方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 不同的磷浓度和品种对各项指标影响的显著性分析
• 2.2.2 不同磷浓度、品种的单株产量与薯块淀粉含量
• 2.2.3 不同磷浓度、品种的土壤磷含量
• 2.2.4 三个磷浓度下各指标中表现突出的品种
• 2.2.5 三个磷浓度下各指标间的相关性分析
• 2.2.6 不同磷浓度下对产量和淀粉含量的通径分析
• 2.3 讨论
• 2.3.1 低磷响应类型的划分
• 2.3.2 不同磷浓度处理下不同马铃薯品种的产量差异及其生理机制
• 2.3.3 不同磷浓度下影响产量和淀粉含量的因素
• 3. 马铃薯不同磷效率的机理研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.3 数据处理和分析方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 不同磷效率品种在不同磷浓度下根系分泌的有机酸
• 3.2.2 根系分泌物对土壤矿物态P的活化作用
• 3.2.3 三种磷反应类型的磷吸收动力学研究
• 3.3 讨论
• 3.3.1 不同品种马铃薯的根系分泌有机物及其活化能力研究
• 3.3.2 不同品种马铃薯的磷吸收动力学研究
• 4. 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附表
• 攻读学位期间发表的学术论文