土壤酸化对大豆生长和养分累积的影响

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由于化肥的大量施用及酸雨的影响,近几十年来我国耕作土壤的p H值明显降低。土壤酸化导致土壤的营养元素如氮、磷和钾等含量减少,而有害金属元素如铝和锰等含量增加,从而严重影响作物的生产。大豆(Glycine max)是我国主要的经济和粮油作物。因此,本研究选取粤春03-3、小黑豆、七月黄和WL82四个大豆基因型为材料,通过泥炭土基质栽培方法来研究酸处理对不同大豆基因型生长的影响。同时,进一步观测了酸胁迫条件下,花期粤春03-3不同组织部位的矿质养分累积规律以及成熟期大豆籽粒产量和品质的变化。初步解析了酸胁迫限制大豆生长发育及营养吸收的生理机制。主要的研究结果如下:1.不同的大豆基因型地上部的生长对酸胁迫的敏感性不同。苗期酸性条件下,除七月黄的株高和地上部生物量,以及粤春03-3的老叶SPAD值和地上部生物量明显降低外,其他大豆基因型的株高、叶片数、叶片SPAD值以及地上部生物量均无明显变化。花期酸性条件下,所有供试大豆基因型的株高均显著降低,而新叶SPAD值均无明显变化。另外,七月黄的叶片数、老叶SPAD值和地上部生物量,以及WL82的老叶SPAD值和地上部生物量均明显降低。而酸胁迫对其他大豆基因型的叶片数、老叶SPAD值和地上部生物量均无明显影响。说明大豆植株地上部的生长存在酸敏感性的基因型差异。2.土壤酸化显著影响了供试大豆植株根系的生长。苗期酸胁迫条件下所有大豆基因型的总根长、根表面积均显著降低。且除了小黑豆以外,其他三个大豆基因型的根系生物量在酸胁迫条件下也明显减少。而花期酸胁迫条件下所有供试大豆基因型的根系生物量、总根长和根表面积均明显降低。3.酸胁迫对不同大豆基因型的籽粒产量的影响不同。酸胁迫条件下,粤春03-3、小黑豆和七月黄的总荚数和籽粒数,以及七月黄和小黑豆的总粒重均显著提高。而WL82的总荚数、籽粒数和总粒重均无明显变化。4.酸胁迫对花期粤春03-3不同组织部位矿质养分累积具有调节作用。酸胁迫条件下,粤春03-3叶片和根系中硫和铁的浓度均明显增加,而钼的浓度明显降低。另外,酸处理条件下,新叶中的锌浓度,中层叶的钾浓度,老叶中的钙浓度以及根系中钙和锰的浓度均明显增加,而老叶中的磷和镁浓度,以及根系中的氮、磷和钾浓度均显著降低。5.粤春03-3的籽粒品质受酸胁迫影响。酸胁迫明显促进了粤春03-3籽粒的蛋白累积量,而减少了其籽粒脂肪含量;且籽粒中磷、钾、钼和铜的浓度均明显降低;而锰和硫的浓度则显著增加。表明土壤酸化影响了大豆籽粒蛋白和脂肪的累积量以及籽粒矿质营养元素的含量。综上所述,本研究证明了大豆生长对酸胁迫反应的基因型差异,揭示了土壤酸性环境对大豆养分吸收和转运的影响。这些结果让我们深入了解到大豆酸适应性的根系生物学基础及其养分吸收和转运规律,从而为遗传改良提高大豆对酸胁迫的适应性提供重要的理论基础。
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