全 文 ：第 7卷 第 1期
1 9 9 9年 3月
生 态 农 业 研 究
ECo—AGRICULTURE RESEARCH
VoI．?
M arch
No．
1999
根系局部施 P对小麦苗期生长的影响 *
100094
f『 (中国农业大学植物营养系北京 ) ，／一 ’
摘 要 研究 了不同 P营养基因型小 麦(Triticum aestivum L．) 81(85)5—3—3—3”和 NC37 在
苗期对根系局部供 P(0．1mmol／L)后的厦应。结果表明，只有 3em根段处于完全营养最(LHL)
中的小麦植株不能正常生长，其 干物质量分别为垒都根 系处于完全营养遗(HHH)中的小麦植
株 的84．O 和 49．6 。但路绝 部分根系供 P．只有 3cm艰段处于缺 P营养遗(HLH)中的小
麦植株 的干物质量、株高、叶面积、根长、根轴长和倒根数等均明显高于垒部根 系处于完垒营养
液处理，此时的植株音 P量正常。这表明小麦根系接受局部缺 P刺擞后 ，加速 了小麦苗期的生
长发育；缺 P信号和常量 P信号的刺擞具有协同作用，体 内不缺 P小麦植株 可 接 受缺 P信
簋 、 闽 词 竺三 盟 哪 睨
Effects of local phosphate supply 0Ⅱ the growth of wheat seedling．Sun Haiguo·Lin Shan·
Zhang Fusuo(Department 0f Plant Nutrition．Chk~a Agricultural University·Beijing 100094)·
E R．1999，7(1)：90～ 53
Abstract Effects of a local phosphate(0 ]mmol／L)supply oft the growth of wheat(Triticum
aesti~um L．)seedlings from two genotypes一 。81(85)5-3—3 3”and 。NC37 are studied．The
results show that plant could not grow normally when its 3 cm root zone only grew in complete
nutrient solution(LHL)．The dryweight ofwheatwas 54．0 and 49．6 ofthat oftotal root
system supplied with ful nutrient solution(HHH )respectively．The dry weight，sho t height，
Ieaf area．1ength of root and root axis．and the number of Iatera1 roots of wheat of which 3cm
ro t gone was only in P deficient solution(HI H )are evidently higher than that of HHH．and
its phosphorus content was similar to HHH．It suggests that the growth and development of
young wheat could be promoted by the stimulation of a local P—deficiency．This indicates that
there is a synergism between phosphorus-deficiency signal and normal condition．It also re-
ceives phosphorus—deficiency signal and produces positive growth effect when phosphorus is
sufficient in plant．The responses of different genotypes to a local phosphorus supply are differ—
ent．
Key words W heat，Root system ，Phosphorus．Localy restricted supply，Seedling stage
农田生态系统中作物生长的土壤养分分布具有很大的空间变异性。田问条件下施肥、
耕作等农事活动造成不同土层问养分分布不均 ，对作物正常生长有一定的影响 研究这种
· 九五 国家 自然科学基金资助项目部分研究内容
收稿 日期 ：1998—05—19 改回 日期 ：1998~06—05
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第 l期 孙海国等：根系局部旌 P对小麦苗期生长的影响 5l
条件下作物生长发育的特点，对指导农业生产具有重要意义。研究证明，在土壤中局部施
P肥能增加玉米吸 P量，这主要是因为施 P后增加了土壤中 P的有效性和土壤溶液中 P
的浓度，使植物在施 P处的吸 P量增加 ；同时，局部施入土壤中的 P刺激根系生长。与
土壤中均匀施 P相 比．局部有效 P含量的提高和根大量增殖的有机结合增加了 P对整个
根 系 的供 应 及植 物 对 P的 吸收 ～-，Anghinoni和 Barberl2]、Borkert和 BarberE 与
Mulina[61分别研究了土壤中局部施 P肥对玉米．大豆和棉花根系生长的刺激作用。Drew
和 Saker 报道了局部施 N肥和P肥对大麦根系及整个植株生长的影响 。Sattelmacher
和 Thoms Er]研究了玉米根系对局部供 N的反应。本文通过室内模拟不同基因型小麦局部
根系施 P对其苗期生长的影响，进一步阐明不同基因型小麦 P营养效率差异的机理。
1 实验材料与方法
实验小麦(Triticum aestirmm L．)种子是由中国科学院遗传研究所提供的“81(85)5—
3-3—3”和“NC37”，分别为 P高教和 P低效基因型小麦。用内侧衬有滤纸和 400目尼龙网
囝 1 水培蓑置示意圉
l droponic system used a localized P supply
的泡沫板夹住以 3 H：O：消毒、饱和 Ca—
SO 处理并经去离子水吸胀的小麦种子 ，
将其直立于盛有去离子水搪瓷盘中，通过
． 滤纸的吸水作用使种子得到适量水分。400
目尼龙阿可防止小麦根系与滤纸粘连，消
除移苗时滤纸对根系的影响。按上述方法
培养 5～7d，将小麦幼苗去胚乳后移到图 1
所示 的水培装置内，每个装置植入 5株小
麦，装置 内有一水平放置的长约 16cm、内
径约 30ram的有机玻璃管 ，移植时使小麦
的 1条种子根系穿过有机玻璃管上的小
孔 ，然后 用硅胶 (Lastic DF，Kettenbach，
D一6345，Esehenburg 1)封闭根系与孔壁的
间隙。培养全过程中管内营养液是流动的，流速 60滴／rain。营养液组分为 0．65mmol／L
MgSO4·7H2O、0．1mmol／I KH2PO{、2mmol／L KC1、2mmol／L Ca(NO3)z·4H2O、0．75
mmol／L K2SO1、1ymol／L H3BO3、1．umol／L MnS0I·H20、0．01ymol／L ZnSO‘·7H2O、0．5
~tmol／L CuSO ·5H2O、0．05~mol／L(NH{)6Mo7O 4H2O和 0．1mmol／L EDTA—Fe。实验
设 3个处理 ，即 HLH(有机玻璃管内为缺 P营养液 ，管外为全营养液)、HHH(有机玻璃管
内外均为全营养液)和 LHL(有机玻璃管内为全营养液，管外为缺 P营养液)，培养 25d后
收获。实验分 3批进行，每批无重复。第 1批实验有机玻璃管距麦胚约 2cm，第 2批约
6cm，2批宴验均有 1条种子根系穿过管孔；第 3批实验移苗时幼苗有 3～4条种子根系均
穿过管孔 ，管距麦胚约 6cm。把 3批实验结果作为一个整体，用 SAS广义线性模型(Gen—
eral linear model，GLM)方法对所得数据进行统计分析。
2 结果与讨论
局部根系供 P(0．1mmol／L)对小麦地上部生长有明显的促进作用(见表 1)。“81(85)
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5-3—3—3”小麦 HLH处理的株高和叶面积显著高于 HHH处理，HLH和 HHH 处理的株高
与叶面积分别为LHL处理的 1．47倍、1．28倍与 3．03倍 2．57倍 ，“NC37”基因型小麦也
呈类似趋势，这些差异均达显著水平(P<0．05)。2种供试基因型小麦 HLH和 HHH处理
地上干物质量间差异不显著．但均显著高于 LHL处理，这一结果与 Drew 的大麦试验结
果一致 。3种处理的 2种供试基因型小麦间株高及叶面积差异均达显著水平。
衰 l 局部供 P对不同 P营养基因型小麦苗期形态特征的影响
Tab．1 The effect of locally restricted phosphorus supply On the morphology of young genotypes wheat
局部供 P对 2种供试基因型小麦根系生长的影响不同。“81(85)5-3—3—3”和“NC37”
小麦各处理根轴数顺序分别为 HHH>HLH>LHL和 HLH>HHH>LHL，侧根密度也
呈类似变化趋势，而根轴长度顺序则基本相反(见表 1)。研究表明，缺 P环境有利于根系
伸长0j。以上结果说明 HLH处理的植株既接受缺 P信号的刺激，又对介质中正常浓度的
P作出相应的反应。因而，其植株根系长度显著大于其他 2种处理(见表 1)。但根系干物
质量变化不大，“81(85)5-3 3-3”和“NC37”基因型小麦 HLH处理的根系干物质量分别为
正常状态 HHH处理的 107．3 和 i00 ，而 LHI 处理的根系干物质量分别为 HHH处理
的113．0 和94．15 (见表2)，这与整个植株的发育状况及同化物分配有关。局部根系
衰 2 局部供 P对不同 P营养基因型小麦苗期干物质量及含 P量的影响
Tab 2 The response of the IocaIIy restricted phosphorus supply to dry matter and
phosphorus content of young genotypes wheat
供 P对小麦地上部和根系生长的影响不同，由表 2可知 ，当大部分根系生长在缺 P营养
液 LHL处理时，显著降低了小麦地上部的干物质量 ，但对根系影响较小 ，这是因为植物
增加的干物质量主要积累在根部，用于根 的建成 ，以适应缺 P环境 ，这种适应于缺 P素的
根／冠变化很明显。2种供试基因型小麦 LHL处理的根／冠显著大于其他 2种处理，由于
绝大部分根处于缺 P介质中，仅有 3cm根段供 P很难满足植物正常生长的需要，植株的
生长受到严重抑制。另外，某些不同离子间的协同作用也会影响植物正常生长，如缺 P可
导致缺 N和 K，缺 K也同样制约植物地上部的生长。不同局部供 P方式对植株吸收 P及
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第 1期 孙海国等 ：根系局部菔 P对小麦苗期生长的影响 53
体内运输 P的能力影响很大(见表 2)。LHL处理植株根系吸P面积不足+加之体内缺P
导致的代谢失调使吸 P能力下降+因而植株内含 P量显著低于 HHH处理。HLH处理植
株虽有 3cm根段处在缺 P环境中．受缺 P信号的刺激，反而加速了根系的生长发育．进而
提
高 了根 系的吸收能力 ．导致植株的含P量增加。“81(85)5—3-3—3”和“NC3 7”基 因型小麦
HLH处理的含 P量分别为 HHH处理的 1．1倍和 1．2倍 ，而 LHL处理仅为 HHH处理
的 29．7 和 56．7 。另外，从地上部含 P量与植株总含 P量比值可推测 +HLH处理植株
体内 P的运输能力均高于其他 2种处理。以上结果表明，当 3cm根段处在完全营养液时，
“81(85)5—3—3—3”和 NC37”基因型小麦植株的干物质量仅分别为 HHH处理的 54．0 和
49．6 ，对 2种供试基因型小麦生长的促进作用 HLH处理明显优于 HHH处理 3批实
验 HLH处理中j兜P营养液部位虽不同，但均得到类似结果。“81(85)5．3—3．3’和“NC37”基
因型小麦 HLH处理植株内含P量分别为0．93 和 l_02 ，均为正常值 这说明小麦根轴
的任何区段在体内不缺 P下都能感受缺 P信号的刺激．从而促进根系发育+提高吸收养分
能力，加速植株的生长
3 小 结
不同基因型小麦对局部供 P(o．1mmol／L)的反应具有一定差异。部分根段处于缺 P
环境时+植株生长状况明显优于全部根系生长在培养液和大部分根系处在j兜 介质中的
小麦，说明小麦根系可在植株不缺P的情况下接受船 P信号的刺激 ，并与常规 P浓度的P
协同作用共促小麦苗期生长。这对改善小麦施 P肥方式具有一定的理论意义。
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