全 文 ：第 7卷 第 4期
1 9 9 9年 1 2月
生 态 农 业 研 究
ECO AGRICU LTURE RESEARCH
Vo】．7
Dec．，
No．4
1 9 9 9
柠檬酸与枸溶性磷肥对磷高效基因型小麦产量的影响
?一f
王庆仁 李继云
(中国科学院生态环境研究中心 北京 100085)
李振 声
卜，2 『。／
(中国科学院遗传研究所 北京 100101)
碡
摘 要 研究了温室盆栽条件下进行柠檬酸单施或与拘瘩、难藩性磷肥配音拖用 的不 同试验
处理对不同磷效率基固型小麦生长发育的影响。结果表明，柠檬酸与拘溶性磷肥(沉淀磷肥，
即 CaHPO。)配音拖用的增产效应最显著。在相应用量下可使磷高技基因型小麦“洛夫林 平
均增产 94 ，磷低鼓“80—55 增产 83．1 ；单施柠檬酸使“洛夫林 与“80-55 平均增产 63．3
和 28．8 ，表现出小麦基因型问磷效率明显差异。但磷矿粉单施或与柠檬酸配音施用的增产
效应相对较小。’这反映 了石灰性土壤 因pH值较高，磷矿粉不能为作物提供充足有效的磷源，
也说明柠檬酸 的酸化能力有 限，对所拖用磷矿粉难 以产生有效的酸化作用．且可能由于磷矿
粉 的加入反而园稀释作用削弱了柠檬酸的酸化效果 ，导致其增产兢果低干单拖相同浓度拧攘
酸的处理。
关键调 垄兰
Effects of the supply of citric acid and citric soluble phosphatic fertilizers oB yield of wheat
genotypes with high phosphorus efficiency．W ang q ngren，Li Jiyun (Research Center for
Eco—environmenta1 Sciences，CAS．Beijing 100085)，Li Zhensheng(Institute of Genetic Re-
search，CAS．Beijing 100101)．EAR，1999，7(4) 9～13
Abstract Under greenhouse condition，a pot experiment with citric acid，citric soluble and
acid soluble phosphorus fertilizers applied to study the effects of various treatments on wheat
growth and development was carried out．The results indicated that，among the treatments，
citric acid accom panied with citric soluble phosphorus fert L]izer could increase the yield m ost
significantly，at the correspo nding rates supplied，the average increase of P highly efficient
genotype Lofflinwas 94％．whilethat oflow efficient 8o_55was 83．1 ．Citric acid supplied
alone could also increase the yields，for example，Lofflin had a increasing yLeld of 63．3 ，
80-55 had that of 28．8V0，showing a significant difference between highly efficient and low
efficient genotypes．Little effect was found by appl[eatlon of rock phosphate alone or accom-
panied with citric acid．The main reason is the high pH value in calcareous sol1 in which the
rock phosphate could not provide enough available phosphorus for crop growth．Further—
more，it showed that the acidification in the rhizosphere was limited by citric acid and the ap—
plication of rock phosphate could also decrease the acidification through．the dilution efect
· 九五 国家自然科学基金重大项目(397901oo)
收稿日期 ：1998—1O-26 改回日期 ：1998—1Z-27
④
日 一
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1O 生 态 农 业 研 究 第 7卷
which resuhed in a little effect of yield improvem ent {or both of highly and low eficient
genotypes·
ICey w0f-ds Citric acid， Phosphorus efficiency， Citric soluble phosphorus， Genotypes
wheat．Yield
石灰性土壤 pH较高、含 ca量丰富，对土壤与肥料态磷的固定能力强是限制磷肥效
应发挥、土壤磷素有效性低的主要原因。但某些植物 ，如白羽扇豆(Luplnus atbus Linn-)
囡在磷胁迫下可形成许多排根且分泌出大量柠檬酸而增加对根际土壤的酸化。据报道 ，磷
胁迫下白羽扇豆根系所分泌的柠檬酸量高达地上部光台固碳量的 23 并释放到根际 。
用nc研 究结果表明，油菜在低磷条 件下所分 泌的草酸和柠檬酸是正常供磷状况的 9
倍 ，明显提高了土壤牛难溶态磷的有效性。这是由于根系所分泌的有机酸(包括柠檬酸、
苹果酸、琥珀酸 、a 酮戊二酸等)可降低根际土壤 pH值，增加难溶态磷活性 ，还可与 Fe、
A1、ca等形成螯和物 ，从而通过离子交换、还原化作用、抑制吸附或有机磷沉淀增加对土
壤难溶态磷的活化与释放0 ]。进一步研究表明，在养分胁迫条件下大多数植物 皆可通过
根系分泌物活化根际土壤中的难溶态营养元素，且与植物基因型有关 ，具有生理遗传特
性 ]。而相同物种的不同品种甚至基因型问也存在较大差异。不同磷效率基因型小麦问根
系分泌的有机酸量明显不同，磷高效基因型小麦通常可使根际 pH 降低 3 5，且根系内的
有机酸含量与组成也有差异 。这是磷高效基因型小麦对土壤难溶态磷活化能力较强 ，有
效增加作物对土壤磷素吸收、表现为作物磷效率较高的生理基础 。为此，该项研究主要模
拟根系分泌有机酸活化土壤及肥料态磷的能力，人为添加一定浓度的柠檬酸并结合施用
枸溶性、难溶性磷肥，以探讨磷高效基因型小麦的生产潜力及增产效应 ，枸溶性、难溶性磷
肥在石灰性土壤中的应用条件、效果及其对土壤磷素贮备的作用，柠檬酸与非水溶性磷肥
配合的活化、增产效应及其对增加土壤磷素潜在供应能力的方法、途径等
1 试验材料与方法
采用温室盆栽试验 ，土壤采 自北京市郊 区昌平县平西府镇中国科学院遗传研究所生
物技术育种基地。土壤类型为潮褐土，质地中壤。试验前土壤有机质含量为 0、78 、全 N
0．052 、碱解氮 48．5mg／kg、全 P 0．026 、速效磷 7、2mg／kg、速效钾 85．5mg／kg、pH
8．2、阳离子代换量(cEc)为 11．8emol／kg 供试小麦选用典型磷高效基因型的“洛夫林”
与磷低效的“8o一55”品种，每盆装土 8kg。温室温度根据不同生长阶段设定为 12～32℃ 试
验 处理为柠檬酸(cA，浓度 3 ，5Ora1)、沉淀磷肥 (CHP，10g／盆)、磷矿粉肥 (RP，磨碎过
8O目筛+2Og／盆)、柠檬酸+沉淀磷肥(cA+cHP)、柠檬酸+磷矿粉肥(CA+RP)及对照
(cK)共 6个处理 ，与磷效率基因型小麦组成 12个处理组合的全因子随机区组设计 ，重复
3次。磷肥及柠檬酸从根系附近浇入+分别在小麦分蘖期、拔节期和开花前 3次进行。10月
22日播种，3叶期间苗 ，保留15株／盆供各期采样用 各盆定期等量灌水，并进行必要的病
虫害防治。分别在分蘖～拔节期、扬花期采样，每盆留 7株苗培养至收获。前期采样后调
查苗高及分蘖数 ，并于 70"C烘干后测定生物量。收获后调查单株穗数(有效分蘖数)、穗粒
数、籽粒产量及干粒重等 ，将植株不同器官分别磨碎用 H SO HC10 湿消化 、钒钼黄比色
法测 定全 P最。
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第 4期 王庆仁等：柠檬酸与枸溶性磷肥对磷高效基因型小麦产量的影响 11
2 结果与讨论
2．1 不同处理对小麦苗期与扬花期生长发育的影响
枸 溶性磷肥及枸溶性磷肥配合施用柠檬酸可显著增加小麦分蘖数，且不同磷效率基
表 1 不同处理对磷效率基因型小麦生长殛产量的影响
_rab．1 Effect of var Lous treatments on growth and yield of genotypes wheat with phosphorus eficiency
Tr
处
ea m
理
en 分蘖数 籽粒产量，g
"80-
生
5
勘
5"
量幢．盘 穗粒鼓／十 分蘖数 籽粒产 喜 兀盆-1 穗粒散／十
Tillering Seed Tops biomass Seed per Tillering Seed Tops biomass Se ed per
number yield sp／ke number ~acld spt~e
3．60 I }6 1 8 7．79 15．21 21．3
5 49 8 1．4 】2．72 23．84 Z8．8
7 53 2 1 8 9．14 Z1 33 Z2．4
CHP 1． 1 4．86 9 2．5 12．90 Z9．ZO 30 3
CA—RP 0． 4 29 ．8 1．0 11．91 ZZ．77 Z6．3
CA+CHP 1． 1 3．47 ．8 2．4 15．OZ 30 9Z 3Z．5
*表由生物量系地上部生物量
因型间小麦有明显差
异。如枸溶性磷肥处
理可使小麦单株分蘖
数较 对 照平均 增 加
123．5 ，其中磷低效
“8o一55 品 种 增 加
120．0 ，而 磷 高 效
“洛夫林”品种则增加
6．3 (见表 1) 与
对照相 比，各处理苗
囤 1 不同处理对磷效率基因型小麦苗期干物质量 (矗)及舍磷量 (b)的影响
Fig．1 Effect of treatments on dry mat*er(a)and P contents(h)of biomass
for genotypes wheat with phosphorus efficiency at seedling stage
图 2 不同处理对磷敛牢基因型小麦扬花期生物量(a)殛舍碡量(b)的影响
Fig．2 Effect 0f treatments on biomass(a)and P contents(b)for genotypes
wheat with phosphorus efficiencies at{lower stage
果．并与植株含磷量密切相关(见图 1～2)
期(分蘖～拔节期)、
扬花期均不同程度增
加地 上 部分 干物 质
量 ，其 中仍以沉淀磷
肥处理及柠檬酸+沉
淀磷肥处理效果最显
著，单旖柠檬酸处理
对地上部分干物质量
也表现出显著增产效
2．2 不同处理对小麦成熟期籽粒产量及生物量的影响
研究结果表明，与对照相比各处理均可显著增加小麦籽粒产量，其增加幅度以柠檬酸
+磷矿粉处理最高，且表现出不同磷效率小麦基因型问的明显差异 如磷低效“8O一55”品
种籽粒产量增加了 83．1 ，磷高效“洛夫林”品种则增加了 92．8 ；其次为单施枸溶性磷
肥处理，磷低效“80—55”与磷高效“洛夫林”品种籽粒产量分别增加 63．3％和 65．6 (见表
1)；单施柠檬酸处理磷高效“洛夫林”与磷低效“8o 55 品种籽粒产量分别增加63．3％和
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12 生 态 农 业 研 究 第 7卷
28．8 ；而磷矿粉处理增产效果不稳定，磷低效“8O一55 品种单施磷矿粉处理增产效应高
于柠檬酸+磷矿粉处理 ，但磷高效 洛夫林”品种表现则相反 ，柠檬酸+磷矿粉处理籽粒产
量显著高于单施磷矿粉处理 ，其机理目前 尚不明确 ，有待于进一步研究 不同处理小麦成
熟期地上部总生物量的测定结果(见表 1)表明，各处理均以磷高效基因型小麦“洛夫林
品种生物量增产效应最显著，单施磷矿粉处理或配合施用柠檬酸处理增产率均>4O ；而
磷低效 80—55”品种磷矿粉+柠檬酸处理与对照差异不显著，单施磷矿粉处理生物量高于
磷矿粉+柠檬酸处理。
2．3 不同处理对基因型小麦产量构成因素的影响
研究结果表明，柠檬酸+枸溶性磷肥处理或单施枸溶性磷肥处理均可显著增加小麦
单株有效穗数，磷高效“洛夫林”品种 2种处理分别较对照高 62．5 及68．8 ，其他处理
圈 3 不同处理对基因型小麦单株有效穗数(a)与千粒t(b)的影响
F|g．3 Efect of treatments ON spikes per plant(a)and
thousand kernel weight(b)of genotype,~wheat
差异不显著(见图 3a)。不同
处理对基因型小麦千粒重的
影响不同，各处理组 合均高
于对照 (见图 3b)，其中沉淀
磷肥处理最高 ，说 明施用枸
溶性、难溶性磷肥或配合施
用柠檬酸酸化根系环境，皆
可促进小麦耔实饱满 表 1
表明各处理对磷高效与磷低
效基因型小麦品种均可增加
穗粒数。各处理对磷低效 80—55 品种穗粒数增幅为 2．9 ～38．8 ；对磷高效“洛夫林”
品种增幅为 5．2 ～52．6 ，2品种均以磷矿粉处理增幅最小，以柠檬酸+沉淀磷肥处理
增幅最大 。
2．4 不同处理对磷效率基因型小麦磷素吸收利用的影响
由表 2可知 ，磷高效“洛夫林 品种吸磷总量明显高于磷低效“8O一55”品种 ，各处理平
均 吸磷量“洛夫林”较 8o一55”高 27．3 ，表现了磷高效基因型小麦对枸溶性、难溶性磷肥
及对土壤难溶态磷的高效活化和吸收能力。表 2还表明，不同处理单位磷素生产率有一
定差异， 洛夫林”单位磷素平均生物产量明显高于“80—55 ，而 2个基因型小麦品种各处
理平均单位磷素经济产量无显著差异。这说明磷高效基因型小麦“洛夫林 属于磷高效吸
收型，即在土壤有效磷含量较低状况下能吸收积累较多的磷素供作物利用。
衰 2 不同处理对基因型小麦单位磷素生产率的髟响
Tab．2 EJfect of treatments on output 0 seeds or biomass per unit of phosphorus uptaken by genotypes wheat
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第 4期 王庆仁等：柠檬酸与枸溶性磷肥对磷高效基因型小麦产量的影响 13
3 小 结 与讨论
与对照相 比，2个不同磷效率基因型小麦品种各处理均不同程度增产，且磷高效基因
型小麦增产效应显著高于磷低效基因型小麦，表现出明显的基因型差异。各处理均以单施
沉淀磷肥处理或配合施用柠檬酸处理的增产效果最显著，这反映了沉淀磷肥的枸溶性磷
含量较高，可被作物根际酸化及有效吸收利用，也说明适当施用一定浓度的柠檬酸对增加
根际土壤酸化能力，促进枸溶性磷肥分解及其提高对枸溶性磷的活化、吸收能力具有重要
作用。柠檬酸的增产作用进一步证明，磷肥与有机肥配合对减少磷素的土壤固定，提高磷
肥有效性及利用率具有重要作用。由此启示 ，柠檬酸对土壤或肥料磷的活化机制是酸化及
对活性金属离子 的螫和作用，则其他有机酸或含有机酸的化合物 (有机肥等)同样具有对
土壤与肥料态磷的活化效果。有机复合肥应用的增产效果已证明了这一推断。
参 考 文 献
1 王庆仁等．植物高效利用土壤难溶态磷的研究动态厦展望．植物营养与肥料学报t1 998，4(2)：1O7～116
2 李继云．刘秀娣等．有效利用土壤营养元素的作物育种新技术研究．中国科学B辑，1996．25(1)；41～48
3 Diakelaket B．．Romhe[d V．，M~ shner H．C[tic acid excretion and preeipltation of calcium citrate in the rhJzo—
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6 Marscho er H．M[nera[nutrit[on in higher plants London，UK Aeademlc Pr s，1 995
山 地 丘 陵 区 公 益 林 经 营 范 围 反 营 造 技 术 措 施
山地丘陵区林业发展方向应 公益林为主 ．根据有关规定，凡符台下列条件之一的均属公益林经营范围：海拔
800m 上的土地F坡度在 35。以上的土地；坡度在 3 下但有岩石裸露，土壤以租骨薄层土为主的土地 大河发源地
{[术区，太中型术库集水区坡面； 防止堤岸被水冲刷、崩塌丑 固定河床的地区；覆盖度在 30 以上的天然野生灌丰
林；糟足社会特种用途需要的，如母树林、试验林、国防林，风景林、环保韩等；经过长期封育有成林希望的裸岩地和砂
砾化土地；按照林业规蚺．坡度在 25。以上或 25 以下的粗骨薄层土，以营造水土保持林为主的现有坡耕地。
山地丘陵区公益林的营造应根据森林演替规律 ，田地制宜 ，适地适树，发展进展演替，控制逆行演替，建立稳定的
森林群落结构，乔灌草结台 ，封育结合， 封为主 ．封造管并举，透步建立起以公益林为主体的瑞台防护林体系，进展演
替⋯般分为 5十阶段 ，即棵岩一地衣一苔藓一草本一木本 ，丰车植物阶段叉可分为{蕾草丛一{蕾丛一先锋树种一温性针
叶林一温性针叶落叶阿叶林一温性落叶阉叶林。要根据森林演替规律厦生境采取不同的营林措施 ．宜草则草，宜灌则
灌 ，宜林则林， 营造针阑混交林为主．生境条件极 为苛刻的应先上先锋树种． 刺槐、油桧为主．对海拔 800m 以上的
山地以营造温带针叶特为主，如红拴 ．落叶橙等。对以萌芽更新为主形成的刺槐残扶特厦其他目叶树形成的疏林地 ，应
种植较耐荫的针叶树，如虫炬把等，实行 栽针保阔 在郁闭度 0．5 下病虫危害严重的按柏林应择1是更新，种植较耐
荫的阔叶树，青石山区以怀槐树等为主．砂石山区以槲栎树等栎类为主，实行。栽阔保针 。对其他阑叶残次林采取更换
树种品种人工补植等方式进行改造，使之形成更加稳定的森林群落结构 另外要实行公益林有偿经营 ．促进山地丘陵
区公益林的发展 ，使大面积荒山、荒坡得 绿化，建立生态屏障．
( 境圭 蜻立敢 李 废 姜建成 省茸业鸯宴设计皖 井南 250014 盎目怿 辛耆祈木县#生骨 折木 2T64o。】
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