全 文 ：酸性土壤上缺磷和铝毒对大豆生长的交互作用*
陈摇 娜摇 王秀荣摇 严小龙摇 廖摇 红**
(华南农业大学农业部南方土壤与植物营养重点实验室, 广州 510642)
摘摇 要摇 以 7 个磷效率不同的大豆基因型为材料,通过土壤盆栽试验进行石灰和磷肥处理,
研究酸性土壤上缺磷和铝毒对大豆生长的交互影响及其基因型差异.结果表明:缺磷和铝毒
是酸性土壤上同时存在的影响大豆生长的主要障碍因子,其中铝毒对大豆生长的限制更为严
重;缺磷和铝毒对酸性土壤上大豆生长的影响具有显著的交互作用. 同时施用石灰(降低铝
毒)和磷肥(提高磷有效性)比单施石灰或单施磷肥处理对大豆生长的促进效果更显著;缺磷
和铝毒对大豆磷吸收的影响远大于对氮、钾吸收的影响.合理种植大豆对酸性土壤具有较好
的改良作用.同时施用石灰[1郾 103 g Ca(OH) 2·kg-1土]和磷肥(2郾 018 g KH2PO4·kg-1土)可
使酸性土壤 pH值平均提高 38郾 4% ,交换性铝含量降低 96郾 3% ,有效磷含量提高 3223郾 8% .种
植磷高效大豆基因型比磷低效大豆基因型对酸性土壤的改良效果更好.
关键词摇 大豆摇 缺磷摇 铝毒摇 磷效率摇 酸性土壤
文章编号摇 1001-9332(2010)05-1301-07摇 中图分类号摇 Q949. 32摇 文献标识码摇 A
Interactive effects of P deficiency and Al toxicity on soybean growth: A pot experiment with
acid soil. CHEN Na, WANG Xiu鄄rong, YAN Xiao鄄long, LIAO Hong (Ministry of Agriculture Key
Laboratory of Soil and Plant Nutrition in South China, South China Agricultural University, Guang鄄
zhou 510642, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2010,21(5): 1301-1307.
Abstract: Taking seven soybean genotypes differing in P efficiency as test materials, a pot experi鄄
ment with acid soil was conducted to study the interactive effects of P deficiency and Al toxicity on
the growth of the genotypes under liming and P fertilization. The results showed that P deficiency
and Al toxicity were the limiting factors for the soybean growth on acid soil, and the impact of Al
toxicity was more severe. There existed interactive effects between P deficiency and Al toxicity.
Comparing with liming or P fertilization alone, their combination could greatly promote soybean
growth. The impact of P deficiency and Al toxicity on the P uptake by soybean was far greater than
that on N and K uptake. A reasonable planting system for soybean would be helpful for the amelio鄄
ration of acid soil. The combined application of 1郾 103 g Ca(OH) 2·kg-1soil and 2郾 018 g KH2PO4
·kg-1 soil) could increase the acid soil pH by 38郾 4% and the available P content by 3223郾 8% ,
and decreased the soil exchangeable Al content by 96郾 3% . Planting P鄄efficient soybean genotypes
rather than P in鄄efficient soybean genotypes had better effect in acid soil amelioration.
Key words: soybean; P deficiency; Al toxicity; P efficiency; acid soil.
*农业部公益性行业(农业)科研专项子项目(200803030)资助.
**通讯作者. E鄄mail: hliao@ scau. edu. cn
2009鄄08鄄05 收稿,2010鄄03鄄05 接受.
摇 摇 大豆是我国传统的粮、油、饲兼用豆科作物,在
我国农业生产中具有非常重要的地位[1] . 近年来,
我国已从传统的大豆出口国变成世界上最大的大豆
进口国,成为美国、巴西和阿根廷大豆的主要国际市
场[2] .华南地区食品业和饲料业发达,是我国大豆
主要消费和加工地区之一,但是大豆种植在华南地
区一直以来都是弱势产业[3-4] .因此,在华南地区发
展大豆生产,对改善我国人民的饮食结构和大豆进
出口现状等都具有重要的现实意义和应用前景.
华南地区气温较高,降雨充沛,有着巨大的农业
生产潜力.但其土壤大部分为酸性土壤,存在许多植
物生长的障碍因子,特别是刚开垦和旱坡地的酸性
土壤,如果不加以改良,一般作物难以正常生长[5] .
据统计,我国酸性土壤的面积约为 20 万 km2,占全
国总耕地面积的 21%左右,其中很大一部分土壤的
pH值小于 5,甚至小于 4郾 5[6] .在酸性土壤上,除氮、
磷、钙和镁等养分缺乏是植物生长必须克服的障碍
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 5 月摇 第 21 卷摇 第 5 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2010,21(5): 1301-1307
因素外,铝毒和锰毒的危害也较严重[7] . 大豆具有
生物固氮能力,种植大豆不仅可以增加收入,还有培
肥地力、改良土壤结构、肥地养地等作用[8] . 酸性土
壤含有大量的氧化铁和氧化铝等化合物,对磷有很
强的固定作用,磷的有效性通常很低[9] . 缺磷是酸
性土壤上大豆生产最重要的限制因素[10] . 此外,由
于酸性土壤中铝离子的浓度较高,对大豆根系也会
造成严重伤害[11] .
本研究采用 7 个磷效率不同的大豆基因型,利
用盆栽试验研究在酸性土壤上施用石灰和磷肥对大
豆生长的影响,并同时比较不同基因型大豆对施用
石灰和磷肥的响应及其对酸性土壤适应性的差异,
以期探索一条既能改良酸性土壤又能提高大豆产量
的途径.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料
供试植物材料为磷效率不同的 7 个大豆基因
型,包括巴西 10 号(BX10)、本地 2 号(BD2)、华夏 3
号(HX3)、华春 2 号(HC2)、华夏 1 号(HX1)、华春
1 号(HC1)和桂夏豆 2 号(GXD2).其中本地 2 号是
华南地区农民普遍种植的当地品种,巴西 10 号为从
巴西引进的大豆品种,华春 1 号、华春 2 号、华夏 1
号和华夏 3 号是华南农业大学 2006 年育成的 4 个
国审品种,桂夏豆 2 号是 2006 年华南农业大学与广
西省农业科学院共同育成的国审品种. 前期的研究
结果表明,供试的 7 个大豆基因型磷效率依次为:华
夏 3 号>桂夏豆 2 号>华春 2 号>华夏 1 号>华春 1
号>巴西 10 号>本地 2 号[12-13] .
供试土壤为赤红壤粘土,土壤采样深度为 40 ~
60 cm,土壤 pH 值为 4郾 26,有机质含量 6郾 82 g·
kg-1,全氮、全磷、全钾含量分别为 0郾 40、0郾 31、0郾 51
g· kg-1,碱解氮含量 43 mg· kg-1,速效磷含量
(P2O5) 1郾 64 mg郾 kg-1,交换性铝含量 4郾 65 cmol·
kg-1,有效锰含量 25郾 6 mg·kg-1 [14] .
1郾 2摇 试验设计
试验包括 4 个处理:1)施石灰、施磷肥处理(+L
+P);2)施石灰、不施磷肥处理( +L-P);3)不施石
灰、施磷肥处理( -L+P);4)不施石灰、不施磷肥处
理(-L-P)(对照).其中石灰的施用量为 1郾 103 g Ca
(OH) 2·kg-1土,磷肥的施用量为 2郾 018 g KH2PO4
·kg-1土.每处理 4 盆,4 个重复,随机区组排列. 试
验于 2006 年 8—9 月在华南农业大学农业部南方土
壤与植物营养重点实验室的温室内进行,试验容器
为直径 15 cm,高 15 cm,底部有孔的塑料盆,每盆装
干土 1郾 0 kg,石灰在播种前一周与土壤混合,除磷肥
外的其他肥料在播种前以营养液形式混入土壤,每
盆混入营养液 32 ml. 营养液配方如下:MgSO4 ·
7H2O 246郾 48 mg·L-1,H3BO3 1郾 43 mg·L-1, MnCl2
·4H2O 0郾 905 mg · L-1, ZnSO4 · 7H2O 0郾 1099
mg郾 L-1,CuSO4 ·5H2O 0郾 0393 mg· L-1, Na2MoO4
0郾 0073 mg · L-1, Fe鄄EDTA 30 mg · L-1, NH4NO3
34郾 34 mg·L-1,Ca (NO3 ) 2 ·4H2O 295 mg·L-1 .
2006 年 8 月 18 日播种,每盆播 3 粒种子,4 d 齐苗
后,间苗至每盆 2 棵苗,大豆生长期间按常规方法管
理,9 月 20 日收获,分别测定地上部干物质量,氮、
磷和钾含量,根部干物质量,根长、根表面积,土壤
pH、速效磷和交换性铝含量.
1郾 3摇 数据处理
本试验所有数据均采用 Microsoft Excel 2000 软
件进行平均数和标准差计算,利用 SAS 统计软件进
行多因素方差分析,并用邓肯氏新复极差检验法进
行检验.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同处理对大豆生长的影响及其基因型差异
施石灰和磷肥显著影响了酸性土壤上大豆的生
长,并且磷效率不同的大豆材料对施石灰和磷肥的
反应具有显著的基因型差异(表 1,表 2).单施石灰
能显著提高大豆地上部和根部生物量,施石灰处理
的大豆地上部和根部生物量均显著高于不施石灰处
理.巴西 10 号、本地 2 号、华夏 3 号、华春 2 号、华夏
1 号、华春 1 号、桂夏豆 2 号的地上部生物量分别比
对照提高了 225郾 0% 、261郾 9% 、312郾 1% 、336郾 4% 、
294郾 0% 、238郾 2%和 314郾 3% ;根部也表现出类似的
变化规律,比对照分别提高了 184郾 6% 、174郾 1% 、
178郾 3% 、244郾 4% 、180郾 0% 、238郾 5%和 190郾 9% .
单施磷肥也能显著提高大豆地上部和根部生物
量,但效果不如单施石灰明显(表 1).单施磷肥处理
7 个大豆基因型的地上部生物量分别比对照提高了
167郾 7% 、 192郾 9% 、 273郾 4% 、 288郾 2% 、 262郾 7% 、
206郾 9%和 254郾 6% ;根部也表现出类似的变化规
律,比对照分别提高了 84郾 6% 、85郾 7% 、126郾 1% 、
172郾 2% 、126郾 7% 、153郾 8%和 113郾 6% .
同时施石灰和磷肥对酸性土壤上大豆生长的影
响远大于单施石灰或单施磷肥(表 1). 在同时施石
灰和磷肥处理下,7 个大豆基因型的地上部生物量
分别比对照提高了 351郾 0% 、 409郾 5% 、 483郾 1% 、
2031 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
537郾 3% 、528郾 9% 、422郾 5%和 498郾 3% ,根部分别提
高了 300郾 0% 、257郾 1% 、230郾 4% 、294郾 4% 、333郾 3% 、
407郾 7%和 218郾 2% . 此外,同时施石灰和磷肥对酸
性土壤上大豆生长的影响具有显著的基因型差异. 7
个供试大豆基因型在施石灰和磷肥处理下地上部和
根部生物量均表现为:华夏 3 号>桂夏豆 2 号>华春
2 号>华春 1 号>华夏 1 号>巴西 10 号>本地 2 号.
2郾 2摇 不同处理对大豆氮、磷、钾养分吸收的影响及
其基因型差异
三因素方差分析表明,施石灰和磷肥对大豆氮、
磷、钾养分吸收的影响差异显著,并且磷效率不同的
大豆材料氮、磷、钾养分吸收对施石灰和磷肥的反应
具有显著的基因型差异(表 2,表 3).施用石灰能显
著提高大豆对氮、磷、钾养分的吸收(表 3).单施石
灰处理下巴西 10 号、本地 2 号、华夏 3 号、华春 2
号、华夏 1 号、华春 1 号、桂夏豆 2 号的氮含量分别
比对照提高了 98郾 9% 、166郾 2% 、63郾 0% 、78郾 4% 、
94郾 6% 、 87郾 9% 和 66郾 4% ; 磷含量分别提高了
337郾 6% 、 277郾 3% 、 263郾 7% 、 349郾 7% 、 380郾 6% 、
538郾 0%和 310郾 2% ;钾含量分别提高了 117郾 4% 、
180郾 6% 、 63郾 1% 、 89郾 0% 、 81郾 9% 、 100郾 5% 和
80郾 6% .
施磷肥也能显著提高大豆对氮、磷、钾养分的吸
收 (表3) .单施磷肥处理下,7个大豆基因型植株的
表 1摇 施石灰和磷肥对大豆生长的影响及其基因型差异
Tab. 1摇 Effects of liming and P fertilizing on soybean growth and their genotypic variations (mean依SE)
大豆基因型
Soybean genotype
地上部生物量 Shoot biomass (g·2 plants-1)
+L+P +L-P -L+P -L-P
根部生物量 Root biomass (g·2 plants-1)
+L+P +L-P -L+P -L-P
BX10 4郾 33依0郾 17Ac 3郾 12依0郾 13Bd 2郾 57依0郾 17Cd 0郾 96依0郾 04Dd 0郾 52依0郾 04Ab 0郾 37依0郾 03Bb 0郾 24依0郾 02Cc 0郾 13依0郾 02Dd
BD2 2郾 14依0郾 08Ad 1郾 52依0郾 06Be 1郾 23依0郾 05Ce 0郾 42依0郾 08Df 0郾 25依0郾 02Ac 0郾 19依0郾 01Bc 0郾 13依0郾 04Cd 0郾 07依0郾 01De
HX3 7郾 23依0郾 19Aa 5郾 11依0郾 11Ba 4郾 63依0郾 08Ca 1郾 24依0郾 08Da 0郾 76依0郾 08Aa 0郾 64依0郾 09ABa 0郾 52依0郾 04Ba 0郾 23依0郾 01Ca
HC2 7郾 01依0郾 21Aa 4郾 80依0郾 09Bb 4郾 27依0郾 09Cb 1郾 10依0郾 08Dab 0郾 71依0郾 05Aa 0郾 62依0郾 03Aa 0郾 49依0郾 05Ba 0郾 18依0郾 02Cbc
HX1 5郾 22依0郾 15Ab 3郾 27依0郾 13Bcd 3郾 01依0郾 10Cc 0郾 83依0郾 06De 0郾 65依0郾 06Aab 0郾 42依0郾 04Bb 0郾 34依0郾 02Bb 0郾 15依0郾 01Ccd
HC1 5郾 33依0郾 13Ab 3郾 45依0郾 12Bc 3郾 13依0郾 09Cc 1郾 02依0郾 08Dcd 0郾 66依0郾 03Aab 0郾 44依0郾 04Bb 0郾 33依0郾 02Cb 0郾 13依0郾 03Dd
GXD2 7郾 12依0郾 22Aa 4郾 93依0郾 09Bab 4郾 22依0郾 12Cb 1郾 19依0郾 07Dab 0郾 70依0郾 07Aa 0郾 64依0郾 05Aa 0郾 47依0郾 02Ba 0郾 22依0郾 02Cab
同行同一性状中不同大写字母表示同一大豆基因型不同处理间差异显著(P<0郾 05);同列不同小写字母表示同一处理不同大豆基因型间差异
显著(P<0郾 05) Different capital letters in the same row meant significant difference among treatments within the same soybean genotype for the same trait
at 0郾 05 level;Different small letters in the same column meant significant difference among soybean genotypes under the same treatment at 0郾 05 level. 下
同 The same below.
表 2摇 不同处理对大豆生长性状和土壤性状影响的方差分析结果
Tab. 2摇 ANOVA results of effects of different treatments on soybean growth parameters and soil properties
项目
Item
F值 F value
G L P G伊L G伊P L伊P G伊L伊P
地上部生物量
Shoot biomass
833郾 2*** 6804郾 6*** 4566郾 2*** 114郾 1*** 89郾 7*** 95郾 3** 7郾 3***
根部生物量
Root biomass
44郾 11*** 347郾 69*** 122郾 63*** 3郾 58* 2郾 01ns 5郾 16* 2郾 2ns
氮含量
N content
203郾 1*** 2331郾 6*** 443郾 1*** 5郾 9*** 0郾 79ns 1郾 13* 3郾 87*
磷含量
P content
70郾 9*** 1012郾 1*** 1119郾 7*** 9郾 6*** 8郾 12*** 1郾 05ns 0郾 79ns
钾含量
K content
80郾 2*** 529郾 5*** 193郾 6*** 2郾 15ns 0郾 76ns 13郾 22* 1郾 74ns
根长
Root length
62郾 32*** 873郾 28*** 272郾 3*** 9郾 8*** 2郾 06ns 4郾 0* 1郾 18ns
根表面积
Root surface area
185郾 6*** 4175郾 9*** 1079*** 56郾 3*** 4郾 33* 14郾 12* 6郾 36***
土壤 pH值
Soil pH value
1郾 21* 10267郾 9*** 666郾 7*** 1郾 1ns 0郾 11ns 210郾 93*** 0郾 1ns
土壤交换性铝含量
Soil exchangeable Al content
3郾 68* 14170郾 2*** 7775郾 5*** 1郾 08ns 2郾 42* 5264郾 5*** 1郾 59ns
土壤速效磷含量
Soil available P content
0郾 94ns 96郾 29*** 7609郾 8*** 0郾 29ns 0郾 86ns 2郾 93ns 0郾 29ns
G:大豆基因型 Soybean genotype;L:石灰处理 Liming treatment;P:磷肥处理 P fertilizing treatment;G伊L:大豆基因型和石灰处理间的交互作用 In鄄
teraction between genotype and lime treatments;G伊P:大豆基因型和磷肥处理间的交互作用 Interaction between genotype and P treatments;G伊L伊P:大
豆基因型、石灰处理和磷肥处理三者间的交互作用 Interactions among genotype, lime and P treatments. * P<0郾 05; ** P<0郾 01; *** P<
0郾 001; ns:不显著 Not significant.
30315 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈摇 娜等: 酸性土壤上缺磷和铝毒对大豆生长的交互作用摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 施石灰和磷肥对大豆氮、磷、钾养分含量的影响及其基因型差异
Tab. 3摇 Effects of liming and P fertilizing on soybean N, P, K content and their genotypic variations
大 豆
基因型
Soybean
genotype
氮含量
N content (mg·2 plants-1)
+L+P +L-P -L+P -L-P
磷含量
P content (mg·2 plants-1)
+L+P +L-P -L+P -L-P
钾含量
K content (mg·2 plants-1)
+L+P +L-P -L+P -L-P
BX10 42郾 13依1郾 10Ae
35郾 61依
0郾 62Bd
28郾 17依
1郾 76Cc
17郾 90依
0郾 85De
10郾 80依
0郾 52Ab
5郾 47依
0郾 28Bd
5郾 82依
0郾 22Bc
1郾 25依
0郾 08Cc
28郾 48依
0郾 60Ad
25郾 17依
1郾 01Bc
21郾 43依
0郾 91Cbc
11郾 58依
0郾 69Dd
BD2 29郾 44依0郾 87Af
25郾 50依
0郾 95Be
19郾 80依
0郾 74Cd
9郾 58依
1郾 14Df
5郾 06依
0郾 19Ac
2郾 49依
0郾 27Be
2郾 96依
0郾 13Bd
0郾 66依
0郾 05Cd1
9郾 69依
1郾 28Ae
17郾 03依
0郾 26Bd
13郾 88依
0郾 79Cd
6郾 07依
0郾 29De
HX3 55郾 21依1郾 40Aa
46郾 38依
0郾 97Ba
34郾 33依
1郾 94Ca
28郾 45依
3郾 10Da
12郾 89依
1郾 96Aa
7郾 42依
0郾 29Ba
7郾 77依
0郾 48Ba
2郾 04依
0郾 16Ca
42郾 79依
3郾 13Aa
35郾 19依
0郾 87Ba
29郾 72依
3郾 38Ca
21郾 57依
2郾 66Da
HC2 50郾 55依2郾 20Abc
43郾 50依
2郾 36Bab
31郾 70依
2郾 04Cab
24郾 39依
1郾 45Dbc
12郾 38依
1郾 75Aab
7郾 15依
0郾 74Bab
7郾 45依
0郾 22Ba
1郾 59依
0郾 37Cb
36郾 59依
4郾 69Abc
32郾 77依
3郾 06Aab
26郾 04依
2郾 45Bab
17郾 34依
1郾 78Cb
HX1 45郾 72依1郾 69Ad
38郾 90依
1郾 62Bc
28郾 60依
1郾 79Cc
19郾 99依
0郾 84Dde
10郾 67依
1郾 04Ab
6郾 20依
0郾 66Bcd
6郾 44依
0郾 39Bbc
1郾 29依
0郾 14Cc
32郾 09依
3郾 60Adc
24郾 05依
2郾 33Bc
20郾 87依
3郾 22Bc
13郾 22依
3郾 62Ccd
HC1 49郾 37依0郾 46Ac
40郾 82依
1郾 65Bcb
30郾 97依
1郾 01Cbc
21郾 73依
1郾 80Dcd
10郾 73依
1郾 19Ab
6郾 38依
0郾 51Bbc
6郾 61依
0郾 49Bb
1郾 00依
0郾 11Cc
32郾 75依
3郾 20Adc
30郾 47依
1郾 73Ab
26郾 05依
2郾 5Bab
15郾 20依
2郾 36Cbc
GXD2 52郾 99依2郾 65Aab
44郾 27依
2郾 16Ba
32郾 77依
1郾 32Cab
26郾 60依
1郾 88Db
12郾 17依
1郾 22Aab
7郾 22依
0郾 45Bab
7郾 52依
0郾 59Ba
1郾 76依
0郾 19Cab
39郾 84依
2郾 47Aab
31郾 39依
1郾 73Bb
26郾 10依
5郾 08Cab
17郾 38依
1郾 84Db
氮含量分别比对照提高了 57郾 4%、106郾 7%、20郾 7%、
30郾 0%、43郾 1%、42郾 5%和 23郾 2%;磷含量分别提高了
365郾 6%、 348郾 5%、 280郾 9%、 368郾 6%、 399郾 2%、
561郾 0%和 327郾 3%;钾含量分别提高了 85郾 1%、
128郾 7%、37郾 8%、50郾 2%、57郾 9%、71郾 4%和 50郾 2% .
同时施石灰和磷肥处理对大豆植株氮、磷、钾养
分吸收的促进作用更为显著(表 3). 在施石灰的条
件下加施磷肥,7 个大豆基因型植株的氮含量分别
比对照提高了 135郾 4% 、207郾 3% 、94郾 1% 、107郾 3% 、
128郾 7% 、127郾 2% 和 99郾 2% ;磷含量分别提高了
764郾 0% 、 666郾 7% 、 531郾 9% 、 678郾 6% 、 727郾 1% 、
973郾 0%和 591郾 5% ;钾含量分别提高了 145郾 9% 、
224郾 4% 、 98郾 4% 、 111郾 0% 、 142郾 7% 、 115郾 5% 和
129郾 2% .
不同大豆的氮、磷、钾养分吸收对施石灰和磷肥
的反应具有显著的基因型差异,并且不同供试材料
在相同处理下对不同养分吸收的表现也不同(表
3).在同时施石灰和磷肥处理下,氮吸收的增加幅
度表现为:华夏 3 号<桂夏豆 2 号<华春 2 号<华春 1
号<华夏 1 号<巴西 10 号<本地 2 号;磷吸收的增加
幅度表现为:华夏 3 号<桂夏豆 2 号<本地 2 号<华
春 2 号<华夏 1 号<巴西 10 号<华春 1 号;钾吸收的
增加幅度表现为:华夏 3 号<华春 2 号<华春 1 号<
桂夏豆 2 号<华夏 1 号<巴西 10 号<本地 2 号. 可
见,大豆在酸性土壤上氮、磷、钾养分吸收受到严重
抑制,而华夏 3 号受到的影响最小,其氮、磷和钾的
吸收效率均最高.
2郾 3摇 不同处理对大豆根系形态性状的影响及其基
因型差异
施石灰和磷肥显著促进了酸性土壤上大豆根系
的生长(表 2,表 4).单施石灰对大豆根系形态性状
的影响大于单施磷肥.单施石灰处理,巴西 10 号、本
地 2 号、华夏 3 号、华春 2 号、华夏 1 号、华春 1 号、
桂夏豆 2 号的总根长和根表面积分别比对照增加了
92郾 2% 、 74郾 6% 、 98郾 7% 、 86郾 0% 、 79郾 2% 、 90郾 0% 、
85郾 1% 和 150郾 9% 、 117郾 0% 、 109郾 6% 、 157郾 9% 、
102郾 6% 、155郾 7% 、131郾 1% ;而单施磷肥处理总根长
和根表面积则只分别增加了 51郾 5% 、 50郾 3% 、
50郾 5% 、33郾 6% 、48郾 3% 、48郾 1% 、32郾 6%和 81郾 1% 、
94郾 1% 、44郾 4% 、49郾 8% 、75郾 7% 、90郾 9% 、34郾 2% .同
时施石灰和磷肥对大豆根系生长的促进作用最大,7
个大豆基因型植株根长和根表面积分别比对照增加
了 161郾 3% 、 103郾 2% 、 149郾 0% 、 138郾 6% 、 147郾 8% 、
154郾 5% 、 154郾 4% 和 269郾 7% 、 157郾 5% 、 171郾 0% 、
226郾 7% 、206郾 3% 、247郾 2% 、207郾 0% .
不同大豆基因型总根长和根表面积对施石灰和
磷肥的反应有所不同(表 2,表 4).单施石灰处理对
华夏 3 号的总根长、华春 2 号的根表面积影响最大,
而对本地 2 号的总根长、华夏 1 号的根表面积影响
最小;单施磷肥对巴西 10 号的总根长、本地 2 号的
根表面积影响最大,而对桂夏豆 2 号的总根长和根
表面积影响最小;同时施用石灰和磷肥对巴西 10 号
的总根长和根表面积促进最大,而对本地 2 号的影
响最小.
2郾 4摇 不同处理对大豆收获后土壤 pH 值、速效磷和
交换性铝含量的影响及其基因型差异
三因素方差分析表明,施石灰和磷肥对大豆收
获后的土壤 pH 值、速效磷和交换性铝含量影响差
异显著(表 2,表 5). 单施石灰、单施磷肥与同时施
石灰和磷肥处理均显著提高了土壤pH值和速效磷
4031 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
表 4摇 施石灰和磷肥对大豆根系形态性状的影响及其基因型差异
Tab. 4摇 Effects of liming and P fertilizing on soybean root morphological traits and their genotypic variations
大豆基因型
Soybean genotype
总根长 Total root length (m·2 plants-1)
+L+P +L-P -L+P -L-P
根表面积 Root surface area (cm2·2 plants-1)
+L+P +L-P -L+P -L-P
BX10 19郾 47依1郾 17Ab 14郾 32依0郾 82Bc 11郾 29依0郾 74Cb 7郾 45依0郾 54Db 647依9郾 7Ac 439依15郾 8Bc 317依10郾 3Cbc 175依6郾 4Dde
BD2 10郾 87依0郾 59Ac 9郾 34依0郾 27Bd 8郾 04依0郾 17Cc 5郾 35依0郾 10Dc 394依12郾 2Ae 332依25郾 2Be 297依4郾 6Cc 153依10郾 5De
HX3 23郾 75依1郾 47Aa 18郾 96依0郾 57Ba 14郾 36依0郾 62Ca 9郾 54依0郾 11Da 794依28郾 1Aa 614依12郾 3Ba 423依14郾 6Ca 293依11郾 9Da
HC2 21郾 38依1郾 02Aab16郾 67依0郾 53Bb 11郾 97依0郾 84Cb 8郾 96依0郾 08Da 722依16郾 6Ab 570依11郾 4Bb 331依12郾 2Cb 221依6郾 7Dc
HX1 18郾 93依0郾 26Ab 13郾 69依0郾 58Bc 11郾 33依0郾 65Cb 7郾 64依0郾 16Db 579依12郾 3Ad 383依11郾 6Bd 332依5郾 8Cb 189依9郾 8Dd
HC1 19郾 32依0郾 54Ab 14郾 42依1郾 06Bc 11郾 24依0郾 49Cb 7郾 59依0郾 24Db 611依9郾 9Acd 450依6郾 9Bc 336依8郾 4Cb 176依6郾 6Dde
GXD2 23郾 35依0郾 85Aa 16郾 99依0郾 81Bab12郾 17依0郾 24Cb 9郾 18依0郾 10Da 789依11郾 2Aa 594依10郾 8Bab 345依11郾 4Cb 257依15郾 3Db
表 5摇 施石灰和磷肥对大豆收获后土壤 pH值、交换性铝和速效磷含量的影响及其基因型差异
Tab. 5摇 Effects of liming and P fertilizing on soil pH value, exchangeable Al and available P content after soybean harvest
and their genotypic variations
大 豆
基因 型
Soybean
genotype
土壤 pH值
Soil pH value
+L+P +L-P -L+P -L-P
土壤交换性铝含量
Soil exchangeable Al content (cmol·kg-1)
+L+P +L-P -L+P -L-P
土壤速效磷含量
Soil available P content (mg·kg-1)
+L+P +L-P -L+P -L-P
BX10 5郾 83依0郾 05Aa
5郾 67依
0郾 04Bab
4郾 71依
0郾 06Ca
4郾 20依
0郾 03Da
0郾 15依
0郾 04Dde
0郾 52依
0郾 10Cbcd
1郾 26依
0郾 08Ba
5郾 09依
0郾 29Aa
43郾 26依
1郾 60A
4郾 90依
0郾 18C
38郾 44依
3郾 09B
1郾 38依
0郾 07D
BD2 5郾 74依0郾 06Ab
5郾 62依
0郾 04Bb
4郾 70依
0郾 03Ca
4郾 25依
0郾 03Da
0郾 22依
0郾 02Dab
0郾 58依
0郾 07Cab
1郾 23依
0郾 09Ba
5郾 07依
0郾 32Aa
45郾 66依
3郾 70A
4郾 95依
0郾 14C
41郾 55依
3郾 60B
1郾 23依
0郾 04D
HX3 5郾 88依0郾 08Aa
5郾 70依
0郾 04Bab
4郾 73依
0郾 06Ca
4郾 15依
0郾 02Db
0郾 12依
0郾 03De
0郾 48依
0郾 06Ccd
1郾 21依
0郾 05Ba
4郾 51依
0郾 34Bb
46郾 21依
3郾 30A
5郾 03依
0郾 30C
39郾 87依
4郾 34B
1郾 41依
0郾 09D
HC2 5郾 84依0郾 07Aa
5郾 68依
0郾 07Bab
4郾 68依
0郾 04Ca
4郾 16依
0郾 04Db
0郾 20依
0郾 01Dabc
0郾 50依
0郾 05Cbcd
1郾 23依
0郾 08Ba
4郾 65依
0郾 24Aab
43郾 68依
1郾 76A
4郾 87依
0郾 26C
39郾 21依
3郾 48B
1郾 35依
0郾 06D
HX1 5郾 75依0郾 07Ab
5郾 65依
0郾 20Bab
4郾 71依
0郾 03Ca
4郾 22依
0郾 04Da
0郾 18依
0郾 03Dbcd
0郾 57依
0郾 05Cabc
1郾 16依
0郾 15Ba
4郾 89依
0郾 31Aa
43郾 15依
4郾 40A
4郾 85依
0郾 15B
38郾 80依
4郾 10A
1郾 32依
0郾 14C
HC1 5郾 73依0郾 07Ab
5郾 66依
0郾 21Bab
4郾 70依
0郾 03Ca
4郾 21依
0郾 04Da
0郾 24依
0郾 04Da
0郾 60依
0郾 06Ca
1郾 20依
0郾 09Ba
4郾 94依
0郾 22Aa
43郾 08依
3郾 70A
4郾 80依
0郾 18C
38郾 76依
2郾 20B
1郾 29依
0郾 03D
GXD2 5郾 87依0郾 13Aa
5郾 72依
0郾 06Ba
4郾 68依
0郾 09Ca
4郾 17依
0郾 03Db
0郾 16依
0郾 03Dcde
0郾 46依
0郾 04Cd
1郾 24依
0郾 09Ba
4郾 81依
0郾 11Aab
45郾 85依
3郾 34A
5郾 06依
0郾 27C
38郾 45依
2郾 02B
1郾 39依
0郾 08D
含量,降低了交换性铝含量. 其中,单施石灰处理对
土壤 pH值和交换性铝含量的影响较大,单施磷肥
处理对土壤速效磷含量的影响较大,而同时施石灰
和磷肥处理对这 3 个指标的影响均较大. 具体表现
为:单施磷肥土壤 pH值平均只增加 0郾 51,交换性铝
含量降低 74郾 8% ;而单施石灰和同时施石灰和磷肥
处理土壤 pH值平均增加 1郾 48 和 1郾 61,交换性铝含
量降低 89郾 1%和 96郾 3% . 此外,单施磷肥和同时施
石灰和磷肥处理可使土壤速效磷含量平均增加
2843郾 7%和 3223郾 8% ;而单施石灰处理土壤速效磷
含量只增加 268郾 4% .
种植不同大豆基因型对土壤 pH 值和交换性铝
含量具有显著影响,而对土壤速效磷含量的影响差
异不显著(表 2,表 5). 在同时施石灰和磷肥处理
下,种植华夏 3 号、桂夏豆 2 号、华春 2 号和巴西 10
号后,其土壤 pH值显著高于华夏 1 号、华春 1 号和
本地 2 号;交换性铝含量的变化则相反,种植华夏 3
号、桂夏豆 2 号和巴西 10 号后,其交换性铝含量低
于华夏 1 号、华春 2 号、华春 1 号和本地 2 号.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 缺磷和铝毒是大豆在酸性土壤上生长的主要
障碍因子
植物正常生长发育依赖于良好的土壤环境,但
在自然界中,植物生长的土壤往往存在着各种各样
的障碍因素,限制植物生长.植物在酸性土壤上存在
许多障碍因子,如低 pH值,游离铝和交换性铝浓度
过高产生的铝毒,缺氮、磷、钾和其他一些中微量元
素等[15] .其中铝毒对植物生长的影响主要表现在使
根系缩短变粗,而缺磷则主要影响植物地上部和根
部生长发育[16] . 本研究结果表明,通过施石灰改善
土壤 pH值、降低铝毒和施磷肥提高土壤磷有效性
均能显著促进大豆生长(表 1,表 2). 说明低 pH 值
和缺磷是同时限制酸性土壤上大豆生长的重要因
素.而单施石灰对大豆总根长和根表面积的影响显
著(表 4),并且对降低收获后土壤交换性铝含量的
作用明显(表 5).说明施石灰改善土壤 pH 值,从而
促进大豆生长的作用主要来自于土壤铝毒的降低.
50315 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈摇 娜等: 酸性土壤上缺磷和铝毒对大豆生长的交互作用摇 摇 摇 摇 摇
此外单施石灰,无论对大豆地上部还是根部生物量
的影响均远大于单施磷肥,说明在缺磷和铝毒两大
酸性土壤的障碍因子中,铝毒对大豆生长的限制更
为严重.
3郾 2摇 缺磷和铝毒对酸性土壤上大豆生长的影响具
有显著的交互作用
缺磷和铝毒是酸性土壤上同时存在的限制植物
生长的两大障碍因子[16] .但以往的报道往往将二者
分开独立进行研究,仅有极少的报道同时考虑二者
在土壤中同时存在时的交互影响[17-20] .本研究结果
表明,同时施用石灰(降低铝毒)和磷肥(提高磷有
效性)比单施石灰和单施磷肥对大豆生长的促进效
果更显著.单施石灰和单施磷肥平均分别提高大豆
地上部和根部生物量 283郾 1% 、198郾 3%和 198郾 3% 、
123郾 3% ,而同时施石灰和磷肥则分别提高 461郾 5%
和 291郾 6% ,远大于单施石灰和单施磷肥(表 1).说
明缺磷和铝毒对酸性土壤上大豆生长的影响具有明
显的交互作用.
在养分吸收方面,缺磷和铝毒对大豆磷吸收的
影响最为明显.单施石灰和单施磷肥的大豆磷吸收
分别提高了 351郾 0%和 378郾 7% ;但氮和钾吸收只分
别提高了 93郾 6%和 46郾 2%及 101郾 9%和 68郾 7% ,远
低于对磷吸收的影响(表 3). 同时施用石灰和磷肥
对磷吸收的效果更为显著,在施石灰和磷肥处理下,
大豆平均磷吸收量比对照增加 7 倍多,比单施石灰
和磷肥处理增加 76郾 5%和 67郾 6% (表 3).说明缺磷
和铝毒对大豆养分吸收的交互影响主要表现在对磷
吸收的影响上.
3郾 3摇 合理种植大豆对酸性土壤的改良作用
低 pH值、高交换性铝和低有效磷含量是酸性
土壤的典型特性[11,16] . 本研究结果表明,合理施用
石灰和磷肥及种植大豆能极大地改良酸性土壤. 单
施石灰在大幅度提高土壤 pH 值、降低交换性铝含
量的同时,也提高了土壤有效磷含量(提高 2 ~ 3
倍).这可能是由于石灰处理降低了铝毒,促进了大
豆根系生长,从而提高了根系对土壤磷的活化能力.
而单施磷肥处理不但提高了土壤 pH 值,而且极显
著地降低了交换性铝含量. 这可能是由于部分活性
铝被施入的磷肥所固定导致铝的活性降低.此外,同
时施用石灰和磷肥对酸性土壤的改良效果更显著.
同时施用石灰和磷肥可使酸性土壤 pH 值平均提高
38郾 4% ,交换性铝含量降低 96郾 3% ,有效磷含量提
高 3223郾 8% .可见磷和铝对酸性土壤的改良也具有
极显著的交互作用.
在合理施用石灰和磷肥的前提下,大豆基因型
的选取对酸性土壤的改良也有较大影响. 种植不同
大豆基因型对土壤 pH 值、交换性铝含量的影响差
异显著;并且基因型和磷有效性对交换性铝含量的
交互影响也达到了显著水平(表 2).总体上,种植磷
高效基因型大豆(如华夏 3 号)比磷低效基因型(如
本地 2 号)对酸性土壤的改良效果更好.
参考文献
[1]摇 Graham PH, Vance CP. Legumes: Importance and con鄄
straints to greater use. Plant Physiology, 2003, 131:
872-877
[2] Gai J鄄Y (盖钧镒). Expanding and enhancing the re鄄
search allocation on soybean breeding and genetics for
the establishment of market supply based on domestic
production. Engineering Science (中国工程科学),
2003, 5(5): 1-6 (in Chinese)
[3]摇 Tang C鄄W (唐崇伟). The basic strategies for soybean
development in South China after entering into WTO.
Science & Technology Progress and Policy (科技进步与
对策), 2001, 18(12): 37-38 (in Chinese)
[4]摇 Zhou S鄄Q (周淑芹), Ding Y (丁摇 勇), Lu B鄄H (卢
宝华), et al. Quality status of Chinese soybean and im鄄
provement proposal. Soybean Bulletin (大豆通报),
2003(4): 5-6 (in Chinese)
[5]摇 Lu R鄄J (卢仁骏), Yan X鄄L (严小龙), Huang Z鄄W
(黄志武), et al. Greenhouse survey studies (GSS) on
upland latosol soil nutrient status in Guangdong Prov鄄
ince. Journal of South China Agricultural University (华
南农业大学学报), 1992, 13(2): 74 -80 ( in Chi鄄
nese)
[6]摇 Zeng X鄄B (曾希柏). Acidification of red soils and con鄄
trol methods. Chinese Journal of Soil Science (土壤通
报), 2000, 31(3): 111-113 (in Chinese)
[7]摇 Li Q鄄K (李庆逵). Research progress on modern phos鄄
phate fertilizer. Soil Science Development (土壤学进
展), 1986(2): 1-7 (in Chinese)
[8]摇 Li J鄄L (黎健龙), Tu P鄄F (涂攀峰), Chen N (陈摇
娜), et al. Effects of tea intercropping with soybean.
Scientia Agricultura Sinica (中国农业科学), 2008, 41
(7): 2040-2047 (in Chinese)
[9]摇 Yuan D鄄H (袁东海), Wang Z鄄Q (王兆骞), Chen X
(陈 摇 欣), et al. Characteristics of phosphorus losses
from slope field in red soil area under different cultivated
ways. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学
报), 2003, 14(10): 1661-1664 (in Chinese)
[10]摇 Xu Q鄄P (徐青萍), Luo C鄄Y (罗超云), Liao H (廖摇
红), et al. Genotypic variations of soybean in response
6031 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
to low鄄P stress. Soybean Science (大豆科学), 2003,
22(2): 108-114 (in Chinese)
[11] 摇 Kochian LV. Cellular mechanism of aluminum toxicity
and resistance in plants. Annual Review of Plant Physi鄄
ology and Plant Molecular Biology, 1995, 46: 237-260
[12]摇 Cheng F鄄X (程凤娴), Cao G鄄Q (曹桂芹), Wang X鄄R
(王秀荣), et al. Discovery and application of high effi鄄
ciency strain of soybean rhizobium in low P acidification
soil of South China. Chinese Science Bulletin (科学通
报), 2008, 53(23): 2903-2910 (in Chinese)
[13]摇 Liu L (刘摇 灵), Liao H (廖摇 红), Wang X鄄R (王秀
荣), et al. Regulation effect of soil P availability on
mycorrhizal infection in relation to root architecture and
P efficiency of Glycine max. Chinese Journal of Applied
Ecology (应用生态学报), 2008, 19(3): 564 -568
(in Chinese)
[14]摇 Lao J鄄C (劳家柽). Soil Agrochemical Analysis. Bei鄄
jing: China Agricultural Press, 1988 (in Chinese)
[15]摇 Hou G鄄J (侯光炯). Soil Science ( South China Edi鄄
tion). Beijing: China Agricultural Press, 1980 (in Chi鄄
nese)
[16]摇 Kochian LV, Hoekenga OA, Pi觡eros MA. How do crop
plants tolerate acid soils? Mechanisms of aluminum tol鄄
erance and phosphorous efficiency. Annual Review of
Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 2004,
55: 459-493
[17]摇 Liao H, Wan HY, Shaff J, et al. Phosphorus and alu鄄
minum interactions in soybean in relation to aluminum
tolerance: Exudation of specific organic acids from dif鄄
ferent regions of the intact root system. Plant Physiolo鄄
gy, 2006, 72: 19-23
[18] Tan K, Keltjens WG. Interaction between aluminium and
phosphorus in sorghum plants. I. Studies with the alu鄄
minium sensitive sorghum genotypes TAM428. Plant
and Soil, 1990, 124: 15-23
[19]摇 Pellet DM, Papernik LA, Kochian LV. Multiple alumi鄄
num resistance mechanisms in wheat: Roles of root api鄄
cal phosphate and malate exudation. Plant Physiology,
1996, 112: 591-597
[20] 摇 Dong D, Peng X, Yan X. Organic acid exudation in鄄
duced by phosphorus deficiency and / or aluminum toxici鄄
ty in two contrasting soybean genotypes. Physiologia
Plantarum, 2004, 122: 190-199
作者简介摇 陈摇 娜,女,1981 年生,硕士.主要从事土壤养分
管理研究. E鄄mail: 2005220003@ stu. scau. edu. cn
责任编辑摇 张凤丽
70315 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈摇 娜等: 酸性土壤上缺磷和铝毒对大豆生长的交互作用摇 摇 摇 摇 摇