全 文 ：1 匀 8 6年第 i 期
1 9 8 6
氮 、
华 南 师 范 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 )
J O U R N A L O F 8 0 T U R CH IN A N O RM A L U N IV R ESI T Y
( N A T U R A L S C I皿N C 厄 ED IT I O N )
磷 、 钾对异果山绿豆结瘤固氮特性的影响
黄 文 芳 , 莫 熙 穆
:
、 提 要
本试验 发现磷衬异果山绿豆结瘤 、 固氮和生长都起到极其重要 的作用 。 含磷 者
结瘤 多、 根瘤发育正常周氮活`性高 , 植株生长良好 ; 而缺磷者根瘤小 而 白 、 植株生
长差 。 缺磷钾时 , 少量化合态氮 〔O . 6 1m M C a ( N O 3 ) : 或 1 . 87 m M N H 4 C I〕 、 时 植
物生长结瘤都引起有害的作 用。
在磷钾水平一致时 , 低水平化合态氮〔O . 61 m M C a( N O 3 ) : 或 1 . 87 m M N H ` lC 〕
对异果山绿豆结瘤 固氮及生长都是有益 的 ; 而 中水平氮 〔 3 . o s nr M C a ( N O 。 ) : 或
9
.
3 5 m M N H
`
C I〕 则不利 , 高水平氮〔 6 . i m M C a ( N O 3 ) : 或 l s . 7 m M N H ` C I〕
有明显 的抑 制作 用。 植株含氮量随着化合态氮的水平提高而 降低 。
关键词 : 结瘤 , 固氮作用 , 化合态氮。
异果 山绿豆 〔D e s m o d i u m h e t e r o e a r p u m ( L . ) D C . 〕 是我们从广州地 区初步筛选出
适合广东生长的野生豆科牧草 。 孙醒东 ( 1 9 6 5 ) 〔 工〕 虽曾对该植物用作绿肥有简单 记 载 ,
但其根瘤固氮特性未曾报导 。 国外从我国引种后也进行过试验 , 把它作为收草 。 对于它的一
些生物学特性 , 莫熙穆等 ( 1 9 80 ) 〔 “ 〕 已作过简单的报导 。 本试验是在培养室内盆 栽 条 件
下 , 观察氮 、 磷 、 钾元素对异果山绿豆的生长 、 结瘤以及 固氮活性的影响 , 为推广 种植提供
参考 。
材料和方法
一 、 处理组合 。
1
. 磷 ,钾和无机化合氮态 ( N O 三或 N r l 玄) 对异果 山绿豆结瘤 、 固氮活性的影响 。
培养液在旁 氏植物营养液配方 . 的基础上作一些改进 , 安排 12 个处理 ( 表 l ) 。 磷 、 钾
用量按旁氏液配方 , 无机化合态氮应用 0 . 61 m M C a ( N O 。 ) 2作为硝态氮 、 1 . 87 m M N H ` 1C 作
按态 氮 。 对照组不含 P 、 K 、 N , 但含有其它元素 。
2
. 不同水平无机化合 态 氮 ( N O 石或 N H支) 对异果山绿豆结瘤 固氮活性影响 。
以旁氏液培养基为基础 , 加入不同水平的无机化合态氮。 共七个处理 ( 表 I ) 。
10q
. 旁氏植物营养液配方 :
K CI 31
.
79 M gS O
4 · 7 H:0 5
.
59
M nS O
` ·
H
Z
Oo
.
6 gK
:
HP O
` 26. 59
Ca 0 S
4 · 2H
2
0 1 3
.
79 Ca 。P ( O`) : 18
。
0 9
CuS O
、 · 5HZ Oo
.
s g H
。
B O
:0
.
59
Fe
:
( 50
4
)
, 2
.
7 9
将上述各成分混合碾成粉末 , 称取 1克加水 1 0 0 0毫升 。
二 、 培养基制备 、 接种和培养。
根据上述要求称好各种成分 , 置 于研钵
中研磨成粉末 , 然后配成溶液 , 分别加到洁
净的干河砂中 , 混匀后装入盆中 。 盆口用防
水纸包扎好 , 以 1 . 5公斤 c/ m Z高压灭菌 30 分
钟 , 冷却后备用 。
选择饱满的异果山绿豆种子 , 先后用新
洁而灭溶液 、 75 %酒精消毒 。 把处理过的种
子置于无菌培养皿中 28 一 3 0 “ C 催 芽 , 挑 选
芽长 1一 1 . s m m 的种 子 浸 入异果山绿豆根
瘤菌液 ( 用消毒过的根瘤压碎制成的根瘤汁
液 ) 半小时 , 然后播入各种砂培养基中 , 置
于培养室中自然光照培养 。
表 I 不同水平的化合态氮
’几卫一月一犷一沙吵一州一全户三一二竺些鉴王一{一二一 {一 二一一缈妙。一巴 61 吧 }一一二一 ~哩些 一华恻一…一二一高水平 N O 3 一 } 6 . 1 m M { 一
低水平N H ; 十
中水平 H N 4 十
高水平 N H ` 十
8 7 m M
9
.
3 5 m M
1 8
。
7m M
三 、 根瘤固氮活性和植株含氮盆的测定 。
把洗净连根在一 起的根瘤放入反应瓶内 , 用反 口胶塞塞紧瓶口 , 抽取一定量的空气 , 然
后注入同量的乙炔 , 在 27 ” C下温育 3 小时 , 抽取气样在 1 02 G 气相层析仪 ( 中华人 民共和国
上海分析仪器厂 ) P or a p a k柱层析测定 。 以 乙烯峰与乙炔峰的比值 , 按照计算公 式 〔 “ 〕 计
算出根瘤乙炔还原活性 。 用凯氏定氮法测定植株含氮量 。
结 果
一 、 p 、 K 、 N O互〔0 . 6 1 m M ( C a ( N O 。 ) : 〕 或 N H玄( 飞. s 7 m M N H 、 C l ) 对异果山缘豆
生长 、 结启和固氮活性有明显影响 ( 表 互 ) 。
1
.
P
·
K和 P · K · N培育 63 天的植株结瘤数比对照多 , 差异显著或很显著 ; 根瘤发育
较大饱满呈粉红色 。 P或 P · N者结瘤数虽与对照无明显差别 , 但根瘤比较大 , 呈粉红 色 。
只含K或N或 K · N 的植株 , 根瘤少而小 , 白色 。 特别是K · N或单独 N H 支者 , 根瘤数 比 对
胆减少显著或很显著 ( 表 l ) ,
李Q了
2
. 从分析测定培育 63 天 七个处 理 ( P · K , l一 ) · K · N ( ) 万, 闪 1 1屯, P 0 N O
P
.
N H 戈, P , 和 K ) 的植株根瘤 乙炔还原活性 ( 图 1 ) , 发现含磷的六个处理的根瘤固氮
活性较高 ; 而只含 K 的根瘤小而白 , 固氮活性很低 , 只有 。 . 1 6 n m o lo C Z H /株 · 分 。 从这
里可以看出磷在根瘤固氮中起着极其重要的作用 。
3
。 从表 工可以看出 P 。 K 对异果山
形、B州赛愉右署
叫肺场姗哪心咖.oj6ùō
,卜月.lIwelJweet厂.1,卜11
.1引副酬剔剐刻
.留L引酬剔阳犷川如洲翻
绿豆的生长起着非常重要的作用 。 凡是有
P 者 , 其地 上部分生长良好 , 但只有 P 者
不及 P · K 、 P · N和 P · K , N 者 。 K 同
样起到一定的作用 , 但是要有 P 的配合 。 台
K
·
N 没有 P 的植株生长受到抑制 。 少量
的 N O石或N H玄, 要有 P或者 P . K 同时存
在时才起到 良好的作用 , 否则对植株生长
不利 。 、
【一二习
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毛外还瓜后长
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n曰日川州酬洲到引尸阳一
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卫引期剔洲ù列铡州拿李、爹、勺ù若户ù亡乙
二 、 不同水平无机化合态氮 ( N O二或
月汗碑偏七
N H方) 对异果山绿豆生长 、 结瘤和 乙炔还
原活性影响有明显的差别 。
l 粼 酬 即见 5
国 、 . 氮 、磷、瞬处理异集灿缘豆钓产芬与根舀乙欢泛咏冶柱戈
1
. 低 水 平 N O石或 N H 玄〔o . 61 m : 。 、 , : : 。 ;、 ; 、 。 , 、 、 ; ; : : 十 、 * 、时 。 p州 凌 : 。 , 二 ;
M c a ( N O
。
)
。或 1 . 87 m M N H 。 c1 〕对植株生长有良好的作用 , 每株总鲜重和地 上部鲜重都
比对照增加 17 一 20 % ; 中等水平化合态氮有不 良影响 ; 而高水平化合态氮则有严重的抑制作
用 , 虽然叶色较浓绿 , 但植株矮小 , 植株总鲜重或地上部鲜重比对照低 10 一 42 % ( 表 W ) 。
2
. 低水平的氮对结瘤和根瘤发育稍有促进作用 。 0 . 61 m M C a ( N O 。 ) 2 处 理 对根瘤发
育稍有好的作用 ; 1。 87 m M N H ` lC 处理组根瘤数不但增加 26 % , 而且根瘤增重 10 % 。 中水平
氮对结瘤有不良的影响 , 3 . 05 m M N O石处理根瘤数减少 20 % , 9 . 35 m M 垦N H ` lC 处理的植株
则减少 8 % , 对根瘤的生长有很大的抑制作用 , 根瘤鲜重 比缺 N 者低 52 一 58 % 。 高水平的氮
则有严重的抑制作用 , 不但根瘤数少 , 而且每株根瘤鲜重 比对照减少 81 一 82 % , 每个根瘤鲜
重减少 6 8 . 2一 69 . 7% , 根瘤都呈白色 ( 表 W ) 。
3
. 根瘤固氮活性受不同水平 的氮影响很大 ( 表 W ) 。 低 N H扦口中 N O石的根瘤乙炔 还
原活性只有对照的 6 2% ; 高 N O百、 N H亥和中 N H玄处理的根瘤固氮活性为零 。 只有低 N O石的
根瘤活性比对照高 7 % ( 表 W ) 。
4
. 每株植物中所含的总氮量随着应用的无机氮水平升高而降低 。 每 1 0 克茎叶干物 质
中 , 各种处理所含的氮差别并不大 , 只有高水平 N 。石和 N H ;处理 比 对 照 分 别高玲鲜积
粤0 8
表 l
}样本钾撇 }
· 4 4 1
氮 、 磷 、 钾对异果山绿豆结右的影响
. ` 目 . 曰. ` . . 到. 比` .
~
J一… 一 _一处 理 平均梅株恨瘤数 增减率 ( % ) 恨州的发育情况
P
o
K5
。 丁O + 工3 0 大 , 粉红色
P
一
K
。
N O 39 + 1 0 8 万大 , 粉红色
P
o
K
.
N H
; 十
5 6 5
.
6 3 + 12 9 枝大 , 份红色
P
P
。
N H
` 斗
4 8 3
。
3 3 + 3 4 大 , 江爹五色
4 5 + 2 5 中等大 , 浅红色
》 3 7
…_ _ _竺
{ 3
。
2 7
_ _价 3 ,
+ 1 5
一… 中等大 , 浅红色
50 自色
4 5 4 8 自色
色ù自白4 3 一 4 6
N H
` 干
3 7
2
。
8 6
1
.
2 9 (注 1 )
1
。
3 3 (注 2 )
二0。 9 7 (之)它3 ) 一 6 1
N O
3 -
一 P 0 K o N ( C K )
39 一 3 7
3 9
1
。
5 6
2
。
4 8 自色
如,\J一札一
勺月 . . .侧 . ` 曰 . .~一一 -一一 . 叭 ,一一 月一~* t 检验 : P = 0 . 05注 1 、 2 : 比对照根瘤显著减少 , , ` .1检输 : P 二 0 . 01注 3 : 比对照根瘤减少差异很显著
表 l 氮 、 磷 、 钾对异果山绿豆植株生长的影晌
处 理
P
o
K
P
。
K
0
N O
。 -
P
·
K
.
N H
: +
P
P
一
N H
` 十
P
一
N O
s -
K
K
.
N O
3 -
K
.
N H
4 十
N H
` 十
植株总鲜重 地上部鲜重
生长情况
每株 ( g ) 增减率 ( 劣 ) 每株 ( g ) 辫减牢 ( 多 )
一好般
好一最ú一0 。 4 4 5 斗 4 8 1
.250洲十 2 5 6
0
。
6 60 + 4 2 8
0
。
4 3 6 + 2 4 9
0
。
3 0 0 + 1 4 0 0
。
1 6 4
斗 7魂 4
+ 4 6 5
决一 2 8 1
0
。
6 6 4 + 4 3 1 0
。
3 2 1
0
。
5 8 4 斗 3 6 7 0 。 3 18
+ 6 4 7
十 C通G
差一ǔ0 。 18 0
0
。
2 75
+ 4 4
+ 1 2 0
0
。
0 8 2 O0
0
。
0 4 2 一 2
+ 6 9
一 2 3
+ 1 6
0 。 0 50 + ! 6
差一0 。 0 38
N O
: -
1一杯男毕燮琳李兰一二一
。
0 3 4
。
0 4 3
一 1 2
一 2 1
, .ù冉一灯ù尸a哪一ǔ.014
3 %
。 可是平均每植株所含的氮量则随施用的化合态氮水平的增加而降低 。 低 N O 玉和 N H 玄
处理比对照分别增加 8 %和 1 6 % ;中N O 石和 N H 育处理却分别降低1 6 % ;而高 N O石和 N H 言
处理减少17 %和 45 %。
讨 论
豆科植物形成根瘤需要磷 〔4 〕 。 从我们的试验 1 可以看到凡是有磷处理的植株结瘤多 、
根瘤大 , 呈粉红色 , 固氮活性高 ; 而缺磷的植株结瘤少而小 , 呈 白色 ( 表 兀 ) 。 这间能是磷
与光合作用 、 A D P合成 A T P有关 〔 4 〕 。 植物光合产物 、 A T P多 , 有足够的能量和碳源 提
供根瘤生长和固氮 。 钾元素同样起着重要的作用 , 但要有磷才得到好的效果 , 所以在种植异
果山绿豆时要施足磷钾肥 。
当根瘤菌与宿主植物还未建立共生关系之前 , 提供少量氮素对豆科植物生长是有益的 ,
在根瘤还不能固氮时可克服根瘤组织发育时氮素的不足 〔 ” 〕 。 少量的化合态氮对幼 苗 结 瘤
也有刺激作用 〔 6 〕 。 本试验也得到 同样的结果 。 从图 1 发现植株生长与根瘤乙炔还原 活 性
( 固氮活性 ) 有一定的相关性 。 根瘤 固定氮素越多 , 植物生长越好 。
过量的化合态氮 , 则严重地抑制根瘤形成 , 降低固氮活性和豆血红蛋 白 含 量 〔 6 〕 。 从
表 W可发现中 、 高水平化合态 氮抑制植物生长和根瘤形成发育 , 根瘤固氮活性降 低甚 至 失
活 。 根瘤数和鲜重都随着所应用的无机氮水平升高而减少 (图 2 . 3 ) 。 ’
结擂数
协、皆圳盆却丫
举、毛每啤妈爹ù若侧公架军
乙OJ斗
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解
0 1
.乞7 9 3 5 16 7 m时
田 , · 不同水平闪日` 以对异果山缘豆根疤的影响
绪络叙加根舟僻生敌日日 4以浓度增加而阳氏
国多, 斗同胡匀叨户: 对异触海豆兑谁影闷
态公 探分麟生他味 (冲O ; ) : 认心加而咸少
W on g 〔 7 〕
、
M a hn
a r t等 〔的 和 G : 。 at 等 〔的 用硝酸盐对豆科植物的影响进行 了 大 量
的试验 。 S p r e n t 〔10 〕 、 T a n n e r和 A n d e : s o n 〔 11 〕 等认为过量的硝态氮对豆科植物结 瘤 及 固
氮活性的抑制作用可能与诱导出硝酸还原酶 、 硝酸盐还原产物以及光合产物的 丧 失 有 关 。
1 9 5。年有人认为硝酸盐还原为亚硝酸 ( N O 夏) , N O夏会与豆血红蛋白结合成复合物而破坏
子又9
田仁
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切翻窦邓ō眼令
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11 1
了豆血红蛋白起到根瘤类菌体的供 0 2者的作用 , 因而固氮酶就不能起固氮作用 。 2〕 。 有关
按态氮的影响机理尚未清楚 , 可能与固氮酶合成有关 〔13 。 从本试验可知 , 在种植 豆 科 植
物时 , 不施过过的化合态氮 , 才能发挥根瘤菌的固氮作用 。
参 考 文 献
〔 1 〕 孙醒东 , 吸要绿肥炸物栽培 , 科学出版社 , 1 9 6 5年。
〔 2 〕 莫熙穆 、 宾敏萍 、 黄文芳 、 陈赛钦 、 李柳初 、 林德球 , 广东农业科学 , 1 9 5 0年 , N o . 4 . P P 。 ` s一
4 6
。
〔 3 〕 _ :.I海植物生理研究月示固氮研究室 , 植 j`勿学报 。 V o l . 1 6 , 1 9 7 4 , N o . 4 . p P . 3 82一 3 8 4 。
〔 4 〕 B e r g e r s e ; 1 , F . J . , A T r e a t i s e o n D i n i t r o g e n F i x a t i o n ( 111 ) , ( R . W 。 F 。 H a r d y 。 ,
V\ a r r e n
.
s 。 S i l v e r
, e d
.
) 1 9 7 7
,
P P
.
5 1 9一 5 5 5 。
〔 5 〕 L ie , ’ r . A . , T h e B i o l o g y o f N i t r o g c n F i x a t i o n , ( A . Q u i s p e l , e d . ) 。 1 9 7 4 , 即 -
5 5 5一 5 8 2 .
〔 6 二 D a r t , P . J . , 1 ’ h e B i o l o g y o f N i t r o g e n F i x a t i o n , ( A . Q u i s p e l , e d 。 ) 。 19 7 4 , 即 `
3 8 1一 4 2 9 。
〔 7 〕 W o n g . p 。 P . , P l a n t P h y s i o l , , 2 9 8 0 , 6 6 : 7 8一 8 1 .
〔 8 〕 M a n 卜a r t , J . R . , a n d P . P . W o n g . , P l a n t P h y s i o l . , 1 9 8 0 , 6 5 : 5 0 2一 5 0 5 .
〔 O 〕 G r o a t , l丈. G . , a xl 通 V a n e e , C a r r o l l . P . , P l a n t P h y s i o l . , 1 9 8 1 , 6 7 : 1 1 9 8一 12 0 3 .
〔1 0〕 S p r e n t , J . 1 . , T h e B i o l o g y N i t r o g e n一里i义 a t i o n o r g a n i s m s . 2 9 7 9 .
〔 1 1〕 T a n n e r , J . W . , a n d A n d e r s o n , I 。 C . , P l a n t P h y s i o l . , 1 9 6 4 , 3 9 : 10 3 9一 1 0 43 。
〔1 2〕 G i b s o n , A . H . , W . R . S e o w e r o f t 。 , a n d J a n e t , D 。 P a g a n 。 , R e e e n t D ve 砚心P m e n吐迈
N i t r o g e n F i x a t i o n
.
(W
.
N e w t o xl
. ,
J
.
R
.
P o s t g a t e
. ,
C
.
R o d r i g u e z一 B a r r u e e o , e d 。 ) 。
1 9 7 7 一 P P 。 3 8 7一 4 1 7 。
〔1 3〕 F r a n e o A . A . , E x P l o i t i n g t h e L e g u m e一R h y z o b i u m S ym b i o s i , i n T r o P i e a 1 A 夕三c u狂 u r e -
( J
。
W
。
V i n e e n t e t a l
。 e d
。
)
。
1 9 76
, P P
。
2 3 7一 2 5 2 -
心
CO阴 B i N E O N IT R O G E N , P HO SP HO R U S A N D P O T A S S IU M
三F F三C T S O N N O D U L A T 10 N A N D N IT RO G E N一 F IX A T ! O N
O F D E S M O公! UM H E T E R O C AR P U M
H u a n g W o n f a n g M o X im u
A b s t r a c t
P h o s p h o r u s p l a y s a n i m p o r t a n t r o l e i n t il e n o d u l a t i o n
, n i t r o g e n 一 f i x a t i o 几 a n d
t h e g r o w t h o f D o s , n o d i u m h e t e r o e a r p u m
.
p il o s p h o r u s b e i n g p r e s e n t i n t h e e u l t u ￡ e
m e d i u m
,
t h e n u m b e r o f t h e r o o t n o d u l e s w h i e h d e v e l o p n o r m a l l y 15 m o r e 一 t h e
n i t r o g e n
一
f i x a t i o n 15 h i g h a zi d t h e P l a n t s g r o w w e l l
.
B u t w h e n P h o s P h
o r u s 15
a b
s e n t , t h o r o o t n o d u l e s b e e o m e s m a l l a n d 、 v h i t e , t h u s t h e p l a n t s g r o w
P o o r l y ; w h e n b o t h p li o s p h o r u s a n d p o t a s s i u n z a r e a b s e n t
,
t h e s m a l l q u a n t i t y o f
e o m b i n e d n i t r o g e n 〔0 . 6 1 , n M C a ( N O 3 ) : o r 1 . s 7 m五1 N H ` C L〕 b e e o ln e s h a r m f u l
t o t h e n o d u l a t i o xi a n d g r o w t li o f d e s m o d i u m h e t e r o e a r P u jn
。
U n d e r t h e e o l l d i t i o n o f s a zl z e l e v e l o f P h o s P h o r u s a n d P o t a s s i u m 15 b e n i f i e a l
t o t h en o du l at i o n
, n 主t r o g e n 一 f i x a t i o n a e t i v i t y a n d t h e g r o w t h o f D . 五e t e r o o a , -
P u m
。
O n t h e e o n t r a r y
, t h e m i d d l e e o n e e n t r a t i o n 〔3 . 0 5 m M C a ( N O 3 ) : o r 9 . 3 5
m M N H ` C l〕 15 p o i s o n o u s , a n d t h e h i g h e r l e v e l 〔 6 . l m M C a ( N O 3 ) : o r 1 8 . 7 m M
N H
` C l〕 e x e r t s o p p a r e n t l y i n h i b i t i o n o n t h e m 。 T h e e o n t e n t o f n i t r o g e n i n t h e
p l
a n t b o d i e s d c e r e a s e s w i t h t h e i n e r e a s i n g o f e o m b i n e d n i t r o g e n e o n e e n t r a t i o n
u s e d
。
K E Y W O R D S
: n o d u l a t i o n
, l i i t r o g e n
一
f i x a t i o n
, e o m b i n e d n i t r o g e n
。
金
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