全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 月 第 卷 第 期
, , 一
石灰性土壤上植物根际中 、 的形态分
布及其与植物吸收的关系
‘
范晓晖 施卫 明 刘芷宇 中国科学院南京土壤研究所 , 南京
【摘要 研究了石灰性土壤上 种作物品种根际微生态环境中 、 的形态分布 结果
表 明 , 交换态 一 、 碳酸盐结合态 一 、 无定形氧化铁 一 和交
换态 一 、 碳酸盐结合态 一 在根际土壤中都呈现明显的累积 各
品种根际 中的累积量有较大差异 相关分析表明 , 黄潮土上植株含 量 、 吸 量与根际
土壤 一 含量呈显著正相关 根际有效态 累积不仅是根际 作用的结果 , 与根系
分泌物对难溶性 活化有关 根际有效态 累积则受到根际土壤 的影响
关键词 根际 石灰性土壤 、 形态分布
, 理 泛 , ,
、 , ,‘ ￡ ,‘ , , , 一 ,
月户 , , 一
,
一 , 一 一 一 ,
一 一 , 一 一 一
一 一
,
一
, ,
引 言
养分在根际微环境中的形态转化直接
影响着土壤 一植物系统中的物质循环 这是
因为根际的特殊微生态环境使其中的化学
转化过程不 同于非根 际土壤 , 而且直接与
植物的生命活动有关 然而 , 这方面的研究
报道较少 , 尤其是对 微量元素在其 间的动
态则研究更少 有的研究表 明 , 有效态 、
在根际中呈现 累积 , 但试验 条件单一 ,
对其形 态也未进行分析 ’ 本文 旨在探索
两种石灰性土 壤上 不 同作物根际土壤 中
、 的形 态分布及其与植物吸收之间
的关系 , 从而对 、 在根际微生物系统
中的转化过程有进一步的了解
材料与方法
供试土壤
采自河南封丘由黄河冲积母质发育而成的黄
潮 土 , 有机 质 ,
·
’ 国家 自然科学基金资助项 目
年 月 日收到 , 年 月 日改回
期 范晓晖等 石灰性土壤上植物根际中 、 的形态分布及其与植物吸收的关系
一
, 土壤 、 全
、 全 · 一 ,
土 和 四 川 资 阳 由紫色 砂 页 岩 发育 的 紫色 土
, 有机质 , · 一‘
土壤 、全 、全 · 一 土
根袋 试验
试验用 目尼龙筛网做成根袋 体积为直
径 只 高度 , 装入 土壤 , 分别加
入
· 一
, 土 , 一 , 土 , 充分混匀 ,
过 目筛 然后将根袋埋入装有同样土壤
的盆 直径 高度 中 黄潮土控制土
壤水分为 、 紫色土 为 在根袋中分别播
入两种小麦品种 , 河南丰产型 的“ 宝丰 ”和耐疮型
的“ 郑引 ” , 两种大麦品种为 低效型的河南 “ 西
引 ”和 高效型的德国“ 盯 ” , 以及代表双子
叶作物的苏抗 号蕃茄品种 , 共 种植物处理 , 各
处理重复 次 间苗后 , 保 留根袋 中长有小麦 、 大
麦各 株 、蕃茄 株 生长 天后 , 收获植株地
上部 从盆中取出根袋 , 将土壤分离出来 , 过 目
筛 , 作为根际土备用
土壤中不同形态 、 的提取方法
交换 态 一
· 一
,
, 振荡 , 土液 比
碳 酸 盐 结 合 态 一
· 一 ,
, 振荡 , 土液 比 ,
氧化 锰 结 合态 一 。
· 一
,
·
, 振荡 , 土液 比
有机态 一 用 于 ℃水浴
上加热氧化 , 旬隙振荡 , 土液 比 分
次处理 , 稍干后用
· 一
, 提
取
无定形氧化铁结合态 一 。 ·
一
, 草酸一草酸钱 , 避光振荡 , 土液 比
晶形 氧化铁结合态 一
·
一
, 草酸一草酸钱 。
· 一 , 抗坏血酸 , 于沸水
浴中间隙振荡 , 土液 比
残余态 一 差减法
测定方法
土壤 、 全量测定采用 一
方法消煮 ’」 植 株样 品用浓 。 消煮 、
含量 由 一 型 原子 吸 收光谱测
定
试验结果
根际土壤中 的形态及其与植物吸
收的关系
种石 灰性 土 壤 种 植物根 际 中的
一 、 一 、 一 和 一
的含量仅 占土 壤 全 含 量 的很小部
分 黄潮土约为 表 紫色土约 。
表 根际土壤中的 绝大多数以
一 、 一 和 一 的形 态存
在 在黄潮土 中 , 一 占全 量 的
、 一 为 一 、 一
为 一 在 紫 色 土 中 , 分 别 为
、 一 和 一
与非根际土壤 中不同形态的 含量
相 比 , 黄潮土植物根际的 一 都呈现
累积的趋势 , 而 一 则出现亏缺现象 ,
表明植物根系对有机态铁的转化利用程度
较高 一 在麦类作物 的根 际 中 明显
累积 , 其中以小麦郑引品种累积量最高 累
积量达 显著差异 , 而在双子叶植物的
蕃茄根际中则呈现亏缺 , 说明不同种类的
植物根系对 一 的转化能力不 同 在
紫色土上 , 不 同植物根际的 一 含量
极低 , 达不到检测水平 , 一 和
, 与黄潮土相似 , 也存在明显累积 , 其中
仍以麦类作物根际中 一 的累积量高
于蕃茄根际
麦类作物的含 量和吸 总量在黄
潮土和紫色土上都明显高于蕃茄 , 品种间
的吸 总量也达到显著差异 表 、 黄
潮土上 种麦类作物吸 总量 以郑引品
种最高 , 看来与郑 引品种在 石灰性土壤上
具有较强的吸收利用土壤 中 的能力有
关 ‘ , 这种吸 能力的增加相应地反映在
根际土壤中 一 亏缺和 一 累
积较少 相关分析表明 , 黄潮土上生长的植
应 用 生 态 学 报 卷
表 黄潮土根际中 的形态分布状况
一 口 哪 一 范
土 壤 植物种类
丢飞
各种形态含量 一
一 一 一 一 · 一 一 一
根际土 小麦 宝 丰
奋‘
郑 引
,
大麦
丢一
蕃 茄
走
西 引
德 麦
一
苏 抗
企飞
,
非根际土
。
。
二
阴
表 紫色土根际中 的形态分布状况
土 壤
根际土
植物种类
子 是一
各种形态 含量 一 ,
一 一 一 一 一 一 一
小麦
丫犷 奋
宝 丰
一
郑 引
大麦
哥【
西 引
月
德 麦
一
苏 抗
奋
蕃 茄
奋【
《
非根际土 赶一
玉 、 , , , 。 , ‘于 肠 、 ,
表 黄潮土上种植的植株含 益及吸 总量
一
, , ,
表 紫色土上种植的植株含 量及吸 总量
几
植株 含 。 量
植物种类
是 是一
。
植株含 量
奋一
一
植物种类
子之
植株总吸 量
一 矛一
苦泣
奋一 ” 拜
一
植株总吸 量
】
拜
小 麦 宝 丰
,
郑 引
。
小 麦 宝 丰
大麦 酉 引
一
大 麦
走
郑 引
西 引
德 麦
奋
德
梦 苏抗
正一
董 苏 抗
旧
于
期 范晓晖等 石灰性土壤上植物根际中 、 的形态分布及其与植物吸收的关系
株含 量和吸 总量都与根际土壤 中的 在 种土壤上的不 同作物根际 中 , 都
一 含量呈显著正相关 , 相关 系数 是 以残余态 占全 量 的 比例最高
分别 为
’ ‘ 和 ‘ 植 株 含 表 、 , 黄 潮 土 占 , 紫 色 土 为
量 一 一 含量 和 植 一 分别占全 量的 一
株吸 总量 一 一 一 和 一 、 一 为
含 量 , 表 明根 际土壤 中 一 是植物 一 和 一 但 氧 化 锰
铁素转化过程中重要的可给性指标之一 相 差 较 大
, 黄 潮 土 上 为 一
紫色土上麦类作物的吸 量也以郑 , 紫 色土 上 可 达 一 而
引品种最高 相关分析表 明 , 紫色土植物根 一 介也 有 所 不 同 , 分 别 为 一
际中各形 态 与植株含 量和吸 总 和 一 , 其它 如 一
量的关系没有黄潮土上显著 各占 一 和 一 、
根际土壤 中 的形 态及其与植物 占 一 和 一 根
吸收的关系 际与非根际相 比 , 黄潮土和 紫色土 上 种
表 黄潮土根际 中 的形态分布状况
一
土 壤
〕 】
根际土
植物种类 各种形态 含量
一 ,
】 矛一 一 一 一 一 一 一 一
小 麦
之
宝 丰
奋 色
郑 引
、 幻
大 麦
沂
酉 引
蕃 茄
矛
德 麦
壬
苏 抗
它 奋一
。
全 一
植 物 根 际 中 一 的 累积 最 明显 达
显著水平 在黄潮土中 , 根际 一
是 非根际 的 倍左右 在紫 色土 中则达
倍左右 一 在两种土壤的根际
内也有较明显的 累积 , 但根际 一 和
一 含 量 在植物种类 间无规律性
差异 在两种土壤的不同植物根际 中
都表 现 为 亏 缺 差 异 达 显 著 水 平 , 表 明
在植物根 系作用 下易 于转化为有效
态 紫色土的植物根际中 飞 的亏缺量和
一 累积量都高于黄 潮土 , 这 与紫 色
土植物根际 中有效态 含量低于黄潮土
的结果相符 , 因为石灰性土壤上有效态
含量不足可导致根际土壤中 过量活
化 , 使根际有效态 含量大幅度增加〔, 」
植物种类间的 亏缺程度虽有显著差
异 , 但并无 明显规律 根际 中 一 、
一 含量表明 , 根系对其影响较小 ,
可以认为这两种形态 对植物 素营
养作用不大
植物种类间的植株含 量存在明显
差异 表 、 小麦的含 量显著高于大
麦植株 , 植株总吸 量也相同 这与土壤
· ’ 为 显著水平 , 为 肠显著水平
应 用 生 态 学 报 卷
中不 同形 态 的亏缺有 一定的相关性 总量与根际土壤中各形态 含量都没有
但相关分析表 明品种 间含 量 、 吸 达到显著相关
表 ‘ 紫色土根际 中 的形态分布状况
脚 加
土 壤 植物种类
】资一 奋
各种形态含量 一 ,
一 一 一 一 一 一 一
根际土 小麦
二
宝 丰
一
郑 引
‘ 。﹄曰,厅
大 麦 西 引
德 麦
一 是
苏 抗
一 奋
。
少
非根际土 。
表 , 黄潮土上种植的植株含 量 及吸 总量
吕
一
讨 论
植物种类
奋 一
植株 含 量 植株总吸 量
奋一】是
是 泛 卜
拜 · 一 毛一 拜
月了乃‘亡月隆小 麦
壬
大 麦
是一
宝 丰
矛一
郑 引
西 引
德 麦
【
苏 抗
之、
是一
生
,
表 紫色土上种植的植株含 量及吸 总量
盛
扭
植株 含 量 植株总吸 量
植物种类
矛一 左 矛泣
” · 一 士‘ 产
宝 丰
矛
郑 引
西 引
德 麦
丢王
苏 抗
奋
大 麦
乏
蕃茄
壬
上述实验结果表明 , 根际 中 一 、
一 和 一 都呈现 累积 在紫
色土上 , 植物根际 的下降 表 可能促
进了根际有效 含量的增加 , 而在黄潮土
上 , 植物根 际 有上升趋 势 , 有效 量
却同样有所提高 , 表明这些形态 。 的累积
并不仅是根际 作用的结果 根据
等叫的报道 , 大麦根际有效 增加与植
物分泌的 载体 麦根酸 有关 因而黄潮
土 、 紫色土根际中有效态 累积主要与植
物根系生理 活性对土壤 中难溶性 的活
化有关 施卫 明仁习培育试验中证实麦根酸
类物 质可以络合溶解无定形氧化铁 而本
文的结果 , 麦类作物根际中有效 累积量
明显高于蕃茄根际 , 也进一步说明在生长
条件下 , 麦类作物根 系分泌的特定分泌物
对难溶性 具有的活化能力 比双子叶植
物蕃茄高得多 可以看出 , 根系的生理活动
对根际中难溶性 活化 , 主要与不同植物
的根系特性和根系分泌物类型有关
根际土壤中 一 、 一 呈
明显累积的结果与 , 〕报导的结果
期 范晓晖等 石灰性土壤上植物根际中 、 的形态分布及其与植物吸收的关系
表 , 不同品种根际 、 值
根际 卜
土壤类型 小 麦 卜 大 麦
宝 丰
奋
郑 引 西 引
蕃 茄 非根际土
苏 抗 一
黄潮土
紫色土 卜
德 麦
。
。
相类似 「 根际有效态 累积的原因 , 看
来与根际 明显下 降有关 试验结果表
明 , 种植物 根 际 的下 降而导 致高价
还原成低价 , 提高了土壤中 的
有效性 ’ 根 际 明显亏缺 , 而
一 、 一 显 著 累积 也证 明 了这 一
点 除此 以外 , 其它 因 素也与这 种 活化有
关 , 如 曾报道微生物活性对有效态
含量 的变化有较大影 响‘ , 而 ’‘
则认为 , 根 系分泌的低分子量有机物对土
壤 中 的还原 , 与土壤 中有效态
含 量提高有 关 石 灰性 土壤 有 效态 含
量 不足也可诱 导 根 际氧化锰 活化量 的增
加 「刘 总之 , 、 在根 际 微生 态 系统 中
动态变化与植物的根 系活动及 由此而形成
的根际微生态环境有密切关系 随着这方
面研究的深化 , 调节根际微环境 , 提高该生
态系统 中养分的有效性和 在土壤 一植物 间
的循环 , 对推动农业生产将有着重要意义
参考文献
【 」 于天仁主编 土壤化学原理 科学 出版社 , 北
京 , 一
·
「」 劳家怪 主编 土壤农化分析手册 农业 出版
社 , 北京 , 一
·
【 〕 施卫 明 、 刘芷宇 麦类作物根际麦根酸的分
布和难溶性铁的活化 科学通报 , 一
·
〔们 施卫 明 , 缺铁胁迫下植物 根外介质 的变
化及其影响因紊 植物生理通讯 , 一
〕 , ,
是鱼 少 , 一
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