不同磷水平對接種根瘤菌紫花苜蓿生長特性的影響

齊敏興　劉曉靜　張曉磊　劉艷楠

摘要：采用砂培方法，以NaH2PO4為磷源，設(shè)8個磷水平處理，研究了不同磷水平對接菌“甘農(nóng)3號”紫花苜蓿生長特性的影響。結(jié)果表明，在接種根瘤菌并且在營養(yǎng)供應(yīng)充分的條件下，紫花苜蓿的株高、葉片數(shù)、葉面積、葉綠素含量、地上生物量和地下生物量都隨著營養(yǎng)液中磷水平的增大而呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，但各指標出現(xiàn)最大值時的磷水平并不相同。株高和葉片數(shù)在磷水平為500 μmol/L時最大（P<0.05）；地上和地下生物量在磷水平為1 000 μmol/L時最大（P<0.05）；葉面積和葉綠素含量在磷水平為1 500 μmol/L時最大（P<0.05）。而根瘤數(shù)和根瘤重則隨磷水平的增大而一直增大，并在磷水平為2 000 μmol/L時出現(xiàn)最大值（P<0.05）。表明紫花苜蓿各器官對磷素的需求量并不相同，并且磷素并非越多越好，過多的磷反而不利于紫花苜蓿的正常生長。

關(guān)鍵詞：磷水平；根瘤菌；紫花苜蓿；生長特性

中圖分類號：S 144.3 文獻標識碼：A 文章編號：10095500（2013）01005004

紫花苜蓿素有“牧草之王”的美譽，紫花苜蓿不僅是優(yōu)質(zhì)牧草，而且具有良好的生態(tài)效益。磷參與苜蓿體內(nèi)多種物質(zhì)的合成與生理生化過程，是苜蓿生長發(fā)育所必需的最重要的營養(yǎng)元素之一，在苜蓿的生長和結(jié)瘤固氮過程中發(fā)揮著重要作用＼[1＼]。研究表明，施磷不但可以促進根的生長＼[2，3＼]，還能提高根瘤菌的侵染能力，使豆科植物有效根瘤數(shù)增多＼[4＼]，促進根瘤的固氮能力并顯著提高紫花苜蓿的飼草品質(zhì)、干草產(chǎn)量和種子產(chǎn)量＼[5-7＼]。然而，我國約有2/3的耕地土壤缺磷＼[8＼]。在堿性土壤中可溶性磷易與Ca反應(yīng)生成沉淀；而在酸性土壤中易與Al、Fe反應(yīng)生成沉淀。大多數(shù)土壤中總磷含量較高，但有效磷含量較低，不能滿足植物正常生長需要，磷素已成為苜蓿優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要限制因素之一。在大田施肥試驗中，施磷對紫花苜蓿生長特性的影響，國內(nèi)外均有相關(guān)報道，但紫花苜蓿的最適施磷濃度范圍迄今結(jié)果還不一致。通過營養(yǎng)液精準控制磷水平，研究不同施磷水平對紫花苜縮生長特性的影響，為苜蓿合理施磷量提供科學依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試苜蓿品種為甘農(nóng)三號（Medicago sativa cv.Gannong No.3），供試根瘤菌菌株為中華根瘤菌（12531），均由甘肅農(nóng)業(yè)大學草業(yè)學院提供。

1.2 營養(yǎng)液配制

以Hogland營養(yǎng)液為基礎(chǔ)配制營養(yǎng)液＼[9＼]。

大量元素Ca（NO3）2·4H2O 4 mmol/L，MgSO4·7H2O mmol/L，KNO3 6 mmol/L，NH4Cl 0.57 mmol/L；

微量元素為H3BO3 42 μmol/L，MnSO4·H2O 9 μmol/L，ZnSO4·7H2O 1 μmol/L，NaMoO4·2H2O 0.1 μmol/L，CuSO4·5H2O 0.3 μmol/L；

鐵鹽為EDTA鈉鐵0.1 mmol/L。

1.3 試驗設(shè)計與方法

1.3.1 種子處理 選取大小均勻，顆粒飽滿種子，首先用95%乙醇浸泡5 min，再用0.1% HgCl2溶液滅菌6～10 min，然后無菌水沖洗5～6次。

1.3.2 菌種培養(yǎng) 將菌種接種于YMA固體培養(yǎng)基＼[10＼]上，在28 ℃恒溫培養(yǎng)箱進行活化培養(yǎng)，活化24 h后將活化的菌種一環(huán)接到裝有50 mL YMA液體培養(yǎng)基的250 mL三角瓶中，28 ℃，120 r/min避光培養(yǎng)，當OD600 nm吸光度值達到0.6時進行離心，再將離心后的菌體用無菌水打散到OD600nm值為0.6。

1.3.2 試驗設(shè)計 采用砂培方法，選用直徑7 cm、高8.5 cm的塑料杯，裝入高溫滅菌的粗砂230 g。每杯播10粒已消毒的種子，覆蓋干沙50 g。以NaH2PO4作為磷源，設(shè)8個磷水平，分別為0，50，100，250，500，1 000，1 500，2 000 μmol/L；每6個塑料杯為1個重復(fù)，放入水培盒中，每個處理設(shè)3次重復(fù)，隨機排列。營養(yǎng)液每水培盒500 mL，調(diào)節(jié)pH為7.0，使液面保持一致，并標出液面線。在實驗室相同條件下進行，期間每隔4 d補充1次蒸餾水，保證除磷以外其他營養(yǎng)一致。處理60 d后測定各項生理指標。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 株高，葉片數(shù)，葉面積，根瘤數(shù)及根瘤重 株高采用直尺直接測定；葉面積采用描形稱重法測定；根瘤數(shù)人工數(shù)每個植株的根瘤總數(shù)；根瘤重將摘下的根瘤在電子天平上稱鮮重。

1.4.2 葉綠素含量及地上地下生物量 采用丙酮浸提法＼[12＼]測定葉綠素含量。

采用105～110 ℃殺青30 min后，70～80 ℃烘至恒重，測定地上地下生物量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003進行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制，并用SPSS16.0進行單因素方差分析和新復(fù)極差法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同磷水平對接菌紫花苜蓿株高、葉片數(shù)、葉面積、根瘤數(shù)和根瘤重的影響

在接種根瘤菌并且其他營養(yǎng)供應(yīng)充分的條件下，紫花苜蓿的株高、葉片數(shù)和葉面積都隨著營養(yǎng)液中磷水平的增大而呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，但各指標出現(xiàn)最大值時的磷水平并不相同（表1）。株高和葉片數(shù)均在磷水平為500 μmol/L時達到最大值，且與其他處理之間差異顯著（P<0.05）；葉面積在磷水平為1 500 μmol/L時最大，并顯著大于其他處理（P<0.05），但磷素并非越多越好，過多的磷不利于紫花苜蓿的正常生長；根瘤數(shù)和根瘤重在設(shè)定的磷水平范圍內(nèi)均隨磷水平的增大而增大，并在磷為2 000 μmol/L時達到最大值。表明適當增大磷水平促進了紫花苜蓿的地上部生長，增大了紫花苜蓿的葉面積，增多了根瘤數(shù)，對提高紫花苜蓿的光合作用和根瘤固氮量具有一定的促進作用，這與王樹起等＼[13＼]在大豆上的研究結(jié)果一致。

2.2 不同磷水平對接菌紫花苜蓿葉綠素含量的影響

隨著營養(yǎng)液中磷水平的增大，紫花苜蓿葉片葉綠素a、b和a+b均增大，且均在磷濃度為1 500 μmol/L時出現(xiàn)一個高峰，但過高的磷濃度反而使紫花苜蓿葉片葉綠素含量降低。表明在紫花苜蓿生長過程中，適宜的增加施磷量可以提高紫花苜蓿葉片的葉綠素含量，從而提高其光合能力，為紫花苜蓿品質(zhì)和產(chǎn)量的提高提供物質(zhì)基礎(chǔ)（圖1），這與溫洋等＼[14＼]、呼天明等＼[15＼]研究結(jié)果一致。

2.3 不同磷水平對接菌紫花苜蓿地上和地下生物量的影響

紫花苜蓿的地上生物量和地下生物量隨著營養(yǎng)液中磷水平的增大而先增大后減小，并都在磷水平為1 000 μmol/L 時出現(xiàn)最大值。表明施磷不但促進了紫花苜蓿地上部生長，同時也促進了紫花苜蓿根系的生長發(fā)育，而根系又是植物最活躍的養(yǎng)分吸收器官，發(fā)達的根系有利于提高作物產(chǎn)量。磷素與根系生長發(fā)育有密切關(guān)系＼[16-19＼]，對作物高產(chǎn)和保持品種的優(yōu)良特性具有顯著作用。

3 討論

施肥和接種根瘤菌是種植紫花苜蓿的兩項栽培措施。豆科植物接種根瘤菌能夠有效增加根瘤的固氮效率，提高苜蓿的出苗率和幼苗結(jié)瘤率，增加苜蓿產(chǎn)草量和蛋白質(zhì)含量，同時還可以增加土壤肥力，使苜蓿的后茬作物獲得增產(chǎn)。在我國許多地方，磷是制約苜蓿生產(chǎn)的營養(yǎng)元素。大部分農(nóng)田土壤中總磷含量較高，但多以作物不能直接利用的形態(tài)存在。不施磷肥的土壤所釋放的磷根本不能滿足作物快速生長對磷的需求。并且根瘤的生長和形成也都必須有磷素的供應(yīng)。施磷對苜蓿產(chǎn)量的影響，國內(nèi)外均有相關(guān)報道＼[20-22＼]。試驗中，磷素顯著促進了紫花苜蓿地上部株高和葉片的生長，同時對地下部根系和根瘤的生長也有顯著促進作用。從測得的指標來分析，株高和葉片數(shù)在500 μmol/L的磷水平為最大值；地上和地下生物量在1 000 μmol/L時為最大值；葉面積和葉綠素在1 500 μmol/L為最大值；而根瘤數(shù)和根瘤重則在2 000 μmol/L時最大。說明紫花苜蓿各器官對磷素的敏感程度不相同，單從提高紫花苜蓿產(chǎn)量分析，1 000 μmol/L的磷水平應(yīng)當為最佳值。

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