玉米高效利用磷资源的根系互作过程及其作用机制

发布时间：2017-12-17 12:13

  本文关键词：玉米高效利用磷资源的根系互作过程及其作用机制

  更多相关文章： 蚕豆 间作 根系相互作用 磷利用效率 觅食行为

【摘要】：改变传统农业高度依赖大量磷肥投入的生产模式,充分发挥植物高效利用磷资源的生物潜力是现代农业发展的新方向。植物根系形态、生理特征受局部养分的影响,也受相邻植物的调控,而有关互作体系植物根系如何协同响应局部养分和相邻植物,高效利用磷资源的研究相对较少。本研究以玉米为研究对象,利用分根土培、砂培的方法结合遮荫和微根管原位跟踪照相技术,系统研究了相邻植物玉米、蚕豆对目标玉米利用磷资源的影响,揭示了互作体系玉米根系生长的动态规律,探讨了根系觅食磷资源的行为,分析光照对目标玉米根系生长与空间分布的影响,以深入理解相邻植物调控玉米根系高效利用磷资源的作用机制。主要结果与研究进展如下：(1)蚕豆提高根际磷的有效性,诱导玉米根系的增生,促进玉米对磷的吸收利用：玉米/蚕豆体系目标玉米总根长、地上部生物量以及磷吸收量显著高于玉米/玉米体系；不同供磷强度下,相邻植物蚕豆的根长显著低于相邻植物玉米,但其酸性磷酸酶和有机酸的分泌显著高于玉米；局部磷资源刺激了玉米根系的增生,对蚕豆根系生长没有显著影响,同时相邻植物蚕豆活化土壤难溶性磷,提高土壤磷的有效性促进了目标玉米根系的生长,目标玉米磷的吸收量显著高于磷均质供应的处理。该研究揭示了植物根系响应局部养分和相邻植物的根际调控机制。(2) 相邻植物通过改变玉米根系的生长方向影响其根系觅食局部磷资源的行为：玉米/玉米体系目标玉米躲避相邻植物玉米；玉米/蚕豆体系目标玉米根系沿着蚕豆根系生长。在远离相邻植物的磷富集区,玉米/玉米体系目标玉米根系生物量、总根长、细根比例显著高于玉米/蚕豆体系,其停留在磷富集区的时间显著低于玉米/蚕豆体系,养分的供应方式对根系停留在养分富集区的时间没有显著影响。该研究阐明了相邻植物通过影响根系空间分布调节根系觅食养分行为的机制。(3) 玉米根系对局部磷资源和相邻植物的协同响应随植物生长时间呈动态变化：生长前期互作体系目标玉米对相邻植物玉米、蚕豆无响应,目标玉米根系空间分布受养分资源的影响,后期目标玉米躲避相邻植物生长,根系空间分布开始出现不对称性；增加养分竞争区域磷的供应强度,目标玉米出现空间分布不对称性的时间推迟；不同养分处理,玉米/蚕豆体系目标玉米空间不对称性出现的时间早于玉米/玉米体系。该研究表明相邻植物的生长时期影响目标玉米根系的空间分布。(4) 玉米根系对局部磷资源和不同相邻植物的协同响应依赖于光照强度对相邻植物根系生长的影响：降低光照显著降低了植物根系生物量和总根长；与高光照条件相比,降低光照强度玉米/玉米体系目标玉米根系对相邻植物玉米和磷资源的协同响应消失；玉米、蚕豆之间的亲缘识别效应表现为玉米躲避蚕豆生长,并且这种响应不受光照强度的影响,增加竞争区域养分供应强度,可以缓解目标玉米对蚕豆的躲避行为。该研究表明玉米／蚕豆体系玉米根系的生长与分布由养分的有效性和根系间的亲缘识别效应共同决定。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S513

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本文编号：1300067