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磷是植物必需营养元素之一,是植物体内许多重要化合物的成分,参与了植物体内的各种新陈代谢过程,是限制林木产量的重要因素。植物吸收土壤的磷主要是正磷酸盐,然而南方土壤中的磷容易被固定成Fe-P、Ca-P和Al-P等植物难利用的化合物,南方土壤中的全磷含量虽高,但多处于不可利用状态,并呈现出空间的斑块状分布。因此如何利用南方土壤中的难溶性磷成为林业生产上急需解决的重大课题。大量研究表明:一些植物在磷胁迫条件下能利用土壤中的难溶性磷来满足生长需要,而且这种特有的觅磷能力特性是可遗传的,这为筛选高效利用土壤磷素的植物基因型提供了可能途径。桉树是世界著名的三大速生树种,在我国南方地区广泛引种。由于长期来桉树人工林的连栽,导致短时间内消耗了林地大量养分,磷素不足成为制约桉树人工林产量的重要因素。虽然近年来在桉树对土壤磷素利用方面有不少研究,但目前的研究多是单一桉树品种在同质磷胁迫下进行的研究,缺乏不同桉树品种在异质磷胁迫条件下的比较研究。有鉴于此,本文利用胁迫植物学的研究方法,以目前南方地区引种的8种桉树品种为研究对象,通过构建异质性磷胁迫试验,模拟自然状态下土壤磷素状况,在异质性磷素胁迫条件下测定不同桉树的形态学和生理学指标,比较不同桉树在高度异质磷环境下觅养能力差异,揭示不同桉树品系对异质磷胁迫的适应机制,为磷高效利用桉树品种的筛选提供科学依据。主要研究结果如下:1.在异质性供磷条件下,苗高、地径、干物质积累量及干物质分配在不同桉树品种间的差异均达显著水平。广林9、广林3、尾巨桉3229的苗高、地径、干物质积累量均比同一胁迫条件下的其他桉树变化量大,邓恩桉、201-2、尾巨桉3216的生长量较小,巨桉5、巨桉9的生长量处于中间水平。桉树苗高、地径、干物质积累量在异质性供磷条件下增加显著,特别是尾巨桉3229、尾巨桉3216、广林9表现较为明显。不同桉树的根冠比大小排序与苗高、地径、干物质积累量大致相反,且异质性供磷条件与不供磷对照条件的根冠比表现较为一致,可见只要部分根系处于缺磷状态就表现出一定的缺磷反应。2.异质性供磷条件下8种桉树的根系长度、根系表面积、根系体积、根系平均直径差异均达到显著水平。巨桉5、广林9、巨桉9、广林3的根系长度依次减小,这4种桉树根系表面积、根系体积均比同组试验中平均值大,而尾巨桉3229、邓恩桉、201-2、尾巨桉3216的根系指标较小。其中,尾巨桉3229的根系长度、根系表面积、根系体积随着基质中含磷量的增加而产生较大变化,说明尾巨桉3229对磷胁迫变化反应敏感。根系直径在各处理和各桉树间差异不显著。巨桉5、巨桉9、广林3、广林9在各种供磷条件下的各根系形态指标表现较好,且在异质性供磷两侧都保持较高的根系生长力,这说明这4种桉树吸收养分的机会较大,能较好地适应低磷环境。在异质性供磷环境中,尾巨桉3229、巨桉9、广林3、201-2、邓恩桉主要是在供磷分室根系增生,而尾巨桉3216、巨桉5、广林9则是在非供磷一侧根系增生。3.异质性供磷条件下,巨桉9的叶(1.74g/kg)、邓恩桉的茎(1.32g/kg)、广林9的根(0.90g/kg)的磷含量最大;巨桉9、广林3、邓恩桉茎以及尾巨桉3216、广林3的根在异质性供磷条件下含磷量超过了均一性供磷处理的含磷量。除尾巨桉3229、巨桉5在供磷分室根系吸收量小于供磷分室外,其他6种桉树的供磷分室比非供磷根系吸磷量高出3.77%～35.96%。异质性供磷条件下,邓恩桉的转运效率最高,而尾巨桉3216转运效率最低;桉树随基质中磷含量的增加,利用率下降。在均一性供磷和异质性供磷环境下,桉树各器官利用效率都表现为:茎>根>叶,但在不供磷对照条件下则是:根>茎>叶。在异质性供磷条件下巨桉5的茎和叶、201-2的根磷利用效率最高,尾巨桉3229在异质性供磷和均一性供磷条件下根、茎、叶均有较高的磷利用率。4.在异质性供磷条件下,巨桉9、广林3、广林9的叶绿素A、B、叶绿素总量的含量较高,保持在不供磷对照条件下的优势。此外,邓恩桉在异质性条件下叶绿素含量增高明显。尾巨桉3229、广林9、邓恩桉的叶绿素A、B及总量的含量均比均一性供磷条件下的叶绿素含量高,说明这3种桉树能较好地吸收异质性分布的养分。叶绿素A/B随着基质中含量的增加也增加,表明叶绿素A受到磷养分的影响更大,但各处理间并不存在显著差异。5.在异质性供磷条件下,广林9和邓恩桉的丙二醛含量分别是最高、最低。其他桉树居中。尾巨桉3216、巨桉5、巨桉9、邓恩桉的丙二醛含量比不供磷对照和均一性供磷条件下的丙二醛含量低,说明这4种桉树在异质性供磷条件下的自我修复能力较强。不供磷对照下桉树的丙二醛含量与异质性供磷、均一性供磷条件下的丙二醛含量均存在显著差异,但不同桉树间的丙二醛含量不存在显著差异。6.不同供磷处理下,各种桉树可溶性蛋白差异不大,这可能是由于桉树能利用少量的磷合成蛋白,保持较高的代谢水平。不供磷对照条件下,巨桉5、201-2的可溶性蛋白含量相对高些,说明在无磷条件下其细胞总体代谢水平较为活跃;与其他试验条件相比,在异质性供磷条件下,广林3、201-2、邓恩桉的可溶性蛋白含量较高,而其他桉树品种则不然。均一性供磷条件下尾巨桉3229的可溶性蛋白含量最高。7.在异质性供磷条件下,巨桉9叶片中酸性磷酸酶活性最大,而根系酸性磷酸酶活性最高的是尾巨桉3229。除尾巨桉3216、广林9外,其他桉树叶片酸性磷酸酶活性均表现出比均一性供磷条件下的高,这表明异质性供磷条件下桉树受到部分根系处于缺磷状态的影响,产生缺磷时的生理反应,具有较高的磷素利用能力。供磷分室的根系酸性磷酸酶活性大于非供磷分室的根系。8.异质性供磷环境条件下,不同桉树间的根际pH值差别不大,而不同供磷处理间差异不大,除尾巨桉3229外,异质性供磷与均一性供磷间均不存在显著的差异。综上各指标评价,在异质性供磷条件下广林9、广林3具有较高的苗高、地径、干物质积累量,在苗高、地径、干物质积累量、根系长度、根系表面积、根系体积等形态学指标较好,尾巨桉3229、巨桉5、巨桉9表现居中,邓恩桉、201-2、尾巨桉3216等表现较差;尾巨桉3229、广林9具较强的吸光能力,其磷利用效率较高,但代谢速度处于中等水平,抗氧化能力较差。巨桉5、广林3的磷利用也较高,但其吸光能力较差,代谢水平处于中等水平。201-2、尾巨桉3216的磷利用效率比巨桉9、邓恩桉高,但抗氧化能力和吸光能力相对较弱,代谢水平相当。