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本研究以大豆(GlycinemaxL.)、草木犀(MelilotussuaveolensL.)、苜蓿(MedicagosativaL.)三种豆科作物及两个草木犀品种(草木犀、草木犀2)为材料,采用水培试验方法,对低pH、低磷、高铝、高锰等酸性土壤逆境因子胁迫下植株的生长、植物的应答反应、植物间的差异性进行了研究,并对植物间酸性土壤逆境因子胁迫适应性差异机制进行了初步分析,旨在为酸性土壤资源利用及抗逆苜蓿杂交新品种的培养提供依据。研究结果表明:
1.低pH(pH4.5、5.5)条件下作物生长受阻、生物产量显著降低。高酸度对苜蓿地上部和根部生长的影响较大,而对大豆生长的影响较小。酸害对三种豆科作物生长的影响强弱依次为:苜蓿、草木犀、大豆。在低pH胁迫条件下,根尖H+-ATP活性提高。然而,对酸敏感性较低的大豆,根尖H+-ATP活性较高,这可能是大豆酸敏感性弱的原因。
2.在铝胁迫环境下,根伸长受阻、根尖受苏木精染色,且随着A1处理浓度(3、5、10μmol·L-1A1Cls)的加大,铝的毒害加深。不同作物对铝毒害的反应有显著差异。大豆是耐铝性较强的豆科作物,3、5、10lμmol·L-1AlC13处理后,根生长正常,根尖不受苏木精染色。相反,低浓度(3、5μmol·L-1)A1处理后,草木犀、苜蓿根伸长率显著降低,根尖被苏木精染色后呈现明显紫色。三种豆科作物耐铝能力依次为大豆、苜蓿、草木犀。
3.在铝胁迫条件下,大豆根系能分泌柠檬酸,而苜蓿、草木犀根系无明显的有机酸分泌。因此,铝诱导有机酸的分泌的差异可能是大豆较苜蓿、草木犀耐铝的原因。
4.50、100μmol·L-lMn2S04处理后,植株生长受阻、生物产量降低,而植株锰含量显著升高。植株吸收的Mn主要在地上部尤其是在老叶中累积。50μmol·L-1Mn极显著抑制大豆和苜蓿的生长,而对草木犀生长的影响不显著,说明草木犀对锰毒害有较强的耐性。然而,在Mn胁迫环境下,草木犀根系积累的Mn相对较多,暗示减少Mn向地上部的运输可能是草木犀对过多的锰的一种适应机制。
5.低磷胁迫条件下植株的生物产量、含磷量显著降低。低磷对不同作物生长的影响有明显差异,0.05、0.10mmol·L-1P处理20d后苜蓿的生物产量仅为对照(0.20mmol·L-1P)的54.47%和73.75%,而大豆和草木犀的生物产量均在对照的80%以上。
6.低磷胁迫条件下,处理溶液的pH降低,而根尖ATP酶显著提高。0mmol·L-lP处理10d后,大豆、草木犀根尖ATP酶活性分别为20.5、9.3nmolP,(mgprotein·h)-1,而苜蓿根尖ATP酶活性仅为7.1nmolP;(mgprotein·h)-1。因此,根尖H+分泌能力的差异可能是大豆、草木犀较适应低磷胁迫环境的原因之一。
7.采用赋值法对三种豆科作物适应酸性土壤逆境的能力的综合评价结果表明,大豆、草木犀适应酸性土壤环境的能力高于苜蓿。
8.供试的两个草木犀品种对高浓度的A13+、Mn2+、H+的适应性差异不显著,草木犀对低磷胁迫的适应能力高于草木犀2。