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8個磷水平處理，研究了不同磷水平對接菌“甘農3號”紫花苜蓿生長特性的影響。結果表明，在接種根瘤菌并且在營養供應充分的條件下，紫花苜蓿的株高、葉片數、葉面積、葉綠素含量、地上生物量和地下生物量都隨著營養液中磷水平的增大而呈現出先增大后減小的趨勢，但各指標出現最大值時的磷水平并不相同。株高和葉片數在磷水平為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，紫花苜蓿不僅是優質牧草，而且具有良好的生態效益。磷參與苜蓿體內多種物質的合成與生理生化過程，是苜蓿生長發育所必需的最重要的營養元素之一，在苜蓿的生長和結瘤固氮過程中發揮著重要作用＼[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、干草產量和種子產量＼[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反應生成沉淀；而在酸性土壤中易與Al、Fe反應生成沉淀。大多數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，磷素已成為苜蓿優質高產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，國內外均有相關報道，但紫花苜蓿的最適施磷濃度范圍迄今結果還不一致。通過營養液精準控制磷水平，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。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試苜蓿品種為甘農三號（Medicago sativa cv.Gannong No.3），供試根瘤菌菌株為中華根瘤菌（12531），均由甘肅農業大學草業學院提供。

1.2 營養液配制

以Hogland營養液為基礎配制營養液＼[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 將菌種接種于YMA固體培養基＼[10＼]上，在28 ℃恒溫培養箱進行活化培養，活化24 h后將活化的菌種一環接到裝有50 mL YMA液體培養基的250 mL三角瓶中，28 ℃，120 r/min避光培養，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，放入水培盒中，每個處理設3次重復，隨機排列。營養液每水培盒500 mL，調節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，葉面積，根瘤數及根瘤重 株高采用直尺直接測定；葉面積采用描形稱重法測定；根瘤數人工數每個植株的根瘤總數；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 數據處理

采用Excel 2003進行數據處理和圖表繪制，并用SPSS16.0進行單因素方差分析和新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同磷水平對接菌紫花苜蓿株高、葉片數、葉面積、根瘤數和根瘤重的影響

在接種根瘤菌并且其他營養供應充分的條件下，紫花苜蓿的株高、葉片數和葉面積都隨著營養液中磷水平的增大而呈現出先增大后減小的趨勢，但各指標出現最大值時的磷水平并不相同（表1）。株高和葉片數均在磷水平為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；根瘤數和根瘤重在設定的磷水平范圍內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，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，為紫花苜蓿品質和產量的提高提供物質基礎（圖1），這與溫洋等＼[14＼]、呼天明等＼[15＼]研究結果一致。

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育，而根系又是植物最活躍的養分吸收器官，發達的根系有利于提高作物產量。磷素與根系生長發育有密切關系＼[16-19＼]，對作物高產和保持品種的優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瘤率，增加苜蓿產草量和蛋白質含量，同時還可以增加土壤肥力，使苜蓿的后茬作物獲得增產。在我國許多地方，磷是制約苜蓿生產的營養元素。大部分農田土壤中總磷含量較高，但多以作物不能直接利用的形態存在。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。施磷對苜蓿產量的影響，國內外均有相關報道＼[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量分析，1 000 μmol/L的磷水平應當為最佳值。

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