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(gè)磷水平處理，研究了不同磷水平對(duì)接菌“甘農(nóng)3號(hào)”紫花苜蓿生長(zhǎng)特性的影響。結(jié)果表明，在接種根瘤菌并且在營(yíng)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(yíng)養(yǎng)液中磷水平的增大而呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，但各指標(biāo)出現(xiàn)最大值時(shí)的磷水平并不相同。株高和葉片數(shù)在磷水平為500 μmol/L時(shí)最大（P<0.05）；地上和地下生物量在磷水平為1 000 μmol/L時(shí)最大（P<0.05）；葉面積和葉綠素含量在磷水平為1 500 μmol/L時(shí)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(shí)出現(xiàn)最大值（P<0.05）。表明紫花苜蓿各器官對(duì)磷素的需求量并不相同，并且磷素并非越多越好，過(guò)多的磷反而不利于紫花苜蓿的正常生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：磷水平；根瘤菌；紫花苜蓿；生長(zhǎng)特性

中圖分類號(hào)：S 144.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：10095500（2013）01005004

紫花苜蓿素有“牧草之王”的美譽(yù)，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(guò)程，是苜蓿生長(zhǎng)發(fā)育所必需的最重要的營(yíng)養(yǎng)元素之一，在苜蓿的生長(zhǎng)和結(jié)瘤固氮過(guò)程中發(fā)揮著重要作用＼[1＼]。研究表明，施磷不但可以促進(jìn)根的生長(zhǎng)＼[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(jìn)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(guó)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(zhǎng)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(yàn)中，施磷對(duì)紫花苜蓿生長(zhǎng)特性的影響，國(guó)內(nèi)外均有相關(guān)報(bào)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(guò)營(yíng)養(yǎng)液精準(zhǔn)控制磷水平，研究不同施磷水平對(duì)紫花苜縮生長(zhǎng)特性的影響，為苜蓿合理施磷量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試苜蓿品種為甘農(nóng)三號(hào)（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(xué)草業(yè)學(xué)院提供。

1.2 營(yíng)養(yǎng)液配制

以Hogland營(yíng)養(yǎng)液為基礎(chǔ)配制營(yíng)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(yàn)設(shè)計(jì)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(wú)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(jìn)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(dāng)OD600 nm吸光度值達(dá)到0.6時(shí)進(jìn)行離心，再將離心后的菌體用無(wú)菌水打散到OD600nm值為0.6。

1.3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 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(gè)磷水平，分別為0，50，100，250，500，1 000，1 500，2 000 μmol/L；每6個(gè)塑料杯為1個(gè)重復(fù)，放入水培盒中，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，隨機(jī)排列。營(yíng)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(biāo)出液面線。在實(shí)驗(yàn)室相同條件下進(jìn)行，期間每隔4 d補(bǔ)充1次蒸餾水，保證除磷以外其他營(yíng)養(yǎng)一致。處理60 d后測(cè)定各項(xiàng)生理指標(biāo)。

1.4 測(cè)定指標(biāo)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(cè)定；葉面積采用描形稱重法測(cè)定；根瘤數(shù)人工數(shù)每個(gè)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(cè)定葉綠素含量。

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

1.5 數(shù)據(jù)處理

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

2 結(jié)果與分析

2.1 不同磷水平對(duì)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(yíng)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(yíng)養(yǎng)液中磷水平的增大而呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)，但各指標(biāo)出現(xiàn)最大值時(shí)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(shí)達(dá)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(shí)最大，并顯著大于其他處理（P<0.05），但磷素并非越多越好，過(guò)多的磷不利于紫花苜蓿的正常生長(zhǎng)；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(shí)達(dá)到最大值。表明適當(dāng)增大磷水平促進(jìn)了紫花苜蓿的地上部生長(zhǎng)，增大了紫花苜蓿的葉面積，增多了根瘤數(shù)，對(duì)提高紫花苜蓿的光合作用和根瘤固氮量具有一定的促進(jìn)作用，這與王樹(shù)起等＼[13＼]在大豆上的研究結(jié)果一致。

2.2 不同磷水平對(duì)接菌紫花苜蓿葉綠素含量的影響

隨著營(yíng)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(shí)出現(xiàn)一個(gè)高峰，但過(guò)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(zhǎng)過(guò)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(duì)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(yíng)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(shí)出現(xiàn)最大值。表明施磷不但促進(jìn)了紫花苜蓿地上部生長(zhǎng)，同時(shí)也促進(jìn)了紫花苜蓿根系的生長(zhǎng)發(fā)育，而根系又是植物最活躍的養(yǎng)分吸收器官，發(fā)達(dá)的根系有利于提高作物產(chǎn)量。磷素與根系生長(zhǎng)發(fā)育有密切關(guān)系＼[16-19＼]，對(duì)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(xiàng)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(shí)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(guó)許多地方，磷是制約苜蓿生產(chǎn)的營(yíng)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(zhǎng)對(duì)磷的需求。并且根瘤的生長(zhǎng)和形成也都必須有磷素的供應(yīng)。施磷對(duì)苜蓿產(chǎn)量的影響，國(guó)內(nèi)外均有相關(guān)報(bào)道＼[20-22＼]。試驗(yàn)中，磷素顯著促進(jìn)了紫花苜蓿地上部株高和葉片的生長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)地下部根系和根瘤的生長(zhǎng)也有顯著促進(jìn)作用。從測(cè)得的指標(biāo)來(lái)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(shí)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(shí)最大。說(shuō)明紫花苜蓿各器官對(duì)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(dāng)為最佳值。

參考文獻(xiàn)：

＼[1＼] Marschner H.Mineral nutrition of higher plants＼[M＼].London Academic Press，1995：899.

＼[2＼] 王忠.植物生理學(xué)＼[M＼].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1999.

＼[3＼] Mackay A D，Barber S A.Soil temperature effects on root growth and phosphorus uptake by corn＼[J＼].Soil Sci Soc Am J，1984，48：818-523.

＼[4＼] Sanginga N.Role of biological nitrogen fixation in legume based cropping systems：a case study of West Africa farming systems＼[J＼].Plant and Soil，2003，252：25-39.

＼[5＼] Darrell A M.Forage Crops＼[M＼].MCGRAWHILL BOOK Company，1984.

＼[6＼] Pereira P A A，Bliss F A.Nitrogen fixation and plant growth of common bean （Phased us vulgarism.） at different levels of phosphorus availability＼[J＼].Plant and soil，1987，104：79-84.

＼[7＼] 杜文華，田新會(huì)，曹致中.施磷、鉀肥及微肥對(duì)紫花苜蓿種子產(chǎn)量影響的研究進(jìn)展＼[J＼].草原與草坪，2006（6）：15-18.

＼[8＼] 劉建中，楊振聲，李繼云.利用植物自身潛力提高土壤中磷的生理有效性.生態(tài)農(nóng)業(yè)研究，1994，2（1）：16-23.

＼[9＼] Hoagland D，Arnon D I.The water culture method for growing plants without soil ＼[J＼].California Agricultural Experiment Station Bulletin，1938（1）：1-39.

＼[10＼] 李劍峰，張淑卿，師尚禮，等.解磷根瘤菌液體培養(yǎng)基類型，水平及透氣條件的比較＼[J＼].草原與草坪，2010，30（1）：28-31.

＼[11＼] 陶洪斌，林杉.打孔稱重法與復(fù)印稱重法和長(zhǎng)寬校正法測(cè)定水稻葉面積的方法比較＼[J＼].植物生理學(xué)通訊，2006，42（3）：496-497.

＼[12＼] 王磊，白由路.不同氮處理春玉米葉片光譜反射率與葉片全氮和葉綠素含量的相關(guān)研究＼[J＼].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，38（11）：2269-2270.

＼[13＼] 王樹(shù)起，韓曉增，喬云發(fā)，等.缺磷脅迫對(duì)大豆根瘤生長(zhǎng)和結(jié)瘤固氮的影響＼[J＼].大豆科學(xué)，2009，28（6）：1000-1003.

＼[14＼] 溫洋，金繼運(yùn).施磷對(duì)紫花苜蓿光合特性以及生長(zhǎng)的影響＼[J＼].中國(guó)土壤與肥料，2007（6），34-45.

＼[15＼] 呼天明，胡曉艷，李紅星.氮磷對(duì)馬蹄金抗旱性的影響＼[J＼].草地學(xué)報(bào)，2005，13（4）：313-319.

＼[16＼] Mackay A D，Barber S A.Soil temperature effects on root growth and phosphorus uptake by corn＼[J＼].Soil Sci Soc Am J，1984，48：818-523.

＼[17＼] 李壽田，韓建國(guó)，毛培勝，等.水分脅迫和施磷對(duì)草地早熟禾生長(zhǎng)的影響＼[J＼].草原與草坪，2012，32（4）：50-55.

＼[18＼] Chassot A，Richner W.Root characteristics and phosphorus uptake of maize seedlings in a Bilayered soil＼[J＼].Agron J，2002，94：118-127.

＼[19＼] 廖紅，戈振揚(yáng)，嚴(yán)小龍.水磷耦合脅迫下植物磷吸收的理想根構(gòu)型：模擬與應(yīng)用＼[J＼].科學(xué)通報(bào)，2001，46（8）：641-646.

＼[20＼] 王文.灌溉、施肥、疏枝等對(duì)紫花苜蓿種子產(chǎn)量和質(zhì)量的影響＼[D＼].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2003.

＼[21＼] Singh V，Trivedi CP.Influence of levels and source of phosphate in fodder production＼[ J＼].Madras Agricultural Journal，1981，68（2）：138-140.

＼[22＼] 張銀敏，李聰，苗麗宏.磷鉀肥對(duì)蒙農(nóng)紅豆草種子產(chǎn)量和質(zhì)量的影響＼[J＼].草原與草坪，2010，30（2）：27-32.