根际土壤钾动态

1、 有关根际钾的研究曾有一些报道：有关根际钾的研究曾有一些报道： 用放射性同位素用放射性同位素86Rb进行的研究发现进行的研究发现,玉米根系周围有玉米根系周围有明显的钾亏缺区明显的钾亏缺区; 研究油菜根际土壤与土体土壤中交换性钾的动态变化后研究油菜根际土壤与土体土壤中交换性钾的动态变化后,也发现在油菜根际也有明显的钾亏缺区也发现在油菜根际也有明显的钾亏缺区; 玉米根际微区土壤中吸收的钾有玉米根际微区土壤中吸收的钾有20%来自非交换性钾来自非交换性钾; 洋葱根际钾的亏缺范围可达到数厘米洋葱根际钾的亏缺范围可达到数厘米; Tan用电子探针测定近根用电子探针测定近根0.20.3 mm内有钾的富集内有钾

2、的富集; 曹一平等的研究也表明曹一平等的研究也表明,在在2种不同质地土壤上栽培的小种不同质地土壤上栽培的小麦麦,其根际钾的亏缺明显不同其根际钾的亏缺明显不同,砂土上最大钾的亏缺率达砂土上最大钾的亏缺率达77%，在，在1 mm左右有钾的相对富集左右有钾的相对富集,最大亏缺出现在最大亏缺出现在4 mm左右左右,亏缺区一直伸展到亏缺区一直伸展到15 mm。钾营养效率不同的小麦品种间根际钾营养动态的比较钾营养效率不同的小麦品种间根际钾营养动态的比较 由此可见由此可见,影响根际微区钾素状况的因素主要是土壤影响根际微区钾素状况的因素主要是土壤和植物自身特性。和植物自身特性。 本研究从本研究从20个小麦品种

3、中筛选出钾效率存在显著差个小麦品种中筛选出钾效率存在显著差异的异的4个品种个品种,并将它们划分为并将它们划分为4种类型。研究钾效率不种类型。研究钾效率不同的小麦品种根际钾的营养特点同的小麦品种根际钾的营养特点,查明钾效率与小麦对查明钾效率与小麦对土壤中速效钾、缓效钾的利用能力的关系。土壤中速效钾、缓效钾的利用能力的关系。1材料与方法材料与方法1.1供试作物供试作物 4个小麦品种个小麦品种,钾营养特性为钾营养特性为: 京核京核1号为低效低响型号为低效低响型; 太核太核5025为高效低响型为高效低响型; 6154为低效高响型为低效高响型; 京选偃京选偃6为中间类型。为中间类型。1.2植株培养及试验

4、装置植株培养及试验装置1.2.1根际土壤钾的变化根际土壤钾的变化采用改进的分室培养方法采用改进的分室培养方法, 总总体分为体分为3室室,中室及左右各中室及左右各1个边室个边室,中室两边为中室两边为350目尼龙目尼龙网。该尼龙网的特点是根系不能通过网。该尼龙网的特点是根系不能通过,而水分和养分可自而水分和养分可自由通过由通过,这样可有效地形成根区、根际土壤区域、土体土这样可有效地形成根区、根际土壤区域、土体土壤区域。试验所用土壤为砂壤土壤区域。试验所用土壤为砂壤土,其土壤含钾量为其土壤含钾量为:速效钾速效钾45.5 mgkg-1,缓效钾缓效钾87.0 mgkg-1。 所有处理均不施钾肥所有处理均

5、不施钾肥,只施用氮、磷肥。各品种重复只施用氮、磷肥。各品种重复3次次,小麦生长期从边室定量浇水。生长小麦生长期从边室定量浇水。生长35 d后收获后收获2.2H+分泌量的测定分泌量的测定将小麦种子消毒处理后在饱和将小麦种子消毒处理后在饱和CaSO4溶液中浸泡溶液中浸泡0.5 h, 发芽发芽4 d后挑选生长一致的幼苗冲后挑选生长一致的幼苗冲洗干净洗干净,移栽于蒸馏水中。移栽于蒸馏水中。3 d后后,去掉胚乳去掉胚乳,然后转入然后转入pH6.5的营养液中。的营养液中。 小麦在正常营养液中培养至小麦在正常营养液中培养至5叶龄时叶龄时,在测定在测定H+分泌量之分泌量之前前,先在无钾营养液中放置先在无钾营养

6、液中放置24 h,取取15株生长一致的幼苗用株生长一致的幼苗用0.2 mmolL-1CaSO4溶液浸洗溶液浸洗3次次,吸干水分后放入吸干水分后放入50 mL吸吸收液中收液中,吸收液由吸收液由K2SO4和和CaSO4组成组成,浓度分别为浓度分别为1.0 mmolL-1,0.5 mmolL-1,并吸收并吸收3 h,然后用标准然后用标准NaOH滴定滴定吸收液中的吸收液中的H+量的变化。量的变化。1.3土壤速效钾和缓效钾含量的取样土壤速效钾和缓效钾含量的取样 中室小麦取出后中室小麦取出后,用人工方法将湿度适宜的用人工方法将湿度适宜的2个个边室土由内向外逐层推移进行根际土样的分离边室土由内向外逐层推移进

7、行根际土样的分离,切片切片距离如下距离如下:近根近根014 mm内每内每2 mm切切1片片,共共7;1420 mm内内,每每3 mm切切1片片,共共2片片;2040 mm内内,每每5 mm切切1片片,共共4片片; 4050 mm,每每10 mm切切1片片,共共1片。片。 左右左右2个边室同时进行切片个边室同时进行切片,并将同样距离并将同样距离的切片土壤混合的切片土壤混合,风干后测定土壤速效钾和缓效钾含风干后测定土壤速效钾和缓效钾含量。量。2.1小麦生物量和钾吸收量小麦生物量和钾吸收量 京核京核1号的生物量和根系生长量较高号的生物量和根系生长量较高; 6154的根系生长量也较大的根系生长量也较大

8、,但其冠但其冠/根比根比较小较小, 可能是利用养分的效率较低。可能是利用养分的效率较低。 相反相反,高效低响型品种太核高效低响型品种太核5025的根系和地上部的生长量均较低的根系和地上部的生长量均较低,但其冠但其冠/根比值根比值最高。最高。 京核京核1号的吸钾量仍是最高。京选偃号的吸钾量仍是最高。京选偃6体内的钾含量最低体内的钾含量最低,比其他比其他4个品种低个品种低6.5%19.6%,但钾的利用效率最高。但钾的利用效率最高。2.2小麦根际土壤中钾的变化小麦根际土壤中钾的变化速效钾的变化速效钾的变化 京核京核1号根际土壤速效钾在距根表号根际土壤速效钾在距根表14 mm范围内有明显的范围内有明显

9、的钾亏缺区钾亏缺区,亏缺的强度较大亏缺的强度较大,说明京核说明京核1号对速效钾的吸收能号对速效钾的吸收能力较强力较强,这可能与京核这可能与京核1号是一个耐低钾能力强的品种有关。号是一个耐低钾能力强的品种有关。相反相反,钾高效品种太核钾高效品种太核5025根际钾的耗竭程度不大根际钾的耗竭程度不大,这与其在这与其在苗期吸收钾能力差、而利用效率较高的特性相吻合。苗期吸收钾能力差、而利用效率较高的特性相吻合。 6154根际速效钾的动态变化与太核根际速效钾的动态变化与太核5025相似相似,在近根表在近根表6 mm范围内钾的耗竭程度较小范围内钾的耗竭程度较小,在这个微区速效钾含量相对在这个微区速效钾含量相

10、对较高较高,随后在距根表随后在距根表614 mm范围内也出现了不同程度的范围内也出现了不同程度的钾素亏缺钾素亏缺,但亏缺的程度不大。但亏缺的程度不大。 京选偃京选偃6根际钾在近根表根际钾在近根表10 mm范围出现了钾离子的亏缺范围出现了钾离子的亏缺,但亏缺的程度较小但亏缺的程度较小,且亏缺比较平缓且亏缺比较平缓,这反映了植株对速效钾这反映了植株对速效钾的吸收能力较低。的吸收能力较低。小麦根际土壤中缓效钾的耗竭小麦根际土壤中缓效钾的耗竭小麦根际土壤缓效钾的变化与速效钾有所不同小麦根际土壤缓效钾的变化与速效钾有所不同, 4个小麦品种根际缓效钾都出现明显的亏缺。个小麦品种根际缓效钾都出现明显的亏缺。

11、 从亏缺范围来看从亏缺范围来看, 4个品种差异不大个品种差异不大,均在距根表均在距根表14 mm左左右右,但亏缺程度有明显的差异。但亏缺程度有明显的差异。 与根际速效钾的变化相似与根际速效钾的变化相似,京核京核1号小麦根际缓效钾的亏缺号小麦根际缓效钾的亏缺程度最大程度最大,表明该品种对缓效钾的利用能力较强。其他表明该品种对缓效钾的利用能力较强。其他3个品种根际缓效钾的亏缺程度差异不大个品种根际缓效钾的亏缺程度差异不大,其亏缺率也低于京其亏缺率也低于京核核1号。号。 正常浓度范围内正常浓度范围内,植物对钾的吸收是一个主动过程植物对钾的吸收是一个主动过程,同时分泌质子同时分泌质子,使溶液酸化。使溶

12、液酸化。4个品种中个品种中, 6154根系根系H+的分泌量最大的分泌量最大,京选偃京选偃6分泌质子的能力较差。分泌质子的能力较差。6154属属低效高响型品种低效高响型品种,在钾充足供应时在钾充足供应时,其根系生长量较大其根系生长量较大,因此总的质子分泌量较大。因此总的质子分泌量较大。但是但是,单位根的单位根的H+分泌量除京选偃分泌量除京选偃6外外, 3个品种间无明显差异。京选偃个品种间无明显差异。京选偃6在苗期在苗期吸收钾的能力较差、钾利用效率较高等特性与此相吻合。吸收钾的能力较差、钾利用效率较高等特性与此相吻合。小麦根系分泌小麦根系分泌H+量的差异量的差异 从从4个小麦品种根际土壤速效钾和缓

13、效钾的变化来看个小麦品种根际土壤速效钾和缓效钾的变化来看,不同不同钾效率的小麦品种间存在明显的差异钾效率的小麦品种间存在明显的差异,这与其对土壤中钾的吸这与其对土壤中钾的吸收和钾在体内的累积量基本一致。收和钾在体内的累积量基本一致。 京核京核1号在苗期吸钾量高号在苗期吸钾量高,其根际土壤速效钾和缓效钾的亏其根际土壤速效钾和缓效钾的亏缺程度最大缺程度最大,表明该品种对土壤钾的吸收利用能力较强。同时表明该品种对土壤钾的吸收利用能力较强。同时,该小麦根系分泌该小麦根系分泌H+的能力较强的能力较强,这可能是其能很好利用根际土这可能是其能很好利用根际土壤速效钾和缓效钾的主要原因之一。但是壤速效钾和缓效钾

14、的主要原因之一。但是,由于该品种的产量由于该品种的产量水平不高水平不高,不符合常规育种的要求。不符合常规育种的要求。 其他其他3个品种根际土壤中速效钾和缓效钾的亏缺程度明显个品种根际土壤中速效钾和缓效钾的亏缺程度明显较低较低,植株所吸收的钾量也明显低于京核植株所吸收的钾量也明显低于京核1号。号。 6154、太核、太核5025根际速效钾含量相对较高根际速效钾含量相对较高,而缓效钾含量较而缓效钾含量较低低,可能是由于其根系活化作用较强可能是由于其根系活化作用较强,导致土壤缓效钾和矿物钾导致土壤缓效钾和矿物钾释放较多释放较多,这种特性对于我们选育耐低钾的钾高效小麦品种非这种特性对于我们选育耐低钾的钾

15、高效小麦品种非常重要。因为常重要。因为,大多数土壤的全钾含量并不低大多数土壤的全钾含量并不低,只是由于速效钾只是由于速效钾含量较低含量较低,钾素供应不足而导致作物缺钾。因此钾素供应不足而导致作物缺钾。因此,作物能否有效作物能否有效地活化并利用土壤中的难溶性钾也是钾高效品种选育中一个地活化并利用土壤中的难溶性钾也是钾高效品种选育中一个非常重要的指标之一。非常重要的指标之一。 同时应该看到同时应该看到,正是因为太核正是因为太核5025在苗期对土壤中钾的耗竭在苗期对土壤中钾的耗竭较少较少,有足够的钾供其后期生长发育所用有足够的钾供其后期生长发育所用,为其获得高产奠定基为其获得高产奠定基础础,这种材料是育种上最有价值的类型。这种材料是育种上最有价值的类型。 钾效率的高低是由钾效率的高低是由3个方面决定的个方面决定的,即即根系对土壤钾的活根系对土壤钾的活化能力化能力,吸收能力吸收能力,植物体内钾的利用能力。植物体内钾的利用能力。 根际土壤中钾的变化体现了前根际土壤中钾的变化体现了前2个方面个方面,因此因此,在比较分析钾在比较分析钾效率与根际土壤速效钾、缓效钾变化的关系时效率与根际土壤速效钾、缓效钾变化的关系时,应综合考虑。应综合考虑。 从本