不同磷水平对接种根瘤菌紫花苜蓿生长特性的影响

齐敏兴　刘晓静　张晓磊　刘艳楠

摘要：采用砂培方法，以NaH2PO4为磷源，设8个磷水平处理，研究了不同磷水平对接菌“甘农3号”紫花苜蓿生长特性的影响。结果表明，在接种根瘤菌并且在营养供应充分的条件下，紫花苜蓿的株高、叶片数、叶面积、叶绿素含量、地上生物量和地下生物量都随着营养液中磷水平的增大而呈现出先增大后减小的趋势，但各指标出现最大值时的磷水平并不相同。株高和叶片数在磷水平为500 μmol/L时最大（P<0.05）；地上和地下生物量在磷水平为1 000 μmol/L时最大（P<0.05）；叶面积和叶绿素含量在磷水平为1 500 μmol/L时最大（P<0.05）。而根瘤数和根瘤重则随磷水平的增大而一直增大，并在磷水平为2 000 μmol/L时出现最大值（P<0.05）。表明紫花苜蓿各器官对磷素的需求量并不相同，并且磷素并非越多越好，过多的磷反而不利于紫花苜蓿的正常生长。

关键词：磷水平；根瘤菌；紫花苜蓿；生长特性

中图分类号：S 144.3 文献标识码：A 文章编号：10095500（2013）01005004

紫花苜蓿素有“牧草之王”的美誉，紫花苜蓿不仅是优质牧草，而且具有良好的生态效益。磷参与苜蓿体内多种物质的合成与生理生化过程，是苜蓿生长发育所必需的最重要的营养元素之一，在苜蓿的生长和结瘤固氮过程中发挥着重要作用＼[1＼]。研究表明，施磷不但可以促进根的生长＼[2，3＼]，还能提高根瘤菌的侵染能力，使豆科植物有效根瘤数增多＼[4＼]，促进根瘤的固氮能力并显著提高紫花苜蓿的饲草品质、干草产量和种子产量＼[5-7＼]。然而，我国约有2/3的耕地土壤缺磷＼[8＼]。在碱性土壤中可溶性磷易与Ca反应生成沉淀；而在酸性土壤中易与Al、Fe反应生成沉淀。大多数土壤中总磷含量较高，但有效磷含量较低，不能满足植物正常生长需要，磷素已成为苜蓿优质高产的重要限制因素之一。在大田施肥试验中，施磷对紫花苜蓿生长特性的影响，国内外均有相关报道，但紫花苜蓿的最适施磷浓度范围迄今结果还不一致。通过营养液精准控制磷水平，研究不同施磷水平对紫花苜缩生长特性的影响，为苜蓿合理施磷量提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试苜蓿品种为甘农三号（Medicago sativa cv.Gannong No.3），供试根瘤菌菌株为中华根瘤菌（12531），均由甘肃农业大学草业学院提供。

1.2 营养液配制

以Hogland营养液为基础配制营养液＼[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；

微量元素为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；

铁盐为EDTA钠铁0.1 mmol/L。

1.3 试验设计与方法

1.3.1 种子处理 选取大小均匀，颗粒饱满种子，首先用95%乙醇浸泡5 min，再用0.1% HgCl2溶液灭菌6～10 min，然后无菌水冲洗5～6次。

1.3.2 菌种培养 将菌种接种于YMA固体培养基＼[10＼]上，在28 ℃恒温培养箱进行活化培养，活化24 h后将活化的菌种一环接到装有50 mL YMA液体培养基的250 mL三角瓶中，28 ℃，120 r/min避光培养，当OD600 nm吸光度值达到0.6时进行离心，再将离心后的菌体用无菌水打散到OD600nm值为0.6。

1.3.2 试验设计 采用砂培方法，选用直径7 cm、高8.5 cm的塑料杯，装入高温灭菌的粗砂230 g。每杯播10粒已消毒的种子，覆盖干沙50 g。以NaH2PO4作为磷源，设8个磷水平，分别为0，50，100，250，500，1 000，1 500，2 000 μmol/L；每6个塑料杯为1个重复，放入水培盒中，每个处理设3次重复，随机排列。营养液每水培盒500 mL，调节pH为7.0，使液面保持一致，并标出液面线。在实验室相同条件下进行，期间每隔4 d补充1次蒸馏水，保证除磷以外其他营养一致。处理60 d后测定各项生理指标。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 株高，叶片数，叶面积，根瘤数及根瘤重 株高采用直尺直接测定；叶面积采用描形称重法测定；根瘤数人工数每个植株的根瘤总数；根瘤重将摘下的根瘤在电子天平上称鲜重。

1.4.2 叶绿素含量及地上地下生物量 采用丙酮浸提法＼[12＼]测定叶绿素含量。

采用105～110 ℃杀青30 min后，70～80 ℃烘至恒重，测定地上地下生物量。

1.5 数据处理

采用Excel 2003进行数据处理和图表绘制，并用SPSS16.0进行单因素方差分析和新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同磷水平对接菌紫花苜蓿株高、叶片数、叶面积、根瘤数和根瘤重的影响

在接种根瘤菌并且其他营养供应充分的条件下，紫花苜蓿的株高、叶片数和叶面积都随着营养液中磷水平的增大而呈现出先增大后减小的趋势，但各指标出现最大值时的磷水平并不相同（表1）。株高和叶片数均在磷水平为500 μmol/L时达到最大值，且与其他处理之间差异显著（P<0.05）；叶面积在磷水平为1 500 μmol/L时最大，并显著大于其他处理（P<0.05），但磷素并非越多越好，过多的磷不利于紫花苜蓿的正常生长；根瘤数和根瘤重在设定的磷水平范围内均随磷水平的增大而增大，并在磷为2 000 μmol/L时达到最大值。表明适当增大磷水平促进了紫花苜蓿的地上部生长，增大了紫花苜蓿的叶面积，增多了根瘤数，对提高紫花苜蓿的光合作用和根瘤固氮量具有一定的促进作用，这与王树起等＼[13＼]在大豆上的研究结果一致。

2.2 不同磷水平对接菌紫花苜蓿叶绿素含量的影响

随着营养液中磷水平的增大，紫花苜蓿叶片叶绿素a、b和a+b均增大，且均在磷浓度为1 500 μmol/L时出现一个高峰，但过高的磷浓度反而使紫花苜蓿叶片叶绿素含量降低。表明在紫花苜蓿生长过程中，适宜的增加施磷量可以提高紫花苜蓿叶片的叶绿素含量，从而提高其光合能力，为紫花苜蓿品质和产量的提高提供物质基础（图1），这与温洋等＼[14＼]、呼天明等＼[15＼]研究结果一致。

2.3 不同磷水平对接菌紫花苜蓿地上和地下生物量的影响

紫花苜蓿的地上生物量和地下生物量随着营养液中磷水平的增大而先增大后减小，并都在磷水平为1 000 μmol/L 时出现最大值。表明施磷不但促进了紫花苜蓿地上部生长，同时也促进了紫花苜蓿根系的生长发育，而根系又是植物最活跃的养分吸收器官，发达的根系有利于提高作物产量。磷素与根系生长发育有密切关系＼[16-19＼]，对作物高产和保持品种的优良特性具有显著作用。

3 讨论

施肥和接种根瘤菌是种植紫花苜蓿的两项栽培措施。豆科植物接种根瘤菌能够有效增加根瘤的固氮效率，提高苜蓿的出苗率和幼苗结瘤率，增加苜蓿产草量和蛋白质含量，同时还可以增加土壤肥力，使苜蓿的后茬作物获得增产。在我国许多地方，磷是制约苜蓿生产的营养元素。大部分农田土壤中总磷含量较高，但多以作物不能直接利用的形态存在。不施磷肥的土壤所释放的磷根本不能满足作物快速生长对磷的需求。并且根瘤的生长和形成也都必须有磷素的供应。施磷对苜蓿产量的影响，国内外均有相关报道＼[20-22＼]。试验中，磷素显著促进了紫花苜蓿地上部株高和叶片的生长，同时对地下部根系和根瘤的生长也有显著促进作用。从测得的指标来分析，株高和叶片数在500 μmol/L的磷水平为最大值；地上和地下生物量在1 000 μmol/L时为最大值；叶面积和叶绿素在1 500 μmol/L为最大值；而根瘤数和根瘤重则在2 000 μmol/L时最大。说明紫花苜蓿各器官对磷素的敏感程度不相同，单从提高紫花苜蓿产量分析，1 000 μmol/L的磷水平应当为最佳值。

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