不同氮效率木薯品种根系形态、构型及氮吸收动力学特征

作者：康亮; 梁琼月; 姚一华; 蒋强; 董蒙蒙; 顾明华; 何冰^*

来源：植物营养与肥料学报, 2019, 25(11): 1920-1928.

• 木薯
• 氮素
• 根系形态与构型
• 硝态氮亲和力

【目的】比较分析低氮(N)条件下不同氮效率木薯品种的根系形态、构型及吸收动力学变化,以阐明木薯氮高效吸收机制,为指导木薯生产和木薯品种选育提供理论基础。【方法】于2015年在广西大学国家重点实验室温室大棚内进行了试验。盆栽试验采用双因素(品种×氮水平)区组设计。供试木薯品种包括氮高效品种华南10号(SC10)与氮低效品种华南205(SC205)。氮水平包括不施氮(N0)和施N 55.2 mg/kg土(N1)。每盆装10kg土,种植1株幼苗。木薯出苗60天后,取出并洗净根系,利用根系扫描仪EPSON2000进行根系图像采集,利用WinRHIZO PRO根系分析软件分析图片,获得根系形态指标。将整株植株分成根、茎、叶三个部分,测量干重和氮含量。根系分层试验在大型根系观测系统中进行。吸收动力学试验采用改进常规耗竭法,并比较分析了木薯根系形态、根系构型特征及硝态氮吸收动力学参数差异。【结果】N1和N0条件下,氮高效品种SC10生物量和氮素积累量均显著高于氮低效品种SC205(P <0.05)。N0条件下,SC10的整株生物量降幅为37.4%,SC205的降幅为69.4%,品种SC10的降幅显著低于SC205 (P <0.05);SC10的根、茎、叶和全株氮积累量均显著高于SC205,全株氮积累量为SC205的152%。与N1相比,N0处理的木薯品种SC10总根长、根系表面积和细根根长的降幅分别为11.0%、10.0%和20.4%,SC205的降幅分别高达35.9%、27.7%和50.2%,两个品种下降幅度差异显著(P <0.05)。低氮诱导木薯根系分布下移,SC10根系呈上宽下窄三角形,最深可达180 cm土层;SC205根系呈椭圆形,最深达130cm土层。氮素吸收动力学试验结果发现SC10、SC205的Km分别为3.27和7.87 mmol/L,表明SC10根系对NO_3~–的亲和性更高。【结论】氮高效品种SC10的根系对硝态氮的亲和力(Km)几乎是氮低效品种SC205的两倍。在氮素胁迫条件下,氮高效品种可形成优于氮低效品种的根系构型,特别是根系的总根长、根系表面积和细根根长的下降幅度显著小于氮低效品种,是有效缓解氮胁迫的重要原因。

• 单位
  亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室; 广西大学; 广西医科大学