水稻鎂營(yíng)養(yǎng)特性及鎂鉀營(yíng)養(yǎng)互作效應(yīng)研究.pdf

1、鎂、鉀營(yíng)養(yǎng)都是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所必須的營(yíng)養(yǎng)元素，是植物的重要組成成分，同時(shí)以多種方式參與植物體內(nèi)各種生理生化過程，對(duì)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和新陳代謝起著重要的作用。隨著農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量的不斷提高，施用N、P化肥用量持續(xù)增加，有機(jī)肥料投入和秸稈還田數(shù)量逐步減少，作物復(fù)種指數(shù)的提高，以及作物品種的改良，每年有大量的鉀、鎂營(yíng)養(yǎng)從土壤中提取而得不到相應(yīng)的補(bǔ)充，從而使土壤中的鉀、鎂營(yíng)養(yǎng)消耗不斷擴(kuò)大，最終導(dǎo)致土壤原有的營(yíng)養(yǎng)元素失去了平衡。鎂離子具有較

2、大的水合半徑，對(duì)土壤膠體的吸附強(qiáng)度不如其他陽(yáng)離子，所以鎂離子在土壤中非常容易被淋洗，加上K<'+>、Ca<'2+>、H<'+>、NH<,4><'+>、AI<'3+>等離子與鎂有拮抗作用，從而導(dǎo)致土壤鎂營(yíng)養(yǎng)植物有效性比較低。近年來(lái)我國(guó)南方許多地區(qū)特別是紅壤地區(qū)的土壤缺鎂、缺鉀面積日益增加，作物缺鉀、缺鎂在各地陸續(xù)出現(xiàn)。鎂、鉀營(yíng)養(yǎng)將成為限制我國(guó)農(nóng)作物進(jìn)一步增產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一。 與其他營(yíng)養(yǎng)元素研究比較，鎂、鉀營(yíng)養(yǎng)的研究

3、相對(duì)較少，尤其對(duì)鎂營(yíng)養(yǎng)及其與鉀營(yíng)養(yǎng)相互作用研究報(bào)道的甚少。以往有關(guān)研究大多局限于植物苗期階段的干物質(zhì)積累、養(yǎng)分吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)上，而對(duì)大田作物生長(zhǎng)發(fā)育、籽粒產(chǎn)量、品質(zhì)和生理代謝方面的影響研究較少。水稻是世界上最重要的糧食作物作物之一，廣泛種植在熱帶和亞熱帶地區(qū)。由于較大的雨量和較高的溫度造成土壤高強(qiáng)度的侵蝕，使該地區(qū)的土壤中鎂的有效性較低，特別是鉀的缺乏更為嚴(yán)重。本研究以水稻(武運(yùn)粳7號(hào))為研究對(duì)象，在玻璃溫室條件下，采用液體培養(yǎng)方法，設(shè)計(jì)不

4、同鎂、鉀濃度處理，研究了鎂營(yíng)養(yǎng)以及鎂、鉀營(yíng)養(yǎng)間的相互作用對(duì)水稻生長(zhǎng)、養(yǎng)分吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)以及有關(guān)生理特性的影響，為進(jìn)一步探明它們之間的相互作用機(jī)制和機(jī)理以及合理施用鎂、鉀肥料提供科學(xué)依據(jù)。 研究結(jié)果表明： 在低鎂濃度條件下，水稻植株在缺鎂癥狀出現(xiàn)之前減少地上部干物質(zhì)積累，分配較大比例的光合產(chǎn)物到根系中，改變根系生長(zhǎng)參數(shù)，促進(jìn)了根系生長(zhǎng)，從而使根冠比率增加，同時(shí)通過改變根系形態(tài)參數(shù)，提高根系在低鎂濃度條件下的吸收能力，以適應(yīng)其在

5、低鎂濃度的脅迫反應(yīng)。在水稻10葉期，當(dāng)葉片鎂濃度在1.22 mg G<'-1>，根系鎂濃度0.21 mg g<'-1>時(shí)，低鎂濃度處理根的平均直徑、根體積、根表面積、根尖數(shù)、總根長(zhǎng)和0.5-1.0 mm直徑根的總長(zhǎng)度分別比正常鎂濃度處理增加10.9％，14.3％，7.2％，14.9％，17.1％和5.5％。適度的鎂濃度有利于水稻植株生長(zhǎng)和發(fā)育，促進(jìn)養(yǎng)分吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，增加干物質(zhì)的積累，提高根系活力和傷流液流速以及傷流液中游離總氨基酸的含量。

6、低鎂和高鎂濃度可能在一定程度上抑制根系活力。本研究表明低鎂濃度供應(yīng)改變了水稻根系生長(zhǎng)、鎂的吸收以及鎂的轉(zhuǎn)運(yùn)。當(dāng)水稻植株地上部鎂的濃度小于1.1 mg g<'-1>時(shí)，地上部干物質(zhì)積累、葉片葉綠素含量、凈光合速率、硝酸還原酶(NR，EC 1.6.6.1)和谷氨酰胺合成酶(GS，EC 6.3.1.2)活性顯著下降。而且，鎂缺乏的葉片中有可溶性糖和淀粉的積累，分配較多的生物量到根系，從而使根冠比增加。當(dāng)水稻植株地上部鎂的濃度超過3.0 mg

7、g<'-1>時(shí)，葉片硝酸還原酶活性受到一定程度的抑制，葉片可溶性糖含量減少．鎂和鉀離子間存在較強(qiáng)的拮抗作用和適中的協(xié)同作用，但是，鉀離子對(duì)鎂、鉀養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)、葉片硝酸還原酶活性和凈光合速率的影響遠(yuǎn)大于鎂的影響．在水稻分蘗期植株地上部和根系最適合的K/Mg比率在20-25之間。鎂的缺乏不僅沒有被中度鉀的供應(yīng)所彌補(bǔ)，而鉀的過量供應(yīng)加重了鎂的缺乏。本研究表明鎂營(yíng)養(yǎng)對(duì)水稻干物質(zhì)生產(chǎn)和碳水化合物的分配具有特殊的作用。 高鉀低鎂濃度處理

8、20d的水稻葉片出現(xiàn)嚴(yán)重缺鎂癥狀，干物質(zhì)積累明顯下降。缺鎂葉片的葉綠素含量、凈光合速率、可溶性蛋白質(zhì)含量下降，但可溶性糖含量、丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD，EC 1.15.1.1)、過氧化氫酶(CAT,EC 1.11.1.6)、過氧化物酶(POD，EC 1.11.1.7)的活性顯著提高。相關(guān)分析表明，水稻第二最新展開葉片中的鎂含量和地上部干物質(zhì)重量與葉片中三個(gè)抗氧化酶活性和MDA含量呈負(fù)相關(guān)。試驗(yàn)結(jié)果也表明，鎂、鉀相互

9、作用對(duì)水稻地上部生物產(chǎn)量、葉片葉綠素含量、凈光合速率以及SOD、CAT、POD活性和MDA含量均有明顯的影響。本研究表明，營(yíng)養(yǎng)液高鉀濃度加劇了水稻植株鎂的缺乏程度以及活性氧氧化所造成的傷害。 本研究結(jié)果表明，鎂、鉀營(yíng)養(yǎng)相互作用既存在拮抗作用也有協(xié)同作用。拮抗作用主要在低鎂、高鉀濃度條件下表現(xiàn)明顯，而在低鎂、低鉀濃度條件下表現(xiàn)出適中的協(xié)同作用。表明鎂、鉀營(yíng)養(yǎng)比例與平衡具有重要意義。相對(duì)而言，目前在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中鉀肥的施用比鎂肥施用