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大豆是我国重要的粮油作物,在华南地区种植大豆对改善我国当前的大豆种植、加工、消费形势具有重要作用,同时利用大豆一根瘤菌共生固氮也具有良好的生态效应。华南地区酸性土壤中微量元素一钼的缺乏严重制约了大豆一根瘤菌共生固氮的效果。本研究运用砂培试验研究钼对大豆生长及其共生性状的影响,探寻适宜大豆生长并能取得较好固氮效果的钼浓度;再进一步运用培养基试验分析不同根瘤菌株系对钼的响应能力及菌株特异性;最后运用水培方法结合不同氮、钼水平研究钼对不同磷效率大豆生长和对不同根瘤菌株系结瘤固氮能力的影响,以及钼的吸收、分配对结瘤效果、固氮酶活性的影响。主要研究结果如下:
1)砂培试验发现适宜大豆生长并具有较好结瘤固氮效果的钼浓度为0.10mg/L-0.50mg/L。缺钼将严重影响大豆生长,造成大豆生物量下降、开花数减少。缺钼对大豆根瘤形成影响不大,但对根瘤固氮酶活性影响较大。在一定钼浓度范围,根瘤固氮酶活性随钼浓度的增加而增加。高氮条件下,适量供钼能减轻高氮对结瘤固氮的抑制作用。
2)培养基试验表明钼是根瘤菌生长的必需元素。缺钼时根瘤菌生长缓慢,繁殖扩增受到严重抑制,适量供钼能促进根瘤菌的生长繁殖;而且根瘤菌对钼浓度的适应范围较广,从10mg/L到1000mg/L根瘤菌都能较好的生长。供钼过量会抑制根瘤菌的生长,但不同菌株的耐钼能力不同。BXBL9对钼敏感、耐钼能力差,BDYD1和BXYD3对钼不敏感且耐高钼。
3)水培试验发现,供钼和接种根瘤菌显著影响大豆生长并存在明显的交互作用。供钼时接种根瘤菌促进了大豆对氮、磷养分的吸收和产量的提高。钼是重要的产量影响因子,表现为,供钼显著提高了氮、磷在大豆地上部的含量、增加了大豆开花数、豆粒干重及平均粒重。
4)供钼和接种根瘤菌显著影响大豆.根瘤共生性状。不同株系在同一钼水平下的结瘤固氮效果差异显著,这种差异在缺钼条件下表现更为明显。BXBL9、USDA110在缺钼时的接种效果没有BDYD1和BXYD3好。
5)钼的供应水平影响大豆对钼的吸收及其在大豆-根瘤共生体系中的分配。钼在大豆各部位的分配率随着接种处理、大豆生长期不同而变化,总体而言钼有向代谢旺盛部位转移和积累的趋势。
6)钼在大豆-根瘤共生体系中的分配也显著影响根瘤衰老和固氮酶活性。表现为缺钼处理的大豆生长前期根瘤仍有一定的活性,但大豆鼓荚以后,缺钼处理的根瘤固氮酶活性急剧下降,最终大量死亡。而适量供钼,能在大豆鼓荚期还保持一定的根瘤固氮酶活性。
7)钼对大豆生长及共生性状的影响有大豆基因型差异,磷效率低的大豆基因型比磷效率高的基因型对供钼的反应更敏感。表现在从营养生长到生殖生长,磷效率低的品种受缺钼的影响更大,而在钼充足时对大豆及共生体系的各项指标的增加量较磷高效品种大。
本研究表明,钼对根瘤的形成没有显著影响,但对根瘤的成熟、延缓根瘤衰落和固氮酶活性有至关重要的作用。在运用接种根瘤菌技术种植大豆时既要注重对大豆品种和根瘤菌株系的选用,也要注意配施适量的钼,从而有利于发挥根瘤的共生固氮作用促进大豆产量的提高。