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大豆(Glycine max L.)是全球种植最广泛的豆科植物,含有丰富的蛋白和油分,具有很高的经济价值.和其他豆科作物一样,大豆根系与土壤中根瘤菌产生固氮作用,利于本身植物和轮间作作物的生长.随着人口压力增大,对大豆需求不断增加,发展中国大豆生产对平衡供需有重要意义.该研究目的是在南方酸性土壤中筛选氮磷高效,且适宜该土壤条件的大豆基因型;探讨大豆氮磷互作及其与根形态构型和根瘤性状的相关关系,为进一步研究改良大豆根形态和根瘤性状,提高氮磷营养效率提供一定的依据.该实验分为三个部分,在田间实验中,以308个大豆核心种质为材料,在中国南方缺磷土壤中,研究在不同磷水平处理下大豆的生长情况和大豆磷素、氮素营养状况,探讨氮磷效率的相互关系;再以氮磷效率差异较大的四个大豆品种作为材料,通过水培试验研究不同氮、磷水平和接种处理对大豆氮磷营养的影响,及根形态和根瘤性状的反应;在砂培试验中,研究大豆根形态参数、根瘤生长和固氮效率对不同分层磷处理的适应性反应.试验结果表明:在田间实验条件下,不同大豆基因型对不同磷水平反应有所不同,大部分大豆的生物量、根瘤数目和干重在施磷处理下有所增大;相关分析结果表明根长与大豆地上部的氮、磷含量,及根瘤参数有显著的相关关系,且大豆地上部氮与磷含量也存在极显著相关关系;根系浅、根较长,根瘤多的大豆基因型具有较高氮磷效率.在水培试验中,接种处理增大了大豆的叶绿素浓度、光合效率、氮磷浓度和含量;不同氮、磷水平影响了根和根瘤生长,高磷可以部分缓解高氮处理对固氮的阻碍作用.在砂培试验中,高磷刺激了根瘤的生长和提高了根瘤固氮酶活性,大部分根瘤分布在上层的根系,尤其是主根和基根.根据以上结果,我们得出如下结论:1)在田间试验条件下,大豆的氮和磷效率与根形态构型和根瘤性状关系密切,根系浅、根较长,根瘤多的大豆基因型具有较高氮磷效率,根形态和根瘤性状参数可考虑作为进一步筛选不同氮磷效率大豆品种的评价指标;2)在水培试验中,不同大豆氮的效率可部分归结于其对根瘤菌接种及不同磷处理的反应,而固氮可能通过增加叶绿素和光合效率来间接影响大豆磷的吸收和利用,筛选高氮和高磷效率大豆基因型具有实践意义,可结合进行;3)根系和根瘤的生长对分层磷处理有不同的反应,固氮酶活性较高的根瘤多数集中在上层根系,这就部分解释了田间试验中较浅根系的大豆基因型具有较高的氮和磷效率,结合筛选磷高效且固氮效率高的大豆品种具有重要生产意义.