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大豆在华南酸性红壤地区的种植有着巨大的生产潜力,然而酸性红壤地区的酸铝胁迫比较严重,已成为限制作物生长的主要因素之一。但有关土壤栽培条件下,大豆对酸铝胁迫的报道还很少。本研究通过短期土培试验和根箱试验,探讨了大豆对酸铝胁迫的生理响应,结果如下:
1.短期土培试验结果表明:当土壤活性铝含量由0.375 g/kg上升到1.351 g/kg时,大豆根系生长率由1.33 cm/d下降到0.38 cm/d。不同pH值土壤中,7种作物相对根长与相对根干重呈相似变化趋势,均表现为pH5.02土壤＞pH4.52土壤＞pH4.01土壤,水稻的相对根长与相对根干重最大,而大麦最小,通菜、玉米、菜豆、豆角、大豆位于其中。作物根系的苏木精染色程度随土壤pH值下降而加深,与作物铝吸收结果趋势相同,其中大麦、水稻、豆角染色较深。
2.水培试验结果表明,50μmol/L铝处理下,不同作物的绝对根长以水稻、大豆、菜豆、豆角＞玉米＞通菜＞大麦,其主根长范围为0.58 cm-26 cm;而相对根伸长均以水稻、大豆、菜豆、豆角＞玉米＞通菜＞大麦,这与短期土培条件下作物相对根长变化趋势基本一致。
3.大豆根系SOD、POD、CAT活性在pH4.0土壤中显著高于pH5.5土壤,而且pH4.0土壤中巴西10号根部SOD、POD、CAT活性分别是本地2号的1.48倍、1.06倍、1.39倍,表明巴西10号具有较高的抗氧化能力。
4.在pH4.0土壤中大豆根系活力显著高于pH5.5土壤,pH5.5土壤中巴西10号根系活性是本地2号的1.73倍,pH4.0土壤的相应值为1.34。其中,pH4.0土壤中巴西10号根系活力高出本地2号25％。
5.pH4.0土壤中大豆植株养分吸收略低于pH5.5土壤,锰例外。从两种基因型看,巴西10号养分吸收略高于本地2号,其中在pH4.0土壤中,巴西10号的氮、磷、钾、锌、铜含量比本地2号高出6%-12%。在pH5.5土壤中,巴西10号的氮、磷、钾、锌、铜含量比本地2号高出1.9%-12%。
6.巴西10号和本地2号在两种pH值土壤中,距大豆根表越近,土壤pH值呈下降趋势。巴西10号与本地2号根际pH值没有明显差异。pH4.0土壤中,巴西10号的根际土壤pH值比非根际土壤低0.14个单位,而本地2号为0.19个单位;pH5.5的土壤中,巴西10号的根际土壤pH值比非根际土壤低0.24个单位,而本地2号的相应值为0.25个单位。
7.在pH4.0土壤中根际土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量为本体土壤的112.2%-165%;在pH5.5土壤中其相应值为108%-126%。距大豆根表越远,土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量越低。其中,巴西10号和本地2号根际土壤有效养分含量没有差异。
距大豆根表越近,土壤活性铝含量略有增加。其中,巴西10号根际土壤活性铝含量小于本地2号,但二者非根际土壤活性铝含量没有差异,表明巴西10号比本地2号具有较强的解铝毒能力。
8.在pH4.0土壤中根际土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶活性分别为非根际土壤的156%-182%、211%-246%、171%-212%、350%-353%;在pH5.5土壤中其相应值为180%-250%、222%-250%、200%-244%、312%-317%。距大豆根表越远,土壤酶活性呈下降趋势。两种pH值土壤中巴西10号根际土壤酶活性是本地2号的110%-167%。
上述结果表明,适宜的酸铝胁迫能增强大豆根系活力和抗氧化能力。与铝敏感大豆相比,耐铝品种可通过改善根际环境提高其解铝毒能力。本研究结果为大豆在南方酸性红壤的推广应用提供了科学依据。