不同介质对水稻根系解剖结构及NO_3吸收的影响

【摘要】：水稻旱作是一项高效节水新模式。然而，旱种条件会引起土壤中大量NH_4~+和NO_3~-并存。酸性条件下，土壤中较长时间保持高浓度的NH_4~+，会对植物根系产生毒害作用。在中性和碱性条件下，NO_3~-通过淋溶、硝化和反硝化作用降低氮肥利用率、污染地下水及生成NO_x破坏臭氧层。因此，提高氮肥利用率、改善NO_x对环境的破坏程度及减轻低pH介质条件下NH_4~+的毒害作用就更多地取决于水稻在不同介质中吸收和利用NO_3~-的能力。本文比较了不同基因型水稻幼苗根系解剖结构特征和NO_3~-吸收特性，旨在探讨水稻根结构与氮素吸收间的关系以及NH_4~+存在对水稻吸收NO_3~-的影响机理。 本研究采用5种不同的水稻(Oryza sativa L.)品种，它们分别是常规粳稻(农垦57和武育粳3号)、杂交粳稻(泗优917)、常规籼稻：(扬稻6号和南特号)、杂交籼稻(汕优63)和旱稻(巴西早稻)。整个试验共由三部分组成：(1)采用旱作和淹水两种培养方式，在苗龄为7d时，制作水稻根石蜡切片，观察不同水分条件下水稻幼苗根系解剖结构的基因型差异和培养条件对根系发育的影响；(2)在苗龄为27d时，制作水培稻根石蜡切片，观察不同pH(4.5，6.5)和不同氮素形态(NO_3~--N和NH_4~+-N)条件下水稻幼苗根系解剖结构的基因型差异和环境条件的影响；(3)比较硝酸还原酶抑制剂和NH_4~+存在时水稻幼苗(19d)吸收NO_3~-的速率及不同基因型间NO_3~-吸收速率的差异。 通过对以上三方面的研究主要得到如下结论： (1)淹水条件下，水稻根通气组织的形成和外皮层边缘处的厚壁细胞发生存在基因型差异，常规稻(扬稻6号，农垦57)形成通气组织的时间最早，且常规粳稻(农垦57)较常规籼稻(扬稻6号)，皮层厚壁细胞排列较紧密，细胞壁加厚程度大；旱作条件下，早稻(巴西旱稻)的通气组织形成较其他基因型晚，其在不定根外皮层边缘的厚壁细胞形态上与常规粳稻(农垦57)表现为更为明显的差异，在旱稻根皮层中厚壁细胞体积较小，排列紧密，细胞壁加厚；两种水分条件 扬州大学硕士学位论文 呈现出相同的规律:根皮层厚壁细胞的发生先于通气组织的形成，并且随着通气 组织趋于高度发达，其胞壁逐渐加厚，细胞排列更加紧密。 (2)近中性(pH6.5)条件下，两种不同的N源(NH4气N和No3一N)对水 稻根通气组织形成的影响差异不显著;介质处于低pH条件下，两种N源相比较， NH4气N更易引起水稻通气组织的形成;水稻根皮层边缘的厚壁细胞形成不受N素 形态的影响。 (3)与近中性条件、pH6.5)相比较，低pH条件下，以NH4气N为N源，釉 稻皮层薄壁细胞更易形成通气组织;使用N仇一N作为单一N源时，粳稻(农垦 57，泅优917)和旱稻(巴西旱稻)通气组织形成受近中性(pH65)条件影响较 大，近中性条件(pH6.5)下，这3种基因型形成通气组织较早。 (4)不同基因型水稻根系解剖结构的比较分析表明，使用任一N源，近中性 条件下(P H6.5)，杂交粳稻(泅优9 17)较其他基因型不定根通气组织形成最早; 低pH阵.5)条件下，以N风气N为N源，水稻根系解剖结构的基因型差异主要体 现在通气组织形成方面，常规釉稻(扬稻6号)与旱稻(巴西旱稻)的不定根通 气组织形成较早。 (5)研究苗期水稻吸收NO3一受NH4十及硝酸还原酶抑制剂的影响情况表明: 土培条件下，NH4+对NO3一吸收的抑制主要表现在粳稻(武育粳3号和泅优9 17) 上，尤其对杂交粳稻(泅优917)的抑制更为明显;硝酸还原酶抑制剂对粳稻(武 育梗3号和泅优917)吸收NO3一的抑制程度大于其对釉稻(南特号和汕优63)NO3- 吸收的抑制。水培条件下，NH4十较大程度地降低了杂交粳稻(泅优9 17)对N03- 的吸收;但硝酸还原酶活性(NRA)受抑后，杂交粳稻(泅优917)吸收NO3一却 很少受影响，说明NH4十对N03一吸收的影响并非完全通过影响硝酸还原酶的活性而 造成的。