不同氮效率木薯品种根系形态、构型及氮吸收动力学特征

[目的]比较分析低氮(N)条件下不同氮效率木薯品种的根系形态、构型及吸收动力学变化,以阐明木薯氮高效吸收机制,为指导木薯生产和木薯品种选育提供理论基础.[方法]于2015年在广西大学国家重点实验室温室大棚内进行了试验.盆栽试验采用双因素(品种 × 氮水平)区组设计.供试木薯品种包括氮高效品种华南10号(SC10)与氮低效品种华南205(SC205).氮水平包括不施氮(N0)和施N 55.2 mg/kg土(N1).每盆装10 kg土,种植1株幼苗.木薯出苗60天后,取出并洗净根系,利用根系扫描仪EPSON2000进行根系图像采集,利用WinRHIZO PRO根系分析软件分析图片,获得根系形态指标.将整株植株分成根、茎、叶三个部分,测量干重和氮含量.根系分层试验在大型根系观测系统中进行.吸收动力学试验采用改进常规耗竭法,并比较分析了木薯根系形态、根系构型特征及硝态氮吸收动力学参数差异.[结果]N1和N0条件下,氮高效品种SC10生物量和氮素积累量均显著高于氮低效品种SC205(P<0.05).N0条件下,SC10的整株生物量降幅为37.4％,SC205的降幅为69.4％,品种SC10的降幅显著低于SC205(P<0.05);SC10的根、茎、叶和全株氮积累量均显著高于SC205,全株氮积累量为SC205的152％.与N1相比,N0处理的木薯品种SC10总根长、根系表面积和细根根长的降幅分别为11.0％、10.0％ 和20.4％,SC205的降幅分别高达35.9％、27.7％ 和50.2％,两个品种下降幅度差异显著(P<0.05).低氮诱导木薯根系分布下移,SC10根系呈上宽下窄三角形,最深可达180 cm土层;SC205根系呈椭圆形,最深达130cm土层.氮素吸收动力学试验结果发现SC10、SC205的Km分别为3.27和7.87 mmol/L,表明SC10根系对NO3-的亲和性更高.[结论]氮高效品种SC10的根系对硝态氮的亲和力(Km)几乎是氮低效品种SC205的两倍.在氮素胁迫条件下,氮高效品种可形成优于氮低效品种的根系构型,特别是根系的总根长、根系表面积和细根根长的下降幅度显著小于氮低效品种,是有效缓解氮胁迫的重要原因.