甜高粱、高丹草和拉巴豆对难溶性磷的活化与吸收

王亚麒,袁玲

(西南大学资源环境学院，重庆 400715)

土壤磷的生物有效性低是限制作物生长的重要因素之一[1-2]。我国南方土壤有效磷含量普遍偏低，为了满足作物正常生长需要，农田长期过量施用磷肥，造成肥料磷的利用效率不及20%，而磷素在土壤中大量固定积累[3]，这种恶性循环成为农业资源与环境学科亟待解决的问题。据报道，合理轮作和调整种植制度具有改善土壤理化性状、调节土壤肥力和提高系统生产力等优点，如将绿肥作物加入轮作体系，可以起到改良土壤的作用[4]。在西南地区，农田冬季休闲十分普遍，利用休闲地栽种绿肥具有可行性。近十多年，绿肥的研究主要集中在绿肥栽培、利用以及培肥改土上，如通过绿肥翻压提高土壤有机质，增加土壤微生物量及酶活性等方面[5-6]。本研究针对目前农田磷素的突出问题，拟证实牧草绿肥挖掘土壤“磷库”中难溶性磷的可能性、大小及机理。以提高土壤磷的生物有效性为目标，选择不同的绿肥品种，研究其活化效率及其机理，有益于挖掘绿肥资源，改良轮作体系，为减施磷肥提供科学依据。

甜高粱(Sorghumdochna)、高丹草(Sorghumhybrid sudan grass)和拉巴豆(Dolichoslablab)是我国重要的3种绿肥牧草。其中，甜高粱具有抗旱、耐涝、耐盐碱等特性，在全球大多数半干旱地区都可以生长，对土壤的适应能力极强[7]；高丹草由高粱(Sorghumbicolor)和苏丹草(Sorghumsudanense)杂交而成，综合了高粱茎粗、叶宽和苏丹草分蘖力、再生力强的优点，杂种优势非常明显[8]；拉巴豆主根发达，侧根多，其根系的生物学特性对吸收土壤磷有显著效果[9]。

本研究采用水培试验，将甜高粱、高丹草和拉巴豆培养在不同水平的水溶性磷和难溶性磷条件下，研究其生长状况、养分吸收以及根系有机酸分泌等，旨在揭示牧草对难溶性磷的生理反应、活化利用及机理，为绿肥在种植制度的合理布局和减施磷肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

牧草品种：“雅津1号”甜高粱、“得力”高丹草和“Highworth”拉巴豆均购于重庆市苏卉花艺种业公司。

水培容器：容积2 L黑色PVC桶(高×直径=16 cm×18 cm)，桶盖上开3个直径为3.5 cm的圆孔，放入定植篮，用海绵固定幼苗。

营养液配方：改良的Hoagland营养液标准配方(mg·L-1)：945 Ca(NO3)2·4H2O, 80 NH4NO3, 506 KNO3, 136 KH2PO4, 493 MgSO4·7H2O。Arnon微量元素营养液配方(mg·L-1)：2.13 MnSO4·4H2O, 2.86 H3BO3, 0.22 ZnSO4·7H2O, 0.08 CuSO4·5H2O, 0.02 (NH4)6Mo7O24·4H2O[10]。

1.2 试验设计及过程

在培养液中，除磷之外，各处理的其他营养元素含量和形态均一致。具体设置是： 1)SP(对照，soluble phosphorus)：在营养液中，磷素均由水溶性磷(KH2PO4，下同)提供；2)1/4SP：由1/4质量浓度(以SP处理磷的质量浓度计算)的水溶性磷和Hoagland缺磷营养液构成；3)1/8SP：由1/8质量浓度的水溶性磷(同上)和Hoagland缺磷营养液构成；4) IP(insoluble phosphorus)：在Hoagland缺磷营养液中，加入与SP处理相同质量浓度的难溶性磷[Ca3(PO4)2，下同]。

试验在西南大学资源环境学院温室大棚进行。于2017年7月1日育苗，8月20日收获取样。选用均匀、饱满度一致的牧草种子用3% H2O2消毒3 min，用去离子水洗净，置于25 ℃去离子水中浸泡16 h至露白后播种，出苗10 d后匀苗，每个育苗盘留30株均匀一致的幼苗，再继续正常浇水培养5 d，获得供试牧草幼苗备用。

选取整齐一致、生长势相同的牧草幼苗，用去离子水冲洗干净，移栽至培养液中培养。每桶移栽牧草3株，每个品种每个处理设5次重复，电动泵通气4 h·d-1(每隔5 h通气1 h，1 d共通气4 h)，每隔10 d更换一次营养液，30 d后收获取样[11]，备测有关项目。

水培培养30 d后，每个品种每个处理随机选取5株牧草分别放入5个150 mL试管(高×直径=25 cm×3 cm)中；试管中对应加入4种处理的营养液100 mL，并将试管放入特制避光培养箱中(茎叶露出箱外)继续培养，10 d后收集试管中根系分泌物溶液测定相关指标[12-13]。

1.3 测定项目与方法

农艺性状：水培30 d后，取出植株，冲洗，晾干，测量根长、茎长、侧根数，计算根冠比：

根冠比(R/S)=根部生物量(root)/茎叶生物量(stem & leaf)

生物量、养分含量：待植株杀青(105 ℃，15 min)后，在65 ℃下烘干24 h，采用称重法测定生物量，经H2SO4-H2O2消煮后，分别采用凯氏定氮法、钼锑抗光度法、火焰光度法测定全氮、全磷、全钾含量[14-15]，计算牧草养分积累量：

养分积累量(mg·plant-1)=∑[各器官生物量(g·plant-1)×各器官养分含量(g·kg-1)]

植株对难溶性磷的活化能力分别用绝对活化指数和相对活化指数来表示。绝对活化指数：在难溶性磷为唯一磷源供应的水培试验(IP处理)中，植株对难溶性磷的绝对活化量(mg·bucket-1，包括植株磷的积累量+培养液中残留的可溶性磷量)与培养液中加入的难溶性磷量(mg·bucket-1)之比。相对活化指数：植株对难溶性磷的绝对活化量(IP处理)与正常磷源供应条件下(SP处理)植株体内磷的积累量之比。

营养液中剩余可溶性正磷酸盐(H2PO4-)含量：将水培10、20和30 d时更换下来的营养液过滤，吸取10 mL定容至100 mL测定可溶性正磷酸盐含量(钼蓝比色法[16-17])。

有机酸：用0.1 mol·L-1H2SO4酸化收集试管根系分泌物培养液，用高效液相色谱仪(HPLC)测定有机酸[18-19]。样品和标样前处理：用平头注射器吸取1 mL样液，过0.45 μm水相滤膜，等待进样。色谱柱：Ion-300有机酸分析专用柱(Phenomenex，Torrance，CA，USA)，进样量：20 μL，流动相：2.5 mmol·L-1硫酸，流速：1.0 mL·min-1，柱温：35 ℃，压力450 psi (1 psi=6.895 kPa)，检测器：Diode Array L-7455紫外检测器，检测波长210 nm。检测的有机酸包括草酸、柠檬酸、乳酸、琥珀酸、酒石酸和苹果酸，其出峰时间依次为11.47、13.69、18.52、19.41、22.87和23.99 min。

1.4 数据处理

使用Excel 2016对试验数据进行统计整理，采用SPSS 18.0软件进行统计分析，并采用LSD法比较处理间差异显著性，显著性水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 不同水平磷素对牧草生长状况的影响

2.1.1根长和茎长 由表1可看出生长30 d后，3种牧草的根长表现为SP≈IP>1/4SP>1/8SP，茎长表现为SP>IP≈1/4SP>1/8SP，3种牧草的IP处理比1/4SP提高了2.07%～9.85%(根长)、比1/8SP提高了7.68%～11.68%(根长)、10.55%～37.89%(茎长)。

2.1.2侧根数 与对照(SP)相比，1/4SP和1/8SP显著降低了3种牧草侧根数量，其中甜高粱、高丹草和拉巴豆分别降低了10.86%～27.53%、10.89%～28.54%、30.86%～37.04%，而甜高粱与高丹草的IP处理相较于对照变化不显著(表1)。

2.1.3生物量 不同水平磷素对3种牧草生物量影响为SP>IP>1/4SP>1/8SP，IP处理分别比低磷处理高14.80%～31.23%(甜高粱)、8.68%～17.48%(高丹草)；但拉巴豆的IP处理较低，与低磷处理无显著差异(表1)。

2.1.4根冠比 3种牧草的IP和1/8SP处理的根冠比均大于SP(表1)。难溶性磷相较于低磷条件下，牧草根长、茎长增加，根冠比增大，都是牧草对难溶性磷环境的一种主动适应性反应，且根冠比差异表现为：甜高粱>高丹草>拉巴豆，这充分体现了不同牧草对不同水平磷素反应的差别。

表1 不同水平磷素对牧草生长状况的影响Table 1 Effects of different levels of phosphorus on the growth of forage (mean±SD, n=3)

注：全磷处理用SP表示，低磷处理用1/4SP，1/8SP表示，难溶性磷处理用IP表示，同列相同植物含有不同小写字母者表示差异显著(P<0.05)，下同。

Note: In each column, total phosphorus treatment was indicated by SP. low phosphorus treatment was indicated by 1/4SP and 1/8SP, and insoluble phosphorus treatment was indicated by IP. Dates followed by different small letters are significantly different atP<0.05, the same below.

2.2 不同水平磷素对牧草养分含量的影响

2.2.1全磷 图1表明，3种牧草根部全磷含量与其营养液磷素水平显著相关，SP最高，1/4SP或IP次之，1/8SP最低。茎叶全磷含量SP最高，其余3种处理则无显著差异(甜高粱除外)。整体上高丹草与拉巴豆的IP分别比1/4SP高19.45%、4.40%，比1/8SP高51.52%、9.89%。而甜高粱的IP比1/4SP低41.61%，只比1/8SP高14.85%，呈现SP>IP≈1/4SP>1/8SP。

2.2.2全氮 高丹草根部IP处理与对照无显著差异，且显著高于低磷处理；甜高粱的SP和1/4SP显著高于1/8SP与IP处理；拉巴豆根部的IP均低于其他3种处理(图1)。整体呈现：甜高粱1/4SP>SP>1/8SP≈IP、高丹草SP>1/4SP≈1/8SP≈IP、拉巴豆SP>1/4SP≈1/8SP>IP。

2.2.3全钾 SP处理下，3种牧草茎叶、根部全钾含量均显著高于难溶性磷与低磷处理(图1)。甜高粱与拉巴豆整体呈现SP>1/4SP>1/8SP≈IP，而高丹草的IP处理相较于1/4SP与1/8SP，分别提高了11.35%和28.33%。

2.3 不同水平磷素对牧草养分积累量的影响

2.3.1磷积累量 表2可见，3种牧草根部、茎叶磷积累量以SP处理最高。IP、1/4SP和1/8SP处理的磷积累量分别比SP低49.73%～60.21%(甜高粱)、51.17%～72.78%(高丹草)、59.07%～81.85%(拉巴豆)；但IP显著比1/4SP和1/8SP高3.66%～26.34%(甜高粱)、33.76%～79.37%(高丹草)、6.16%～125.60%(拉巴豆)。磷的积累量总体呈现：高丹草≥甜高粱>拉巴豆。

2.3.2氮积累量 与SP处理相比，随着其他处理营养液中磷浓度的减少，3种牧草氮积累量也逐渐降低，但IP和1/4 SP处理之间无显著差异且IP显著高于1/8 SP处理(高丹草茎叶部除外)(P<0.05)。氮积累总量表现为SP>IP≈1/4SP>1/8SP；甜高粱>高丹草>拉巴豆(表2)。

图1 不同水平磷素对牧草全磷、全氮、全钾含量的影响Fig.1 Effects of different levels of phosphorus on the total phosphorus, total nitrogen and total potassium content of forage (mean±SD, n=3) 全磷处理用SP表示，低磷处理用1/4SP，1/8SP表示，难溶性磷处理用IP表示；不同小写字母者表示差异显著(P<0.05)。下同。Total phosphorus treatment was indicated by SP. Low phosphorus treatment was indicated by 1/4SP and 1/8SP, and insoluble phosphorus treatment was indicated by IP; Dates followed by different small letters are significantly different at P<0.05. The same below.

品种Variety处理Treatments磷积累量Phosphorusaccumulation(mg·plant-1)根Root茎叶Stem&leaf氮积累量Nitrogenaccumulation(mg·plant-1)根Root茎叶Stem&leaf钾积累量Potassiumaccumulation(mg·plant-1)根Root茎叶Stem&leaf甜高粱S.dochnaSP3.77±0.49a7.49±0.53a27.78±0.90a63.15±3.86a53.69±1.57a128.06±5.76a1/4SP2.19±0.15b3.27±0.25b20.05±1.57b61.48±1.31a43.67±2.33b126.01±2.25a1/8SP1.70±0.19c2.78±0.30c14.83±0.93c43.78±0.89b25.08±1.86c96.94±3.49bIP2.26±0.18b3.40±0.16b20.06±1.25b61.89±1.91a39.25±3.79b119.80±5.10a高丹草SorghumhybridsudangrassSP4.16±0.14a8.66±0.36a29.29±1.45a82.80±7.43a54.24±2.21a143.58±15.03a1/4SP1.67±0.18c3.01±0.27b18.03±1.49bc58.53±4.61b25.20±0.56c87.08±7.50bc1/8SP0.93±0.15d2.56±0.43c14.65±2.64c54.44±3.94b17.58±3.11d71.91±0.92cIP2.76±0.19b3.50±0.20b20.65±1.92b62.01±0.24b32.87±2.68b97.45±3.61b拉巴豆D.lablabSP4.10±0.38a5.16±0.51a31.20±1.71a86.20±8.45a60.74±4.88a89.76±8.79a1/4SP1.22±0.16c2.35±0.20b13.91±0.99b38.43±2.59b18.54±1.67b48.75±3.49b1/8SP0.88±0.12c0.80±0.09c10.57±0.86c13.50±1.99c19.10±1.82b18.41±2.26cIP1.66±0.14b2.13±0.10b15.25±0.73b39.54±0.08b19.71±1.24b39.83±3.01b

2.3.3钾积累量 甜高粱根部钾积累量表现为SP最高、IP和1/4SP次之、1/8SP最低，但茎叶SP、1/4SP、IP处理之间无显著差异；高丹草钾积累量IP比SP低32.13%～39.40%，但比1/4SP和1/8SP高30.43%～86.97%、11.91%～35.52%；拉巴豆根部钾积累量表现为SP最高，IP、1/4SP和1/8SP之间无显著差异，茎叶呈现SP>IP≈1/4SP>1/8SP(表2)。

2.4 营养液中可溶性正磷酸盐的含量

甜高粱：随着甜高粱生育期延长，可溶性正磷酸盐含量逐渐减少，总体呈现SP>IP>1/4SP>1/8SP(图2)。生育期10 d时，4种处理差异不显著；生育期20和30 d时，处理之间差异显著(P<0.05)，SP最高，IP次之，低磷处理最低，但1/4SP和1/8SP之间无显著差异；且IP与SP之间的差异随着生育期延长而逐渐减小，从1.81(10 d)、1.45 mg·L-1(20 d)，减小至0.64 mg·L-1(30 d)。

图2 不同水平磷素下3种牧草对营养液剩余可溶性正磷酸盐的影响Fig.2 Effects of 3 kinds of forage on residual soluble orthophosphate under different levels of phosphorus (mean±SD, n=3)

高丹草：与甜高粱类似，SP最高，IP次之，1/4SP再次之，1/8SP最小(图2)；但从第10天开始，低磷处理之间就已无显著差异；其中IP与SP之间差异从1.87 mg·L-1(10 d)降低至0.77 mg·L-1(30 d)。

拉巴豆：随拉巴豆生育期延长，4种处理下可溶性正磷酸盐含量逐渐减少(图2)。IP、1/4SP和1/8SP处理之间无显著差异，均显著低于SP处理(P<0.05)，总体表现为：SP>IP≈1/4SP≈1/8SP。

2.5 不同牧草对难溶性磷的绝对活化指数及相对活化指数

由表3可知，植株磷积累量表现为：高丹草≥甜高粱>拉巴豆(甜高粱与高丹草无显著差异)；3种牧草的营养液剩余可溶性磷含量之间无显著差异；难溶性磷绝对活化指数整体表现为：甜高粱≈高丹草>拉巴豆；相对活化指数表现为：甜高粱>高丹草≥拉巴豆(高丹草与拉巴豆无显著差异)。

2.6 不同水平磷素对牧草根系分泌有机酸的影响

由表4可见，3种牧草在不同磷素水平下有机酸分泌差异显著；在难溶性磷与低磷处理下，3种牧草均能分泌较多的草酸、乳酸和苹果酸，合计占分泌总量的65.06%。

柠檬酸：甜高粱只有IP检测出柠檬酸；除SP外，高丹草和拉巴豆其余处理均检测出柠檬酸，浓度分别介于0.26～0.87 mg·mL-1和0.25～0.32 mg·mL-1之间。

表3 3种牧草对难溶性磷的活化指数Table 3 Activation indices of insoluble phosphorus in three forages (mean±SD, n=3)

表4 不同水平磷素对牧草根系分泌有机酸的影响Table 4 Effects of different levels of phosphorus on the organic acids secretion from forage roots (mean±SD, n=3)

注：未检测出有机酸的用ND(no data)表示。

Note: The organic acid was not detected which was indicated by ND (no data).

草酸：随着培养液中的可溶性磷含量降低，草酸分泌量逐渐升高；IP处理下3种牧草根系分泌的草酸量最大，均显著高于SP、1/4SP和1/8SP(P<0.05)，且甜高粱、高丹草和拉巴豆的IP分别比1/4SP和1/8SP高14.29%～50.32%、35.71%～58.33%、27.27%～180.33%。

苹果酸：除甜高粱与拉巴豆的SP处理未检测出苹果酸外，其余处理都有一定量苹果酸分泌；甜高粱、拉巴豆的IP、1/4SP与1/8SP处理之间无显著差异，浓度分别介于0.02～0.03 mg·mL-1和0.02～0.04 mg·mL-1之间；高丹草苹果酸分泌量呈现IP≥1/8SP≥1/4SP>SP。

乳酸：除甜高粱外，IP处理乳酸分泌量均为最大，分别比1/4SP高18.03% (甜高粱)、50.25%(高丹草)、315.79%(拉巴豆)，比1/8SP高29.85%(高丹草)、172.41%(拉巴豆)，但甜高粱的IP比1/8SP低11.11%。

酒石酸：甜高粱、高丹草的SP处理和拉巴豆的所有处理未检测出酒石酸；甜高粱与高丹草的酒石酸分泌量介于0.13～0.35 mg·mL-1之间，总体呈现IP≥1/8SP>1/4SP。

琥珀酸：甜高粱与拉巴豆不分泌琥珀酸，随着营养液可溶性磷含量的降低，高丹草开始分泌琥珀酸，其含量为0.07(1/8SP)和0.04 mg·mL-1(IP)。

总有机酸：高丹草分泌量 (5.43 mg·mL-1)>甜高粱(4.12 mg·mL-1)>拉巴豆(2.59 mg·mL-1)，3种牧草整体呈现IP>1/8SP>1/4SP>SP；随着营养液中可溶性磷含量的降低，有机酸分泌总量逐渐增加，到IP达最高，分别比1/4SP和1/8SP提高了15.9%～66.30%(甜高粱)、34.46%～186.75%(高丹草)、67.57%～148.48%(拉巴豆)。

3 讨论

本研究表明，在难溶性磷和低磷条件下，不同牧草的根长、茎长和生物量降低，根冠比增加，说明磷素对牧草生长有显著影响。IP处理下牧草侧根数显著高于1/4SP与1/8SP，表明牧草通过改变根系形态，增加与环境的接触面积，达到获取难溶性磷的目的。这与通过增加须根、细根的比例，扩大植物根系吸收养分面积，提高磷吸收利用的研究相似[20-21]。根冠比是影响作物养分吸收效率的重要因子，也是作物高效基因型根系形态特征的主要筛选指标[22]。与SP处理相比，其余3种处理根冠比显著提高，可显著增加与外界的接触面积，使相对更多的根系参与磷素的活化与吸收[23]。这可能是作物对逆境的一种主动适应机制，与徐茂等[24]在研究油菜(Brassicanapus)、黑麦草(Loliumperenne)等作物对磷的吸收与根系生理形态特征的结果类似。在3种牧草中，抗磷胁迫能力最强的是甜高粱，其生物量、侧根数和根冠比都显著高于其他两种牧草。

在不同磷素水平中，3种牧草茎叶、根部全磷含量差异显著，表现为SP>IP≥1/4SP>1/8SP，全氮和全钾含量也表现为SP最高、IP与1/4SP次之、1/8SP最低。说明难溶性磷与低磷胁迫显著影响牧草对磷的吸收，从而影响了牧草对氮和钾的吸收利用。在难溶性磷处理下，牧草磷含量显著高于低磷处理，结合牧草根系形态变化，说明牧草在难溶性磷胁迫下改变自身根系形态，增加根长、根冠比与根表面积，促进自身对磷的吸收[25-26]。植株养分积累量能明确表征植株生育期的养分吸收量，是评价作物养分吸收的重要指标[27]。本试验表明，不同水平磷素对3种牧草磷、氮、钾养分积累量差异显著。IP处理的磷、氮、钾养分积累总量仅次于SP处理，均大于1/4SP和1/8SP处理。说明3种牧草均可利用营养液中的难溶性磷，将营养液中难溶性磷转化为有效磷供自身吸收利用。但拉巴豆对难溶性磷活化利用不高，IP、1/4SP和1/8SP处理之间无显著差异，其中禾本科牧草(甜高粱、高丹草)利用效率最高，远高于豆科牧草(拉巴豆)，这与Pearse等[28]研究得出的禾本科植物比豆科植物更能有效利用难溶性磷的结果相似。

测定不同时期培养液中可溶性正磷酸盐(H2PO4-)的变化，可以间接反映不同牧草对磷的利用状况及对难溶性磷的活化程度。同一时期，培养液中H2PO4-残留量越低，说明植物对磷的吸收利用越多；但本项设计为磷浓度的不均衡试验，相比SP处理，1/4SP和1/8SP处理的H2PO4-残留量是因为供给不足造成的。研究表明，随着生育期的延长，3种牧草营养液中剩余的正磷酸盐含量逐渐减少，以SP、IP、1/4SP、1/8SP的顺序显著降低。值得注意的是，IP处理营养液中残留的H2PO4-浓度显著高于两个低磷处理，且从第20天开始，禾本科牧草(甜高粱、高丹草)的IP处理显著高于1/4SP、1/8SP处理，而豆科牧草(拉巴豆)的IP与1/4SP、1/8SP之间无显著差异，说明牧草在难溶性与低磷胁迫下能将难溶性磷活化成可溶性磷以供自身吸收利用，且随着植株生育期延长，禾本科牧草相比豆科牧草活化难溶性磷的能力更强。

为了更直观反映不同植物对难溶性磷的活化利用差别，分别用绝对活化指数和相对活化指数来表征。绝对活化指数是对难溶性磷的绝对活化量(包括植株体内吸收累积的磷和残留在溶液中的可溶性正磷酸盐)与加入的难溶性磷量的比值，这个指标直观，但明显受到难溶性磷加入量的影响。因为IP处理中难溶性磷的加入量与SP处理加入的可溶性磷量一致，所以，在等量供磷条件下，植株对难溶性磷的活化量(IP处理)与正常供磷植株磷的积累量(SP处理)之比即为相对活化指数，该指标更能客观反映植株在低磷胁迫下对难溶性磷的活化吸收能力。本项研究表明：在难溶性磷胁迫下，3种牧草活化磷、吸收磷的能力差异显著，它们对磷的活化吸收能力整体表现为：甜高粱>高丹草>拉巴豆。值得注意的是，高丹草的绝对活化指数与甜高粱无显著差异，但相对活化指数显著低于甜高粱，说明高丹草在正常供磷条件下吸磷量较大，能有效吸收利用溶液中的可溶性磷，但在难溶性磷胁迫条件下，利用难溶性磷的能力低于甜高粱。简言之，相对活化指标更客观，可用于其他难溶性养分的评价上。

根系分泌物的组成和含量变化是植株对环境胁迫最直接、最明显的反应，是植株适应低磷胁迫的重要生理机制之一，其中有机酸是磷效率植物根系分泌物中的一种重要有机物，被普遍认为以直接或间接的方式影响土壤磷的有效性[30-31]。在缺磷胁迫下，磷效率植物分泌的低分子量有机酸可以抑制土壤表面对磷的吸附，促进土壤吸附磷的解吸，是判断土壤中难溶性磷活化程度的重要指标[32-33]。本研究表明，难溶性磷与低磷胁迫在抑制牧草生长与养分吸收的同时，不同程度的促进3种牧草根系分泌有机酸，且不同牧草的草酸、乳酸、苹果酸和柠檬酸分泌量各不相同，说明3种牧草之间的土壤解磷能力存在差异[34-35]。甜高粱与高丹草分泌的有机酸总量显著高于拉巴豆，与营养液中的可溶性正磷酸盐含量呈正比，究其原因可能是不同种类牧草在环境胁迫下，根际微环境发生变化，根系分泌物增加，其中分泌的有机酸可使根际酸化并使营养液中难溶性磷酸盐溶解为根系易吸收利用的有效磷。在分泌的总有机酸中，草酸与乳酸占有机酸分泌总量的64.09%，在IP处理下，草酸与柠檬酸的分泌量显著高于其他3种处理。研究表明，草酸与柠檬酸络合钙、铁、铝的能力较强，草酸与钙、铁、铝的络合/沉淀常数分别是3.00、25.00、20.00，柠檬酸与钙、铁、铝的络合/沉淀常数分别是3.42、25.00、20.00，远高于相应钙、铁、铝等离子与磷酸盐的络合/沉淀常数[36-37]。因此，牧草分泌的草酸可溶解土壤难溶性钙、铁、铝磷酸盐，释放无机磷。3种牧草均能分泌大量乳酸，这可能是由于水培淹水环境，牧草进行无氧呼吸而释放较多乳酸所致。值得注意的是，在难溶性磷和低磷胁迫下，相较于对照，拉巴豆分泌有机酸的增加量要显著高于甜高粱与高丹草，但有机酸分泌总量却低于其他两种牧草，这可能是由于豆科牧草与禾本科牧草的营养成分与种间差异所致，有研究表明，植株的生物量与其有机酸分泌量呈现显著正相关关系，拉巴豆的抗磷胁迫性较弱，且IP和1/8SP处理的生物量极低，故分泌的有机酸量低，但具体原因还有待进一步研究。

4 结论

1) 难溶性磷和低磷胁迫对甜高粱、高丹草和拉巴豆生长有明显抑制作用，根长、茎长、生物量减少，根冠比增加；难溶性磷处理下牧草养分含量与积累量显著高于低磷处理，甜高粱对难溶性磷的相对活化指数显著高于其他两种牧草。

2) 难溶性磷与低磷胁迫能诱导牧草根系形态发生变化，促进根系分泌有机酸，使其根际环境有利于难溶性磷酸钙盐的溶解活化，从而促进磷的吸收利用，禾本科牧草有机酸分泌量显著高于豆科牧草。

3) 甜高粱比供试的另外两种牧草能更好地改善根系形态，分泌更多的有机酸以适应难溶性磷和低磷胁迫环境，3种牧草对磷的活化吸收能力表现为：甜高粱>高丹草>拉巴豆。因此，甜高粱能充分利用土壤中被吸附固定的磷素，可以作为轮作系统中活化土壤磷的牧草轮作品种推广，为我国南方农田轮作体系合理布局提供参考。