黄土高原旱作农业中磷高效利用的根际调控

项目针对黄土高原旱作农业中磷在上层土壤大量累积、而水分往往集中在下层土壤的磷、水空间错位现象，以根系的调控为核心，采用田间试验和室内模拟相结合的方法，研究旱作农业中磷高效利用的根际过程和调控途径。主要内容包括：（1）黄土高原当前旱作农业条件下土壤磷、水分和作物根系的空间位置关系及其对水分和磷的吸收利用的影响；（2）土壤磷、水错位条件下，下层土壤根系的菌根侵染及其对磷和水分吸收的影响，不同根构型的基因型对磷的吸收利用的影响及其机理；（3）磷肥作为种肥施用、局部深施磷肥等土壤环境的调控与不同根构型的基因型调控相结合的根际调控途径。为旱作农业中磷高效利用的理论与实践提供科学依据。

本项目利用长期定位试验、大田试验和室内模拟试验相结合，重点研究：(1) 黄土高原旱作农业条件下土壤磷、水分和作物根系空间位置关系及其对水分和磷吸收利用的影响；(2) 土壤磷、水错位条件下协同提高磷、水利用效率的生物学机制；(3) 提高磷和水利用效率和作物产量的根层调控途径。为旱作农业体系作物高产与磷资源高效利用提供科学依据。通过3年的研究，获得如下主要结果：. 通过长期定位试验，揭示了黄土高原旱作条件下不同施磷处理的土壤有效磷、土壤水分和作物根系的空间位置关系及其对水分和磷的吸收利用的影响，证明了旱作条件下存在着土壤磷（表层高）、水（下层高）和作物根系（表层集中）存在空间错位关系。通过土柱试验和分根试验，证明磷水空间耦合对玉米根系的生长和水分养分利用更为有利，磷水空间错位不利用养分和水分的利用和作物生长。通过2年6个磷水平的大田试验以及小麦玉米盆栽试验， 明确了土壤供磷水平对根系生长和菌根侵染的影响。土壤磷水平和空间分布调控了菌根侵染，表现为下层侵染高于上层侵染。采用定位PCV管装置的土壤有效磷变化情况，表明下层菌根侵染加强在一定程度上促进了植株吸磷。通过不同磷、水供应的盆栽试验，揭示了水分胁迫对作物利用磷的根际过程的影响，从根际过程和分子生物学证据证明干旱条件下土壤适宜供磷水平较正常供水需要提高。..