提高春玉米磷养分效率的根际调控机理研究

针对东北地区早春低温气候条件导致即使在土壤有效磷较高的田块仍需要使用大量的磷肥来保证春玉米的高产，从而造成资源浪费和环境污染的问题，本项目提出了通过根际调控措施提高春玉米磷营养效率的新思路。基于上述思路，本项目选定根构型具有明显差异的春玉米基因型为研究对象，提出如下一些有待探索的研究工作：（1）室内模拟试验研究温度、根系大小等因素对磷生物有效性的影响；（2）室内模拟试验研究根际养分调控与根际微生物调控等根际环境调控措施对提高磷效率的影响（3）根际调控措施（研究（2）中证明有效的措施）的田间验证。通过本项目的研究，试图解决东北地区高磷肥力土壤上，春玉米磷营养效率低的关键问题，建立通过根际调控措施提高东北地区春玉米磷营养效率的新方法。

针对东北地区早春低温干旱气候条件导致即使在土壤有效磷较高的田块仍需要使用大量的磷肥来保证春玉米的高产，从而造成资源浪费和环境污染的问题。本课题主要揭示春玉米生产体系中与磷高效吸收利用有关的根际过程，并提出了适宜东北地区春玉米高产高效的根际养分调控技术措施，使土壤磷的生物有效性和化学有效性的发挥与春玉米磷吸收在时间和空间上相匹配。本研究取得主要成果：1）通过室内模拟试验，探讨玉米根际局部养分调控与微生物调控措施在低温条件下对玉米苗期根系生长及地上部磷养分利用效率的影响。结果表明：低温下磷肥条施可以显著增加玉米侧根数量，从而增加地上部鲜重和植株磷吸收；磷肥撒施同时施用PGPR菌剂在低温下对玉米苗期根系生长及地上部吸磷量促进作用不明显，其侧根数量、地上部生物量及地上部吸磷量与不施用PGPR菌剂处理差异不显著。低温下磷肥条施与PGPR菌剂交互作用明显。因此磷肥集中局部施用结合根际促生微生物FZB42作为根际调控措施，可以有效抵御低温对玉米苗期生长带来的不利影响，显著提高磷肥利用效率。2）在室内研究的基础上，以大田作物玉米不同种植密度体系为研究对象，在田间原位埋设PVC管装置，通过测定菌丝生长室中菌丝密度和有效磷耗竭确定不同种植密度体系对AM真菌对玉米磷吸收的作用。结果表明：相对于低密度种植群体，高密度群体显著降低了玉米拔节期期土壤有效磷耗竭量含量，同时增加了玉米地上部磷含量，即磷吸收效率；高密度玉米种植密度群体AM真菌的根外菌丝对土壤有效磷耗竭显著增加。高密度体系下玉米对磷的吸收更加依赖于AM真菌大于低密度玉米群体。密度种植增加AM真菌对玉米的侵染、根外菌丝量和对土壤有效磷的吸收。3）通过田间试验验证根际调控措施效果。结果表明，菌根真菌对高密度种植下作物高效获取磷是具有突出贡献的，在现代高密度种植生产模式下应加以考虑。