磷肥形态与邻作物种调控玉米根系觅磷行为及种间互作的机制研究

为解决集约化农业中磷肥利用率低和种间竞争问题，研究人员通过盆栽实验探究了不同磷肥形态（RP/SSP/KP）与邻作物种（玉米/蚕豆/苜蓿）对玉米根系觅磷行为及磷吸收的影响。研究发现苜蓿邻作能显著提升玉米生物量和磷吸收（尤其在低溶性磷条件下），而蚕豆邻作则引发竞争性抑制。该研究为优化间作系统和磷肥选择提供了理论依据，对可持续农业具有重要意义。

　　

现代农业依赖高量化肥投入，但磷肥利用率不足20%，且过量施用导致环境风险。磷在土壤中易被固定，而不同作物对磷的活化能力差异显著。如何通过生态调控提升磷效率成为关键科学问题。内蒙古农业大学联合中国农业科学院的研究团队在《BMC Plant Biology》发表论文，揭示了磷肥形态与邻作物种如何协同调控玉米根系觅磷策略及种间互作机制。

研究采用盆栽实验，设置三种磷肥（难溶性磷矿粉RP、中溶性过磷酸钙SSP、高溶性磷酸二氢钾KP）和四种种植模式（玉米单作、玉米/玉米、玉米/蚕豆、玉米/苜蓿），通过测定生物量、磷含量、根系形态（总根长TRL、比根长SRL）及根际过程（羧酸盐分泌、酸性磷酸酶APase活性），结合相对互作强度指数（RII）评估种间关系。

植物生长与磷吸收
低溶性RP条件下，苜蓿邻作使玉米地上部生物量提升101%，蚕豆邻作则降低23%。玉米/苜蓿系统的磷吸收效率显著高于其他组合，尤其在RP和SSP处理中。

根系形态与生理响应
苜蓿通过减少自身生物量（仅为玉米的1/3）和增加细根比例（直径<0.2 mm根占比达70%），降低对玉米的竞争。其根际APase活性比玉米高2倍，促进有机磷矿化。蚕豆虽分泌大量羧酸盐，但强根系生长（TRL为玉米1.5倍）导致资源竞争。

磷肥形态的调控作用
RP和SSP强化了玉米/苜蓿的促进效应（RII>0），但加剧玉米/蚕豆的竞争（RII<0）。高溶性KP则使所有组合的竞争趋于中性，表明低效磷肥更依赖生物互作。

该研究提出“磷肥-作物组合”优化策略：低效磷肥（如RP）适合与苜蓿间作，而高效磷肥（如KP）可缓解蚕豆的竞争压力。这一发现为减少化学磷肥依赖、设计可持续种植系统提供了新思路，尤其适用于中国北方石灰性土壤地区。未来需通过田间试验验证该机制的实际应用潜力。