不同物候期绿豆品种根系构型对土壤磷分布差异的响应机制研究

本文探讨了不同物候期绿豆（Vigna radiata L.）品种的根系构型（RSA）对磷肥施用策略的响应机制，通过对比浅层与深层施磷对根系生长角度、直径、体积及磷吸收效率的影响，揭示了深层施磷（如深带状施磷）对早熟品种开花和荚果产量的促进作用，为旱作农业系统中磷肥优化管理及品种选育提供了理论依据。

　　

2.1 试验材料

试验选用澳大利亚国家绿豆改良计划培育的四个具有不同成熟特性的商业绿豆品种：早熟的Berken和Jade-AU、中熟的Celera-II AU及晚熟的Putland。这些品种在开花时间、成熟天数及种子大小上存在显著差异，例如Berken开花需40天，而Putland需55天。

2.2 试验设计与磷处理

研究采用随机完全区组设计，设四种磷肥处理：对照（不施磷）、表层施磷（30 mg P混入0-5 cm土层）、亚层施磷（30 mg P混入20-25 cm土层）和深带状施磷（30 mg P以带状施于20 cm深度）。磷肥以磷酸一铵形式施用，每个处理重复四次。

3.1 地上部生长响应

品种间的地上部生物量差异显著，中熟品种Celera-II的生物量最高（12.6 g），而磷肥处理对总生物量无显著影响。然而，深带状施磷处理显著提高了早熟品种Berken的荚果产量（4.8 g），较表层施磷处理（4.1 g）增加17%。深层施磷还使早花数量增加20%，表明深层磷可促进生殖生长。

3.2 磷吸收与利用效率

品种间磷吸收能力差异显著，Celera-II的磷吸收量最高（30.8 mg），而Berken最低（19.8 mg）。深层施磷处理使磷吸收量提高14%-16%，但内部磷利用效率（iPUE）下降10%，可能与磷的“奢侈吸收”有关。Berken的iPUE最高（602 mg DM mg P^?1），与其较低的磷浓度和较高的钙含量相关，暗示钙可能通过增强细胞功能间接提升磷利用效率。

3.3 根系构型响应

根系生长角度受品种和磷肥处理共同影响：晚熟品种Putland的根角度最宽（67°），而表层施磷使根角度扩大14%。深层施磷显著增加根平均直径（15%）和根体积（31%），但未引起根尖增殖反应。根表面积在品种与磷处理间存在交互作用：深带状施磷使Celera-II的底层根表面积增至979 cm²，而亚层施磷对Jade的促进作用更明显。

4.1 磷肥策略与根系适应性

深层施磷通过增加根直径和体积而非根分枝来提升磷获取能力，这与传统认为的根增殖响应不同。在磷分层明显的土壤中，深带状施磷可促进根系向下延伸，利用深层水分和磷资源，尤其适用于保护性耕作系统。

4.2 品种特性与磷效率

早熟品种Berken的高iPUE表明其具备低磷环境下的适应潜力，而Celera-II的强磷吸收能力与其深层根表面积扩展相关。根系构型（如窄根角度）与深层磷获取效率的关联为育种提供了方向，例如选育窄根角度品种以优化深层磷利用。

5 结论

本研究明确了绿豆根系构型对磷肥空间分布的响应规律，深层施磷可通过调节根形态（如直径和体积）而非增殖反应提升磷吸收。品种间iPUE的差异（如Berken的高效磷利用）为遗传改良提供了靶点。未来应结合动态根系监测与多环境验证，推动绿豆磷高效品种选育与施肥策略优化。