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针对高磷固定土壤中作物磷吸收受限问题，研究人员以两种磷获取效率（PAE）不同的旱稻基因型为材料，在低磷和高磷条件下利用 33P 标记肥料，结合 Hedley 分级法分析根际土壤磷库变化。发现 DJ123 通过增加根际易交换有机磷活化提升 PAE，为优化高磷固定土壤磷素管理提供依据。
在农业生产的土壤世界里，一场关于磷素的 “争夺战” 悄然上演。磷作为植物生长必需的大量元素，却因土壤对其强大的固定能力，成为全球作物增产的一大绊脚石，尤其是在像火山灰土壤（Andosol）这样的 “磷牢” 中，铁（Fe）和铝（Al）形成的复杂化合物如同一个个 “磷陷阱”，紧紧锁住磷素，让作物难以吸收。尽管这类土壤总磷含量不低，但大部分磷都被禁锢在难以被植物利用的形态中，再加上磷肥施用的经济限制和全球磷矿资源的日益减少，如何让作物高效挖掘土壤中现存的磷素宝藏，成为农业可持续发展亟待解决的难题。
为了破解这一困局，来自德国莱布尼茨农业景观研究中心（ZALF）等机构的研究人员，将目光聚焦在旱稻（Oryza sativa L.）这一常种植于 Andosol 的作物上。他们选取了磷获取效率差异显著的两个基因型 —— 高 PAE 的 DJ123 和低 PAE 的 Nerica4，在低磷（N:P:K, 100:3.5:100 mg kg?1）和高磷（N:P:K, 100:70:100 mg kg?1）条件下开展盆栽实验，借助 33P 标记的磷肥追踪肥料磷的去向，并运用改良的 Hedley 分级法，深入剖析初始土壤、 bulk 土壤和根际土壤中不同形态的磷（包括无机磷 Pi 和有机磷 Po）分布及变化。该研究成果发表在《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》上。
研究中采用的主要关键技术方法包括：一是放射性同位素示踪技术，通过 33P 标记肥料，区分肥料磷（PdfF）和 native soil 磷（PdfS）在不同磷组分中的分布；二是 Hedley 分级法，依次用去离子水 + 树脂、NaHCO?、NaOH、H?SO?等提取剂对土壤磷进行分级，分离出树脂 - P（最活跃磷）、NaHCO?-P（活跃磷）、NaOH-P（中等活跃磷）和 H?SO?-P（稳定磷）等组分，并测定各组分中无机磷和有机磷的含量；三是液体闪烁计数法，用于测定 33P 的放射性活度，以计算肥料磷的吸收量等参数；四是 ICP-OES 检测总磷含量，通过总磷与无机磷的差值计算有机磷含量。
初始土壤磷组分分布
施肥后（T?），肥料磷迅速分布到所有 Hedley 组分中，其中中等活跃的 NaOH-P 组分占比最大（72% 左右），其次是稳定的 H?SO?-P（约 19.8%），而最活跃的树脂 - P 和 NaHCO?-P 占比很小。总磷中约 55% 为无机磷，45% 为有机磷，无机磷主要集中在 NaOH-P（89%），有机磷则在 H?SO?-P（54.4%-55.4%）和 NaOH-P（44.3%-43.4%）中占比较高。高磷处理下各组分磷浓度显著增加，尤其是树脂 - P 中的无机磷和有机磷分别增加 93% 和 61%。
植物生长对土壤磷分布的影响
与低磷处理相比，高磷处理下植物对肥料磷和 native soil 磷的吸收量显著增加。植物生长显著改变了土壤磷在 bulk 和根际土壤中的分布：bulk 土壤中肥料磷在各组分均减少，尤以树脂 - P（-81.3% 至 - 96.3%）和 NaHCO?-P（-37.2% 至 - 37.9%）降幅最大；根际土壤中，肥料磷在树脂 - P 和 NaHCO?-P 减少，但在 NaOH-P 和 H?SO?-P 增加，同时 native soil 磷在 NaHCO?-P、NaOH-P 等组分增加。无机磷在根际 NaOH-P 显著增加（27.8%-28.1%），而有机 NaOH-P 大幅减少（-185.1% 至 - 210.5%），表明有机磷发生了强烈的矿化作用。
基因型间的磷获取差异
在高磷条件下，DJ123 对肥料磷和 native soil 磷的吸收量均显著高于 Nerica4。根际土壤中，Nerica4 导致树脂 - P 中的肥料磷和无机磷显著减少，而 DJ123 的树脂 - P 中 native soil 磷和有机磷增加。DJ123 根际的有机树脂 - P 浓度高于 Nerica4，显示其更善于利用根际易交换有机磷。
研究表明，旱稻基因型 DJ123 通过活化根际易交换有机磷，显著提升了磷获取效率。肥料磷在土壤中迅速向中等活跃和稳定组分转化，而植物根际的有机磷矿化作用（如 NaOH-P 中有机磷减少、无机磷增加）是磷素释放的关键过程。不同基因型对根际磷组分的调控差异显著，DJ123 可能通过分泌特定根系分泌物或改变根际微生物活性，促进有机磷的溶解和矿化，从而在高磷固定的 Andosol 中表现出更强的磷素竞争力。
这项研究首次揭示了根际易交换有机磷在旱稻磷获取中的重要作用，为理解作物磷高效利用机制提供了新视角。其意义不仅在于明确了基因型特异性的磷活化策略，更为培育适应高磷固定土壤的磷高效作物品种、优化磷肥管理措施（如通过施肥促进 native soil 磷释放）提供了理论依据，有助于在减少磷肥投入的同时提升作物产量，为应对全球磷资源危机和农业可持续发展开辟新路径。
