三重过磷酸钙(TSP)通过调节根系水力导度增强玉米在六种美国干旱土壤中的蒸腾响应与抗旱性

为解决磷肥施用对玉米抗旱性的影响机制问题，研究人员开展TSP和DAP对六种美国土壤中玉米蒸腾响应及根系水力导度(Root hydraulic conductance)的研究。发现TSP在pH 6.5土壤中通过降低根系水力导度，使蒸腾速率在较高土壤含水量(FTSW=0.47-0.58)时提前下降，延缓水分消耗，增强抗旱性。该研究为干旱条件下磷肥选择提供新策略。

　　

在全球气候变化加剧干旱的背景下，玉米作为重要粮食作物面临严峻的水分胁迫挑战。传统观点认为磷肥仅影响作物营养吸收，但近期研究发现三重过磷酸钙(Triple super phosphate, TSP)可能通过未知机制改变作物水分利用模式。此前Thomas R. Sinclair团队在单一土壤中发现，TSP处理的玉米在土壤含水量较高时(FTSW>0.5)就启动蒸腾速率下降，而常规磷酸二铵(Diammonium phosphate, DAP)处理则在较低含水量(FTSW 0.25-0.4)才出现该现象。这种"提前节水"效应可能增强作物抗旱性，但这种现象是否具有土壤普适性及其生理机制尚不明确。

为解答这些问题，研究人员在《Plant and Soil》发表的研究中，采集美国六大玉米主产区的土壤（北卡罗来纳、伊利诺伊等），设置TSP、DAP及pH调节处理，通过盆栽控水实验和根系水力导度测定展开系统研究。关键技术包括：(1)基于每日称重的10-14天渐进干旱实验，计算蒸腾速率与剩余可蒸腾土壤水分(Fraction transpirable soil water, FTSW)的关系；(2)压力室法测定不同处理下玉米幼苗根系水力导度(Root hydraulic conductance, g MPa^-1 h^-1)；(3)双段线性回归模型确定FTSW转折点(Breakpoint)。

Dry-down experiments

数据显示，在pH 6.5条件下，TSP使五大产区土壤（除俄克拉荷马外）的FTSW转折点显著高于DAP处理（0.47-0.58 vs 0.19-0.51）。例如明尼苏达州土壤中，TSP的转折点为0.47，而DAP仅0.27。当调节TSP处理的土壤pH至5.4时，该效应消失，说明pH是关键调节因子。

Root hydraulic conductance

所有土壤中，pH 6.5+TSP处理的根系水力导度比DAP降低32-53%（如内布拉斯加土壤：2.19 vs 3.78 g MPa^-1 h^-1）。酸化(pH5.4)可部分逆转该效应，证实TSP通过pH依赖的机制抑制根系水分传输。

讨论与意义

该研究首次揭示TSP在近中性土壤中通过降低根系水力导度，触发"早发型"蒸腾抑制，这与水通道蛋白(Aquaporin)的pH敏感性可能相关（但具体机制需进一步验证）。这种效应使玉米在干旱初期即减缓水分消耗，延长土壤水分维持时间，理论上可提高干旱条件下的产量稳定性。研究为精准磷肥管理提供新思路：在pH>6.5的干旱风险区，选用TSP可能比DAP更有利于抗旱；而酸性土壤需配合调酸措施。未来需开展田间试验验证该效应在实际生产中的价值，并解析TSP影响根系水力导度的分子途径。