摘要
提高棉花对磷的利用效率不仅是国家磷资源可持续利用的需要，也是新疆棉花产业节本增效的迫切需求。本文以根土界面生物互作控制养分周转与利用的前沿理论为引 导，以膜下滴灌这一新疆特有的棉花种植体系中土壤磷资源利用效率低的问题为对象，从水-磷互作调控棉花根系构型出发，在2015和2016年采用根箱研究方法，设置不同水、磷供应梯度，连续监测棉花根系构型及土壤水分的时空变化特征，研究不同水、磷供应对棉花根系形态构型和棉花菌根生长的影响，阐明发挥棉花利用土壤累积态磷生物学潜力的水-磷调控途径。 主要结果如下： （1）施磷可显著提高土壤速效磷含量，而水分丰缺程度对土壤速效磷高低影响有限。土壤水分处理对土壤速效磷含量没有显著影响，所以水分含量的增加并不会促进对土壤固定磷的解吸。但随着施磷量的提高，土壤速效磷含量明显增加，特别是在施磷量1gP2O5/kg条件下，土壤平均速效磷含量增加到40mg/kg以上，达到丰富的水平。因此，相对于水分处理，磷肥用量的多寡是调节土壤磷丰缺的关键手段。 （2）不同水分处理下土壤水分含量及时空变化表现出明显的差异。充足供水土壤水分含量明显较缺水处理高，而且随时间的推移，土壤剖面中不同区域的水分含量表现出不同的变化趋势：在开始进行滴水时，土壤水分主要分布在滴头附近，并呈现“椭圆形”分布特征，随后土壤水分逐渐向下回落，但与充足供水相比，在35cm土层以下，滴水后44h，缺水处理土壤水分含量较22h明显降低，而丰水处理下不同时间点没有明显差异。 （3）水-磷互作对棉花总根长的影响中，水分含量高低具有决定性作用。缺水处理下棉花根长更大，而且在缺磷条件下表现尤其明显；但充足供水条件下，随着供磷量的增加，棉花根长有增加趋势，而缺水条件下根长几乎对供磷没有响应，说明对于棉花根长而言，相对于磷供应多寡，水分含量的高低及分布在其中居于主导地位。 （4）水-磷对棉花根系生长表现出显著的交互作用，水分胁迫使棉花根系更长，在土壤中的分布也更深，在缺磷条件下尤其明显；充足供水条件下，随着供磷量的增加，棉花根长有增加趋势，而缺水条件下根长几乎对供磷没有响应，说明对于棉花根长而言，水是第一位的，而且只有在充足供水的前提下，才能发挥磷对棉花根长的促进作用。 （5）土壤剖面中的菌丝密度总体表现出浅层土壤高于深层的趋势，菌根与根系之间表现出紧密的协同关系。施磷量的增加限制棉花根系菌丝生长；而充足的水分供应可显著促进菌丝生长。在土壤速效磷15-20mg/kg、同时土壤水分含量在0.4-0.6m3/m3范围内对于棉花菌根生长最为适宜。 （6）适宜的水、磷供应更有利于棉花的生长。相对于水分处理，土壤速效磷含量的高低对于棉花磷吸收的影响更大，而水分供应对于棉花磷吸收的促进作用仅表现在适宜供磷条件下，因此同时考虑磷肥利用率问题，适宜的水、磷供应对于棉花的磷吸收最为有利。结合水-磷互作对棉花根长密度、菌丝密度的影响，可以确定最适的土壤水、磷范围分别为0.3-0.4m3/m3和15-22mg/kg。 总之，合适的水、磷处理可提高棉花根系的生长范围和菌丝生长状况、并刺激棉花的生理反应，从而强化对土壤磷的活化和吸收能力，最终使棉花向更有利于磷利用率提高的方向发展。
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