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磷(P)是植物生长所必需的第二大矿质元素,然而当前大多数农田中普遍存在土壤全磷含量高而有效磷含量缺乏的问题,远不能满足作物正常生长的需要,严重制约着我国乃至世界的农业发展,因此充分挖掘土壤磷库、提高植物的磷素利用效率成为当前农业生产与实践中急需解决的问题。玉米(Zea mays L.)和紫花苜蓿(Medicago sativa L.)分别是东北农牧交错带重要的粮食作物和多年生豆科牧草,二者间作对于保障该地区粮食安全和保护生态环境具有重要意义。目前关于玉米/紫花苜蓿与磷素吸收利用的研究多集中于根系构型、根系分泌物或菌根侵染某一特征,对于玉米和紫花苜蓿个体水平上根际特征相互作用与磷素吸收利用的关系以及玉米/紫花苜蓿间作系统中各根际特征在磷素吸收利用中的作用的研究还未见报道。本试验以玉米/紫花苜蓿为研究对象,温室条件下通过盆栽实验,有2个施磷水平:不施磷(P0)和施磷(P1);2种接种水平:接种200 g灭菌菌剂(F0)和接种200 g未灭菌菌剂(F1);4种根系分隔方式:塑料膜分隔(PS)、5μm尼龙网分隔(NN5)、30μm尼龙网分隔(NN30)、不分隔(NS);每个处理重复5次。研究了不同磷水平、不同接种处理及根系分隔条件下,玉米和紫花苜蓿生长状况与磷素吸收特征,及其根系构型、根系菌根侵染和根际土壤有机酸的变化,获得以下主要结果:(1)单独种植条件下,接种AM真菌使不同磷水平下玉米和紫花苜蓿的总吸磷量显著增加了32.30%-184.49%;接种AM真菌显著提高了玉米菌根侵染频率和总根长,但使根际柠檬酸和总有机酸浓度显著下降,同时使不施磷和施磷条件下细根表面积比例显著下降了39.76%和15.45%;接种AM真菌显著提高了苜蓿菌根侵染频率,但使不施磷和施磷条件下细根表面积比例显著下降了53.35%和26.67%,同时使不施磷条件下根际柠檬酸和总有机酸含量显著提高,施磷条件下显著下降。接种AM真菌调节了玉米和紫花苜蓿根系构型和根系分泌物。(2)磷水平与不同根系分隔方式对玉米、紫花苜蓿总生物量交互作用显著。与未接种AM真菌处理相比,接种AM真菌分别使玉米、紫花苜蓿总生物量显著提高了42.86%和19.14%;与不施磷处理相比,施磷使各分隔条件下玉米总生物量显著提高了224.23%-299.74%。不考虑施磷水平,与完全分隔处理相比,不分隔处理显著提高了玉米总生物量。与不施磷相比,施磷使完全分隔、5μm、30μm尼龙网分隔紫花苜蓿总生物量显著提高了39.42%-70.54%,但对不分隔处理下总生物量无显著影响。不考虑施磷水平,与完全分隔处理相比,不分隔处理显著降低了使紫花苜蓿总生物量。苜蓿生物量的降低(分别为18.78%和42.31%)均得到玉米生物量提高(分别为111.93%和62.33%)的有效补偿。(3)磷水平与接种处理对玉米的总吸磷量交互作用显著,与未接种AM真菌处理相比,接种AM真菌处理使不施磷条件和施磷条件下玉米的总吸磷量显著提高了58.61%和26.64%;与不施磷条件相比,施磷使玉米的总吸磷量在未接种AM真菌和接种AM真菌处理下显著提高了44.62%和67.17%;与完全分隔处理相比,不分隔处理使玉米磷含量显著提高了61.88%。接种AM真菌处理使紫花苜蓿的总吸磷量显著提高了23.86%,且磷水平与不同根系分隔方式的交互作用显著。不管是否施磷,与完全分隔处理相比,5μm、30μm尼龙网分隔对紫花苜蓿的总吸磷量影响不显著,但施磷条件下,不分隔处理使紫花苜蓿的总吸磷量显著降低了51.76%。(4)不管是否施磷与接种AM真菌,玉米/紫花苜蓿间作后磷素吸收土地当量比(LERP)都显著大于1,在磷素吸收上体现出间作优势。施磷使LERP显著降低,但接种AM真菌处理使LERP显著提高了25.96%;不施磷条件下,5μm尼龙网分隔、30μm尼龙网分隔处理和不分隔处理分别使LERP显著提高了18.81%、38.61%和51.49%;施磷条件下,30μm尼龙网分隔处理和不分隔处理使LERP显著提高了14.85%和26.73%。(5)不同磷水平下,各根际特征对玉米/紫花苜蓿间作磷素高效利用的贡献不同,在未接种AM真菌时,间作磷素高效利用主要是根系交互作用产生的,在不施磷和施磷条件下根系交互贡献(64%,73%)都远大于根系分泌物贡献(36%,27%);接种AM真菌时,施磷使根系交互贡献,菌根真菌贡献和根系分泌物贡献在不施磷和施磷时分别为37%,37%,26%和52%,29%,19%,施磷条件下根系交互贡献提高但菌根真菌和根系分泌物贡献降低。综上所述,在玉米和紫花苜蓿磷素吸收过程中,接种AM真菌调节了根系构型和根系分泌物,改变了根系碳分配,促进了磷素吸收利用;玉米/紫花苜蓿间作促进了磷素高效吸收利用,施磷条件下根际特征对磷素吸收当量比相对贡献:根系交互作用>共生菌根网络作用>分泌物作用。