间套作体系作物-土壤互作过程中磷、铁和锌营养研究进展

【作者】 夏海勇； 薛艳芳； Peter Christie； 张正； 李隆；

【机构】 山东省农业科学院作物研究所/山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室； 山东省农业科学院玉米研究所/小麦玉米国家工程实验室； 中国农业大学资源环境与粮食安全研究中心/教育部植物-土壤相互作用重点实验室；

【摘要】 磷(P)、铁(Fe)和锌(Zn)是植物生长和发育必不可少的营养元素,但他们通常在土壤中被固定,生物有效性较低。作物之间合理的间套作通过有利于磷、铁和锌难溶性养分吸收的种间根系形态和生理特性的融合能够较大程度上挖掘利用土壤累积态磷、铁和锌。此外,间套作影响籽粒磷浓度,而且还能实现籽粒微量元素铁和锌的"生物强化",从而进一步影响作物籽粒营养品质和人体健康。更好地理解磷、铁和锌在种间土壤/根际-植株连续体内的动态过程将为作物生产中磷肥利用效率的提高和铁和锌生物强化的改善提供重要的理论依据。本文通过收集国内外相关文献,对农业生态系统中禾本科植物与双子叶植物间套作体系(尤其是禾本科作物与豆科作物间套作)如何影响磷、铁和锌从土壤吸收、经根系向地上部植株转移、在地上部再活化和最终分配到作物籽粒的过程予以综述。直接的铁和锌种间促进作用指的是禾本科作物通过地下部根际过程分泌H~+和麦根酸类物质等活化土壤难溶性磷、铁和锌,满足自身吸收需求的同时,也会促进双子叶植物对这部分活化的磷、铁和锌的吸收。对于这一点,已经被同位素和分子生物学方法所证实。这些方法同样也可用来研究种间磷素直接的促进作用。生态位互补和种间促进作用都曾被用来解释种间磷素的吸收获取优势,因此,生态位互补作用也可以用来解释种间铁和锌的吸收获取优势。间套作体系对土壤中难溶性磷、铁和锌的获取优势并不能完全解释籽粒磷、铁和锌浓度的变化,还要取决于籽粒产量水平和这些难溶性养分从根系转移到地上部植株(比如,茎、叶和籽粒)以及向籽粒分配的能力。本文能够促进广大科研工作者对间套作体系磷、铁和锌在土壤/根际-植株连续体中动态转移过程的理解。以后研究应:①重视种间根系形态分布对体系养分吸收的影响;②加强间作豆科作物和禾本科作物植株体内(根系、茎叶和籽粒)P、Fe和Zn养分累积分配规律的研究;③从磷肥供应水平和搭配作物组合不同的角度研究调控措施和影响机制;④从体系的角度出发,研究体系内各作物P、Fe和Zn从土壤到植物体的作物-土壤互作过程与机制的同时,考虑体系整体的情况和各作物彼此之间的相互影响,以便于综合调控和管理。以期从田间水平验证以往诸多盆栽试验研究的规律,进一步丰富和升华传统间套作农业中的现代植物营养理论,为田间实际情况下间套作最优栽培技术、农田磷素管理、缓解粮油和粮豆争地矛盾和提升粮食品质提供理论依据。更多还原