《新疆棉花高效利用土壤磷的根際和菌絲際過程與調控》是依託中國農業大學，由馮固擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：新疆棉花高效利用土壤磷的根際和菌絲際過程與調控
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：馮固
- 項目類別：聯合基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
提高棉花對磷的利用效率不僅是國家磷資源可持續利用的需要，也是新疆棉花產業節本增效的迫切需求。本項目以根土界面生物互作控制養分周轉與利用的前沿理論為引導，以“矮、密、早”和膜下滴灌這一新疆特有的棉花種植體系中土壤磷資源利用效率低的問題為對象，採用室內模擬與田間定位試驗、常規形態觀測和生理生化分析與分子生態技術相結合的方法以及13C-Nano-SIMS和13C-RNA-SIP等新技術，研究適應水肥一體化棉田土壤磷供應規律的棉花根系形態構型和根系分泌作用的特徵、棉花根際和菌絲際生物互作的C/P交易(trade-off)過程及其回響土壤供磷強度和供磷形態變化的機制，揭示棉花根系直接吸磷途徑和菌根吸磷途徑高效活化利用土壤磷的關鍵過程及其協同機制，闡明發揮棉花活化利用土壤累積態磷的生物學潛力的調控途徑。研究成果將填補棉花根際和菌絲際磷養分過程與調控的理論空白，為新疆棉花栽培中的磷肥管理提供理論依據。
結題摘要
提高棉花對磷的利用效率不僅是國家磷資源可持續利用的需要，也是新疆棉花產業節本增效的迫切需求。本項目採用室內模擬和田間原位相結合、13C-DNA-SIP 和高通量測序、定量PCR相結合的方法，研究了棉花高效利用土壤磷的根際和菌絲際過程及其調控機制。篩選獲得了磷高效和磷低效的棉花基因型，揭示了棉花根系形態、菌根依賴性與磷吸收效率之間的關係；解析了棉花菌絲際磷生物周轉和活化利用的過程，定量了田間原位條件下棉花菌絲的生長範圍以及菌根途徑對棉花磷吸收的貢獻；明確了棉花根系形態、生理和菌根生長對供磷強度的回響規律，闡明了提高棉花磷肥利用率的水、磷調控機制。獲得了以下主要結果：（1）建立了田間原位條件下研究棉花根際和菌絲際效應的新方法；（2）發現AM真菌分泌含碳化合物供菌絲際解磷細菌利用，碳-磷互惠可以維持兩者的合作關係。這一研究成果為深入理解棉花根際和菌根途徑生物互作原理提供了重要的證據；（3）證明棉花淺層根系分布是棉花磷吸收的理想構型，棉花通過根系分泌有機酸活化土壤磷的能力弱，主要依賴根系形態和菌根真菌共生關係獲取磷；（4）證明棉花根系與菌根存在協同關係，在田間原位條件下菌根能擴大棉花根系吸磷範圍達15倍，AM真菌能夠顯著促進棉花對磷的吸收；（5）探明了土壤供磷強度和C:P強化根系吸磷途徑和菌根吸磷途徑的調控機制。本研究從理論上揭示了棉花磷高效吸收途徑的相對重要性，明確了棉花磷高效改良的方向：改進根系形態和菌根真菌的根外菌絲長度（即根外菌絲的生物量）；從實踐上，本研究成果對於今後利用水肥一體化栽培管理平台、通過磷肥形態、水溶性有機碳等資源輸入調節根系和菌根的磷效率，實現磷資源高效利用提供了依據。
