碳对微生物–根系介导的蔬菜作物磷吸收的影响

李洪亮，诸海焘，徐四新，蔡树美，付子轼，张德闪

（上海市农业科学院生态环境保护研究所/农业农村部上海农业环境与耕地保育科学观测实验站/上海市设施园艺技术重点实验室, 上海 201403）

在集约化农业生产中，经常施用大量的磷肥以满足作物生长，实现产量的增加[1]。然而施入的大部分磷肥会被土壤固定，成为作物难以利用的无效态磷[2]。微生物是土壤磷循环的重要驱动因子，微生物磷周转在调节磷有效性方面起着重要的作用[3]。土壤磷有效性的变化会诱导植物调节根系形态与根际分泌物的释放，以形成高效的磷吸收策略[4]。例如，当土壤有效磷含量降低时，植物通过增加总根长，降低根系直径(增加比根长)，提高根系对土壤有效磷的吸收[5–6]，或者通过增强酸性磷酸酶和有机酸(如柠檬酸和苹果酸)的分泌，活化土壤难溶性有机磷和无机磷，提高土壤磷有效性[4,7–8]。然而，有关作物如何调节根系形态和根际分泌物响应微生物介导的磷周转尚不明确。

增添有机碳源可以为土壤微生物提供生长所需的能量，通过刺激微生物的增生/死亡，启动微生物介导的磷周转[9–10]。然而，微生物磷周转对磷有效性的调节作用取决于土壤碳的有效性[11]。例如，添加碳源初期，供微生物生长繁殖的有效碳含量显著提高，微生物快速生长，微生物对磷的吸收因此增加，导致土壤有效磷含量降低[12–13]，微生物与根系之间对磷的竞争加剧。随着微生物呼吸作用对碳的耗竭，土壤中供微生物利用的有效碳含量逐渐下降，微生物因碳源缺乏而死亡并向土壤重新释放磷资源，从而增加了植物可利用的有效磷含量[14]。……