上海市农业科学院生态所施肥技术课题组承担了设施蔬菜体系养分高效利用与损失阻控以及土壤改良等相关研究课题，近期课题组围绕磷高效利用的根系-微生物互作机制与根际调控措施开展了系列研究并取得新进展，为设施蔬菜种植体系磷肥高效利用的调控与土壤绿色生态发展提供了理论和技术参考。相关研究成果相继发表在国际农林科学杂志Soil & Tillage Research（1区TOP，IF：7.366，2022），植物科学杂志Frontiers in Plant Science（2区TOP，IF：6.627，2022）以及国内中文核心期刊《植物营养与肥料学报》上。

蔬菜产业是我国种植业的重要组成部分，磷肥的过量施用及其在土壤中的大量累积是蔬菜种植体系关乎蔬菜安全与环境安全的重要问题。根据研究团队的调查，上海典型设施蔬菜种植体系磷肥每年的总投入量平均为558 kg P ha-1 year-1，其中以化学磷肥形式投入的量为129 kg ha-1 year-1。连续5年的定位研究实验表明，在农民传统施肥量的基础上减施化学磷肥20%-50%不会影响蔬菜作物产量，这表明设施蔬菜种植体系具有减施化学磷肥的巨大潜力。

图1 减施化学磷肥对设施蔬菜作物产量的影响

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，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。课题组研究表明增添秸秆碳驱动了微生物磷周转，诱导蔬菜调整根系形态-生理策略以获得最大的磷吸收效率。

图 2 添加秸秆对设施青菜（上海青）地上部生长、根系形态、根系分泌物、土壤微生物量和有效磷含量的动态影响

连续种植5茬青菜的田间定位实验研究了秸秆改良对根系-微生物互作过程及作物磷吸收的动态影响，反复添加秸秆促使土壤微生物磷库的增大，解磷细菌基因数量的增加，根系高效磷吸收策略（根系比根长的增加、组织密度的降低）的形成。秸秆调控条件下，微生物-根系互作是磷利用效率提高的保障。

图3 反复增添秸秆碳对土壤微生物量、解磷微生物相对丰度以及土壤CaCl2-P和Fe-P的动态影响

图4 反复增添秸秆碳对调控蔬菜高效利用磷的微生物-根系互作机制

土壤供磷水平影响微生物-根系互作及其对作物磷吸收的调控作用，不同物种具有不同的根系形态-生理觅食策略，课题组进一步的研究表明微生物-根系互作驱动的磷利用效率的提高高度依赖于作物物种以及土壤供磷水平。

图5 增添秸秆协同土壤供磷调控不同种类蔬菜地上部磷吸收的微生物-根系互作过程

上海市农业科学院生态所施肥技术组张德闪副研究员为论文的第一作者，诸海焘副研究员为论文的通讯作者。相关研究工作得到国家自然科学基金青年科学基金项目（31801946）、国家重点研发计划项目（2017YFD0200200）、上海市科技兴农推广项目[沪农科推字（2021）第2-2号]（T20210202）等项目的资助。