中文摘要：

提高作物对磷的利用效率不仅是持续高产的需要，而且也是节约磷资源，减少环境污染的迫切需求。揭示磷高效利用的根际过程及其调控机制是充分挖掘作物活化利用磷的生物学潜力，实现作物高产、资源高效与环境保护的基础，也是国内外亟待突破的重大科学问题。作物根系形态构型与生理反应的协调及根系主导的根际化学和根际生物互作过程决定了作物对当季肥料磷的高效利用和对土壤累积态磷活化能力，是提高磷利用效率的关键所在。本项目拟在长期工作积累的基础上，以玉米及其玉米-豆科间作和玉米-小麦轮作两种典型种植体系为研究对象，采用室内模拟和田间原位研究相结合的方法，深入揭示作物高效利用磷的根系形态构型与生理反应的协调机制；探讨根际和菌丝际生物互作机制及其对土壤磷活化利用的影响；阐明集约化种植体系作物磷高效利用的根际调控原理与途径。为保障作物高产、磷资源高效利用和环境保护提供科学依据。

结论摘要：

自立项以来，项目组围绕着“进一步揭示作物响应根际土壤磷营养变化的根系形态与生理协调机制，明确了作物根际、菌丝际生物互作机制及对土壤磷活化和利用的影响，阐明了作物磷高效利用的根际调控机制与调控途径”这一科学目标，在项目组所有成员的不懈努力下，圆满完成了预定研究任务，并取得如下进展研究内容（1）作物根系响应根际土壤磷营养变化的形态与生理协调机制 结合分子设计育种，通过分子调控和局部养分调控技术，揭示了作物根系形态构型和生理活性对磷响应的协调机制。明确玉米磷高效的遗传基础，通过分子标记设计育种，获得了根系生理与形态协调的磷高效玉米自交系L224，并在田间得到验证。解析了根形态和生理活性的重要基因，揭示了作物根系形态构型和生理活性在不同土壤条件下对磷胁迫的协同作用。阐明了不同作物根系构型和生理活性的协调机理，明确了局部养分的调控机制。研究内容（2）根际生物互作影响土壤磷活化和利用的机制 从作物根系-菌根真菌-功能细菌间的生物互作机制入手开展创新研究，阐明了根际生物互作影响土壤磷活化和利用的机制。通过建立根系-菌根真菌-解磷细菌纯培养体系，证明了解磷细菌与根系、菌根真菌在土壤有机磷的周转与活化利用方面存在竞争，可以通过根际启动磷肥将竞争关系转化为协同互作的调控机制。阐明了菌根真菌通过增强固氮活性强化根瘤际酸化提高磷的获取能力是菌根真菌与根瘤菌互作促进土壤磷高效利用的机制。研究内容（3）集约化种植体系作物磷高效利用的根际调控途径 集成分子生物学和农学，确定了集约化种植体系磷高效利用的根际适宜供磷水平，揭示了适宜供磷水平协调根系构型和根际生理过程、提高作物磷吸收利用效率的机制，建立了根系形态和生理相协调的根际调控途径。揭示了通过优化养分管理、强化根际过程，达到作物高产和磷高效利用的协同实现。建立了集成的磷高效基因型调控、局部施肥调控和玉米-豆科间套作根际养分调控，并与恒量监控相结合、根系形态和生理活性相协调的根际调控途径。 项目执行期间共主办5次主要国际会议，项目成员参加国际会议65人次，国内会议32人次；培养了博士后3名，博士、硕士研究生共计49名；发表了英文文章48，中文文章11，撰写了1本专著，授权了9项专利。