锌作为人体必需的微量元素,对人类的健康至关重要,同时也是粮食作物与人体营养联系最为密切的元素。因此保证粮食作物中锌的充足来满足人体健康的需求是亟待解决的问题。造成作物锌营养缺乏的原因,除了锌在世界大部分耕地中有效性极低的因素外,磷肥的大量施用也是一个重要因素。特别是近几十年来磷肥的持续投入,导致耕地土壤中磷不断累积。因为磷、锌之间存在显著的拮抗作用,磷肥的大量施用和在土壤中的不断富集就加剧了土壤和作物中锌营养缺乏。玉米作为世界三大作物之一,在世界作物生产中占有重要地位,同时玉米是对缺锌最为敏感的作物之一,其需锌量随产量的增加而显著提高,因此提高玉米对锌的吸收利用,对玉米的高产、高质具有重要意义。为了进一步明确磷、锌拮抗对玉米锌营养状况的影响,揭示磷、锌拮抗作用机制,本研究利用大田试验比较不同施磷水平对玉米锌营养状况的影响,在此基础上水培试验研究磷水平对玉米锌吸收的影响、比较土壤供磷水平对土壤锌吸附-解吸特征的作用来阐明磷、锌拮抗的可能机制;室内模拟局部供磷分析磷、锌拮抗作用发生的特点,利用丛植菌根增强宿主植物吸收养分能力的特点验证其能否缓解磷对锌的拮抗作用。主要结果如下:(1)利用大田试验,设置6个施磷水平(0、25、50、100、200、400 kg/ha),研究不同施磷水平对玉米锌营养状况的影响。试验结果表明:玉米磷含量和吸收量随施磷水平的提高而增加,玉米锌含量随施磷水平的提高而显著降低。当施磷水平<400 kg/ha时,玉米锌吸收量随供磷水平的提高呈先增加后趋于平稳的趋势,当供磷达到400 kg/ha时,较施磷水平为200 kg/ha时,茎、叶、籽粒中锌吸收量下降了16.8%、8.5%、4.2%;高磷(400 kg/ha)水平条件下,对比玉米各部分分配系数发现,茎中分配系数显著增加;单位根干重吸锌量在高磷水平条件下达到最小。综上所述,高磷(400 kg/ha)水平条件下,根对锌的吸收、茎中锌的分配受到抑制,这可能是高磷诱导玉米籽粒锌含量、吸收量缺乏的原因。(2)通过水培试验,试验设置3个磷水平(0.05 mM、0.25 mM、2.5 mM);3个锌水平(0.01μM、0.1μM、1μM),研究不同磷水平对玉米锌吸收的影响,以期为揭示玉米磷、锌拮抗作用机理提供理论依据。试验结果表明:玉米的生长受供磷水平的影响,生物量、茎直径、株高随供磷水平的提高而增加,但各项指标在中磷条件下达到最大,进一步增加供磷导致其下降。通过分析玉米根系伤流液强度和成分发现,玉米伤流液中锌含量和伤流液强度随供磷水平的提高而显著提高,这说明水培条件下,低磷胁迫不仅导致根系对锌的吸收能力降低,而且向地上部的运输锌的能力也降低。但地上部、根部锌含量随供磷水平变化不显著,高磷诱发锌缺乏的现象在水培环境中完全消失。(3)通过室内模拟培养试验,研究磷对紫色土锌吸附-解吸的影响,试验结果表明:磷对紫色土锌吸附-解吸的影响作用过程为:土壤磷水平较低(磷水平<100 mg/kg)时,磷能减少土壤胶体对锌的吸附,从而提高土壤锌的有效性,二者表现为协同作用;土壤磷水平为100 mg/kg时土壤对锌吸附量达到最大;土壤磷水平较高(磷水平>100 mg/kg)时,磷与锌的作用机制发生改变,主要为沉淀反应,这就降低了土壤锌的有效性,二者表现为拮抗作用。(4)通过盆栽试验,利用分根技术手段,研究根系局部施磷对玉米生长状况以及磷、锌拮抗作用的影响。试验结果表明:当局部施磷、均匀施磷两种方式施肥方式所供磷总量相同时,局部施磷导致地上部生物量高于均匀施磷,这说明局部施磷对玉米的促生的效果强于均匀施磷。无论是局部施磷还是均匀施磷,随着磷水平的不断提高,玉米植株地上部和地下部锌含量逐渐下降,这说明磷、锌拮抗作用为整体反应而非只发生在局部。局部施磷条件下,随供磷水平的提高,锌的转运系数呈现下降的趋势,这表明供磷水平的提高影响锌由地下向地上运输,从而影响了地上部锌含量。同时,相同供磷水平条件下,供锌处理导致锌的转运系数均高于未施锌处理,锌的转运还会受土壤锌的影响。(5)通过盆栽试验,试验设置3个施磷水平(0、200、400 mg/kg),2个施锌水平(0、5 mg/kg),2个接菌水平[接菌(+AM)和不接菌(-AM)],研究接种AM真菌对磷、锌拮抗作用的影响,以期为揭示AM真菌缓解磷对锌拮抗作用的机理提供理论依据。试验表明:施磷和接菌处理都显著促进玉米的生长。随着施磷水平的不断提高,玉米植株的锌含量会逐渐下降,且地上部尤为显著。在不施锌条件下,施磷200 mg/kg玉米植株地上部锌含量比不施磷时降低36%,与之相反,接种AM真菌后地上部锌含量增加35%,这说明AM真菌可以缓解磷、锌拮抗作用,提高植株对锌的吸收。