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科学家建议磷高效利用要打“组合拳”
来源:中国科学报 发布时间:2020-06-30

近日,《植物科学趋势》(Trends in Plant Science)在线发表了中国农业大学国家农业绿色发展研究院教授Hans Lambers和副教授丛汶峰合作的观点性文章。

该文章基于植物利用磷资源效率存在差异的遗传变异原理,从作物根系磷资源获取、叶片磷高效利用与再分配,以及种子植酸磷含量低几个角度,系统整合了磷资源高效利用的植物策略。同时,针对典型农业系统的土壤磷状况,从植物基因型、多样化种植体系以及磷肥管理等角度,提出了磷资源高效利用的优先组合策略,为提高农业生态系统磷高效利用提供了新途径。

论文第一作者、通讯作者丛汶峰告诉《中国科学报》,磷是植物生长所必需的矿质元素。人类对于粮食的巨大需求引起了不可再生资源—磷矿的过度开采,同时导致了水体富营养化等一系列环境安全问题。如何高效利用磷资源是植物营养学、土壤学、农业生态学以及可持续科学等多学科交叉领域的国际前沿热点及难点。

以往研究主要关注了玉米等粮食作物磷资源获取的根系、根际及菌丝际等单一过程。该文章结合自然生态系统的植物高效利用磷资源的策略,提出系统整合磷资源获取、叶片光合磷利用、 叶片磷再利用,以及低种子植酸磷的作物基因型策略,同时整合多样化种植体系(轮作、间套作)和磷肥综合管理等策略。

“这将有助于降低磷肥的施用量,减少农田磷过量施用导致的环境污染,同时提高粮食及饲料的营养品质,提高人类及牲畜的营养健康。”丛汶峰说。

该文章还针对典型土壤的总磷量和植物有效磷状况,提出了不同磷高效利用策略的基因型组合,以及农业生产方式的选择策略。比如,在土壤总磷和植物有效磷含量较高的土壤中,可优先选择具有较高磷吸收和较低植酸含量的作物基因型,并结合间套作等农业生产方式,在减少磷肥投入的同时,保证生产出健康的满足人类营养需要的食物。

文章也建议,将农田系统磷高效利用延伸到包括动物生产、食品加工与人类消费的整个农业食物系统,探索磷高效的作物基因型策略在整个食物链角度的生态环境、及社会经济效益。

本研究获得了北京高校高精尖学科建设项目等项目资助。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.tplants.2020.04.013

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