根际是作物与土壤环境相互作用的场所,是作物吸收土壤水分及养分的必经之地。尤其是对于土壤中移动性弱的磷素来说,根际过程是作物提高土壤磷素利用效率的重要因素。本研究从根系形态变化的角度阐明磷高效基因型棉花对低磷胁迫的响应特征及适应机理,揭示膜下滴灌土壤供磷强度协调棉花根系直接吸磷途径过程的机制,为筛选适应膜下滴灌土壤磷分布格局的根形态和生理特征的高效型棉花品种提供理论依据。先以5个不同基因型棉花品种为材料,通过盆栽试验进行不同磷效率基因型棉花根系在磷胁迫和适磷条件下的差异比较;然后采用根箱模拟滴灌试验,设5个不同供磷强度,比较不同磷效率基因型棉花在不同施磷水平下根际特征差异,确定棉花根系协调磷效率最大的土壤适宜供磷强度;最后在根箱试验的基础上,通过田间试验,针对根系形态特征指标,进一步验证。得出主要结果如下:(1)盆栽试验:低磷胁迫(LP)下,各基因型棉花各器官及整株生物量,植株磷、氮、钾素的累积量,棉花功能叶中SPAD值,以及棉花根系根长、根表面积、根体积参数较适磷条件(HP)显著降低;在LP条件下,磷高效基因型棉花XH18、CCRI-42、XLZ19各生理及根系总参数指标显著高于磷低效XLZ13和XLZ17,且比根长以及细根比例显著大于磷低效基因型,而平均根系直径显著低于磷低效;各基因型棉花根系形态动态变化表现为,LP条件下,磷高效基因型棉花和磷低效分别在出苗后45d和75d开始呈快速增长的过程,说明在低磷胁迫环境中,磷高效基因型棉花根系对磷素反应更为敏感;主成分分析表明,不同施磷水平下,棉花总根长、总根表面积、总根体积、中根长、粗根长是磷效率基因型差异最显著的指标,也是影响棉花吸磷量的重要指标;多元回归分析表明,不同施磷水平下,影响棉花吸磷量的根系参数有所不同。综上,磷高效基因型棉花可较大幅度增加细根比例,降低根系总体细度,促使比根长增加,提高根系的构建效率,以适应低磷胁迫。(2)根箱试验:随着施磷量的增加,棉花植株的生物量、磷含量、磷浓度及棉花功能叶中SPAD值均呈先增加后减小的趋势。棉花植株磷素利用效率随着施磷量的增加逐渐降低,P200处理趋于平稳。在0~100mg/kg施磷范围内,XLZ19基因型棉花各生长指标均显著优于XLZ13;XLZ19和XLZ13基因型棉花根系形态参数随着施磷量的增加呈先增加后减小的趋势。在不施磷(P0)和低磷条件下(P50),XLZ19基因型棉花根系参数优于XLZ13。磷胁迫(P0和P50)处理较适磷(P100)处理相比,细根所占比例显著增加,且XLZ19基因型棉花细根比例增加幅度大于XLZ13;根际土壤磷含量越低时,棉花根际土壤酸性磷酸酶活性越大,且XLZ19基因型棉花表现更为明显。总之,磷胁迫和过量的施磷均会影响棉花的生理特征和根际特征。XLZ19基因型棉花较XLZ13基因型而言,能大幅度增加植株磷利用效率及根系的细根比例,以更多的吸收土壤中的磷素,从而积累更多的生物量,以更好的适应低磷胁迫环境。(3)田间试验:棉花根系总根长、根表面积和根体积随着施磷量的增加整体趋于先增加后减小的趋势,P150供磷水平下达到最大值。XLZ50基因型棉花整层根系各参数在各施磷水平下均大于XLZ13,且在蕾期时达到显著性差异;蕾期时,XLZ50基因型棉花在不同施磷水平下,各直径范围内根长普遍大于XLZ13。而在花铃期时,XLZ50基因型棉花在P0、P75、P150三个磷水平下,中根长显著高于XLZ13。综上,在缺磷和过量施磷水平下,均会不同程度的影响棉花根系形态。磷高效基因型棉花在低磷胁迫下根系参数优于磷低效,这与盆栽试验和根箱试验结果相一致。总之,棉花的根系形态和根际过程在不同磷水平下均发生不同程度的可塑性反应。磷胁迫和过量的施磷均会影响棉花的生理特征和根际特征。磷高效基因型棉花较磷低效而言,能较好适应低磷胁迫逆境。而在过量供磷条件下,根系形态和生理特征的变化依品种而异。