研究证明,间套作作物通过更多的光截获和种间根系互作等直接作用提高其资源（光、肥、水等）利用效率,但地上部改善光环境介导叶片、根系的生长、发育和功能行为进而影响其产量和养分利用效率（地上-地下互作）的机理仍不清楚。禾本科/豆科作物间套作体系在间套作研究中占主导,其中玉米-大豆带状复合种植（玉米-大豆带状套作）体系在我国尤其西南地区广泛种植。西南地区属典型寡日照区域,在弱光照区域带状套作相对单作作物的光环境改善优势彰显得尤为突出,为研究套作作物地上-地下互作提高资源利用效率提供了理想环境。本论文采用不同磷水平处理下玉米-大豆带状套作连续4年定位试验和盆栽试验相结合,采用植物生理、生化、分子生物学技术和根际过程等研究方法,研究带状套作光环境影响叶片发育、寿命,进而调控根系发育、生长、形态、构型、分布和磷素吸收,为研究带状间套作体系磷素高效利用的机理提供新思路,也为弱光照区域磷养分高效管理提供借鉴。研究得出以下主要结果和结论:带状套作增加玉米、大豆光截获。从吐丝期起,套作玉米除最上层2-3片叶外,其余叶片的光截获量均显著高于单作,宽行叶片是套作光截获优势的主要贡献者;但是从出苗到吐丝前20天,单、套作玉米叶片光截获量无显著差异。玉米/大豆（VE-V5）套作期间,套作大豆叶片光截获量显著低于单作。玉米收获后,套作大豆单片叶的光截获量急剧增加且显著高于单作;从V8期始,套作大豆整株光截获量显著高于单作。施磷对玉米、大豆的光截获量并无显著影响。带状套作玉米生殖生长期光环境改善延长棒三叶和根系功能期,增加其产量和磷肥利用效率。吐丝后20天,套作,特别是施磷处理玉米棒三叶磷含量、Zm See2β的表达量（表达量与衰老程度成反比）、净光合速率、叶片和根系蔗糖含量显著高于单作。相反,吐丝期玉米各指标参数在单、套作间无显著差异,但施磷处理显著高于不施磷处理。套作玉米根系呈浅层（0-15cm分布比例显著高于单作）、窄行收缩-宽行扩展分布。施磷处理中,较长的叶片和根系功能期耦合磷高效根系构型使套作玉米较单作增产14.3%（不施磷处理单、套作间无显著差异）,磷肥利用效率提高到23.7%（单作为15.8%）。带状套作玉米生殖生长期光环境改善丰富玉米根际细菌群落结构、提高根际土壤磷有效性。吐丝后10天,施磷处理中,套作玉米根系碳分泌量为0.49μg C cm-124h比单作高29.8%;但不施磷处理中,单、套作间无显著差异。施磷处理中,套作OUT数、Chao、Ace、Shannon指数较单作均显著增加。另外,施磷处理中,参与代谢根系分泌物的Proteobacteria和Acidobacteria菌门,参与溶解土壤难溶态磷的Proteobacteria、Acidobacteria、Firmicutes菌门,Massilia和norank＿c＿Acidobacteria菌属丰度套作均显著高于单作。根际微生物量磷和速效磷含量与根际微生物群落结构在各处理中的变化规律一致,呈套作显著高于单作,但不施磷处理中单、套作间无显著差异。套作光环境介导叶片高糖、低磷塑造大豆磷高效根系形态、构型,提高磷肥吸收效率。玉米/大豆（VE-V5）共同生长期间,套作大豆地上、地下生物量显著低于单作、根系长度特别是主根长度受到明显抑制,但施磷处理对其影响不显著。套作期间,大豆叶/茎比值套作低于单作,R3期,叶/茎比值套作显著高于单作。R3期,大豆叶片数量、整株光合能力、叶片和根系蔗糖含量套作显著高于单作,但叶片磷含量低于单作,在不施磷处理中表现更为明显。地上部的低磷和强光促进蔗糖向根系转运（根/叶蔗糖比增加）,同时上调Gm PHR25、Gm EXPB2、Gm ACP1的表达量,增加侧根密度、长度和根系酸性磷酸酶活性。R3期,套作大豆90%以上的根系分布在0-15cm土层,且偏向宽行侧。地上部籽粒生长需求耦合磷高效根系构型,提高套作大豆籽粒磷含量、磷素收获指数,磷肥利用效率（套作:14.3%,单作9.0%）。但所有处理中套作大豆的产量较单作并未增加,而且不施磷处理中还略有降低。套作光环境介导生长素合成、响应塑造大豆磷高效根系构型。玉米对套作大豆35-40天的荫蔽降低根系生长素含量,抑制根系生长,特别是主根长度变短,但上调Gm YUCCA14、Gm TIR1C的表达量,特别在不施磷处理中。玉米收获后,R3期,套作叶片低磷和根系高糖共同上调Gm YUCCA14、Gm TIR1C的表达量,增加根系生长素的含量和生长素受体的敏感性,促使侧根形成和生长,增加侧根密度和长度。同时,共同生长期套作大豆所处弱光环境抑制主根发育,使R3期套作大豆根系生长素合成中心由一个（主根）变为多个（侧根）,增加次级侧根着生位点,增加侧根密度,形成磷高效根系构型。综上所述:带状套作种植方式使玉米、大豆根系呈浅层、窄行收缩-宽行扩展分布。套作玉米较单作的产量和磷养分利用优势,主要由适量施磷和较好光环境结合延长花后叶片和根系功能期,改善根际磷营养环境。前弱后强的光环境塑造更有利于弱光环境的大豆株型,减弱套作大豆主根生长,增加生殖生长期侧根密度和长度,使根系呈浅层分布。地上部需求耦合磷高效根系构型增加套作大豆磷素（肥料磷和土壤磷）吸收利用效率。发展合理的光环境管理策略是提高土壤、肥料养分资源利用效率、实现农业绿色发展的有效途径之一。