化肥过量施用造成的环境问题日益突出,当前条件下限制化肥施用量是农业可持续发展的重要措施。有机肥营养全面,能为作物生长提供全面的养分,在作物产量和品质的提高方面具有重要的作用。有机肥为作物生产提供了丰富的磷营养,且大部分为有机磷形态。植酸是有机肥中含量丰富的有机磷,依赖植酸酶水解,释放无机磷供植物吸收利用。植物根系分泌植酸酶,提高根际植酸磷的有效性。植物根系分泌植酸酶活性受植酸酶编码基因的调控。本研究通过水培盆栽试验和琼脂培养试验,证实了作物根系利用有机肥营养时,旱作作物西瓜和淹水作物水稻,通过调控根系构型和植酸酶基因表达量,影响根系利用有机肥中植酸的能力,从而调控作物利用植酸磷营养的能力。主要结果如下:1.采用琼脂培养和溶液培养的方法,研究了作物根系形态对有机肥营养的响应。结果表明,作物根系响应有机肥营养,45%有机肥替代化肥处理时西瓜根系一级侧根平均长度较化肥处理降低了26%。25%有机肥替代化肥处理时,水稻总根长较化肥处理提高了29%;水稻侧根密度较化肥处理提高了32%。2.采用溶液培养的方法,研究了作物根系分泌植酸酶对有机肥营养的响应。结果表明,25%有机肥替代化肥处理时,西瓜根系植酸酶活性较化肥处理提高了30%,西瓜叶片全磷含量提高了17%,水稻根系植酸酶活性提高了141%,水稻地上部磷吸收量较化肥处理提高了59%。西瓜和水稻根系均能响应有机肥营养,提高植酸酶活性,促进磷素吸收。3.采用溶液培养的方法,研究了作物磷素利用相关基因对有机肥营养的响应。结果表明,25%有机肥替代化肥处理时,西瓜根系植酸酶phy1、phy2,phy3基因表达量显著上调,水稻植酸酶基因表达量与化肥处理相比无显著差异,在15%、30%、45%有机肥替代化肥处理的条件下,ClaPT6在西瓜根系中的表达量相较化肥处理,分别上调175%、258%、173%。15%有机肥替代化肥处理条件下,西瓜根系ClaPT7表达量提高了 186%;30%有机肥替代化肥处理条件下,西瓜根系中ClaPHT4;6表达量提高了 93%;45%有机肥替代化肥处理条件下ClaPHT4;6和ClaPT8在西瓜根系中的表达量显著上调,分别提高了31%、364%。西瓜和水稻中植酸酶基因对有机肥响应的不同可能是由于对有机肥中养分形态的利用有差异。4.采用田间试验的研究方法,研究了田间长期施用有机肥对水稻植酸酶活性的影响。结果表明,田间长期施用猪粪有机肥替代化肥时,水稻根提取物植酸酶活性最高,达7.58mg·h-1·g-1,与化肥处理相比显著提高,提高了 52%,水稻根际土速效磷含量提升至化肥处理的3.77倍,土体土速效磷含量较化肥处理提高了143%。