张方博，侯玉雪，敖园园，申建波，金可默,2*

    (1 中国农业大学资源与环境学院/植物–土壤相互作用教育部重点实验室，北京 100193；2 中国农业大学国家农业绿色发展研究院，北京 100193)

    土壤是植物赖以生存的载体，稳定的土壤物理、化学和生物环境是植物发挥生态功能的重要前提。据估计，全球33%的土壤由于侵蚀[1]、盐碱化、酸化、污染或压实作用而出现中度或严重退化，其中52%的农业用地受到了严重的土壤退化影响[2]。据预测，未来25年内土壤退化可能会使全球粮食生产率降低12%，粮食价格上涨30%[2]。其中，土壤紧实、土壤侵蚀和有机质下降并称为农业生产的三大威胁[3]，是阻碍粮食增产的世界性难题。

    土壤紧实胁迫无处不在，研究发现即使湿度较高的土壤也可能变得非常紧实，抑制根系的生长进而影响作物产量的提高[4]。近年来，随着农业现代化进程的加快，我国土壤紧实胁迫的问题日益严峻。据2016年《全国耕地质量监测报告》统计数据显示，我国耕地土壤结构性问题比较明显，其中耕层变浅、土壤板结问题较为突出。依据适宜作物生长的土壤容重为1.10～1.35 g/cm3的标准评价，全国有25.9%的监测点土壤容重大于1.35 g/cm3。土壤容重超过适宜作物生长范围后，即使是很微小的增加都会对植物根系生长产生较大的抑制作用。研究表明，当土壤容重达1.40 g/cm3时，豌豆根系的生长速率仅为生长在土壤容重为0.85 g/cm3上的65%[5]。土壤容重与土壤紧实度呈线性正相关，与产量呈线性负相关，土壤容重每增加0.1个单位，玉米减产10%～20%[6-7]。但是，土壤紧实胁迫这个重要的产量限制因素被长期忽视[8]。目前，缓解土壤紧实胁迫的措施主要包括深耕、施用有机肥、秸秆还田和施用土壤调理剂等[9]，同时，合理的水肥管理和抗性品种的选育也很重要。然而，从长远角度来看，这些土壤改良措施一方面会加速土壤有机质的分解，破坏土壤团聚体结构，进而削弱土壤结构的稳定性；另一方面也会消耗大量的时间和人力物力，所以上述方式并非缓解土壤紧实压力的最佳选择[10-11]。

    根系是植物重要的吸收、合成、固定和支持器官，同时又是土壤水分变化的直接感应者[12]。根系非常“聪明”，可以感知复杂的土壤环境因子，并做出适应性反应，具有较高的可塑性。根系在适应外部土壤环境和做出可塑性响应的同时，也会对土壤结构产生影响[11]，根系对土壤物理结构的影响包括：1) 影响土壤养分和水分的分布[13]；2) 影响根土界面的土壤微结构[14]；3) 形成根系生长通道 (衰老、死亡的根系所形成的通道) ......