【摘 要】
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磷是植物生长过程中的必需元素,也是不可再生资源。在农业生产中,化学磷肥施加后,作物的磷肥利用率仅为15-20%,大部分被固定在土壤中。微生物是土壤磷素循环过程中重要参与者,对土壤磷转化有重要意义。本研究基于辽宁省农科院不同磷肥施用量的定位试验,试验处理包括四个化学磷肥施用梯度:P0:无磷肥施加,P90:90 kg P2O5/hm~2,P180:180 kg P2O5/hm~2,P360:360 k
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磷是植物生长过程中的必需元素,也是不可再生资源。在农业生产中,化学磷肥施加后,作物的磷肥利用率仅为15-20%,大部分被固定在土壤中。微生物是土壤磷素循环过程中重要参与者,对土壤磷转化有重要意义。本研究基于辽宁省农科院不同磷肥施用量的定位试验,试验处理包括四个化学磷肥施用梯度:P0:无磷肥施加,P90:90 kg P2O5/hm~2,P180:180 kg P2O5/hm~2,P360:360 kg P2O5/hm~2。选取第九年水稻收获期土壤,结合土壤磷素赋存形态、微生物量、碱性磷酸酶活性、微生物群落结构及功能基因等指标分析,探究了不同化学磷肥施用梯度（大田试验）及添加堆肥有机肥（室内培养试验）下土壤磷库变化特征及其微生物作用机制,研究结果以期为黑土区农田减磷增效措施提供理论支撑。主要结果如下:1、针对不同化学磷肥施用梯度的大田试验第九年水稻土进行土壤磷库赋存形态及微生物作用机制分析。土壤磷库研究结果表明:与不施磷的空白对照（P0）处理相比,土壤总磷（TP）和速效磷（Olsen-P）含量随施磷量增加而显著上升（P＜0.05）。进一步通过Tissen方法对磷素形态进一步分析发现,发现土壤有效磷（Available P,A-P）、次生矿物磷（Secondary P,S-P）和中等活性有机磷（Moderately labile organic P,MLPo）含量随施磷量增加而显著上升（P＜0.05）,活性有机磷（Labile organic P,LPo）在P90处理中最大。不同磷素形态之间的Pearson相关性热图表明:MLPo与A-P,S-P及P-P（初生矿物磷,Primary P）显著正相关（P＜0.05）。进一步通过高通量测序对土壤微生物群落及phoD功能基因分析,结果表明:与不施磷（P0）,P90处理显著增加了土壤细菌和真菌的丰富度与多样性,但对phoD-harboring细菌的影响不显著,其微生物生态网络较其他处理最稳定。综合分析水稻产量(P90最高)、土壤有效磷含量及微生物群落丰度、网络结构,我们认为在该水稻土中,90 kg P2O5/hm~2施磷量为最优施加量。而phoD-harboring细菌群落的生态网络结构在不施磷处理（P0）中稳定性和复杂性最高,且关键物种由不施磷（P0）处理中的根瘤菌属（Rhizobium）转变为施磷处理中的假单孢菌属（Pseudomonas）。微生物与磷素相关网络分析表明:微生物对有机磷的影响最大,尤其是MLPo与56个属显著相关。偏最小二乘路径分析表明:phoD-harboring细菌群落对S-ALP有显著正效应,S-ALP对有机磷有显著正效应（P＜0.05）。（2）进一步选取上述大田试验中P0处理土壤,通过室内培养试验分析添加堆肥有机肥对土壤磷素的增效作用。研究结果发现:与相空白对照（CK）相比,堆肥添加处理中土壤Olsen-P、LPo、MLPo、中等稳性有机磷（FAPo）和微生物量碳（MBC）增加。相比于CK,微生物量磷（MBP）和碱性磷酸酶活性（S-ALP）在堆肥添加处理60天时显著增加（P＜0.05）。通过速效磷与有机磷形态的回归分析,发现Olsen-P与有机磷组分（LPo和MLPo）显著正相关（P＜0.05）。微生物指标与磷素相关性分析发现:MBP与LPo、Olsen-P、MLPo极显著正相关（P＜0.01）,与FAPo显著负相关;S-ALP与LPo显著负相关,与稳性有机磷（HAPo）显著正相关（P＜0.05）;MBC与Olsen-P、LPo极显著正相关（P＜0.01）,表明堆肥添加促进了微生物对磷素周转。以上结果表明,堆肥添加促土壤微生物对有机磷的矿化,提高了磷素的有效性。
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