沈開勤，劉倩，楊國濤，陳虹，梁成，賴鵬，李沖，王學春，胡運高

減量施磷對土壤磷庫組成及解磷微生物的影響

沈開勤，劉倩，楊國濤，陳虹，梁成，賴鵬，李沖，王學春，胡運高

西南科技大學生命科學與工程學院水稻研究所，四川綿陽 621010

【目的】研究連續(xù)減施磷肥對土壤磷組分以及解磷微生物的影響，探究土壤磷素轉化規(guī)律，為合理施用磷肥，高效利用土壤磷提供理論依據?！痉椒ā坑?014年在四川省綿陽市龍門鎮(zhèn)開展減磷定位試驗，試驗設置4個處理，即P0（不施磷肥）、P1（減施磷肥1/2，45 kg·hm-2）、P2（減施磷肥1/3，60 kg·hm-2）、P3（正常施磷肥，90 kg·hm-2），采集0—20 cm土層土樣，測定并分析土壤全磷、有效磷、磷活化系數、磷組分以及解磷微生物變化特征。【結果】減施磷肥顯著降低了土壤全磷（TP）含量，較2014年相比，連續(xù)處理3年后P0、P1處理分別下降了7.2%、0.9%，P2、P3處理分別增加了2.6%、7.3%。連續(xù)處理6年后處理間差異進一步擴大，與6年前相比P0、P1處理分別下降了15.2%、5.7%，P2、P3處理分別增加了7.8%、21.6%。有效磷（AP）含量變化趨勢與全磷相似，連續(xù)處理3年后P0處理有效磷含量下降了18.1%，P1、P2、P3處理分別增加了21.2%、72.2%、132.1%。與6年前相比，連續(xù)處理6年后各處理有效磷含量的變幅擴大至-24.6%—201.6%。磷活化系數（PAC）由有效磷及全磷含量決定，其變化趨勢總體上與有效磷一致。減施磷肥主要造成了H2O-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi含量顯著減少，對Residual-P沒有顯著影響，其中NaOH-Pi是導致土壤全磷含量變化的主要磷形態(tài)，NaHCO3-Pi是土壤磷素活化過程中最關鍵的磷組分。不同磷肥處理解磷微生物豐度存在差異。冗余分析結果表明，類諾卡氏菌屬（）、分支桿菌屬（）、芽孢桿菌屬（）、生絲微菌屬（）以及根瘤菌屬（）與各形態(tài)磷均呈正相關，其中生絲微菌屬與NaHCO3-Pi及NaOH-Pi相關性均較高?！窘Y論】減施磷肥顯著改變了土壤磷庫組成，土壤有效磷及全磷含量變化主要受NaHCO3-Pi以及NaOH-Pi含量變化的影響。連續(xù)減施磷肥6年后各處理土壤解磷微生物豐度存在顯著差異，其中生絲微菌屬是參與本試驗區(qū)域磷素轉化的關鍵微生物。連續(xù)6年減施1/3磷肥（施磷肥60 kg·hm-2）能有效減少本試驗區(qū)域土壤緩效態(tài)磷積累的同時維持較高的有效磷水平。

減施磷肥；磷組分；解磷微生物；磷素變化；磷有效性

0 引言

【研究意義】磷是植物生長發(fā)育過程中重要的營養(yǎng)元素。農業(yè)生產上一般通過增施磷肥來提高土壤中磷素含量以達到提高作物產量的目的[1-2]。過量磷肥投入導致土壤無效態(tài)磷大量積累，不僅會浪費有限的磷礦資源還造成環(huán)境污染[3]。目前，我國大部分耕地磷含量并不低[4]，但磷肥的當季利用率只有10%—30%，原因是磷肥進入土壤后大部分會被土壤組分吸附固定成難以利用的無機、有機態(tài)磷組分[5]。能被植物所利用的游離態(tài)磷酸鹽僅占土壤全磷的1%—5%[6]，不同土壤類型其磷組分含量及比例存在巨大差異，酸性土壤中鋁鐵結合態(tài)磷所占的比重較大而石灰性土壤中則以鈣磷為主[7]。磷各組分含量決定了土壤磷素有效性[8]。無外界因素干擾時，土壤不同形態(tài)磷含量一般趨于一種動態(tài)平衡，磷肥的施入不僅會使其發(fā)生顯著變化[5]，還會改變土壤其余理化性質從而對磷庫產生間接影響[9]。因此關注磷肥施入土壤后磷組分變化規(guī)律對提高磷素有效性具有重要意義。【前人研究進展】目前對于土壤磷分級一般采用Hedley等提出的根據土壤磷活性程度將土壤磷劃分為高、中、低3種活性等級的分級方法[10]。曲均峰等[11]研究發(fā)現(xiàn)長期不施肥土壤中全磷及有效磷含量顯著減少，而有效磷含量變化主要受NaHCO3-Pi影響[12]，增施磷肥能大量補充該形態(tài)磷含量，但同時也會造成低活性磷的大量積累[13]。單艷紅等[14]通過23年試驗發(fā)現(xiàn)長期正常施磷會導致土壤大部分中活性磷向閉蓄態(tài)磷轉化。在缺少外源磷素補充時，土壤緩效磷能通過物理、化學、生物等途徑轉化為可利用磷源[15]，土壤有機質能通過生物化學反應轉化為富里酸、胡敏酸等物質，能促進難溶性磷的轉化[16]。同時解磷微生物在其生長繁殖過程中通過同化-異化作用，將難溶性的磷轉化為能被植物吸收的有效磷，是土壤磷素轉化的直接參與者，而不同環(huán)境中土壤解磷微生物群落構成及其功能存在差異，春雪等[17]通過對大興安嶺重度火燒跡地土壤解磷微生物與磷組分關系的研究發(fā)現(xiàn)土壤黃桿菌屬（）、慢生根瘤菌屬（）、沙雷氏菌屬（）和不動桿菌屬（）可能是該地區(qū)參與磷素轉化的關鍵微生物。而農業(yè)生產上施用磷肥后會改變土壤磷庫環(huán)境從而影響解磷細菌群落構成[18]，導致解磷微生物與不同形態(tài)磷之間的關系發(fā)生變化。過量的磷肥施入后，較高的土壤磷素水平不僅會造成土壤酸化從而導致大量磷素流失，還會使土壤微生物種群及功能發(fā)生變化[19]，影響土壤磷庫運轉。【本研究切入點】因此探究改變施磷水平對土壤解磷微生物及磷庫的影響，可以建立土壤磷庫變化與解磷微生物之間的作用關系。目前，對于正常施磷條件下土壤磷組分及與解磷微生物之間關系已有部分研究，但關于減施磷肥對土壤磷組分及解磷微生物的影響，缺乏系統(tǒng)研究。明確磷組分與全磷、有效磷以及磷活化系數的關系，探討解磷微生物在磷組分轉換中的作用，對優(yōu)化磷肥用量，減少磷礦資源浪費有重要意義。【擬解決的關鍵問題】本研究通過在四川省綿陽市龍門鎮(zhèn)的定位試驗，通過分析比較連續(xù)減施磷肥對土壤磷組分及解磷微生物的影響，探討減磷條件下土壤磷組分轉化規(guī)律及與解磷微生物之間的關系，為土壤磷庫資源有效利用及農田磷肥合理施用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

減磷定位試驗始于2014年，在四川省綿陽市龍門鎮(zhèn)西南科技大學龍門試驗基地開展。地處涪江上游，年均降水量957 mm，年均氣溫約16.60 ℃，試驗田土壤為典型潮土，土質為黏壤（黏粒15.8%，砂粒48.4%，粉粒35.8%）。輪作模式為水稻-油菜輪作（水稻、油菜種植品種分別為：旌優(yōu)781、綿油305）。試驗開始前耕層土壤pH 6.9、有機質21.50 g·kg-1、全氮1.18 g·kg-1、全磷625.40 mg·kg-1、全鉀1.12 g·kg-1、有效磷18.30 mg·kg-1、速效鉀71.10 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

試驗采用，小區(qū)面積16 m2（4 m× 4 m），設置油菜季磷肥（P2O5）施用量為試驗因素，一共設計4個試驗處理，處理分別為P0（不施磷肥）、P1（減施1/2）、P2（減施1/3）、P3（正常施肥），各處理施磷量如表1所示，試驗設3次重復。

表1 油菜-水稻輪作各處理施磷量

供試磷肥為普通過磷酸鈣，于油菜移栽前作為基肥一次性施入，所有處理的氮肥（N）用量統(tǒng)一為60 kg·hm-2，鉀肥（K2O）用量統(tǒng)一為90 kg·hm-2。水稻季各處理的氮肥用量均為180 kg·hm-2，按照基肥、分蘗肥、穗肥質量比5﹕3﹕2的比例分3次撒施于田中，鉀肥各處理用量為60 kg·hm-2，作為基肥一次性施入。試驗過程中除各處理施磷量按照試驗要求不一致外，其他生產管理措施均參照常規(guī)大田生產進行，田間管理同傳統(tǒng)大田管理方式相同。

1.3 樣品采集與測定

供試土樣采集于減施磷肥后3年和6年，即2017、2020年的5月，利用5點取樣法取非根際0—20 cm土層土樣，去除動植物等殘體后裝袋，帶回實驗室放置于通風良好處，自然陰干，陰干后通過樣品粉碎機磨粉過80目篩，裝于瓶中置于陰涼處保存，用于有效磷、磷組分含量的測定。土壤磷分級采用修正的Hedley磷分級方法[20]，土壤無機磷組分含量用鉬銻抗比色法測定[21]，各組分總磷含量用過硫酸銨氧化-鉬銻抗比色法測定[22]，各組分總磷與無機磷含量的差值即為有機磷的含量。HCl 浸提后的土壤采用濃H2SO4-H2O2消化-鉬銻抗比色法測定殘余態(tài)磷（Residual-P）含量。各組分含量之和即全磷含量，有效磷含量采用Olsen法進行測定。

土壤有機質含量測定采用水合熱重鉻酸鉀氧化-容量法；土壤pH采用電位測定法；土壤磷酸酶活性測定采用苯磷酸二鈉比色法。

2020年5月采集的新鮮土樣將一部分裝入盛有干冰的箱子中短暫保存后帶回實驗室存至-80 ℃超低溫冰箱用于微生物多樣性測定。

微生物（細菌、放線菌和真菌）多樣性測定方法：細菌和放線菌采用16S rDNA，16S rDNA的PCR擴增引物分別為515F（5′-GTGCCAGCMGCCGCGG-3′）和Act-0235F5'-CGCGGCCTATCAGCTTGTTG-3'，真菌采用ITS序列分析方法，ITS序列的PCR擴增引物為ITS1F5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′[23]。由成都葉之韻生物科技有限公司完成測定。

1.4 數據處理

利用Excel 2019和SPSS 19.0軟件分別對磷各組分含量、土壤有機質含量、pH、磷酸酶活性、解磷微生物豐度數據進行統(tǒng)計分析，采用LSD法對數據進行單因素（one-way ANOVA）方差分析和多重比較（α=0.05）。采用相關分析和通徑分析法分析土壤磷組分、有機質、pH、磷酸酶之間的作用關系。采用Origin 2017繪制全磷、有效磷及磷活化系數變化柱狀圖、土壤有機質含量、pH、磷酸酶活性以及解磷微生物豐度圖。磷形態(tài)與解磷微生物的關系運用Canoco 5.0軟件進行冗余分析（RDA）。

2 結果

2.1 長期減施磷肥對土壤全磷、有效磷以及磷活化系數的影響

由圖1-a可知，減施磷肥會顯著降低土壤全磷含量。較2014年前相比，連續(xù)處理3年后各處理全磷含量變化為-45.23—45.55 mg·kg-1，P0、P1處理分別下降了7.2%、0.9%，P2、P3處理分別增加了2.6%、7.3%。連續(xù)處理6年后處理間差異擴大至-95.17—135.05 mg·kg-1，與6年前相比P0、P1處理分別下降了15.2%、5.7%，P2、P3處理分別增加了7.8%、21.6%。有效磷含量變化（圖1-b）趨勢與全磷相似，不施磷肥3年后有效磷含量下降了18.1%，P1、P2、P3處理分別增加了21.2%、72.2%、132.1%，連續(xù)處理6年后各處理有效磷含量變化為-4.51—36.90 mg·kg-1，與2014年前相比，P0處理減少了24.6%，P1、P2、P3處理分別增加了35.7%、125.0%、201.6%。磷活化系數由有效磷及全磷含量決定，其變化趨勢（圖1-c）總體上與有效磷一致，連續(xù)處理3年后P0處理下降了0.4%，P1、P2、P3處理分別提高了0.7%、2.0%、3.4%，連續(xù)處理6年后較2014年前相比P0處理下降了0.3%，P1、P2、P3處理分別提高了1.3%、3.2%、4.3%。

圖中不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（P＜0.05），P代表不同磷肥處理；Y代表不同施肥年限，*和**表示在0.05和0.01水平的差異顯著性。下同

2.2 減施磷肥對土壤磷組分的影響

由表2可知，減施磷肥對高活性磷均有極顯著影響。H2O-P是活性最高的磷，其含量隨磷肥施用量減少顯著降低，在連續(xù)處理3年后各處理H2O-P含量為10.35—31.57 mg·kg-1，連續(xù)處理6年后各處理含量差異擴大為6.62—42.24 mg·kg-1，除P0處理含量顯著減少外，其余處理均發(fā)生了不同程度的積累，P3處理較3年前相比顯著增加了33.8%。NaHCO3-Pi與H2O-P變化趨勢相似，連續(xù)處理3年后各處理含量為20.34— 33.66 mg·kg-1，連續(xù)處理6年后P0、P1處理較3年前相比沒有顯著變化，P2、P3處理分別顯著增加了53.2%、95.6%，說明NaHCO3-Pi積累程度高于H2O-P。NaHCO3-Po是高活性有機磷，連續(xù)處理3年后P0處理顯著低于其余處理，P1、P2、P3處理間沒有顯著差異。連續(xù)處理6年后較3年前相比P0、P1處理分別顯著減少了38.5%、17.1%，P2、P3處理沒有顯著變化。

連續(xù)3年及6年不同磷肥處理對NaOH-Pi均有顯著性影響，NaOH-Pi為較穩(wěn)定態(tài)無機磷。減施磷肥顯著減少了NaOH-Pi含量，連續(xù)處理6年后P3較P0增加了103.4%，較連續(xù)處理3年后P3相比增加了30.3%；NaOH-Po是與腐殖酸結合的鋁鐵結合態(tài)有機磷，連續(xù)處理3年后各處理NaOH-Po含量沒有顯著性差異，連續(xù)處理6年后除P0處理顯著下降了22.6%外，其余處理沒有顯著變化。

HCl-P占全磷的比例在磷各組分中最高，其變化規(guī)律與NaOH-Po相似，連續(xù)處理3年后各處理間沒有顯著性差異，連續(xù)處理 6年后P3處理沒有顯著變化，P2、P1、P0處理HCl-P含量分別顯著下降了3.5%、4.5%、7.3%。Residual-P為閉蓄磷，連續(xù)施肥3年及6年后各處理均無顯著性差異。

2.3 減施磷肥對土壤有機質含量的影響

土壤有機質（SOM）含量能在一定程度上反映土壤磷素水平，連續(xù)施肥6年后，土壤有機質含量變化與土壤pH表現(xiàn)出相反的趨勢圖2-a，其中P3處理有機質含量較P0處理相比顯著增加了29.5%。

表2 不同磷肥處理下土壤磷組分的含量

表中同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（＜0.05）

Different lowercase letters in the same column indicate significant difference between different treatments at 0.05 level

2.4 減施磷肥對土壤pH的影響

土壤pH是影響磷素轉化的因素之一，由圖2-b可知，連續(xù)施肥6年后各處理間土壤pH變化表現(xiàn)為隨磷肥施用量增加土壤pH下降，P0處理pH顯著高于其余處理，P1、P2處理間沒有顯著，P3處理pH顯著低于其余處理。

2.5 減施磷肥對土壤磷酸酶活性的影響

土壤磷酸酶在土壤有機磷轉化過程中具有重要作用，由圖2-c可知，不同磷肥處理間土壤堿性磷酸酶（ALP）活性存在顯著差異，其中P1處理土壤堿性磷酸酶活性最高顯著高于P2、P3處理；土壤酸性磷酸酶（ACP）各處理間活性均高于堿性磷酸酶，其活性隨磷肥施用量增加而下降，P3處理酸性磷酸酶活性顯著低于其余處理。

圖2 不同磷肥處理對土壤有機質含量、pH及磷酸酶活性的影響

2.6 土壤pH、有機質、磷酸酶和磷組分之間的作用關系

為探究土壤pH、有機質、磷酸酶和磷組分之間相互作用關系，將上述內容進行相關分析及通徑分析（圖3）。相關性分析結果表明除ACP、ALP、pH外其余指標間均存在不同程度的正相關關系，其中NaHCO3-Pi和NaOH-Pi分別與有效磷、全磷相關性最高。ACP、ALP、pH與各形態(tài)磷均呈負相關關系。通徑分析結果表明，除ACP、ALP、pH外，其余指標對全磷的直接作用系數均為正值，其中NaOH-Pi的直接作用系數最大，結合相關性系數說明NaOH-Pi含量變化是導致土壤全磷變化的主要磷形態(tài)。ALP對有效磷的直接作用與全磷相比表現(xiàn)出相反的規(guī)律。NaHCO3-Pi對有效磷的直接作用系數最大說明NaHCO3-Pi是主要的有效磷形態(tài)。土壤pH、有機質、磷酸酶和不同形態(tài)磷與磷活化系數的通徑分析結果和與有效磷的通徑分析結果相似，且NaHCO3-Pi與有效磷及磷活化系數的正相關性均最高，進一步表明NaHCO3-Pi是土壤磷素活化過程中的最重要有效磷形態(tài)。雖然ALP對有效磷及磷活化系數的直接作用系數為正值；HCl-P與Residual-P對有效磷及磷活化系數的直接作用系數均為負值，但ALP與有效磷及磷活化系數呈負相關；HCl-P、Residual-P與有效磷及磷活性系數均呈正相關，表明土壤不同因素除了直接影響有效磷及磷活化系數外，不同因素間也存在一定的相互作用進而對有效磷及磷活化系數產生間接影響。

2.7 不同磷肥處理對土壤解磷微生物的影響

圖4為試驗地區(qū)OTU（表示微生物豐度）總數大于100的解磷微生物。其中包括解磷細菌8種，解磷放線菌和解磷真菌各1種。減施磷肥顯著改變了土壤解磷微生物群落組成及豐富度。由圖4-a可知，P0處理的解磷細菌總豐度顯著高于其他處理，芽孢桿菌屬、根瘤菌屬、分支桿菌屬、生絲微菌屬豐度隨磷肥施用量減少而降低，硫桿菌屬（）、假單胞菌屬（）、無色桿菌屬（）、黃桿菌屬表現(xiàn)為相反的趨勢。其中硫桿菌屬在各處理條件下豐度均最高，是解磷細菌中的優(yōu)勢菌群。鐮刀菌屬（）在P3條件下豐度最低并隨磷肥施用量減少顯著升高，P0處理為P3處理的7.57倍（圖4-b）。類諾卡氏菌屬豐度隨磷肥施用量減少顯著降低，較P3處理相比P0處理其豐度下降了54.9%（圖4-c）。

圖3 土壤pH、有機質、磷酸酶和磷組分之間的作用關系

：類諾卡氏菌屬；：鐮刀菌屬；：硫桿菌屬；：芽孢桿菌屬；：根瘤菌屬；：分支桿菌屬；：假單胞菌屬；：生絲微菌屬；：無色桿菌屬；：黃桿菌屬

不同小寫字母表示不同處理間差異顯著（＜0.05）。下同

Different lowercase letters indicate significant differences between treatments at 0.05 level. The same as below

圖4 不同磷肥處理土壤解磷細菌（a）、解磷真菌（b）與解磷放線菌（c）的豐度

Fig. 4 The abundance of phosphate-solubilizing bacteria (a), phosphate-solubilizing fungi (b) and phosphate-solubilizing actinomycetes (c) in soil under different p fertilizer treatments

2.8 土壤解磷微生物與磷組分的關系

不同形態(tài)磷組分與解磷微生物冗余分析（RDA）如圖5所示。磷形態(tài)與解磷微生物RDA關聯(lián)性結果表明，7種形態(tài)磷均與RDA1正半軸呈正相關，除NaOH-Po外其余形態(tài)磷均與RDA2正半軸呈正相關。磷形態(tài)與解磷微生物關聯(lián)性結果表明，高活性H2O-P、NaHCO3-Po與分支桿菌屬正相關性較高，高活性NaHCO3-Pi及中活性NaOH-Pi與生絲微菌屬的正相關性較高，而無色桿菌屬與NaOH-Pi呈負相關。中活性NaOH-Po與類諾卡氏菌屬正相關性較高。低活性HCl-P與硫桿菌屬表現(xiàn)為負相關關系。

空心箭頭表示不同磷形態(tài)，實心箭頭表示解磷微生物種類，兩箭頭之間夾角余弦值大小代表二者相關性高低，余弦值越大表示相關性越高

3 討論

3.1 不同磷肥處理對土壤磷庫的影響

施用磷肥是導致土壤磷含量變化的主要原因之一[24]，本研究通過減磷定位試驗發(fā)現(xiàn)，減施磷肥會顯著降低土壤全磷、有效磷含量以及磷活化系數，連續(xù)減施磷肥會導致處理間差異進一步增大。磷肥的施入不僅會直接影響土壤全磷及有效磷含量，還會導致土壤理化性質發(fā)生變化從而對土壤磷庫產生間接影響[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨磷肥施用量增加，土壤有機質含量表現(xiàn)為增加趨勢，其含量在一定程度上反映了土壤磷素水平，多數研究均表明土壤有機質含量與磷含量呈顯著正相關[26-29]。土壤pH則表現(xiàn)為下降趨勢，可能是過磷酸鈣施入土壤后呈酸性，長期大量施用會導致土壤嚴重酸化[30]。而土壤磷酸酶依據pH不同其活性存在差異，本研究中各處理土壤pH均呈酸性，是酸性磷酸酶適合的pH范圍，故而酸性磷酸酶活性遠大于堿性磷酸酶[31]。兩種磷酸酶其活性均隨磷肥施用量增加而降低，其原因可能是：一方面，當外界可利用磷素不足時，低磷脅迫會導致植物對磷酸酶的分泌增加以補充作物對磷的需求[32]；另一方面，低磷環(huán)境還可能會刺激土壤中部分微生物活性從而提高其釋放的磷酸酶活性[33]，用于礦化有機磷從而增加可利用的磷源。

土壤磷素變化的根本原因是不同形態(tài)磷含量發(fā)生變化，有研究顯示[34]，長期施磷會導致土壤中等活性磷含量及比例顯著增加。本研究表明，連續(xù)6年減施磷肥主要造成了高、中活性磷含量的變化，對低活性磷（Residual-P）沒有顯著影響，這與吳璐璐等[35]的研究結果一致，其中NaOH-Pi變化幅度最大，原因可能是本試驗使用磷肥為過磷酸鈣，其主要成分磷酸一鈣易被土壤中的鋁、鐵氧化物固定從而導致NaOH-Pi含量顯著增加。結合磷組分與全磷的通徑分析結果進一步說明土壤磷庫變化主要體現(xiàn)在NaOH-Pi含量變化。磷組分與有效磷及磷活化系數的通徑分析結果表明NaHCO3-Pi含量變化是土壤有效磷含量變化的主要原因。與3年前相比，H2O-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi含量各處理間差異與全磷、有效磷以及磷活化系數變化趨勢相似。減施1/2磷肥3年和6年后NaHCO3-Pi含量無顯著變化，而NaHCO3-Po、NaOH-Pi和HCl-P含量均有所減少，且土壤酸、堿性磷酸酶均處于較高活性水平，說明外源磷素補充不足時土壤磷酸酶活性的升高會促進有機磷的礦化，中、低活性磷會向高活性磷進行轉化以維持土壤磷素有效性[36]，這也說明了P1處理全磷含量減少而有效磷含量有所增加。同時表明HCl-P是一種能被植物利用的潛在磷源[10]。

3.2 解磷微生物對不同磷肥處理的響應及與磷組分的關系

本研究發(fā)現(xiàn)，經過連續(xù)6年不同施肥后，解磷微生物豐度在各處理間存在顯著性差異，這與MANDER等[37]的研究結果相似，其中硫桿菌屬豐度隨磷肥施用量增加有所降低，與陳鳳等[38]結果相似。

解磷微生物作為土壤磷素循環(huán)的直接參與者，在土壤磷素轉化過程中起重要作用[39]。RDA結果表明，類諾卡氏菌屬、分支桿菌屬、芽孢桿菌屬、生絲微菌屬以及根瘤菌屬與各形態(tài)磷均呈正相關，是本研究中磷素轉化的主導者。NaOH-Po與類諾卡氏菌屬正相關性較高，可能是由于類諾卡氏菌屬屬于好氧菌[40]，有機磷為其代謝的主要營養(yǎng)源，因此其豐度與中活性有機磷含量呈正相關。本研究中生絲微菌屬與NaOH-Pi正相關性較高，其原因可能是生絲微菌屬作為一種鐵氧化細菌種類，能將土壤中的二價鐵氧化為三價[41]，而NaOH-Pi大多是與土壤中三價鐵螯合的無機磷[42]，因此二者呈正相關。同時生絲微菌屬與NaHCO3-Pi也呈正相關，可能是因為NaHCO3-Pi是與Ca2+離子結合的磷，而生絲微菌屬是化能有機營養(yǎng)型微生物，能將土壤中的無機鹽轉化為自身需要的物質，生絲微菌屬豐度隨NaHCO3-Pi含量增加而升高。NaHCO3-Pi與NaOH-Pi作為影響有效磷及全磷含量變化最大的兩種磷組分，生絲微菌屬與二者均呈正相關說明生絲微菌屬其豐度可能在一定程度上反映了該地區(qū)土壤的供磷能力，這與春雪等[17]的研究結果相似。無色桿菌屬與NaOH-Pi呈負相關，原因可能是無色桿菌屬是反硝化細菌[43]，其作用機理與生絲微菌屬相反，是將土壤中的三價鐵還原成二價。無機磷酸鹽和有機磷均為分支桿菌屬的營養(yǎng)源[44]，本研究中分支桿菌屬與H2O-P及NaHCO3-Po呈正相關，可能是因為分支桿菌屬將H2O-P和NaHCO3-Po作為其主要的營養(yǎng)源。HCl-P為石灰性磷，硫桿菌屬能氧化土壤中的硫單質從而產生硫酸[45]，能溶解石灰性磷導致HCl-P含量降低，因此其豐度與HCl-P呈負相關，這與ARIA等[46]的研究結果一致。

3.3 合理減施磷肥在農業(yè)生產上的意義

大量研究表明長期正常施磷會導致土壤磷不斷積累[47-48]。本研究通過連續(xù)減施磷肥發(fā)現(xiàn)，連續(xù)處理3年后與正常施肥相比，減施磷肥（減施1/3磷肥，P2）處理NaOH-Pi含量顯著降低，而NaHCO3-Pi含量沒有顯著變化，說明短期（3年）減少磷肥施用會促進土壤中活性無機磷向最有效磷源轉化從而維持土壤磷素有效性。連續(xù)減施1/3磷肥6年后，高活性NaHCO3-Pi含量雖然顯著低于正常施肥處理，但較3年前相比仍然有所積累且土壤有效磷含量高于我國均值（40 mg·kg-1）[49]，同時，低活性HCl-P含量在一定程度上有所下降且全磷含量顯著低于正常施肥處理，說明減施磷肥是有效利用土壤磷資源的重要措施。

4 結論

連續(xù)6年減施磷肥顯著改變土壤解磷微生物群落結構以及磷庫組成。生絲微菌屬是參與該地區(qū)磷素轉化的關鍵微生物，NaHCO3-Pi以及NaOH-Pi含量的變化是導致有效磷及全磷含量變化的主要原因。連續(xù)6年減施1/3磷肥（施磷肥60 kg·hm-2）能有效減少土壤緩效態(tài)磷積累，但有效磷含量處于較高水平。因此，短期內油菜適當減施磷肥有利于土壤磷素的高效安全利用。

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Effects of Phosphorus Reduction on Soil Phosphorus Pool Composition and Phosphorus Solubilizing Microorganisms

SHEN KaiQin, LIU Qian, YANG GuoTao, CHEN Hong, LIANG Cheng, LAI Peng, LI Chong, WANG XueChun, HU YunGao

Rice Research Institute, School of Life Sciences and Engineering, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, Sichuan

【Objective】 The effects of continuous reduction of phosphorus fertilizer application on soil phosphorus components and phosphorus-solubilizing microorganisms were studied, and the transformation law of soil phosphorus was explored to provide a theoretical basis for rational application of phosphorus fertilizer and efficient utilization of phosphorus in soil. 【Method】 In 2014, the phosphorus reduction positioning test was carried out in Longmen Town, Mianyang, Sichuan province. The test set 4 treatments, namely P0 (no phosphorus fertilizer), P1 (1/2 reduction, 45 kg·hm-2), P2 (1/3 reduction, 60 kg·hm-2), and P3 (normal fertilization, 90 kg·hm-2), and 0-20 cm soil samples were collected to measure and analyze soil total phosphorus (TP), available phosphorus (AP), and phosphorus activation coefficient (PAC), phosphorus fractions and the change characteristics of phosphorus-dissolving microorganisms. 【Result】 Reducing the application of phosphorus fertilizer significantly reduced the TP content of the soil; compared with 2014, after 3 years of continuous treatment, the TP content under P0 and P1 treatments decreased by 7.2% and 0.9%, respectively, however, which under P2 and P3 treatments increased by 2.6% and 7.3%, respectively; after 6 years of continuous treatment, the TP difference between treatments was further expanded: compared with 6 years ago, the TP under P0 and P1 treatments decreased by 15.2% and 5.7%, respectively, which under the P2 and P3 treatments increased by 7.8% and 21.6%, respectively. The variation trend of AP content was similar to that of TP. After continuous treatment for 3 years, the content of AP under P0 treatment decreased by 18.1%, while that under P1, P2, and P3 treatments increased by 21.2%, 72.2%, and 132.1%, respectively; compared with 6 years ago, the AP variation of each treatment expanded to -24.6%-201.6% after continuous treatment for 6 years. The PAC was determined by the content of AP and TP, and its variation trend was generally consistent with that of AP. Reducing the application of phosphorus fertilizer mainly caused a significant decrease in the content of H2O-P, NaHCO3-Pi and NaOH-Pi, but had no significant effect on Residual-P. Among them, NaOH-Pi was the main phosphorus form that caused the change of soil TP content, and NaHCO3-Pi was the most critical phosphorus fraction in the process of soil phosphorus activation. There were differences in the abundance of phosphorus-solubilizing microorganisms in different phosphorus fertilizer treatments. Redundancy analysis results showed that,,,andwere positively correlated with each form of phosphorus, among which, the genuswas highly correlated with NaHCO3-Pi and NaOH-Pi. 【Conclusion】 The reduction of phosphorus fertilizer significantly changed the composition of soil phosphorus pool, and the changes of soil AP and TP were mainly affected by the changes of NaHCO3-Pi and NaOH-Pi. There were significant differences in the abundance of soil phosphorus-dissolving microorganisms after 6 years of continuous reduction of phosphorus fertilizer, and the genuswas the key microorganism involved in the transformation of phosphorus in the experimental area. Reducing the application of 1/3 phosphorus fertilizer for 6 consecutive years could effectively reduce the accumulation of slow-release phosphorus in the soil in this experimental area while maintaining a high level of available phosphorus.

reducing phosphate fertilizer; phosphorus fractions; phosphate-solubilizing microorganisms; phosphorus changes; phosphorus availability

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.15.009

2022-07-19；

2022-09-27

四川省科技計劃項目（2021YFYZ0016，2022YFH0030，2021YFN0053）、西南科技大學博士基金項目（19ZX7199，21ZX7144）

沈開勤，E-mail：shenkq19970505@163.com。通信作者王學春，E-mail：xuechunwang@swust.edu.cn。通信作者胡運高，E-mail：huyungao@swust.edu.cn

（責任編輯 李云霞）