减量施磷对土壤磷库组成及解磷微生物的影响

2023-08-15沈开勤刘倩杨国涛陈虹梁成赖鹏李冲王学春胡运高

中国农业科学 2023年15期

沈开勤，刘倩，杨国涛，陈虹，梁成，赖鹏，李冲，王学春，胡运高

沈开勤，刘倩，杨国涛，陈虹，梁成，赖鹏，李冲，王学春，胡运高

西南科技大学生命科学与工程学院水稻研究所，四川绵阳 621010

【目的】研究连续减施磷肥对土壤磷组分以及解磷微生物的影响，探究土壤磷素转化规律，为合理施用磷肥，高效利用土壤磷提供理论依据。【方法】于2014年在四川省绵阳市龙门镇开展减磷定位试验，试验设置4个处理，即P0（不施磷肥）、P1（减施磷肥1/2，45 kg·hm-2）、P2（减施磷肥1/3，60 kg·hm-2）、P3（正常施磷肥，90 kg·hm-2），采集0—20 cm土层土样，测定并分析土壤全磷、有效磷、磷活化系数、磷组分以及解磷微生物变化特征。【结果】减施磷肥显著降低了土壤全磷（TP）含量，较2014年相比，连续处理3年后P0、P1处理分别下降了7.2%、0.9%，P2、P3处理分别增加了2.6%、7.3%。连续处理6年后处理间差异进一步扩大，与6年前相比P0、P1处理分别下降了15.2%、5.7%，P2、P3处理分别增加了7.8%、21.6%。有效磷（AP）含量变化趋势与全磷相似，连续处理3年后P0处理有效磷含量下降了18.1%，P1、P2、P3处理分别增加了21.2%、72.2%、132.1%。与6年前相比，连续处理6年后各处理有效磷含量的变幅扩大至-24.6%—201.6%。磷活化系数（PAC）由有效磷及全磷含量决定，其变化趋势总体上与有效磷一致。减施磷肥主要造成了H2O-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi含量显著减少，对Residual-P没有显著影响，其中NaOH-Pi是导致土壤全磷含量变化的主要磷形态，NaHCO3-Pi是土壤磷素活化过程中最关键的磷组分。不同磷肥处理解磷微生物丰度存在差异。冗余分析结果表明，类诺卡氏菌属（）、分支杆菌属（）、芽孢杆菌属（）、生丝微菌属（）以及根瘤菌属（）与各形态磷均呈正相关，其中生丝微菌属与NaHCO3-Pi及NaOH-Pi相关性均较高。【结论】减施磷肥显著改变了土壤磷库组成，土壤有效磷及全磷含量变化主要受NaHCO3-Pi以及NaOH-Pi含量变化的影响。连续减施磷肥6年后各处理土壤解磷微生物丰度存在显著差异，其中生丝微菌属是参与本试验区域磷素转化的关键微生物。连续6年减施1/3磷肥（施磷肥60 kg·hm-2）能有效减少本试验区域土壤缓效态磷积累的同时维持较高的有效磷水平。

减施磷肥；磷组分；解磷微生物；磷素变化；磷有效性

0 引言

【研究意义】磷是植物生长发育过程中重要的营养元素。农业生产上一般通过增施磷肥来提高土壤中磷素含量以达到提高作物产量的目的[1-2]。过量磷肥投入导致土壤无效态磷大量积累，不仅会浪费有限的磷矿资源还造成环境污染[3]。目前，我国大部分耕地磷含量并不低[4]，但磷肥的当季利用率只有10%—30%，原因是磷肥进入土壤后大部分会被土壤组分吸附固定成难以利用的无机、有机态磷组分[5]。能被植物所利用的游离态磷酸盐仅占土壤全磷的1%—5%[6]，不同土壤类型其磷组分含量及比例存在巨大差异，酸性土壤中铝铁结合态磷所占的比重较大而石灰性土壤中则以钙磷为主[7]。磷各组分含量决定了土壤磷素有效性[8]。无外界因素干扰时，土壤不同形态磷含量一般趋于一种动态平衡，磷肥的施入不仅会使其发生显著变化[5]，还会改变土壤其余理化性质从而对磷库产生间接影响[9]。因此关注磷肥施入土壤后磷组分变化规律对提高磷素有效性具有重要意义。【前人研究进展】目前对于土壤磷分级一般采用Hedley等提出的根据土壤磷活性程度将土壤磷划分为高、中、低3种活性等级的分级方法[10]。曲均峰等[11]研究发现长期不施肥土壤中全磷及有效磷含量显著减少，而有效磷含量变化主要受NaHCO3-Pi影响[12]，增施磷肥能大量补充该形态磷含量，但同时也会造成低活性磷的大量积累[13]。单艳红等[14]通过23年试验发现长期正常施磷会导致土壤大部分中活性磷向闭蓄态磷转化。在缺少外源磷素补充时，土壤缓效磷能通过物理、化学、生物等途径转化为可利用磷源[15]，土壤有机质能通过生物化学反应转化为富里酸、胡敏酸等物质，能促进难溶性磷的转化[16]。同时解磷微生物在其生长繁殖过程中通过同化-异化作用，将难溶性的磷转化为能被植物吸收的有效磷，是土壤磷素转化的直接参与者，而不同环境中土壤解磷微生物群落构成及其功能存在差异，春雪等[17]通过对大兴安岭重度火烧迹地土壤解磷微生物与磷组分关系的研究发现土壤黄杆菌属（）、慢生根瘤菌属（）、沙雷氏菌属（）和不动杆菌属（）可能是该地区参与磷素转化的关键微生物。而农业生产上施用磷肥后会改变土壤磷库环境从而影响解磷细菌群落构成[18]，导致解磷微生物与不同形态磷之间的关系发生变化。过量的磷肥施入后，较高的土壤磷素水平不仅会造成土壤酸化从而导致大量磷素流失，还会使土壤微生物种群及功能发生变化[19]，影响土壤磷库运转。【本研究切入点】因此探究改变施磷水平对土壤解磷微生物及磷库的影响，可以建立土壤磷库变化与解磷微生物之间的作用关系。目前，对于正常施磷条件下土壤磷组分及与解磷微生物之间关系已有部分研究，但关于减施磷肥对土壤磷组分及解磷微生物的影响，缺乏系统研究。明确磷组分与全磷、有效磷以及磷活化系数的关系，探讨解磷微生物在磷组分转换中的作用，对优化磷肥用量，减少磷矿资源浪费有重要意义。【拟解决的关键问题】本研究通过在四川省绵阳市龙门镇的定位试验，通过分析比较连续减施磷肥对土壤磷组分及解磷微生物的影响，探讨减磷条件下土壤磷组分转化规律及与解磷微生物之间的关系，为土壤磷库资源有效利用及农田磷肥合理施用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

减磷定位试验始于2014年，在四川省绵阳市龙门镇西南科技大学龙门试验基地开展。地处涪江上游，年均降水量957 mm，年均气温约16.60 ℃，试验田土壤为典型潮土，土质为黏壤（黏粒15.8%，砂粒48.4%，粉粒35.8%）。轮作模式为水稻-油菜轮作（水稻、油菜种植品种分别为：旌优781、绵油305）。试验开始前耕层土壤pH 6.9、有机质21.50 g·kg-1、全氮1.18 g·kg-1、全磷625.40 mg·kg-1、全钾1.12 g·kg-1、有效磷18.30 mg·kg-1、速效钾71.10 mg·kg-1。

1.2 试验设计

试验采用，小区面积16 m2（4 m× 4 m），设置油菜季磷肥（P2O5）施用量为试验因素，一共设计4个试验处理，处理分别为P0（不施磷肥）、P1（减施1/2）、P2（减施1/3）、P3（正常施肥），各处理施磷量如表1所示，试验设3次重复。

表1 油菜-水稻轮作各处理施磷量

供试磷肥为普通过磷酸钙，于油菜移栽前作为基肥一次性施入，所有处理的氮肥（N）用量统一为60 kg·hm-2，钾肥（K2O）用量统一为90 kg·hm-2。水稻季各处理的氮肥用量均为180 kg·hm-2，按照基肥、分蘖肥、穗肥质量比5﹕3﹕2的比例分3次撒施于田中，钾肥各处理用量为60 kg·hm-2，作为基肥一次性施入。试验过程中除各处理施磷量按照试验要求不一致外，其他生产管理措施均参照常规大田生产进行，田间管理同传统大田管理方式相同。

1.3 样品采集与测定

供试土样采集于减施磷肥后3年和6年，即2017、2020年的5月，利用5点取样法取非根际0—20 cm土层土样，去除动植物等残体后装袋，带回实验室放置于通风良好处，自然阴干，阴干后通过样品粉碎机磨粉过80目筛，装于瓶中置于阴凉处保存，用于有效磷、磷组分含量的测定。土壤磷分级采用修正的Hedley磷分级方法[20]，土壤无机磷组分含量用钼锑抗比色法测定[21]，各组分总磷含量用过硫酸铵氧化-钼锑抗比色法测定[22]，各组分总磷与无机磷含量的差值即为有机磷的含量。HCl 浸提后的土壤采用浓H2SO4-H2O2消化-钼锑抗比色法测定残余态磷（Residual-P）含量。各组分含量之和即全磷含量，有效磷含量采用Olsen法进行测定。

土壤有机质含量测定采用水合热重铬酸钾氧化-容量法；土壤pH采用电位测定法；土壤磷酸酶活性测定采用苯磷酸二钠比色法。

2020年5月采集的新鲜土样将一部分装入盛有干冰的箱子中短暂保存后带回实验室存至-80 ℃超低温冰箱用于微生物多样性测定。

微生物（细菌、放线菌和真菌）多样性测定方法：细菌和放线菌采用16S rDNA，16S rDNA的PCR扩增引物分别为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扩增引物为ITS1F5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′[23]。由成都叶之韵生物科技有限公司完成测定。

1.4 数据处理

利用Excel 2019和SPSS 19.0软件分别对磷各组分含量、土壤有机质含量、pH、磷酸酶活性、解磷微生物丰度数据进行统计分析，采用LSD法对数据进行单因素（one-way ANOVA）方差分析和多重比较（α=0.05）。采用相关分析和通径分析法分析土壤磷组分、有机质、pH、磷酸酶之间的作用关系。采用Origin 2017绘制全磷、有效磷及磷活化系数变化柱状图、土壤有机质含量、pH、磷酸酶活性以及解磷微生物丰度图。磷形态与解磷微生物的关系运用Canoco 5.0软件进行冗余分析（RDA）。

2 结果

2.1 长期减施磷肥对土壤全磷、有效磷以及磷活化系数的影响

由图1-a可知，减施磷肥会显著降低土壤全磷含量。较2014年前相比，连续处理3年后各处理全磷含量变化为-45.23—45.55 mg·kg-1，P0、P1处理分别下降了7.2%、0.9%，P2、P3处理分别增加了2.6%、7.3%。连续处理6年后处理间差异扩大至-95.17—135.05 mg·kg-1，与6年前相比P0、P1处理分别下降了15.2%、5.7%，P2、P3处理分别增加了7.8%、21.6%。有效磷含量变化（图1-b）趋势与全磷相似，不施磷肥3年后有效磷含量下降了18.1%，P1、P2、P3处理分别增加了21.2%、72.2%、132.1%，连续处理6年后各处理有效磷含量变化为-4.51—36.90 mg·kg-1，与2014年前相比，P0处理减少了24.6%，P1、P2、P3处理分别增加了35.7%、125.0%、201.6%。磷活化系数由有效磷及全磷含量决定，其变化趋势（图1-c）总体上与有效磷一致，连续处理3年后P0处理下降了0.4%，P1、P2、P3处理分别提高了0.7%、2.0%、3.4%，连续处理6年后较2014年前相比P0处理下降了0.3%，P1、P2、P3处理分别提高了1.3%、3.2%、4.3%。

图中不同小写字母表示不同处理间差异显著（P＜0.05），P代表不同磷肥处理；Y代表不同施肥年限，*和**表示在0.05和0.01水平的差异显著性。下同

2.2 减施磷肥对土壤磷组分的影响

由表2可知，减施磷肥对高活性磷均有极显著影响。H2O-P是活性最高的磷，其含量随磷肥施用量减少显著降低，在连续处理3年后各处理H2O-P含量为10.35—31.57 mg·kg-1，连续处理6年后各处理含量差异扩大为6.62—42.24 mg·kg-1，除P0处理含量显著减少外，其余处理均发生了不同程度的积累，P3处理较3年前相比显著增加了33.8%。NaHCO3-Pi与H2O-P变化趋势相似，连续处理3年后各处理含量为20.34— 33.66 mg·kg-1，连续处理6年后P0、P1处理较3年前相比没有显著变化，P2、P3处理分别显著增加了53.2%、95.6%，说明NaHCO3-Pi积累程度高于H2O-P。NaHCO3-Po是高活性有机磷，连续处理3年后P0处理显著低于其余处理，P1、P2、P3处理间没有显著差异。连续处理6年后较3年前相比P0、P1处理分别显著减少了38.5%、17.1%，P2、P3处理没有显著变化。

连续3年及6年不同磷肥处理对NaOH-Pi均有显著性影响，NaOH-Pi为较稳定态无机磷。减施磷肥显著减少了NaOH-Pi含量，连续处理6年后P3较P0增加了103.4%，较连续处理3年后P3相比增加了30.3%；NaOH-Po是与腐殖酸结合的铝铁结合态有机磷，连续处理3年后各处理NaOH-Po含量没有显著性差异，连续处理6年后除P0处理显著下降了22.6%外，其余处理没有显著变化。

HCl-P占全磷的比例在磷各组分中最高，其变化规律与NaOH-Po相似，连续处理3年后各处理间没有显著性差异，连续处理 6年后P3处理没有显著变化，P2、P1、P0处理HCl-P含量分别显著下降了3.5%、4.5%、7.3%。Residual-P为闭蓄磷，连续施肥3年及6年后各处理均无显著性差异。

2.3 减施磷肥对土壤有机质含量的影响

土壤有机质（SOM）含量能在一定程度上反映土壤磷素水平，连续施肥6年后，土壤有机质含量变化与土壤pH表现出相反的趋势图2-a，其中P3处理有机质含量较P0处理相比显著增加了29.5%。

表2 不同磷肥处理下土壤磷组分的含量

表中同列不同小写字母表示不同处理间差异显著（＜0.05）

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

2.4 减施磷肥对土壤pH的影响

土壤pH是影响磷素转化的因素之一，由图2-b可知，连续施肥6年后各处理间土壤pH变化表现为随磷肥施用量增加土壤pH下降，P0处理pH显著高于其余处理，P1、P2处理间没有显著，P3处理pH显著低于其余处理。

2.5 减施磷肥对土壤磷酸酶活性的影响

土壤磷酸酶在土壤有机磷转化过程中具有重要作用，由图2-c可知，不同磷肥处理间土壤碱性磷酸酶（ALP）活性存在显著差异，其中P1处理土壤碱性磷酸酶活性最高显著高于P2、P3处理；土壤酸性磷酸酶（ACP）各处理间活性均高于碱性磷酸酶，其活性随磷肥施用量增加而下降，P3处理酸性磷酸酶活性显著低于其余处理。

图2 不同磷肥处理对土壤有机质含量、pH及磷酸酶活性的影响

2.6 土壤pH、有机质、磷酸酶和磷组分之间的作用关系

为探究土壤pH、有机质、磷酸酶和磷组分之间相互作用关系，将上述内容进行相关分析及通径分析（图3）。相关性分析结果表明除ACP、ALP、pH外其余指标间均存在不同程度的正相关关系，其中NaHCO3-Pi和NaOH-Pi分别与有效磷、全磷相关性最高。ACP、ALP、pH与各形态磷均呈负相关关系。通径分析结果表明，除ACP、ALP、pH外，其余指标对全磷的直接作用系数均为正值，其中NaOH-Pi的直接作用系数最大，结合相关性系数说明NaOH-Pi含量变化是导致土壤全磷变化的主要磷形态。ALP对有效磷的直接作用与全磷相比表现出相反的规律。NaHCO3-Pi对有效磷的直接作用系数最大说明NaHCO3-Pi是主要的有效磷形态。土壤pH、有机质、磷酸酶和不同形态磷与磷活化系数的通径分析结果和与有效磷的通径分析结果相似，且NaHCO3-Pi与有效磷及磷活化系数的正相关性均最高，进一步表明NaHCO3-Pi是土壤磷素活化过程中的最重要有效磷形态。虽然ALP对有效磷及磷活化系数的直接作用系数为正值；HCl-P与Residual-P对有效磷及磷活化系数的直接作用系数均为负值，但ALP与有效磷及磷活化系数呈负相关；HCl-P、Residual-P与有效磷及磷活性系数均呈正相关，表明土壤不同因素除了直接影响有效磷及磷活化系数外，不同因素间也存在一定的相互作用进而对有效磷及磷活化系数产生间接影响。

2.7 不同磷肥处理对土壤解磷微生物的影响

图4为试验地区OTU（表示微生物丰度）总数大于100的解磷微生物。其中包括解磷细菌8种，解磷放线菌和解磷真菌各1种。减施磷肥显著改变了土壤解磷微生物群落组成及丰富度。由图4-a可知，P0处理的解磷细菌总丰度显著高于其他处理，芽孢杆菌属、根瘤菌属、分支杆菌属、生丝微菌属丰度随磷肥施用量减少而降低，硫杆菌属（）、假单胞菌属（）、无色杆菌属（）、黄杆菌属表现为相反的趋势。其中硫杆菌属在各处理条件下丰度均最高，是解磷细菌中的优势菌群。镰刀菌属（）在P3条件下丰度最低并随磷肥施用量减少显著升高，P0处理为P3处理的7.57倍（图4-b）。类诺卡氏菌属丰度随磷肥施用量减少显著降低，较P3处理相比P0处理其丰度下降了54.9%（图4-c）。

图3 土壤pH、有机质、磷酸酶和磷组分之间的作用关系

：类诺卡氏菌属；：镰刀菌属；：硫杆菌属；：芽孢杆菌属；：根瘤菌属；：分支杆菌属；：假单胞菌属；：生丝微菌属；：无色杆菌属；：黄杆菌属

不同小写字母表示不同处理间差异显著（＜0.05）。下同

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

图4 不同磷肥处理土壤解磷细菌（a）、解磷真菌（b）与解磷放线菌（c）的丰度

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 土壤解磷微生物与磷组分的关系

不同形态磷组分与解磷微生物冗余分析（RDA）如图5所示。磷形态与解磷微生物RDA关联性结果表明，7种形态磷均与RDA1正半轴呈正相关，除NaOH-Po外其余形态磷均与RDA2正半轴呈正相关。磷形态与解磷微生物关联性结果表明，高活性H2O-P、NaHCO3-Po与分支杆菌属正相关性较高，高活性NaHCO3-Pi及中活性NaOH-Pi与生丝微菌属的正相关性较高，而无色杆菌属与NaOH-Pi呈负相关。中活性NaOH-Po与类诺卡氏菌属正相关性较高。低活性HCl-P与硫杆菌属表现为负相关关系。

空心箭头表示不同磷形态，实心箭头表示解磷微生物种类，两箭头之间夹角余弦值大小代表二者相关性高低，余弦值越大表示相关性越高

3 讨论

3.1 不同磷肥处理对土壤磷库的影响

施用磷肥是导致土壤磷含量变化的主要原因之一[24]，本研究通过减磷定位试验发现，减施磷肥会显著降低土壤全磷、有效磷含量以及磷活化系数，连续减施磷肥会导致处理间差异进一步增大。磷肥的施入不仅会直接影响土壤全磷及有效磷含量，还会导致土壤理化性质发生变化从而对土壤磷库产生间接影响[25]。本研究发现，随磷肥施用量增加，土壤有机质含量表现为增加趋势，其含量在一定程度上反映了土壤磷素水平，多数研究均表明土壤有机质含量与磷含量呈显著正相关[26-29]。土壤pH则表现为下降趋势，可能是过磷酸钙施入土壤后呈酸性，长期大量施用会导致土壤严重酸化[30]。而土壤磷酸酶依据pH不同其活性存在差异，本研究中各处理土壤pH均呈酸性，是酸性磷酸酶适合的pH范围，故而酸性磷酸酶活性远大于碱性磷酸酶[31]。两种磷酸酶其活性均随磷肥施用量增加而降低，其原因可能是：一方面，当外界可利用磷素不足时，低磷胁迫会导致植物对磷酸酶的分泌增加以补充作物对磷的需求[32]；另一方面，低磷环境还可能会刺激土壤中部分微生物活性从而提高其释放的磷酸酶活性[33]，用于矿化有机磷从而增加可利用的磷源。

土壤磷素变化的根本原因是不同形态磷含量发生变化，有研究显示[34]，长期施磷会导致土壤中等活性磷含量及比例显著增加。本研究表明，连续6年减施磷肥主要造成了高、中活性磷含量的变化，对低活性磷（Residual-P）没有显著影响，这与吴璐璐等[35]的研究结果一致，其中NaOH-Pi变化幅度最大，原因可能是本试验使用磷肥为过磷酸钙，其主要成分磷酸一钙易被土壤中的铝、铁氧化物固定从而导致NaOH-Pi含量显著增加。结合磷组分与全磷的通径分析结果进一步说明土壤磷库变化主要体现在NaOH-Pi含量变化。磷组分与有效磷及磷活化系数的通径分析结果表明NaHCO3-Pi含量变化是土壤有效磷含量变化的主要原因。与3年前相比，H2O-P、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi含量各处理间差异与全磷、有效磷以及磷活化系数变化趋势相似。减施1/2磷肥3年和6年后NaHCO3-Pi含量无显著变化，而NaHCO3-Po、NaOH-Pi和HCl-P含量均有所减少，且土壤酸、碱性磷酸酶均处于较高活性水平，说明外源磷素补充不足时土壤磷酸酶活性的升高会促进有机磷的矿化，中、低活性磷会向高活性磷进行转化以维持土壤磷素有效性[36]，这也说明了P1处理全磷含量减少而有效磷含量有所增加。同时表明HCl-P是一种能被植物利用的潜在磷源[10]。

3.2 解磷微生物对不同磷肥处理的响应及与磷组分的关系

本研究发现，经过连续6年不同施肥后，解磷微生物丰度在各处理间存在显著性差异，这与MANDER等[37]的研究结果相似，其中硫杆菌属丰度随磷肥施用量增加有所降低，与陈凤等[38]结果相似。

解磷微生物作为土壤磷素循环的直接参与者，在土壤磷素转化过程中起重要作用[39]。RDA结果表明，类诺卡氏菌属、分支杆菌属、芽孢杆菌属、生丝微菌属以及根瘤菌属与各形态磷均呈正相关，是本研究中磷素转化的主导者。NaOH-Po与类诺卡氏菌属正相关性较高，可能是由于类诺卡氏菌属属于好氧菌[40]，有机磷为其代谢的主要营养源，因此其丰度与中活性有机磷含量呈正相关。本研究中生丝微菌属与NaOH-Pi正相关性较高，其原因可能是生丝微菌属作为一种铁氧化细菌种类，能将土壤中的二价铁氧化为三价[41]，而NaOH-Pi大多是与土壤中三价铁螯合的无机磷[42]，因此二者呈正相关。同时生丝微菌属与NaHCO3-Pi也呈正相关，可能是因为NaHCO3-Pi是与Ca2+离子结合的磷，而生丝微菌属是化能有机营养型微生物，能将土壤中的无机盐转化为自身需要的物质，生丝微菌属丰度随NaHCO3-Pi含量增加而升高。NaHCO3-Pi与NaOH-Pi作为影响有效磷及全磷含量变化最大的两种磷组分，生丝微菌属与二者均呈正相关说明生丝微菌属其丰度可能在一定程度上反映了该地区土壤的供磷能力，这与春雪等[17]的研究结果相似。无色杆菌属与NaOH-Pi呈负相关，原因可能是无色杆菌属是反硝化细菌[43]，其作用机理与生丝微菌属相反，是将土壤中的三价铁还原成二价。无机磷酸盐和有机磷均为分支杆菌属的营养源[44]，本研究中分支杆菌属与H2O-P及NaHCO3-Po呈正相关，可能是因为分支杆菌属将H2O-P和NaHCO3-Po作为其主要的营养源。HCl-P为石灰性磷，硫杆菌属能氧化土壤中的硫单质从而产生硫酸[45]，能溶解石灰性磷导致HCl-P含量降低，因此其丰度与HCl-P呈负相关，这与ARIA等[46]的研究结果一致。

3.3 合理减施磷肥在农业生产上的意义

大量研究表明长期正常施磷会导致土壤磷不断积累[47-48]。本研究通过连续减施磷肥发现，连续处理3年后与正常施肥相比，减施磷肥（减施1/3磷肥，P2）处理NaOH-Pi含量显著降低，而NaHCO3-Pi含量没有显著变化，说明短期（3年）减少磷肥施用会促进土壤中活性无机磷向最有效磷源转化从而维持土壤磷素有效性。连续减施1/3磷肥6年后，高活性NaHCO3-Pi含量虽然显著低于正常施肥处理，但较3年前相比仍然有所积累且土壤有效磷含量高于我国均值（40 mg·kg-1）[49]，同时，低活性HCl-P含量在一定程度上有所下降且全磷含量显著低于正常施肥处理，说明减施磷肥是有效利用土壤磷资源的重要措施。

4 结论

连续6年减施磷肥显著改变土壤解磷微生物群落结构以及磷库组成。生丝微菌属是参与该地区磷素转化的关键微生物，NaHCO3-Pi以及NaOH-Pi含量的变化是导致有效磷及全磷含量变化的主要原因。连续6年减施1/3磷肥（施磷肥60 kg·hm-2）能有效减少土壤缓效态磷积累，但有效磷含量处于较高水平。因此，短期内油菜适当减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