磷是作物生長必需的營養(yǎng)元素，通過施肥措施提高土壤磷有效性對保障糧食安全至關(guān)重要。然而，長期單一施用化肥往往導(dǎo)致土壤生態(tài)功能退化。雖然有機肥配施化肥已被證實能改善土壤質(zhì)量，但關(guān)于長期有機無機配施如何驅(qū)動黑土（0-40 cm）磷組分轉(zhuǎn)化及其微生物學(xué)機制尚不清楚。研究人員選取了長期定位試驗不施肥（CK）、單施化（CF）以及化肥配施不同量牛糞有機肥（FM1, FM2）處理，系統(tǒng)分析了0-40 cm土層土壤磷組分（Hedley-P）及磷循環(huán)功能基因的變化特征。結(jié)果表明：相比單施化肥，增施牛糞顯著提高了0-20 cm土層中不同磷組分含量，包括活性磷（AEM-Pi, NaHCO3-Pi, H2O-Po, NaHCO3-Po）、中度活性磷（NaOH-Pi, NaOH-Po）以及穩(wěn)定性磷（HCl-Pi, HCl-Po, Residual-P）。研究表明，有機肥的投入不僅增加了當(dāng)季磷素有效性，還顯著提升了土壤磷庫的長期儲備能力。
不同施肥處理在不同土壤剖面下塑造了獨特的磷相關(guān)微生物群落結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)特征。施用有機肥增加了無機磷溶解基因的相對豐度，尤其在0–10 cm和30–40 cm土層，同時降低了所有土層中磷饑餓基因豐度。單施化肥和化肥配施有機肥處理均提高了10–20 cm和30–40 cm土層中有機磷礦化基因的豐度。gcd基因的豐度與表層土壤中的無機磷溶解呈正相關(guān)，而ppk1、ppa和ppx基因豐度則與下層土壤中的無機磷溶解呈正相關(guān)。宏基因組組裝（MAGs）構(gòu)建結(jié)果表明，深層土壤更有潛力蘊藏參與磷循環(huán)的未知微生物譜系及功能基因，這不僅擴展了針對磷循環(huán)微生物多樣性的認知，還表明深層土壤是新型微生物譜系和功能基因的儲庫，為篩選研究磷循環(huán)基因的潛在模式微生物提供了有價值的見解。研究結(jié)果提倡化肥配施有機肥以增強表層土壤中微生物對磷的活化，未來的研究應(yīng)優(yōu)先對深層土壤微生物類群進行功能驗證，以完善可持續(xù)的磷管理策略。
相關(guān)研究成果發(fā)表于中國科學(xué)院一區(qū)TOP期刊Agriculture, Ecosystems & Environment，農(nóng)田分子生態(tài)學(xué)科組于鎮(zhèn)華副研究員（第一作者）和李彥生副研究員（通訊作者）等共同完成。研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目，中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項以及中國科學(xué)院國際合作項目聯(lián)合資助。
黑土剖面（0-40 cm）不同磷組分含量。不施肥（CK），單施化肥（CF），CF配施15 Mg ha-1牛糞有機肥（FM1），以及CF配施30 Mg ha-1牛糞有機肥（FM2）
