GEODERMA丨中国农业大学冯固教授团队最新研究揭示粪肥施用通过诱导碳磷化学计量失衡强化了微生物磷活化过程并促进作物磷吸收

自绿色革命以来，集约化农业生产对化学磷肥的过度依赖，导致了土壤磷素过量累积与生态环境退化等一系列负面效应。在此背景下，调控土壤-作物系统中微生物介导的磷素活化与周转过程，被视为提升农业可持续性的重要途径。粪肥施用能向土壤中输入大量外源碳，这不仅会重塑微生物群落结构，还可能通过提高土壤碳磷比引发微生物碳磷计量失衡，从而加剧微生物磷限制，进而激发其磷素活化与周转的潜力。然而，这些潜在机制尚缺乏系统研究。

为验证上述机制并明确粪肥碳输入对微生物磷动态和作物磷吸收的调控效应，作者在华北平原进行了为期三年的玉米田间试验，设置了四个处理：不施磷肥（P0）；施用39.27 kg P ha^-1的化学磷肥（P1）；总磷输入量维持在P1的前提下，投入0.76 t C ha^-1粪肥（LCP）；总磷输入量维持在P1的前提下，投入1.53 t C ha^-1粪肥（HCP）。

研究结果表明，粪肥输入显著提高了土壤溶解性有机碳（DOC）含量，进而驱动微生物群落从寡营养型细菌（如酸杆菌门）向富营养型细菌（如变形菌门、拟杆菌门）演替，并增加了土壤微生物生物量磷库（MBP）的大小。尽管粪肥施用显著提高了土壤C:P比，但微生物生物量C:P比保持相对稳定。由此产生的微生物C:P失衡加剧了土壤微生物所受的相对磷限制，对土壤微生物功能形成选择压力，使其优先投资于土壤磷活化过程。通过协同调控微生物群落组成与功能，粪肥施用扩大了土壤生物有效磷库（Bio-P），促进了作物的磷吸收。与化学磷肥相比，粪肥输入通过提高土壤碳磷比，使玉米产量提高了12%，磷肥回收效率从81.34%提升至97.06%，磷肥利用效率从22.01%提升至36.69%，并将土壤磷素年盈余量从7.35 kg P ha^-1降低至1.15 kg P ha^-1。

本研究首次提出了“以碳换磷”的磷管理策略，即通过投入微生物可利用的有机碳，诱导土壤碳磷计量失衡，从而触发对土著微生物磷活化和周转功能的激发效应，最终实现提高磷肥利用效率、降低环境磷负荷与提升作物生产力的协同目标。

研究成果以“Carbon-phosphorus stoichiometric imbalance induced by manure amendment enhances microbial phosphorus mobilization and crop phosphorus uptake”为题，发表于农林科学一区TOP期刊《Geoderma》。中国农业大学陈王尊博士为论文第一作者，冯固教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（32272807）项目支持。

图1 本研究提出了“以碳换磷”的磷管理策略，即粪肥施用通过向土壤中输入微生物可利用的有机碳，激活土著微生物群落，进而触发微生物介导的土壤磷素活化与周转过程，并将固定态的肥料来源磷转化为生物有效形态以满足作物需求。

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