冬小麦-夏玉米轮作是我国华北平原粮食主产区的重要种植制度，磷肥在保障粮食生产中发挥着重要作用。然而，磷酸盐施入土壤极易固定，长期不合理施用磷肥导致磷素累积，磷肥当季利用率仅为10-25%。北方旱田轮作中，磷肥施用遵循重冬轻夏原则可提高周年磷素利用率，而目前冬小麦-夏玉米轮作体系关于仅麦季施磷的节肥增效机制鲜有报道。本研究通过探讨该模式对土壤磷素有效性和微生物学耦合关系展开研究，研究结果将有助于为节约磷肥提供理论依据。

近期，山东农业大学张民教授团队完成的题为“Interactions between phosphorus availability and microbes in a wheat–maize double cropping system: a reduced fertilization scheme”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 优先在线发表。

该研究基于初始土壤有效磷含量高（30.36 mg kg-1）和低水平（9.78 mg kg-1）的石灰性土壤，发现高磷水平仅麦季施磷较常规麦-玉两季均施磷肥措施，能够在保证稳产条件下，每年减少33.3%的磷肥投入。研究还发现，高磷水平下，玉米季土壤微生物对产量的贡献大于土壤有效磷的影响。仅麦季施磷较常规施肥根际土壤中芽孢杆菌和根瘤菌相对丰度显著增加，可能有利于增加土壤磷素有效性，保障作物产量。

本研究通过连续四季的盆栽试验（2016-2018），探究冬小麦-夏玉米轮作体系仅麦季施磷（Pw）较常规麦-玉两季均施磷肥（Pwm）措施对作物产量、土壤有效磷和微生物群落结构的影响。结果表明，高磷水平Pw处理较Pwm处理每年减少33.3%的磷肥投入情况下，作物总产量能够连续两年稳产。玉米大喇叭口期，Pw处理土壤水溶性磷浓度与Pwm处理含量无显著差异。土壤磷含量显着影响土壤微生物群落，尤其是真菌群落。Pw处理变形菌门的相对丰度和碱性磷酸酶（ALP）活性显著高于Pwm处理（分别为11.4和13.3％）。高磷水平下，土壤微生物对产量的贡献大于土壤有效磷的影响。Pw处理芽孢杆菌和根瘤菌相对丰度显著高于Pwm处理。芽孢杆菌与酸性磷酸酶（ACP）活性呈显着正相关，根瘤菌与ACP和ALP活性均呈显着正相关，可能利于土壤磷素活化。本研究表明高磷土壤条件下，冬小麦-夏玉米轮作体系仅麦季施磷可通过土壤磷有效性与微生物间的耦合，实现全年作物稳产。

山东农业大学资源与环境学院刘之广副教授和张民教授为该文章的共同通讯作者，山东农业大学博士生于小晶为第一作者，陈琪和史文聪博士与本科生董晶晶共同参与了研究工作，高峥教授和李娟副研究员为该论文共同作者。这项工作得到了国家自然科学基金（41977019），国家重点研究开发计划（2017YFD0200201和2017YFD0200706），山东省重点研究开发计划（2019GNC106011），山东省农业科技园建设项目（LKZ2018143）的资助。

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http://www.chinaagrisci.com/Jwk_zgnykxen/fileup/PDF/JIA-2020-1871.pdf

Cite the article:

Yu Xiao-jing, Chen Qi, Shi Wen-cong, Gao Zheng, Sun Xiao, Dong Jing-jing, Li Juan, Wang Heng-tao, Gao Jian-guo, Liu Zhi-guang, Zhang Min. 2020. Interactions between phosphorus availability and microbes in a wheat–maize double cropping system: A reduced fertilization scheme. Journal of Integrative Agriculture, Doi: 10.1016/S2095-3119(20)63599-7

研究团队介绍

山东农业大学资源与环境学院张民教授团队，长期从事土肥资源高效利用及新型肥料创制理论与技术研究。多年来研究团队系统研究了肥料施入土壤后的养分循环、形态转化及生物有效性。先后承担国家重点研发计划项目、农业部“948”重点项目等国家级项目20余项，已在Field Crops Research、Soil & Tillage Research、Geoderma、Science of the Total Environment、及ACS Applied Materials & Interfaces等国内外学术期刊上发表学术论文300余篇，其中SCI发表70余篇。在新型肥料研制与应用研究领域取得多项重要成果，获国家科技进步二等奖等省部级以上奖励20余项。

来源：中国农业科学微平台（CAAS_ChinaAgriSci）