长期盐碱地水稻种植提升磷有效性、改善微生物活性并降低磷质量平衡的机制研究

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Long Term Rice Cultivation in Saline-Alkaline Soil Improves Phosphorus Availability, Microbial activity, and Reduces P Mass Balance

本研究针对盐碱地水稻种植影响土壤特性的机制尚不明确的问题，来自国内的研究人员通过时序序列方法，揭示了长期种植（0-51年）如何通过降低土壤盐碱度、增加有机质和铁铝氧化物，促使无机磷形态由Ca-P向活性更高的Al-P、Fe-P转化，并显著提升微生物生物量磷和PLFA，最终提高磷有效性、促进水稻吸收并减少磷盈余，为盐碱农业生态系统磷可持续管理提供了重要依据。

　　

在盐碱土壤中进行长期水稻种植，会深刻改变土壤的性质。然而，种植年限、无机磷（P_i）组分以及微生物群落（通过磷脂脂肪酸PLFA表征）之间的内在联系仍不清楚。为了解开这个谜团，研究人员采用时间序列法，系统研究了种植年限为0年至51年的盐碱土壤。

分析发现，水稻种植显著提高了盐碱土壤中的总磷和有效磷含量。在种植初期（0年、1年、5年和10年），土壤中的无机磷主要以钙结合磷（Ca-P）为主，占比高达64%至71%。然而，随着种植年限延长至20年、29年和51年，情况发生了明显转变：中等活性磷组分（铝结合磷Al-P和铁结合磷Fe-P）的比例大幅上升，占到了无机磷的40%至57%。与此同时，这些长期种植的土壤中，弱结晶态和有机质结合的铁氧化物含量也同步增高。

研究还观察到，土壤微生物生物量磷和PLFA所指示的微生物活性，也随着种植年限增加而增强，并在29年和51年达到峰值。通过曼特尔检验和偏最小二乘路径模型分析，研究人员揭示了背后的驱动机制：土壤的盐碱度、有机质含量以及铁/铝氧化物，在调控无机磷形态转化中扮演了关键角色。此外，磷质量平衡分析表明，种植1年、5年和10年的土壤磷盈余较高，而种植20年、29年和51年的土壤则显著降低。

综上所述，长期在盐碱地种植水稻，能够有效改善土壤磷素的有效性，促进水稻对磷的吸收利用，并降低土壤中的磷累积。这项研究为盐碱地农业生态系统中磷养分的可持续管理提供了宝贵的科学见解和实践路径。