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来自中国的研究人员探究不同施磷水平和土壤水分对小麦品种的影响，为优化磷管理提供依据。
磷（P）是所有生物必需的营养元素，它参与多种重要的代谢过程。然而，全球农业生态系统中磷的有效性通常较低。虽然生物圈中磷含量较高，但植物仅能有效利用无机正磷酸盐。土壤中约 30 - 80% 的磷以植物无法直接吸收的形式存在。为提高作物产量，大量矿物磷肥被施用于土壤，但土壤中很大一部分磷被土壤颗粒表面吸附或固定为有机磷化合物，难以被植物吸收。据预测，全球磷矿储量可能在 2100 年耗尽。因此，为确保可持续的粮食安全和农业生产，未来农田磷管理必须减少对矿物肥料的高需求。由于气候变化，世界部分地区降水的频率和量将发生更显著的变化。干旱会对陆地生态系统中元素的生物地球化学循环过程产生强烈影响。目前，碳和氮（N）循环对干旱的响应已受到广泛关注，但关于干旱如何影响农业生态系统中磷循环的研究相对较少。
解磷微生物（PSMs）是能够通过产生磷酸酶将有机磷化合物（磷酸单酯和磷酸二酯）水解为正磷酸盐的功能性实体。在农业生态系统中，细菌群落中与碱性磷酸酶相关的编码 phoD 基因的存在与磷转化显著相关，该基因常被用于识别矿化有机磷的微生物。此外，无机磷（Pi）的溶解取决于微生物产生有机酸溶解阳离子的能力。吡咯喹啉醌（PQQ）的合成常被用作微生物溶解无机磷的生物标志物，PQQ 的合成需要一系列基因（pqqA - F）参与，其中 pqqC 基因研究最多，该基因编码的酶参与 PQQ 合成反应的最后一步。因此，确定土壤磷库的组成和生物可利用成分以及解磷微生物的群落，有助于更好地理解施肥和土壤水分条件对土壤和植物磷平衡的调控。
小麦是最重要且种植最广泛的谷物作物，几乎遍布全球所有生态区。随着环境压力增加和粮食需求上升，确保小麦高产和稳定，同时减少环境影响成为关键挑战。引入新作物品种直接提高产量并间接稳定生产，已成为应对气候和环境挑战的重要策略。近期研究表明，植物 - 微生物相互作用塑造的遗传多样性可被植物育种者利用。有观点认为，作物驯化可能导致现代品种失去吸引和培育特定微生物的遗传特征。小麦的基因组结构被视为决定根区招募具有特定植物有益特征微生物的主要因素。植物与有益土壤微生物（如解磷微生物）的关联，可显著提高作物的磷获取效率，为通过高效磷作物基因型加强磷循环提供了途径。然而，现代小麦育种策略对解磷微生物与不同资源（养分和水）有效性相互作用的影响尚不清楚，需要进一步研究。
根际土壤是磷的储存库，常被用于研究生物和非生物因素对磷有效性的影响。与非根际土壤相比，根际土壤中的微生物活性和丰度更高，每克根际土壤中估计有 1010至 1011个微生物细胞。因此，根际附近的微生物被认为是地球上最复杂的生态系统之一，也是当前微生物学研究的主要焦点。
本研究选取了陕西省 20 世纪 40 年代至 2010 年代的 5 个主要历史品种。研究人员提出了 3 个假设：（1）干旱胁迫和施磷对小麦品种根际磷循环的影响不同，这些因素根据品种的不同以不同方式影响磷的有效性和循环；（2）施磷和干旱胁迫改变了不同年代发布的不同小麦品种根际携带 phoD 和 pqqC 的微生物群落；（3）携带 phoD 和 pqqC 的微生物群落驱动磷循环，特别是在不同小麦品种面对不同干旱条件和施磷情况时。为验证这些假设，研究人员在两种水分条件（干旱胁迫和正常浇水）和两种施磷条件（0 和 100 kg P ha?1）下进行了田间试验。研究目的包括：（1）探究磷周转对干旱胁迫、施磷和不同年份发布的小麦品种的响应；（2）确定影响携带 phoD 和 pqqC 微生物群落特征的因素；（3）探究携带 phoD 和 pqqC 的微生物调节磷有效性的机制。
田间试验于 2019 年开始，在关中平原中部地区进行，该地区位于北纬 34°22′至 34°33′，东经 108°00′至 108°14′。研究主要聚焦于不同田间管理和小麦品种对根际磷组分的影响。结果发现，正常浇水处理中施磷使所有磷组分含量增加，增幅在 3.87% 至 50.7% 之间。田间管理对除 NaHCO3-Po 外的所有磷组分均有显著影响（P < 0.05）。此外，除 HCl-Pi 外，小麦品种以及田间管理与小麦品种的交互作用对所有磷组分均有显著影响（P < 0.05）。
研究还表明，施磷显著增加了根际土壤树脂磷、NaHCO3-Pi、1 M HCl-Pi、NaOH-Pi 和 HCl-Po 的浓度。在不施磷（P0）处理中，HCl-Po 浓度显著降低，这与之前的研究结果一致。在缺磷条件下，植物和微生物的磷酸酶可有效从土壤有机磷中释放正磷酸盐，促进土壤磷周转。
通过田间试验，本研究探究了中国陕西主要历史小麦品种根际磷周转机制。磷肥中的化学磷可快速转化为活性磷库。干旱胁迫加剧了磷的固定过程。随着小麦品种的更替，活性磷库显著增加，表明小麦品种也是磷周转的关键驱动因素。干旱胁迫和施磷对根际磷循环和微生物群落产生了显著影响，该研究为改善小麦生产中的磷管理提供了有价值的见解，强调了现代小麦品种和微生物动态在优化磷利用效率方面的重要性。
