《Journal of Environmental Management》：Plant-derived high-C:P amendments enhance legacy phosphorus utilization in phosphorus-enriched greenhouse soil via stoichiometric regulation and microbial functional coupling
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•高C:P比的秸秆类改良剂在极低磷投入条件下增强了植物对磷的吸收。•植物磷吸收增加，而未伴随有效磷或活性无机磷的积累。•历史磷库的利用与化学计量比的转变以及微生物C-N-P耦合密切相关。引言磷（P）是驱动植物生长、微生物代谢以及整体农业生态系统生产力的关键大量元素（Georg
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高C:P比的秸秆类改良剂在极低磷投入条件下增强了植物对磷的吸收。
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植物磷吸收增加，而未伴随有效磷或活性无机磷的积累。
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历史磷库的利用与化学计量比的转变以及微生物C-N-P耦合密切相关。
引言
磷（P）是驱动植物生长、微生物代谢以及整体农业生态系统生产力的关键大量元素（George等，2016；Siles等，2022）。作为全球最大的蔬菜生产国，中国在维持高园艺生产力的同时面临着缓解资源耗竭和环境成本的关键挑战（Yan等，2013）。在集约化温室蔬菜生产系统中，化肥磷的持续投入和动物源粪肥的频繁施用导致了土壤历史磷库的大量积累（Kalkhajeh等，2017；Yan等，2013）。由于正磷酸根离子反应活性极高，可被铁/铝氧化物快速吸附，与钙、铁或铝发生沉淀作用，或进一步被包裹于土壤矿物之中，仅少部分积累的磷仍以生物有效形态存在并可被植物直接吸收（López-Arredondo等，2014；Shen等，2011）。因此，磷的结构性过度积累不仅加剧了磷淋溶下渗和非点源水体富营养化的风险，还加剧了全球有限岩磷储量的耗竭（El Attar等，2022；Yan等，2013）。
这种磷富集现象在长期集约化经营的温室蔬菜土壤中尤为显著（Kalkhajeh等，2017；Shi等，2009）。在中国，已有报道表明蔬菜生产中土壤Olsen-P的农学阈值和环境阈值分别为46–58 mg kg?1和50–80 mg kg?1；然而，长期集约化经营，尤其是粪肥的过量施用，经常导致土壤Olsen-P浓度远超这些关键安全限值，温室蔬菜土壤的平均Olsen-P浓度高达约179 mg kg?1（Jia等，2015；Yan等，2013）。因此，磷富集温室土壤管理的核心挑战已不再是继续通过外源投入进一步提高土壤磷素含量，而是应转向在严格限制磷素进一步添加的前提下，提升历史磷库的生物可利用性和利用效率（Yan等，2013；Zhu等，2018）。温室系统中因施肥过量而普遍存在的次生土壤盐渍化和进行性酸化问题进一步加大了这一挑战的难度（Shi等，2009）。这些非生物胁迫可限制根系生长和养分吸收，破坏微生物群落结构，抑制胞外酶活性（Song等，2022），从而可能进一步限制已积累土壤磷素的生物可利用性。
尽管动物粪肥通常被用作化学肥料的替代品以增加土壤有机质，但其相对较低的碳磷比（C:P）可能导致磷投入超过作物需求（Jia等，2015；M?ller，2018；Zikeli等，2017）。这种化学计量失衡会产生大量磷盈余，增加磷向环境流失的风险（Jia等，2015；MacDonald等，2011；Zikeli等，2017）。因此，植物来源的高C:P改良剂提供了一条有前景的替代途径，即在外部磷负荷极小的前提下提供充足的有机碳。具体而言，长期用含秸秆改良剂替代有机肥料可提高温室蔬菜土壤的C:P比和磷酸酶活性，并改变土壤磷库组分（Zhang等，2022），而富含纤维素和木质素的基质可调控磷形态分配和磷酸酶编码细菌群落（Sun等，2019）。因此，与动物源粪肥相比，植物来源的改良剂可能更为适合磷富集温室土壤的低碳磷投入管理策略。
碱木质素是一种丰富的植物来源芳香族生物聚合物，具有多种酚羟基和羧基官能团，可促进pH改善和矿物-有机界面上的竞争性配体交换，从而促进吸附态磷的释放（Huang等，2021；Teng等，2020）。然而，木质素的难降解特性限制了微生物快速增殖所需的活性碳源的供应（Huang等，2021）。相反，秸秆可提供易于矿化的多糖，从而刺激微生物代谢（Huang等，2021）。因此，将秸秆与碱木质素结合可能形成一种复合改良剂，兼具快速供碳与持久芳香骨架的特性，为同时缓解酸化和磷固定障碍提供有利的物理化学条件。据此，本研究旨在从植物-土壤-微生物整合视角阐明这一复合高C:P策略如何在强酸化、磷富集的温室土壤中调控历史磷库的利用。研究假设：植物来源的高C:P改良剂，尤其是秸秆-木质素复合体，将能够：（1）增加植物磷吸收量，同时使生产力与外源磷依赖脱钩；（2）通过改变碳的化学计量比和胞外酶分配来增强历史磷库的利用；（3）引发微生物与碳降解、氮转化和磷循环相关的功能潜力的协同变化。
节选摘要
土壤与有机改良剂
土壤样品采集于中国浙江省杭州市（北纬30°24′59.9″，东经120°02′27.7″）一处温室菜田的表层土壤（0-20 cm）。该田块已连续集约化种植蔬菜超过10年，长期投入化肥磷和动物源粪肥。按照中国土壤分类体系，该土壤被归类为黄板田，是一种具有粉壤质黏土质地、经水稻耕作脱潜育化的脱潜育水稻土。去除可见植物
有机改良剂重塑了植物和土壤的C:N:P化学计量比
植物和土壤的C:N:P化学计量比对改良剂的响应存在差异（图1）。在OF、AL和AST处理下，植物碳和氮浓度未发生变化，而ST处理增加了植物碳含量并降低了植物氮含量（相对于CK）。植物磷浓度在AST处理下最高，相比CK增加了82.50%，而OF处理增幅最小，仅增加18.31%（图1a）。相应地，在所有改良剂处理下，植物C:P和N:P均有所下降，其中AST处理降幅最大，分别为45.12%和46.02%，
植物来源的高C:P改良剂将磷富集土壤中的磷管理从外部磷负荷转向生物磷周转
本研究表明，有机改良剂在磷富集温室土壤中的作用强烈取决于其C:P化学计量比和外部磷负荷量。在等碳输入条件下，由于OF含有较高的总磷（TP）和有效磷（AP）以及较低的C:P比，其引入的磷量显著多于植物来源的改良剂。以往研究表明，动物粪肥通常提供的磷量超过作物需求，可能导致集约化经营土壤中出现磷盈余和C:N:P化学计量失衡（Jia
结论
本研究表明，在极低改良剂来源磷投入条件下，ST和AST处理显著增加了地上生物量及磷吸收量，并增强了强酸化、磷富集温室土壤中历史土壤磷库的利用。秸秆产生了最强的生物量响应，而碱木质素改性秸秆在维持较高地上部磷吸收量的同时更强地缓解了土壤酸化。地上部磷吸收量的增加未伴随有效磷（AP）或活性无机磷（LPi）的积累，表明增强
CRediT作者贡献声明
王宇舒：撰写——审阅与编辑，调查研究。范华阳：撰写——原始草稿，形式分析，数据整理，概念构思。杨晓雨：形式分析，数据整理。王中：数据整理，形式分析，撰写——审阅与编辑。尚金涛：撰写——审阅与编辑。张齐春：撰写——审阅与编辑，资金支持获取，概念构思。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢国家重点研发计划（2021YFD1700803）的资助。
王宇舒 | 范华阳 | 杨晓雨 | 王中 | 尚金涛 | 张齐春
