《Applied Soil Ecology》：Plastic film mulch reshapes rhizosphere microbial drivers of phosphorus cycling and affects P resource sustainability in dryland maize
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•地膜覆盖（PM）提高了旱地玉米产量和地上部磷吸收量。•PM提高了细菌多样性但降低了真菌多样性。•PM根据土壤磷水平不同，诱导微生物网络发生相反的转变。•PM重塑了与有效磷相关的微生物群落，有利于有益菌类的发展。•应采用动态磷监测和适应性施肥来维持土壤磷水平。引言自20世纪中
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地膜覆盖（PM）提高了旱地玉米产量和地上部磷吸收量。
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PM提高了细菌多样性但降低了真菌多样性。
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PM根据土壤磷水平不同，诱导微生物网络发生相反的转变。
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PM重塑了与有效磷相关的微生物群落，有利于有益菌类的发展。
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应采用动态磷监测和适应性施肥来维持土壤磷水平。
引言
自20世纪中叶以来，随着高分子材料的发展，地膜覆盖（PM）成为提高干旱/旱区作物产量的关键技术（Wang等，2016）。自20世纪80年代初以来，中国地膜覆盖的采用率大幅上升（Zhang等，2020a）。全球超过三分之一的陆地面积属于干旱区，支撑着数十亿人的生计和粮食安全（FAO，2019）。在水分受限的生态系统中，地膜覆盖能够保持土壤水分、缓冲根际微气候、优化土壤水热条件，从而缓解干旱胁迫并改善养分吸收（Kasirajan和Ngouajio，2012；Liu等，2025b）。玉米是旱地粮食安全的核心作物，在地膜覆盖下通过改善水—能—养分协调关系，可发挥更大的产量潜力并增强对间歇性干旱的抵御能力（Han等，2025；Li等，2024）。
土壤微生物是养分循环和生态系统功能的核心调节因子。地膜覆盖改变了土壤水热和气态环境，从而重塑了细菌和真菌群落的组成与功能（Li等，2004；Yu等，2025）。地膜覆盖减少了地表蒸发并稳定了昼夜温度波动，进而拓宽了微生物生态位，通常增强了细菌丰度（Cui等，2015）。然而，这些响应高度依赖于具体条件。在排水不良或高温条件下，长期地膜覆盖可能引起暂时性缺氧，抑制专性好氧菌并有利于兼性厌氧菌或厌氧菌类（Qian等，2022；Rickman和Klepper，1980）。这种转变可能改变养分循环以及细菌和真菌过程之间的平衡，最终重塑其生态位动态和相互作用。磷（P）的有效性可能是调节这些效应的重要因素（Hallama等，2019）。充足的磷可以使微生物群落免受资源限制的威胁，而磷缺乏则会加剧竞争并选择性地富集具有专门化磷获取策略的菌类，从而改变群落结构和功能潜力（Cao等，2024；Zhang等，2021）。
在旱地土壤中，磷的生物有效性天然受限，植物获取磷在很大程度上依赖微生物矿化和溶化过程（Xu等，2023）。从有效性和结合强度角度表征土壤磷组分，为深入了解磷循环机制提供了严格的框架（Helfenstein等，2018；Ringeval等，2017；Yu等，2024）。旱地土壤通常呈碱性且碳酸钙含量较高，这显著限制了磷的溶解度和植物可利用性（Brownrigg等，2022）。微生物主要通过两条途径驱动固定态磷的移动化：（i）分泌磷酸酶催化有机磷矿化为植物可利用的无机形态；（ii）释放质子和低分子量有机酸酸化微环境，螯合金属离子，增强结合态无机磷的释放（Liang等，2020；Wu等，2025）。土壤碳（C）、氮（N）和磷的有效性定义了微生物资源景观并指导养分获取策略（Pold等，2022）。微生物通过调节碳、氮、磷获取酶的活性来应对化学计量失衡，从而维持代谢功能和群落稳定性（Qiu等，2023；Zhang等，2024b；Zhou等，2017）。了解地膜覆盖如何通过微生物途径改变土壤磷的生物有效性，对于推进旱地系统的可持续养分管理至关重要。
地膜覆盖在提高作物产量和品质方面发挥了关键作用，但其残留物和碎片可导致"白色污染"，对土壤结构、养分平衡和环境安全构成风险（Zhang等，2020a）。在黄土高原的玉米旱地系统中，磷肥施用对于维持高产和确保充足的养分供应至关重要（Ma等，2025；Yang等，2024a）。然而，地膜覆盖和磷肥施用对土壤微生物和磷循环的交互效应仍知之甚少。我们假设地膜覆盖通过残留物积累和微环境变化改变了土壤磷组分并重塑了细菌和真菌群落。这些效应在施磷和未施磷土壤之间预计存在差异，反映了磷供应的调节作用。为此，我们比较了有磷肥和不施磷肥条件下地膜覆盖的影响，以阐明地膜覆盖如何调节土壤磷循环和微生物群落，从而为旱地农业生态系统的可持续管理提供依据。
摘要片段
田间试验
田间试验在中国陕西省（35.2°N，107.8°E）黄土高原的昌武县王东村进行，海拔1200米。主要作物为冬小麦和春玉米，长期年均降水量为584毫米，年均温度为9.1°C。试验开始前，该地一直在采用常规管理措施连续种植春玉米。施肥通常遵循当地农民的做法，
玉米产量、土壤性质和磷组分
磷肥施用显著提高了玉米地上部生物量和磷吸收量（图1a）。在磷水平相当的情况下，地膜覆盖处理进一步提高了产量和磷获取量，在NP和P条件下，产量分别提高了14%和11%，地上部磷吸收量分别提高了18%和13%。有趣的是，地膜覆盖在各生长阶段均一致降低了碳、氮和磷获取酶的活性（图1b–f）。磷肥施用对所有阶段的βX、CBH和NAG均有显著影响，
磷肥施用和地膜覆盖对旱地玉米生长的影响
磷缺乏通过限制根系发育、能量代谢和同化物流动来制约玉米生长和产量（Pandey等，2015；Wang等，2024）。在我们的研究中，省略磷输入在NM下使籽粒产量降低了15%，在PM下降低了12%，证实了磷在维持产量稳定性方面的关键作用（图1a）。在相同磷供应条件下，不施磷时地膜覆盖使籽粒产量和地上部磷吸收量分别提高了14%和18%，施磷时分别提高了11%和13%（图1a），
结论
总体而言，地膜覆盖显著提高了玉米产量和地上部磷吸收量，同时伴随根际碳、氮和磷获取酶活性降低和活性磷库的快速消耗。微生物响应存在高度分化：地膜覆盖提高了细菌多样性但降低了真菌多样性，而未改变细菌群落的组装过程。在磷缺乏条件下，地膜覆盖降低了细菌网络的连通性和稳健性，而在施磷条件下则加剧了
CRediT作者贡献声明
杨宇： 撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，软件，方法学，调查研究，数据整理，概念化。刘晓宇： 撰写——审阅与编辑。刘飞： 撰写——审阅与编辑。刘金山： 撰写——审阅与编辑，指导，资源，项目管理，方法学，经费获取，概念化。
利益冲突声明
作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家重点研发计划（2021YFD1900700和2017YFD0200200）以及陕西省科技研究计划（2022PT-06）的资助。
杨宇|刘晓宇|刘飞|刘金山
