《Journal of Environmental Management》：Straw return enhances soil phosphorus availability and resupply potential: A global meta-analysis
编辑推荐：
•秸秆还田使有效磷和微生物生物量磷的增加超过总磷。•活性磷库对秸秆还田的响应强于中等活性磷和非活性磷。•土壤氮状况影响有效磷、碱性磷酸酶和磷组分。•磷响应最强的区域位于20–40厘米土层深度。引言磷（P）对作物生产不可或缺，但由于大部分土壤磷以矿物、吸附、沉淀或有机形式存在，
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秸秆还田使有效磷和微生物生物量磷的增加超过总磷。
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活性磷库对秸秆还田的响应强于中等活性磷和非活性磷。
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土壤氮状况影响有效磷、碱性磷酸酶和磷组分。
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磷响应最强的区域位于20–40厘米土层深度。
引言
磷（P）对作物生产不可或缺，但由于大部分土壤磷以矿物、吸附、沉淀或有机形式存在，只有有限的土壤磷可被植物直接利用（Helfenstein等，2024；Menezes-Blackburn等，2018）。过去一个世纪中，农业土壤中磷肥投入量迅速增加，未被作物生物量收获带走的磷会积累为遗留磷（Margenot等，2024）。尽管大部分遗留磷无法被植物直接利用，但如果能将其转化为植物可利用形态，它可能成为重要的内部磷源，提高遗留磷的利用率可减少矿物磷肥投入并降低农业系统中的磷损失风险（McDowell和Haygarth，2025）。因此，在不进一步促进磷积累的前提下，改善遗留磷潜在补充的实践对提高耕地养分利用效率越来越重要。
将作物残体还田可循环有机基质和养分。在分解过程中，秸秆可向土壤释放有机磷（Po），每吨秸秆估计输入0.5–1.2公斤磷（Tao等，2026），但释放量和释放时间取决于作物残体质量和磷形态。Lupwayi等（2007）报道，作物残体的磷释放量随残体磷含量增加而增加，随C:P和木质素:P比率的升高而降低。作物残体中的磷化学形态也存在差异，成熟作物茎秆可能含有相当比例的水溶性磷，其中大部分以正磷酸盐形式存在（Noack等，2012）。除直接释放磷外，作物残体分解还会产生溶解性有机物（DOM）和低分子量有机酸，这些物质可能与矿物表面相互作用，与磷酸盐竞争吸附位点，并与Fe、Al和Ca离子络合，从而影响磷酸盐吸附和矿物结合磷的溶解（Debicka等，2023；Menezes-Blackburn等，2018；Pang等，2024）。此外，秸秆还田可能为微生物生长和微生物生物量形成提供额外的有机碳基质（Tang等，2024；Wang等，2022）。微生物生物量磷（MBP）是一种活性且动态的磷库，参与磷的固定和释放过程（Brookes等，1984）。一些田间研究表明，秸秆还田可增强MBP周转，刺激磷酸酶活性，并改变无机磷（Pi）和Po组分（Cao等，2022；Tang等，2024；Wang等，2022；Xu等，2025）。综上所述，这些过程表明，秸秆还田对土壤磷的响应不仅限于残体来源磷的直接添加，还涉及微生物磷固定、与磷酸酶相关的Po矿化以及矿物表面的磷保留或释放。因此，秸秆还田也可能改变原有土壤磷的循环。然而，目前大多数证据来自单个田间或培养研究，尚不清楚在不同土壤、气候、作物残体和实验条件下，有效磷（AP）的增加是否始终伴随MBP、磷酸酶活性和不同磷组分的变化。
田间研究将秸秆还田与特定耕作系统和土壤条件下土壤磷组分、磷形态、磷酸酶活性和磷循环基因的变化联系起来（Cao等，2022；Li等，2019；Xu等，2025）。最近的元分析主要量化秸秆还田对土壤总磷（TP）、有效磷（AP）和Olsen-P的影响，或评估土壤养分化学计量的广泛变化（Liu等，2023；Tao等，2026）。这些研究加深了我们对秸秆引起的土壤磷有效性变化的理解，但仅凭土壤磷有效性的变化无法全面反映秸秆还田如何影响土壤磷循环的不同组成部分。对于秸秆还田，一个重要的问题是有效磷的增加如何伴随微生物磷储存、与磷酸酶相关的Po矿化以及不同活性和补充潜力的磷库的变化。有效磷代表可立即提取的磷库，而微生物生物量磷、磷酸酶活性和磷组分为这些过程提供了补充信息（Brookes等，1984；Hedley等，1982；Helfenstein等，2024；Richardson和Simpson，2011）。综合考虑这些指标可提供更全面的视角，了解秸秆还田如何影响土壤磷循环。鉴于秸秆引起的磷响应对土壤养分状况、作物残体质量、气候和管理实践的依赖性，识别导致这种变异的因素对于将秸秆还田与更具针对性的农业系统中残体循环和磷肥管理联系起来至关重要（Honvault等，2024；Liu等，2023；Tao等，2026；Xu等，2025）。
本研究结合全球元分析、机器学习和Shapley加法解释（SHAP）分析，评估在不同土壤、气候、秸秆相关和实验条件下，秸秆还田的有效磷响应是否伴随微生物、酶和分级磷指标的变化。具体而言，本研究旨在：1）量化有效磷、总磷、微生物生物量磷、磷酸酶活性和不同磷组分的变化；2）识别与有效磷、磷组分和磷酸酶响应变化相关的关键土壤、秸秆相关、环境和实验因素；3）结合微生物生物量动态、与磷酸酶相关的Po矿化以及不同活性的磷库，解释有效磷的响应。研究结果有助于评估秸秆还田对耕地磷补充的潜在贡献，并为更具针对性的秸秆还田和磷肥管理提供依据。
章节片段
秸秆还田对土壤有效磷、酶活性和磷组分的影响
秸秆还田对土壤磷相关变量表现出正向但不均匀的影响（图1）。它使总磷（TP）有相对轻微的增加（平均5.5%），而有效磷（AP）和PAC分别增加18.1%和23.8%，微生物生物量磷（MBP）的响应最为显著（增加47.4%）（图1a）。土壤酶也表现出类似的正向响应（图1b）。具体而言，秸秆还田使酸性磷酸酶（ACP）、碱性磷酸酶（ALP）、中性磷酸酶（NEP）、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性提高了15.6%–28.3%。
秸秆还田
土壤有效磷对秸秆还田的响应
秸秆还田使有效磷的增加幅度远大于总磷（图1a），表明土壤磷有效性的改善不能仅用秸秆来源磷的输入来解释。尽管秸秆在分解过程中可供应磷，但总磷的有限增加表明有效磷的响应与现有土壤磷库的有效性和循环变化更为相关。秸秆还田下微生物生物量磷和磷酸酶活性的同步增加（图1b）进一步表明
结论
秸秆还田使有效磷的增加幅度大于总磷，并提高了微生物生物量磷和磷酸酶活性。在Hedley型分级数据集中，活性和中等活性磷的响应大于非活性磷。这表明仅靠秸秆来源磷的输入不足以解释土壤磷有效性的改善，微生物磷储存、Po矿化和土壤磷补充也对该过程有所贡献。秸秆还田的土壤磷响应随环境、土壤等因素变化而不同
CRediT作者贡献声明
许金玲： 撰写——初稿，研究，数据整理，概念化。刘双锋： 可视化，方法论，研究，正式分析。李燕： 撰写——审阅与编辑。傅倩倩： 验证，软件，数据整理。刘雨珍： 撰写——审阅与编辑，数据整理。熊娟： 撰写——审阅与编辑。刘恩峰： 撰写——审阅与编辑。
利益冲突声明
作者声明以下财务利益/个人关系，可能被视为潜在利益冲突：许金玲报告获得中国国家自然科学基金的资助。李燕报告获得浙江省自然科学基金的资助。许金玲报告获得山东省自然科学基金的资助。如有其他作者，他们声明不存在已知的
致谢
本研究获得中国国家自然科学基金（42007015）、浙江省自然科学基金（LY23D010002）和山东省自然科学基金（ZR2020QD130）的资助。
许金玲|刘双锋|李燕|傅倩倩|刘雨珍|熊娟|刘恩峰
