有机碳与解磷菌协同调控玉米生长及根际磷有效性的机制研究

本研究通过盆栽实验探讨了有机碳(C)、无机磷(P)及解磷菌(PSB)对玉米生长、养分吸收及根际磷有效性的交互影响。实验采用2×3×2完全析因设计，结果表明PSB添加使玉米地上部生物量平均增加3.03%，而C添加显著降低植株生物量及氮磷吸收。在50 mg kg-1外源P条件下，PSB可提升植株N浓度和磷吸收，但C与PSB联合施用导致Olsen P和水溶性P含量分别降低13.36%和25.52%，同时微生物生物量C、P分别增加78.15%和67.52%。研究为优化磷肥利用、减少磷淋失提供了理论依据。

　　

1 引言

玉米作为全球主要粮食作物，其产量占全球谷物总产的30%。磷(P)是植物细胞分裂、能量代谢的关键元素，但土壤中仅0.1%的P可被直接利用。长期过量施肥导致土壤P累积，而解磷菌(PSB)通过溶解难溶性磷成为提高P利用效率的生物策略。微生物通过分泌质子、羧酸盐等促进P活化，但其与碳(C)输入的交互作用机制尚不明确。本研究旨在揭示C-PSB协同作用对玉米根际P循环的影响。

2 材料与方法

实验采用新疆灰漠土，设置2个P水平(0/50 mg kg^-1 KH₂PO₄)、3个C水平(0/60/120 mg kg^-1葡萄糖)和2个PSB水平(0/60 mL pot^-1)，菌株为Pantoea septica PSB(1.2×10⁹ CFU mL^-1)。测定指标包括植株生物量、氮磷浓度、Olsen P、水溶性P及微生物生物量C/P。

3 结果

3.1 植株生物量

P50处理使生物量增加68.86%，但C添加导致生物量降低11.37-16.22%。PSB在无外源P时仅使生物量增加3.03%，而在P50条件下提升3.14%。

3.2 养分吸收

无外源P时，PSB使植株N、P浓度分别降低14.71%和29.84%；但在P50条件下，PSB提升N浓度3.70%和P吸收2.58%。C添加显著抑制氮磷吸收。

3.3 土壤磷形态

C与PSB使Olsen P降低8.05-13.36%，水溶性P减少25.52-28.42%。相反，微生物生物量C/P分别增加60.39-78.15%和16.19-67.52%，其中C120+PSB处理效果最显著。

4 讨论

C输入刺激微生物爆发性生长，与植物竞争养分，导致生物量下降。PSB在P充足时通过促进P溶解改善植物营养，但在低P条件下可能加剧微生物对P的固定。微生物生物量P作为"临时磷库"，其增加有助于减少活性P的淋失风险。研究揭示了C-PSB-P三元互作通过微生物介导的磷固定-矿化动态平衡调控根际P有效性的机制，为农业面源磷污染控制提供了新思路。

5 结论

PSB与磷肥配施可协同提升玉米产量，而C输入虽降低速效磷含量但增强了微生物固磷能力。该发现对协调作物高产与环境保护具有双重意义，未来需通过田间试验验证C-PSB组合的长期生态效应。