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环境变化，尤其是氮沉降和降水格局改变，显著影响着半干旱草地土壤磷循环过程。然而，长期氮水添加如何影响微生物群落及关键磷循环基因，进而调节磷的转化尚不明确。为揭示土壤磷转化的微生物驱动机制，内蒙古大学生态与环境学院徐柱文教授团队基于长期野外控制试验，系统研究了长期氮（N10）、水(W)添加下我国内蒙古半干旱典型草原土壤磷组分、微生物群落结构及关键磷循环基因丰度的响应。

结果发现，相比对照（CK），氮水配施处理（WN10）显著提高了活性与中活性磷组分（NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po、NaOH-Pi、NaOH-Po和HClD-Pi）含量，增幅分别达58.9%、119.5%、26%和7.4%。HClD-Pi是总磷的主要贡献者，且在增水处理中活化显著。各处理活性磷和中活性磷含量均为WN10>N10>WCK>CK，非活性磷为N10>WN10>CK>WCK。

增水抑制了磷饥饿响应基因（phoX、phnK、ppk），但增强了矿化溶解相关基因（phoD、gcd、pqqC）的表达。微生物群落结构解释了31%的活性磷变异，而酶活性贡献了35%的中活性磷变异。WN10处理下微生物和基因组成发生显著改变。随机森林模型、Mantel检验与变差分解分析共同证实了微生物功能与土壤磷动态之间的协同变化。

该研究阐明了长期养分与水分添加通过重塑微生物功能调控土壤磷组分转化与有效性的机制，为理解半干旱草地生态系统磷循环的微生物调控机制提供了新视角，强调了氮水协同管理对提升土壤磷有效性、激发微生物活性及减少磷固持的重要性，对全球变化下半干旱草地养分利用效率提升和生态系统可持续性改善具有重要参考价值。

研究成果以"Microbial functional shifts drive soil phosphorus transformation under long-term nitrogen and water inputs in a semi-arid grassland "为题，于2025年12月22日在线发表于国际知名期刊Catena。内蒙古大学博士后Mohsin Mahmood为第一作者，徐柱文教授为通讯作者。

图1. 氮、水添加对微生物群落组成、磷循环基因丰度与土壤磷组分的影响

全文链接: https://doi.org/10.1016/j.catena.2025.109757