农田土壤中有机态磷占全磷含量的30-65％，这部分磷素不能直接被生物所利用。农业生产中，需要施用磷肥以保证作物产量。然而，施入的化学磷肥仅有10～20％可被作物利用，大部分则被土壤吸附沉淀从而形成固定态磷。因此，保证土壤中有效磷的持续供应至关重要。多数研究表明，经过不同处理的秸秆施入土壤后可增加磷的生物有效性，但对其作用机制差异并不十分清楚。某些土壤微生物可以合成磷酸酶水解有机磷，也可以分泌小分子有机酸参与无机磷的溶解，从而提高土壤中有效磷的含量。分析土壤中磷组分的响应变化及其与功能微生物的关系可为评价不同秸秆还田对土壤磷转化的影响提供理论依据。本论文以辽宁省沈阳市农田生态系统国家野外科学观测研究站为平台，以常规氮磷钾施肥为对照，研究等量秸秆经粉碎、堆沤及炭化处理后配施对土壤磷组分(Hedley有机无机磷连续浸提)、磷酸酶活性及功能微生物丰度(实时定量PCR)的影响。其中，磷转化相关的功能基因主要包括参与有机磷水解的磷酸酶编码基因phoD、phoX和phoC以及无机磷溶解过程中重要的辅助因子吡咯喹啉醌编码基因pqqC。为了明确微生物的功能，分别对基因DNA以及转录mRNA水平的丰度进行了定量分析。通过分析土壤磷组分、磷酸酶活性和功能基因之间的关系，以期揭示土壤磷组分在不同秸秆还田方式下的分配与转化差异，及其与磷酸酶及磷功能基因丰度与转录的关联性。本文的主要研究结果与结论如下:
　　1.与秸秆不还田相比，生物炭还田处理显著增加了土壤中稳定态无机磷(NaOH2-Pi)、土壤全磷的含量和pqqC基因的DNA丰度。这是由于生物炭表面强大的吸附力、生物炭对磷的固定作用，以及生物炭的矿物营养能够促进无机磷溶酸的分泌导致的。所以生物炭处理能保证磷的供应，同时减少磷的损失。
　　2.与秸秆不还田相比，秸秆直接还田处理显著增加了土壤磷酸二酯酶和无机焦磷酸酶的活性，以及细菌16S rRNA、phoC、phoX基因的mRNA丰度。这可能因为秸秆分解导致土壤微生物对磷的需求量增加，在磷酸盐缺乏的条件下，磷酸酶基因大量转录并翻译合成土壤磷酸酶。此外，秸秆直接还田处理显著降低了土壤中吸附态无机磷(NaOH1-Pi)的含量，显著增加了残渣磷(Residual-TP)的含量，推测是由于秸秆中大量的木质素分解增加了磷素向闭蓄态残渣磷的转化。所以秸秆直接还田下，微生物对磷的竞争增加，并且残渣磷的富集不利于磷素向有效态的转化。
　　3.与秸秆不还田相比，秸秆堆沤还田处理显著增加了土壤易矿化有机磷(NaHCO3-Po)的含量，却显著降低了磷酸酶编码基因phoD的DNA丰度。推测是因为秸秆堆沤过程中的高温条件限制了有机磷水解细菌的生长，从而含有较高含量的有机磷。所以秸秆堆沤对减少磷的损失有积极响应，但有机磷水解能力有所下降，可能不利于有效磷的转化。
　　4.磷酸酶活性（碱性磷酸单酯酶、磷酸二酯酶和无机焦磷酸酶）与磷酸酶功能基因mRNA丰度之间呈显著正相关关系。含有pqqC功能基因的细菌与磷酸酶编码基因的丰度与活性均存在显著的正相关关系。