土壤中有机磷的含量占全磷含量的30-60％，但这部分磷不能被作物直接利用。土壤碱性磷酸酶能够酶促有机磷水解释放出有效磷，供植物吸收利用。土壤碱性磷酸酶主要来自于微生物，微生物基因群落的多样性与酶的功能以及表达密切相关，但是对长期施肥条件下土壤编码碱性磷酸酶功能基因(phoD)群落多样性及其与磷形态的关系尚未有系统而深入的研究。本论文以辽宁省沈阳农业大学棕壤长期试验地和湖南省祁阳县国家红壤肥力与肥料效益长期试验地为平台，采用实时定量PCR和Illumina Miseq测序技术，研究了长期不同施肥制度下土壤中碱性磷酸酶活性、其编码基因群落的变化及其与磷形态的关系，以期揭示土壤有机磷矿化与微生物分泌的碱性磷酸酶及其编码基因的关联性，为探明不同施肥制度对酶促磷周转的影响提供理论依据。本论文的主要研究结果与结论如下:
　　1.在棕壤农田生态系统中，28年单施氮肥显著降低了土壤碱性磷酸酶活性和phoD基因丰度和多样性，且改变了phoD基因群落结构和组成，显著增加了慢性根瘤菌属的相对含量，这可能是由土壤pH的降低和有机磷的稳定性共同造成的。有机肥施用显著提高了土壤养分、促进了细菌增殖，进而显著提高了土壤中分泌碱性磷酸酶富营养菌的相对含量。与氮肥和有机肥单独施用相比，二者配施能够通过调节土壤养分和pH更好地保存phoD基因群落，进而提高其分泌碱性磷酸酶的潜在能力，更有利于提高农田土壤中有机磷的活化和利用。所以，长期单施氮肥对土壤中磷的转化有一定的负影响，而氮肥和有机肥配施能够通过调节碱性磷酸酶活性及其功能基因群落结构和组成进而有效提高土壤磷的潜在利用效率。
　　2.在红壤农田生态系统中，长期施用无机肥和无机肥-秸秆配施显著提高了土壤有效磷的含量，受底物抑制调节，碱性磷酸酶活性以及phoD基因丰度和多样性指数显著降低。但无机肥-粪肥配施显著提高了phoD基因丰度，这可能与有机肥提高了土壤养分、微生物数量和活性有关。长期无机肥、有机物料施用显著影响phoD基因群落结构，但相似的群落结构存在于无机肥及无机肥-秸秆配施两个处理中，表明秸秆添加对基因群落结构未产生显著的影响。土壤全磷、有效磷、有机碳:磷和全氮:磷比是影响phoD基因群落结构的主要驱动因子，但是碱性磷酸酶活性仅与无机肥和无机肥-秸秆配施的phoD基因群落结构显著相关，表明了这两个处理下的phoD基因群落在分泌碱性磷酸酶的过程中发挥更大的作用。长期施肥显著影响了phoD基因群落，但仅无机肥和无机肥-秸秆配施的phoD基因群落与全磷、有效磷以及碱性磷酸酶活性显著相关。
　　3.在棕壤农田生态系统中，长期磷肥施用可显著增加土壤有效磷的含量，受磷酸酶分泌的负反馈调节机制的影响，碱性磷酸酶活性和phoD基因的丰度显著降低，但phoD基因多样性提高，表明phoD基因多样性并非碱性磷酸酶分泌过程中的主要限制因子。而且，长期磷肥施用显著改变了phoD基因群落结构，且受土壤pH、有机碳以及有效磷等的显著影响。值得注意的是，phoD基因的群落结构对土壤pH和有机碳的响应高于对磷有效性的响应，表明pH和有机碳是调控土壤phoD基因群落得主要因素。未施磷肥的土壤中，假单胞菌属的相对含量显著增加，并且与有效磷的含量呈显著的负相关，表明假单胞菌属在有机磷的矿化中起重要作用。这些结果表明，磷肥的施用引起有效磷含量的变化，通过该变化调节功能基因的丰度、多样性和群落组成，从而调控碱性磷酸酶的分泌过程。