气候变化深刻影响农田生态系统中作物的生长和生产力。磷（P）,作为第二重要的植物营养元素,能够调节作物对气候变化的适应性。因此,研究气候变化下作物磷吸收和土壤磷动态对明确气候变化下维持农业生态系统可持续性至关重要。然而,大气CO2浓度和温度升高对作物生长和土壤磷组分的影响,以及相关微生物机制鲜有研究。因此,本研究利用开顶式生长室（OTC）探究气候变化对东北黑土区主要作物大豆、水稻和玉米根际土壤磷组分的影响;利用13CO2标记技术,解析大气CO2浓度和温度升高条件下,根际激发效应与磷转化的耦合关系;采用高通量q PCR技术,揭示在气候变化下作物根际土壤有机磷矿化的微生物作用机制。具体研究结果如下:1.在施磷肥和不施磷肥条件下,大气CO2浓度和温度升高分别增加大豆磷吸收23%和28%,水稻磷吸收34%和13%。大气CO2浓度和温度同时升高降低大豆根际土壤有机磷含量,却增加水稻根际土壤有机磷含量。大豆根际有机磷含量与酸性磷酸酶活性呈负相关关系,然而在水稻根际呈正相关关系。因此,气候变化影响大豆根际土壤磷转化以矿化为主,而水稻则以磷固定为主。此外,大气CO2浓度和温度同时升高增加了大豆施磷土壤磷转化相关基因丰度,如pho D（碱性磷酸酶合成基因）、pho C（酸性磷酸酶合成基因）、pst S（磷酸盐特异性转运蛋白酶）和phn X（磷酸酯酶基因）。大气CO2浓度和温度升高通过调控根际微生物功能进而影响土壤磷转化及作物磷吸收,微生物磷转化功能基因在根际磷的转化中起着重要作用。2.连续4年CO2浓度和温度升高促进玉米生长,增加玉米磷吸收。大气CO2浓度和温度同时升高使玉米根际Na HCO3可提取无机磷（Na HCO3-Pi）下降了24%,Na HCO3可提取有机磷（Na HCO3-Po）增加了22%。然而,CO2浓度、温度以及两者同时升高使Na OH可提取有机磷（Na OH-Po）分别降低了27%、74%和20%。CO2浓度和温度同时升高显著增加玉米根际土壤酸性磷酸酶活性（p＜0.05）,而且酸性磷酸酶活性与Na OH-Po呈负相关关系。大气CO2浓度和温度同时升高增加了根际土壤pho C、pho D和pst S基因拷贝数。有机磷矿化作用是玉米根际磷转化的主要生物学过程。因此,在未来气候变化条件下,应注重施用有机肥可能是维持磷有效性重要途径。3.长期CO2浓度升高使高有机质和低有机质黑土中的大豆生物量呈上升趋势。2018年和2020年CO2浓度升高增加大豆磷吸收,然而,2021年大豆CO2浓度升高使大豆磷吸收呈下降趋势。此外,在高有机质黑土中,CO2浓度升高降低了大豆根际Na HCO3-Po含量;在低有机质黑土中,大气CO2浓度升高显著使Na OH-Pi含量下降,却提高了有机磷Na HCO3-Po和Na OH-Po含量。大气CO2浓度升高未影响大豆根际磷酸酶活性。然而,在高有机质黑土中,大气CO2浓度升高使根际土壤pho C和pst S基因拷贝数分别增加53%和19%。低有机质黑土中大豆根际土壤pst S基因拷贝数增加了44%。因此,长期气候变化条件下,高有机质黑土中作物和土壤微生物对磷素的需求降低土壤有机磷含量,而对无机磷的影响并不显著;然而,在低有机质含量黑土中,长期高CO2浓度主要影响无机磷组分以及相关功能基因。4.大气CO2浓度、温度以及两者同时升高促进大豆光合碳向地下部的输入,增强土壤呼吸。而且,在CO2浓度升高处理下,呼吸产生的CO2中,来自土壤碳呈增加趋势,说明气候变化对土壤有机质降解产生了正激发效应。气候变化条件下,大豆地上部磷吸收量增加,进而导致大豆根际Na HCO3-Pi、Na HCO3-Po和Na OH-Po含量下降。CO2浓度和温度升高促进了土壤微生物量碳增加,而且有关碳降解功能基因abf A和Man B的拷贝数呈上升趋势,刺激了土壤有机碳的降解。磷转化功能基因gcd、pho C和phn K拷贝数在大气CO2浓度升高处理下呈现增加的趋势,此外abf A、Man B和pho C功能基因与Na OH-Po呈现负相关关系,说明碳降解和有机磷矿化相互耦合,气候变化促进土壤有机磷的矿化。