Los residuos de fosfato (PTs) son subproductos industriales típicos que pueden neutralizar rápidamente la acidez del suelo. Sin embargo, su eficacia para neutralizar ácidos, los mecanismos de optimización de la aplicación a largo plazo y las vías de regulación de alto rendimiento para los cultivos siguen siendo poco claros. Este estudio realizó un ensayo de rotación de cultivos de maíz y papa en suelos ácidos, investigando el efecto de diferentes tasas de aplicación de PT (T: CK, 0 t·ha; PTs-1, 6 t·ha; PTs-2, 9 t·ha; PTs-3, 15 t·ha) en un sistema de cultivo múltiple (C: papas de finales de otoño (LAP)-papas de principios de primavera (ESP)-maíz de verano (SM)). Los resultados mostraron que dos aplicaciones consecutivas de 9 t·ha de PTs produjeron resultados óptimos, aumentando el rendimiento de LAP en un 12.82% y la calidad del suelo en un 76.51%, mientras mejoraban la calidad del suelo de ESP en un 46.21%. El mayor rendimiento se atribuyó principalmente a un aumento significativo en el pH del suelo (0.72-1.58 unidades) y a propiedades químicas y biológicas mejoradas (mayor calcio intercambiable (ExCa), magnesio intercambiable (ExMg), el ion base de sal intercambiable total (TEB), y contenido de catalasa (CAT) y ureasa (UE) y niveles más bajos de acidez intercambiable del suelo (EA), ion de hidrógeno intercambiable (ExH) y aluminio intercambiable (ExAl)). Notablemente, un aumento sincronizado en el fósforo total (TP) y el potasio total (TK) durante el cultivo de LAP, combinado con el crecimiento simultáneo de TP, nitrógeno disponible (AN) y fósforo disponible (AP) durante el cultivo de ESP, y un aumento significativo en TP y AP durante el cultivo de SM, promovió efectivamente el rendimiento de los cultivos. Además, la aplicación continua de PT enriqueció significativamente las bacterias funcionales solubles en fósforo (P), como Actinobacterias y Chloroflexota, y mejoró la estabilidad de las redes cruzadas bacteriano-fúngicas. En resumen, niveles óptimos de acidez y una textura de suelo favorable mejoraron la calidad del suelo, aumentando en consecuencia los rendimientos de maíz y papa. Este estudio revela por primera vez que los PTs pueden aumentar sustancialmente la producción de cultivos a través de un mecanismo sinérgico que involucra el equilibrio ácido-base, la mejora estructural y la activación microbiana. Esto no solo proporciona una estrategia novedosa para mejorar rápidamente los suelos ácidos, sino que también establece una sólida base teórica y técnica para la utilización de recursos de PT.