張 峰，王榮萍，梁嘉偉，廖新榮，黎 森，石永鋒，吳永貴

（1.廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所，廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510650；2.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴陽550025）

磷是植物生長(zhǎng)必不可少的營(yíng)養(yǎng)元素，直接或間接參與植物體內(nèi)許多代謝過程，在很大程度上影響著植物的生長(zhǎng)發(fā)育，因此它的供給量嚴(yán)重制約全球農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)力水平[1-2]。地殼平均含磷約1200 mg·kg-1，總量位列地殼元素第11位，但全球陸地土壤卻廣泛缺磷[3]。施肥能夠解決耕地土壤缺磷問題，但是施入土壤中的活性磷擴(kuò)散速度慢，移動(dòng)性差，絕大部分活性磷很快被土壤中的礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)吸附或者固定而不能被植物所利用[4-5]，有研究顯示，磷肥的當(dāng)季利用率僅為7%～20%[6]。磷肥的低利用率導(dǎo)致全球每年磷肥施用量持續(xù)增加，而磷肥的過度使用，不僅造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失和資源的浪費(fèi)，同時(shí)造成土壤板結(jié)和酸堿化等問題，進(jìn)而對(duì)生態(tài)環(huán)境安全產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅[7]。

土壤中磷素對(duì)植物的有效性取決于其賦存形態(tài)，而自然條件下的土壤中能被植物吸收利用的活性磷含量極少，大部分以穩(wěn)定態(tài)和中穩(wěn)定態(tài)形式存在[8]。由于氣候、土壤母質(zhì)、成土過程以及耕作方式等不同，土壤磷庫(kù)的組成往往存在很大差異。但在一定條件下不同賦存形態(tài)的磷素之間可以相互轉(zhuǎn)化，Mendes等[9]發(fā)現(xiàn)施加生物炭能夠增加土壤溶磷菌有機(jī)酸分泌，從而提高溶磷菌溶解固定態(tài)磷為有效態(tài)磷的速率；梁國(guó)慶等[10]研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期對(duì)石灰性潮土單施化肥，施入土壤的有效磷大部分轉(zhuǎn)化為Ca10-P和O-P；楊佳佳等[11]研究表明溫度和水分及其交互作用對(duì)黑土磷形態(tài)轉(zhuǎn)化和有效性具有顯著影響。

蚯蚓糞肥作為一種由有機(jī)廢棄物發(fā)酵和蚯蚓消化系統(tǒng)酶作用生產(chǎn)的綠色生態(tài)有機(jī)肥和土壤改良劑，其在物理、化學(xué)和生物性質(zhì)上明顯區(qū)別于普通堆肥產(chǎn)物，具有優(yōu)良的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)、良好的微生物調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及較強(qiáng)的排水持水能力等諸多特點(diǎn)[12-13]，能夠?qū)⑼寥乐械挠袡C(jī)物、微生物以及其他影響因子有效結(jié)合起來達(dá)到改善土壤環(huán)境，實(shí)現(xiàn)培肥育土，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的目的[14]。同時(shí)相比化肥而言蚯蚓糞肥價(jià)格低廉，可通過回收利用農(nóng)業(yè)和生活有機(jī)垃圾進(jìn)行批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了廢棄物資源化和對(duì)環(huán)境的保護(hù)[15-16]。目前關(guān)于蚯蚓糞肥在環(huán)境保護(hù)、土壤改良以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上已有大量研究[17-18]，而蚯蚓糞肥在土壤環(huán)境調(diào)理，土壤營(yíng)養(yǎng)元素各形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化以及作用機(jī)制等方面研究甚少。本試驗(yàn)以廣東省代表性蔬菜小白菜為試驗(yàn)作物，采用盆栽試驗(yàn)?zāi)M研究水稻土在施入蚯蚓糞肥條件下，作物生物量、土壤中微生物以及磷素形態(tài)等各相關(guān)指標(biāo)的變化，探討分析在作物生長(zhǎng)周期內(nèi)，蚯蚓糞肥處理的土壤中微生物活性變化與鐵還原過程對(duì)磷活化的協(xié)同耦合作用機(jī)制，為提高耕地土壤磷肥利用率以及更好地開發(fā)利用蚯蚓糞提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤為水稻土，河流沖擊物母質(zhì)發(fā)育，質(zhì)地為壤質(zhì)黏土，采自廣州市南沙農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院多年耕作的試驗(yàn)田。土壤樣品經(jīng)室內(nèi)自然風(fēng)干，剔除植物殘根、石塊和昆蟲殘?bào)w等，并將土塊碾碎，過篩，使土壤粒徑小于3 mm，備用于盆栽試驗(yàn)，另取部分土樣用于測(cè)定土壤理化性質(zhì)，該土壤基本理化性質(zhì)見表1。

供試無機(jī)肥為尿素（N 46.1%）、磷酸二氫鉀（P2O545.9%，K2O 20.4%）和氯化鉀（K2O 60.4%），供試蚯蚓糞肥由廣東省清遠(yuǎn)市佛岡沃土農(nóng)業(yè)科技有限公司提供（原料為養(yǎng)殖場(chǎng)禽畜糞便和農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)）。為保證蚯蚓糞肥理化性質(zhì)均衡，使用前自然風(fēng)干，去除小石塊，磨碎過2 mm篩，其基本理化性質(zhì)為pH 7.05、有機(jī)質(zhì) 272.679 g·kg-1、DOC（MV≤3500 Da）156.72mg·kg-1、全氮 1.861 g·kg-1、全磷 3.39 g·kg-1、全鉀10.05 g·kg-1、堿解氮 435.52 mg·kg-1、速效磷 460.97 mg·kg-1、速效鉀300.02 mg·kg-1。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical characteristics of the experimental soil

小白菜種子由江西省豐城市航城種業(yè)有限公司提供，品種為優(yōu)選上海青，采用128孔穴育苗盤育苗，育苗至第三片真葉長(zhǎng)出立即移栽開始盆栽試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，試驗(yàn)用小塑料盆（直徑13 cm，高11 cm）每盆裝土1 kg，為保證小白菜生長(zhǎng)周期內(nèi)充足的氮磷鉀養(yǎng)分，各組每千克土按施肥量 N∶P2O5∶K2O=1.5∶1.0∶1.5施入化肥，即施尿素332 mg·kg-1土、磷酸二氫鉀 192 mg·kg-1土、氯化鉀182 mg·kg-1土。處理組每盆施加蚯蚓糞肥80 g，另設(shè)對(duì)照組即不施加蚯蚓糞肥。移栽前化肥和蚯蚓糞肥統(tǒng)一做基肥一次性施加，并與土混合均勻，調(diào)節(jié)各處理組含水量為田間最大持水量的60%，每盆種植3株小白菜，處理組和對(duì)照組分別設(shè)置4個(gè)重復(fù)。培養(yǎng)期間稱質(zhì)量定量定時(shí)補(bǔ)水。在白菜培養(yǎng)的第0、7、14、21、35 d破壞性采集土壤樣品，第14、21、35 d采集植株，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 主要指標(biāo)及測(cè)定方法

土壤磷形態(tài)分級(jí)采用Tiessen等[19]對(duì)Hedley磷素分級(jí)改進(jìn)后的方法；微生物生物量C、微生物生物量P均采用氯仿熏蒸提取法測(cè)定[20]；土壤鹽酸提取態(tài)Fe（Ⅱ）和水溶態(tài)Fe（Ⅱ）分別采用0.5 mol·L-1HCl和超純水提取，鄰菲羅啉比色法測(cè)定[21]；酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉-4-氨基安替比林比色法測(cè)定[22]。土壤和蚯蚓糞肥Eh、pH、有機(jī)質(zhì)、DOC、全氮、全磷、全鉀、有效磷（Olsen-P）、堿解氮、速效鉀以及小白菜生物量測(cè)定均參照魯如坤的方法測(cè)定[23]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用Microsoft Office Excel 2010，數(shù)據(jù)分析采用IBM SPSS statistics 20，作圖采用Oringin8.5.1，各因素之間的相關(guān)性采用Pearson相關(guān)性分析，不同處理的試驗(yàn)各組間的顯著性差異采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 培養(yǎng)期間小白菜生物量變化

小白菜地上部和地下部生物量隨培養(yǎng)時(shí)間變化如圖1所示，隨著培養(yǎng)時(shí)間增長(zhǎng)小白菜各部分生物量均有明顯增加，14～21 d增加最為顯著。從整體上看，處理組和對(duì)照組小白菜在培養(yǎng)期間各部分長(zhǎng)勢(shì)均較為接近，差異不顯著。

2.2 蚯蚓糞肥對(duì)水稻土pH、Eh、亞鐵的調(diào)節(jié)

圖1 培養(yǎng)期間小白菜生物量變化情況Figure 1 The changes of pakchoi biomass during the cultivation period

土壤pH值變化情況如圖2A所示，對(duì)照組在第0～21 d呈明顯下降趨勢(shì)，與處理組之間差異顯著，21 d之后趨勢(shì)漸于平緩，與處理組之間并無顯著性差異，處理組土壤pH則在培養(yǎng)期間內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定且始終低于對(duì)照組，總體上兩組之間差異顯著（F=5.466，P＜0.05）。土壤Eh如圖2B所示，0～21 d兩組土壤Eh值均呈明顯上升趨勢(shì)且相互之間差異顯著，21 d之后兩組Eh值趨于穩(wěn)定，相互之間并無顯著性差異，在整個(gè)培養(yǎng)期間蚯蚓糞處理組Eh比對(duì)照組高1～13 mV，總體上兩組呈顯著性差異（F=1.596，P＞0.05）。

此次試驗(yàn)根據(jù)土壤鐵還原過程測(cè)定了兩種提取態(tài)亞鐵含量，從圖2C可以看到，處理組土壤水溶態(tài)Fe（Ⅱ）濃度在0～14 d呈快速下降趨勢(shì)，而對(duì)照組下降趨勢(shì)相對(duì)平緩，14 d后兩組水溶態(tài)Fe（Ⅱ）濃度均趨于穩(wěn)定。在整個(gè)培養(yǎng)期間，對(duì)照組水溶態(tài)Fe（Ⅱ）濃度始終高于處理組4.76～8.92 mg·kg-1，兩組之間存在顯著性差異（F=16.628，P＜0.01）。鹽酸提取態(tài)Fe（Ⅱ）濃度變化情況如圖2D所示，0～7 d其含量在兩組中均較為穩(wěn)定，7～21 d處理組呈快速升高趨勢(shì)，21 d后趨于平穩(wěn)，而對(duì)照組鹽酸提取態(tài)Fe（Ⅱ）含量在培養(yǎng)期間雖有上升，但不顯著。整體上看，處理組鹽酸提取態(tài)Fe（Ⅱ）濃度在整個(gè)培養(yǎng)期間始終高于對(duì)照組10.8～11.1 mg·kg-1，兩組之間差異顯著（F=7.832，P＜0.05）。

圖2 蚯蚓糞肥對(duì)水稻土pH、Eh和亞鐵的影響Figure 2 Effects of vermicompost application on paddy soils pH，Eh and Fe（Ⅱ）content

2.3 蚯蚓糞肥對(duì)水稻土微生物生物量碳、微生物生物量磷以及酸性磷酸酶活性的影響

從圖3A和圖3B可以看出，兩組土壤微生物生物量碳和微生物生物量磷濃度在0～14 d均呈快速上升趨勢(shì)，至14 d后趨于穩(wěn)定，且在整個(gè)培養(yǎng)期間處理組始終遠(yuǎn)高于對(duì)照組。其中處理組微生物生物量磷濃度則在整個(gè)培養(yǎng)過程增加21.09 mg·kg-1，顯著高于對(duì)照組增加量。在整個(gè)培養(yǎng)期間，土壤微生物生物量碳和微生物生物量磷在兩組之間均存在極顯著性差異（P＜0.01）。微生物生物量碳磷比如圖3C，在0～14 d處理組遠(yuǎn)高于對(duì)照組，兩組之間存在極顯著性差異，而隨著培養(yǎng)時(shí)間增長(zhǎng)，差距逐漸縮小，至14 d后兩組碳磷比處于穩(wěn)定狀態(tài)并有互相持平趨勢(shì)，并無顯著性差異。從整個(gè)培養(yǎng)過程來看，兩組總體間差異顯著（F=8.157，P＜0.05）。土壤酸性磷酸酶活性變化情況如圖3D，培養(yǎng)試驗(yàn)初始7 d內(nèi)兩組土壤酸性磷酸酶活性均急速升高，且蚯蚓糞肥處理組提升速率高于對(duì)照組，7 d后兩組酶活性均呈平緩上升趨勢(shì)。整個(gè)培養(yǎng)期間處理組酸性磷酸酶活性均明顯高于對(duì)照組且兩組之間存在極顯著性差異（F=7.750，P＜0.01）。

圖3 土壤微生物生物量碳、微生物生物量磷、微生物生物量碳磷比和酸性磷酸酶活性變化趨勢(shì)Figure 3 Trend of soil microbial biomass C，microbial biomass P，microbial biomass C/P and acid phosphatase activity change

2.4 蚯蚓糞肥對(duì)水稻土活性磷形態(tài)的影響

在本次試驗(yàn)的磷形態(tài)分級(jí)中，Resin-P、NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po是活性磷，其中Resin-P為土壤中有效性最高的磷形態(tài)，同時(shí)也是土壤活性磷最主要的組成部分，NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po則分別為吸附在土壤表面的無機(jī)磷和有機(jī)磷。從圖4可以看出，蚯蚓糞添加極大提高了土壤各活性磷含量，其中Resin-P濃度提升最大，其在整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)平均濃度高于對(duì)照組319.88 mg·kg-1。從整個(gè)培養(yǎng)期間的磷濃度變化趨勢(shì)來看，0～21 d處理組土壤各活性磷濃度均呈明顯下降趨勢(shì)，21 d后隨培養(yǎng)時(shí)間增長(zhǎng)濃度降低緩慢，趨于穩(wěn)定。而對(duì)照組土壤在整個(gè)培養(yǎng)期間各活性磷濃度雖均有所緩慢降低，但變化不明顯。在整個(gè)培養(yǎng)期內(nèi)，處理組土壤中三種形態(tài)活性磷含量均明顯高于對(duì)照組，且三種形態(tài)活性磷濃度在處理組和對(duì)照組之間均存在極顯著性差異（P＜0.01）。

2.5 蚯蚓糞肥對(duì)水稻土中穩(wěn)定性磷形態(tài)的影響

NaOH-Pi和NaOH-Po分別為中穩(wěn)定性無機(jī)磷和有機(jī)磷，主要指通過化學(xué)吸附而緊密結(jié)合于土壤鐵鋁氧化物表面的磷，是植物的緩釋磷源。由圖5可看出，中穩(wěn)定性磷在土壤中主要以無機(jī)態(tài)NaOH-Pi形式存在，有機(jī)態(tài)NaOH-Po只占極小部分。在整個(gè)培養(yǎng)期間處理組土壤NaOH-Pi和NaOH-Po濃度均呈明顯下降趨勢(shì)，其中NaOH-Pi濃度至培養(yǎng)末期下降19%，NaOH-Po下降44%，而對(duì)照組土壤兩種形態(tài)磷濃度至培養(yǎng)末期均為微下降，且始終保持遠(yuǎn)低于處理組水平，在培養(yǎng)期間內(nèi)NaOH-Pi和NaOH-Po濃度在兩組之間均存在極顯著性差異（P＜0.01）。

2.6 蚯蚓糞肥對(duì)水稻土穩(wěn)定性磷形態(tài)的影響

D.HCl-Pi、C.HCl-Pi、C.HCl-Po和 Residual-P 是穩(wěn)定性磷，其中D.HCl-Pi主要為磷灰石型磷，C.HCl-Pi和C.HCl-Po分別為濃鹽酸提取的無機(jī)磷和有機(jī)磷，也可歸為殘?jiān)鼞B(tài)磷 Residual-P，C.HCl-Pi、C.HCl-Po和Residual-P在土壤中極難被植物所利用。從圖6可以看出，D.HCl-Pi和C.HCl-Pi在土壤穩(wěn)定性磷中占主要部分，且兩者含量均較為穩(wěn)定，其中對(duì)照組和處理組土壤D.HCl-Pi濃度在整個(gè)培養(yǎng)期間分別為338.26 mg·kg-1和424.87 mg·kg-1左右，整體上兩組濃度差異極顯著（F=63.196，P＜0.01）。C.HCl-Pi濃度在處理組和對(duì)照組之間并無顯著性差異（F=0.02，P＞0.05）。C.HCl-Po濃度在處理組和對(duì)照組中隨時(shí)間增長(zhǎng)變化趨勢(shì)一致，0～7 d含量均較為穩(wěn)定，7～21 d呈快速升高趨勢(shì)，21 d后趨于穩(wěn)定?？傮w上看，蚯蚓糞添加極大提高了土壤C.HCl-Po濃度，且兩組之間存在顯著性差異（F=5.424，P＜0.05）。從Residual-P變化情況看，蚯蚓糞肥在極大程度上提高了其在土壤中的濃度，但在處理組和對(duì)照組中Residual-P濃度隨時(shí)間增長(zhǎng)并無明顯變化，在整個(gè)培養(yǎng)過程中兩組之間存在極顯著性差異（F=58.860，P＜0.01）。

圖4 蚯蚓糞肥對(duì)水稻土活性磷形態(tài)的影響Figure 4 Effects of vermicompost application on active phosphorus forms in paddy soils

圖5 蚯蚓糞肥對(duì)水稻土中穩(wěn)定性磷形態(tài)的影響Figure 5 Effects of vermicompost application on moderately stable phosphorus forms in paddy soils

2.7 酸性磷酸酶活性、微生物生物量碳、二價(jià)鐵和各磷形態(tài)的相關(guān)性分析

圖6 蚯蚓糞肥對(duì)水稻土穩(wěn)定性磷形態(tài)的影響Figure 6 Effects of vermicompost application on stable phosphorus forms in paddy soils

對(duì)蚯蚓糞肥處理組和對(duì)照組土壤的酸性磷酸酶活性、微生物生物量碳、鹽酸提取態(tài)Fe（Ⅱ）、水溶態(tài)Fe（Ⅱ）和各磷形態(tài)含量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表2所示。處理組和對(duì)照組土壤酸性磷酸酶活性與微生物生物量碳之間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)分別為0.738和0.697）。除此之外，處理組酸性磷酸酶活性與Resin-P、NaHCO3-Po、NaOH-Po均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中與Resin-P、NaOH-Po相關(guān)關(guān)系均達(dá)極顯著（相關(guān)系數(shù)分別為-0.705和-0.843），而對(duì)照組酸性磷酸酶活性與Resin-P、NaHCO3-Po之間相關(guān)性顯著但相關(guān)系數(shù)均小于處理組，且與NaOH-Po不顯著相關(guān)；土壤微生物生物量碳在兩組中均與鹽酸提取態(tài)Fe（Ⅱ）存在顯著正相關(guān)關(guān)系，其中在處理組中達(dá)極顯著（相關(guān)系數(shù)為0.711）。與各磷形態(tài)的相關(guān)性分析結(jié)果顯示處理組土壤微生物生物量碳與Resin-P、NaHCO3-Po均呈極顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分別為-0.876和-0.777），與NaOH-Po呈顯著負(fù)相關(guān)，而對(duì)照組微生物生物量碳與Resin-P、NaHCO3-Pi均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)分別為-0.875和-0.786）；鹽酸提取態(tài)Fe（Ⅱ）在處理組中與NaHCO3-Pi呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與NaOH-Pi呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)為-0.798），而在對(duì)照組中鹽酸提取態(tài)Fe（Ⅱ）與NaHCO3-Pi、NaOH-Pi均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；各磷形態(tài)之間相關(guān)性分析中，處理組中Resin-P與NaHCO3-Po、NaOH-Po均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)分別為0.681和0.725），NaHCO3-Pi與NaOH-Pi呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)為0.899），而在對(duì)照組中Resin-P與NaHCO3-Pi相關(guān)性極顯著（相關(guān)系數(shù)為0.796）。

3 討論

土壤酸堿度大小能夠直接影響營(yíng)養(yǎng)元素的形態(tài)和生物有效性，以及微生物的數(shù)量、組成和活性[24]。在本試驗(yàn)中，0～21 d對(duì)照組pH呈下降趨勢(shì)，根據(jù)小白菜在培養(yǎng)期間生物量的變化推測(cè)部分原因可能為小白菜處于快速生長(zhǎng)期而需要大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而根系質(zhì)子和有機(jī)酸分泌有所增加。與一般禽畜糞肥施入土壤易導(dǎo)致pH值快速升高不同，本次試驗(yàn)處理組土壤pH相比對(duì)照組有所降低，并在培養(yǎng)期間保持土壤酸堿度相對(duì)穩(wěn)定，主要原因可能為風(fēng)干蚯蚓糞肥施入土壤后，蚯蚓糞肥本身含有的大量小分子有機(jī)酸以及經(jīng)復(fù)雜化學(xué)過程形成的部分腐植酸等酸性物質(zhì)不斷溶解[25]，使得其質(zhì)子產(chǎn)生量大于土壤硝酸鹽還原、有機(jī)質(zhì)分解以及鐵還原等過程對(duì)質(zhì)子的消耗量。土壤Eh是反應(yīng)土壤氧化還原強(qiáng)度的指標(biāo)，其高低受氧體系支配，對(duì)土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分有效性有很大影響。有機(jī)肥一次性大量輸入土壤通常會(huì)因嫌氣分解有機(jī)質(zhì)而導(dǎo)致Eh下降，而蚯蚓糞肥顆粒的較大孔隙率能改良土壤通氣性，同時(shí)因其富含有機(jī)質(zhì)，能顯著增強(qiáng)土壤好氧微生物活性及其呼吸強(qiáng)度[26]，這可能是處理組土壤Eh升高的主要原因。土壤中鐵活性對(duì)土壤環(huán)境條件變化較為敏感，土壤溶液的pH和Eh為其主要影響因子，其中pH決定著土壤中鐵的溶解性，并對(duì)土壤中Fe（Ⅲ）的還原有顯著影響[27]。本次試驗(yàn)中處理組土壤水溶態(tài)Fe（Ⅱ）濃度和pH在0～21 d均呈下降趨勢(shì)且低于對(duì)照組，主要原因一方面為蚯蚓糞肥的添加增加了土壤通氣性，在較高的Eh下，活性高的土壤水溶態(tài)Fe（Ⅱ）更易被接觸氧化；另一方面可能為蚯蚓糞肥添加造成土壤較高的C/Fe而在液相產(chǎn)生共沉淀現(xiàn)象。Riedel等[28]發(fā)現(xiàn)對(duì)C/Fe為10～30的厭氧沼澤孔隙水進(jìn)行通氣，大量的DOM會(huì)與鐵離子發(fā)生共沉淀。Colombo等[29]研究發(fā)現(xiàn)鐵離子易與胡敏酸中的羧基和酚羥基螯合形成較大的團(tuán)聚體。除以上原因之外，蚯蚓糞肥中帶負(fù)電、大比表面積顆粒對(duì)水溶態(tài)Fe（Ⅱ）也有一定吸附作用。目前大量研究已發(fā)現(xiàn)土壤中的鐵主要以鐵氧化物形式存在，鐵氧化物可變電荷表面對(duì)磷具有較強(qiáng)的吸附固定作用[30]。本次試驗(yàn)處理組鹽酸提取態(tài)Fe（Ⅱ）濃度隨時(shí)間增長(zhǎng)明顯上升且高于對(duì)照組，部分原因可能為處理組土壤團(tuán)聚體顆粒中富含有機(jī)質(zhì)，形成大量獨(dú)立的微型厭氧環(huán)境，有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的還原性物質(zhì)促進(jìn)團(tuán)聚體內(nèi)部鐵氧化物的還原。另外根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果顯示處理組土壤中鹽酸提取態(tài)Fe（Ⅱ）與微生物生物量存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，說明蚯蚓糞肥添加后微生物大量繁殖能夠促進(jìn)鐵的還原，可能原因?yàn)轵球炯S肥添加后促進(jìn)土壤中鐵還原微生物數(shù)量的增長(zhǎng)，其中鐵還原菌是主要的一類能夠異化還原Fe（Ⅲ）并從中獲取能量生長(zhǎng)的微生物[31]。除以上原因，蚯蚓糞肥富含的小分子有機(jī)物（如糖類、有機(jī)酸等）不僅是微生物生長(zhǎng)的基質(zhì)，也可作為鐵還原的電子供體，除此之外蚯蚓糞肥中還含有大量腐植酸，有研究發(fā)現(xiàn)腐植酸上的醌基在充當(dāng)鐵還原過程中微生物和鐵氧化物之間的電子穿梭體方面發(fā)揮重要作用[32]，土壤中這些有機(jī)物與微生物的協(xié)同作用可進(jìn)一步促進(jìn)鐵的還原，而已知土壤中鐵還原可以導(dǎo)致鐵氧化物活化，大量研究表明不同活化程

度的鐵氧化物顆粒比表面積大小不同，對(duì)土壤磷素的吸附強(qiáng)度也存在一定差異[33-34]。通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)蚯蚓糞肥添加后土壤鹽酸提取態(tài)Fe（Ⅱ）濃度變化與NaOH-Pi呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)性遠(yuǎn)高于對(duì)照組，這與前人研究結(jié)果相同[35]。

表2 土壤酸性磷酸酶活性、微生物生物量碳、水溶態(tài)Fe（Ⅱ）、鹽酸提取態(tài)Fe（Ⅱ）與各形態(tài)磷素的相關(guān)關(guān)系Table 2 Correlation between acid phosphatase activity，microbial biomass C，water soluble Fe（Ⅱ），hydrochloric acid extractable Fe（Ⅱ）and phosphorus forms

微生物可以促進(jìn)土壤磷素活化，微生物生物量碳、微生物生物量磷以及微生物生物量碳磷比可以反映土壤解磷和貯磷微生物活性及其對(duì)土壤中磷的礦化和固持速率，而微生物對(duì)磷的固持有利于抑制活性磷被土壤固定的速率。本次試驗(yàn)結(jié)果顯示，處理組和對(duì)照組土壤微生物生物量碳均與Resin-P存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，根據(jù)微生物生物量碳磷比隨培養(yǎng)時(shí)間增長(zhǎng)所呈現(xiàn)的下降趨勢(shì)推測(cè)，兩組主要原因可能為土壤中微生物對(duì)活性磷的固定和儲(chǔ)存，張寶貴等[36]研究認(rèn)為土壤中有效磷濃度取決于有機(jī)磷礦化和微生物對(duì)磷的固持這兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程之間的相對(duì)速率，另有研究發(fā)現(xiàn)蚯蚓糞肥中含有促進(jìn)菌根侵染的激素，通過擴(kuò)散菌根加大對(duì)土壤有效磷素的吸收[37]。另外，在碳酸氫鈉提取的活性磷中，處理組微生物生物量碳與NaHCO3-Po存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而在對(duì)照組中則與NaHCO3-Pi呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明蚯蚓糞肥添加促進(jìn)了微生物對(duì)NaHCO3-Po的降解和固持。酸性磷酸酶是一種主要由植物分泌的蛋白酶，部分真菌和細(xì)菌也能分泌，可以從有機(jī)磷底物上水解磷酸基團(tuán)，生成可供植物吸收的磷酸根離子，其活性易受pH、有效磷和微生物等多種因素影響[38]。本次試驗(yàn)結(jié)果中處理組和對(duì)照組酸性磷酸酶活性與Resin-P含量均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，原因可能為土壤中酸性磷酸酶水解產(chǎn)生的Pi對(duì)其活性的負(fù)反饋抑制作用[39-40]。對(duì)于有機(jī)磷，兩組土壤酸性磷酸酶活性與NaHCO3-Po濃度之間均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與C.HCl-Po相關(guān)性很小，其中在處理組中酸性磷酸酶活性還與NaOH-Po呈極顯著負(fù)相關(guān)，并且NaOH-Po與微生物生物量碳之間呈顯著負(fù)相關(guān)，綜合考慮兩組土壤中的微生物生物量碳與土壤酸性磷酸酶活性均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果表明土壤微生物除分解利用土壤中活性有機(jī)磷獲得能量快速增殖生長(zhǎng)以外，部分解磷微生物可通過自身分泌或者刺激植物分泌酸性磷酸酶來活化有機(jī)磷，而蚯蚓糞肥的添加能夠促進(jìn)土壤微生物增長(zhǎng)，從而增加土壤酸性磷酸酶活性，且在蚯蚓糞肥處理的土壤中NaOH-Po更易被酸性磷酸酶活化。

對(duì)土壤中各磷形態(tài)之間的主要相互關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)照組土壤Resin-P與NaHCO3-Pi存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，主要原因可能為對(duì)照土壤中NaHCO3-Pi為Resin-P的直接來源，而在處理組中土壤Resin-P與NaHCO3-Po、NaOH-Po均呈極顯著正相關(guān)，可能由于蚯蚓糞肥添加促進(jìn)了土壤微生物增殖和酸性磷酸酶活性的提高，而蚯蚓糞肥本身含有豐富的有機(jī)磷，導(dǎo)致有機(jī)磷被大量水解和礦化，成為了Resin-P的主要來源，這與上述討論結(jié)果相同。除此之外，處理組土壤中NaHCO3-Pi與NaOH-Pi存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，表明蚯蚓糞肥添加的土壤中中穩(wěn)定性NaOH-Pi是活性無機(jī)磷NaHCO3-Pi的主要來源，而NaOH-Pi主要為吸附在鐵鋁氧化物表面的無機(jī)磷，這與上述關(guān)于Fe（Ⅱ）的討論結(jié)果相同。

4 結(jié)論

（1）蚯蚓糞肥有助于維持水稻土體系內(nèi)質(zhì)子平衡，對(duì)土壤pH具有持續(xù)調(diào)節(jié)作用，同時(shí)改善土壤氧化還原環(huán)境；相比對(duì)照組，蚯蚓糞肥對(duì)水稻土鐵的溶解以及還原具有促進(jìn)作用，顯著提高土壤鹽酸提取態(tài)Fe（Ⅱ）含量，使其在整個(gè)培養(yǎng)期間始終保持較高水平，促進(jìn)了中穩(wěn)定態(tài)磷NaOH-Pi的釋放。

（2）與對(duì)照組相比，蚯蚓糞肥添加后的土壤更有利于微生物生長(zhǎng)和繁殖，同時(shí)固磷微生物對(duì)磷的固持作用加強(qiáng)，有利于抑制土壤活性磷被固定；在蚯蚓糞肥處理的土壤中，酸性磷酸酶主要作用于中穩(wěn)定態(tài)有機(jī)磷NaOH-Po和活性有機(jī)磷NaHCO3-Po，而對(duì)穩(wěn)定態(tài)有機(jī)磷C.HCl-Po無明顯作用，其中中穩(wěn)定態(tài)有機(jī)磷NaOH-Po含量與酶活性呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明蚯蚓糞肥能提高中穩(wěn)定性磷的活性，促進(jìn)其釋放。

（3）蚯蚓糞肥能顯著增加土壤中除穩(wěn)定態(tài)C.HCl-Pi以外的各形態(tài)磷含量，其中對(duì)土壤活性磷含量提升作用最明顯；添加蚯蚓糞肥后的土壤中Resin-P與NaHCO3-Po、NaOH-Po之間均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，NaHCO3-Pi與NaOH-Pi存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，表明蚯蚓糞肥添加后土壤有效性最高的活性無機(jī)磷R(shí)esin-P主要來自活性和中穩(wěn)定性有機(jī)磷的分解，而中穩(wěn)定性磷NaOH-Pi為活性磷NaHCO3-Pi主要來源。