豬糞投入量對土壤有機磷組分及微生物系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

摘要： 【目的】研究不同豬糞施用量引起的土壤有機磷形態(tài)及相關微生物群落多樣性及功能特性的變化，為豬糞的合理施用提供理論依據?！痉椒ā坎煌i糞施用量定位試驗于2012 年在四川都江堰市進行，種植制度為稻?麥輪作。試驗共設4 個處理：氮磷鉀化肥對照（T1），以及年施用豬糞10300 kg/hm2 （適量）、20600 kg/hm2 （高量）、30900 kg/hm2 （過量），分別記為T2、T3、T4。于2020 年（第8 年） 水稻收獲后，采集表層土壤樣品，土壤有機磷根據不同提取液分為活性有機磷（LPo）、中活性有機磷（MLPo）、中穩(wěn)性有機磷（MRPo） 和高穩(wěn)性有機磷（HRPo），測定土壤微生物群落多樣性、解磷細菌功能基因phoD 拷貝數、微生物生物量磷（MBP） 含量及堿性磷酸酶（ALPase） 活性?！窘Y果】與化肥對照T1 處理相比，3 個豬糞處理均顯著提高了土壤有機磷各組分的含量，T4 處理的4 個有機磷組分含量均顯著高于其他處理，T3 處理的LPo 和HRPo 含量顯著高于T2 處理，但其MLPo 和MRPo 含量與T2 處理無顯著差異。T2 處理中LPo 較T1 處理的增幅高達159%，而T3 較T2、T4 較T3 處理的增幅趨緩。施用豬糞顯著提高了土壤細菌的Chao 和Shannon 指數，降低了優(yōu)勢菌群的豐富度指數（Simpson 指數），T2 處理土壤細菌Chao 指數顯著高于T3 和T4 處理，3 個豬糞用量處理的其他兩個指數無顯著差異，表明T2 處理的細菌系統(tǒng)最穩(wěn)定。不同豬糞用量提升土壤真菌Chao 指數和Shannon 指數的差異顯著，且Chao 和Shannon 指數最大值均出現在T3 處理。T2、T3 處理的真菌Simpson 指數值顯著低于T1 處理，而T4 處理顯著高于T1 處理，表明過量施用豬糞提高了優(yōu)勢真菌的豐富度，降低了真菌系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著豬糞用量的增加，土壤中的phoD 基因拷貝數和MBP 含量顯著提高，土壤MBP 含量隨豬糞用量的增加而增加，但梯度間的增幅變小，與T1 相比，T2、T3、T4 處理土壤MBP 含量分別顯著增加了154%、196% 和222%，表明適宜的豬糞施用量可以保留相對較高的MBP。隨豬糞用量的增加，土壤中phoD 基因拷貝數呈現顯著增加的趨勢，而ALPase 活性則是先增加后降低，在T2 處理達到最高，T3、T4 處理較T2 處理雖然顯著降低但依然高于T1 處理。冗余分析顯示，土壤細菌Simpson 指數與有機磷組分的變異解釋度達到67.10%?！窘Y論】長期施用豬糞顯著增加了土壤有機磷各組分（LPo、MLPo、MRPo、HRPo） 含量，且增加量隨豬糞施用量的增加而顯著增加。適量（10300 kg/hm2） 豬糞處理提高土壤ALPase 活性和土壤細菌群落多樣性的效果明顯優(yōu)于高量和過量豬糞處理。盡管高量以及過量施用豬糞更有效地提升土壤phoD 基因拷貝數和MBP 含量，但削弱了適量豬糞對ALPase 活性的增強作用，增加了真菌群落多樣性和優(yōu)勢真菌的豐富度，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，合理控制豬糞施用量最有利于增加土壤微生物多樣性，維持微生物多樣性之間的平衡，調控土壤有機磷的循環(huán)與有效性。

關鍵詞： 土壤有機磷組分；微生物磷；微生物多樣性；微生物系統(tǒng)穩(wěn)定性

施用有機肥影響土壤養(yǎng)分循環(huán)和微生物活性[1]，豬糞養(yǎng)分含量豐富，是常用的有機肥[2]。施用豬糞能夠顯著增加土壤中有機質和養(yǎng)分含量，提升土壤微生物的數量、優(yōu)化群落結構及其功能，有利于養(yǎng)分的循環(huán)[3?6]。但豬糞中難以被利用的有機物質積累可能引發(fā)土壤微生物消耗穩(wěn)定的有機質例如腐殖質等，并加速活性有機磷的礦化過程[7?8]，進而增高土壤中可溶性無機磷的含量[9]。許多研究報道了施用豬糞肥后土壤有機磷含量上升的現象[10?11]，原因主要在于有機肥磷素直接轉化為活性有機磷和高穩(wěn)態(tài)有機磷，同時也間接促進土壤無機磷向中穩(wěn)態(tài)有機磷和高穩(wěn)態(tài)有機磷轉化[12]。

土壤有機磷需轉化為無機磷才可被植物和土壤微生物吸收利用，并進入下一個循環(huán)[13]。土壤微生物通過酶等代謝產物溶解磷酸鈣和羥磷灰石中的無機磷，以及不同形態(tài)的有機磷[14?15]，促進土壤磷循環(huán)并改變土壤磷的賦存形態(tài)[16]。這一過程中，微生物將部分磷貯存于自身之中，形成微生物生物量磷（MBP）[17]。長期施用豬糞能夠顯著提高土壤MBP 含量，且這種提升主要通過增加細菌豐度（尤其是革蘭氏陽性菌）來實現[11]。土壤中的堿性磷酸酶（ALPase） 是水解磷酸單酯的一類酶，其活性與編碼堿性磷酸酶的phoD基因密切相關，土壤ALPase 活性反映了土壤中有機磷的轉化能力[18]。施用豬糞能夠增強土壤ALPase 活性[19]。在資源有限的條件下，微生物通過調整碳磷比（如微生物生物量碳/微生物生物量磷值） 來提高化學計量的穩(wěn)定性，并優(yōu)化土壤磷素的利用效率[ 2 0 ]。Chen 等[20]在稻田淹水條件下的研究結果表明，施用豬糞土壤ALPase 活性增加了5.33%～12.9%，促進了磷的生物可利用性。r-策略微生物甚至會通過保持低微生物生物量碳/微生物生物量磷值和高ALPase活性，直接礦化有機磷[20]。已有研究發(fā)現，長期配合施用有機無機肥能顯著增加土壤中phoD 基因微生物豐度[ 2 1 ]，Chen 等[ 1 9 ]研究證實豬糞施用增加土壤中phoD 基因的拷貝數。供磷水平也會顯著影響含phoD基因的細菌群落及其表達[22?24]。在冬小麥?夏玉米輪作體系的石灰性土壤中，相比于低磷（P 25 kg/hm2）、適磷（P 50 kg/hm2） 處理，高磷處理（P 200 kg/hm2） 顯著降低了含phoD 基因細菌群落的α 多樣性，且隨著供磷水平的增加，整體呈先不變后降低趨勢[23]。不同來源的腐熟豬糞含有不同溶解度的磷組分，施入土壤后對含phoD 基因微生物的功能影響也各有特色，進而影響土壤磷組分的改變，這一變化受磷輸入量的影響[7]。但長期不同用量豬糞如何影響土壤磷循環(huán)及其生物有效性，以及這些變化通過影響微生物群落的多樣性、功能潛力和生物有效性進而驅動土壤有機磷組分變化的機制，尚未完全闡明。因此，本研究依托稻?麥輪作體系8 年長期定位試驗，聚焦土壤有機磷的形態(tài)變化及其相關微生物功能的驅動機制，為優(yōu)化土壤養(yǎng)分管理實踐提供科學依據和理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于四川省都江堰市區(qū)東南的天馬鎮(zhèn)，屬中亞熱帶季風濕潤氣候，年均氣溫15.2℃，年均降水量1200 mm 左右。供試土壤為岷江流域灰色沖積物發(fā)育的水稻土，試驗前土壤pH 為6.63，有機質（OM）、全氮（TN）、全磷（TP）、全鉀（TK） 分別為28.40、1.40、0.88、22.30 g/kg，堿解氮（AN）113.00 mg/kg，有效磷（Olsen-P） 8.50 mg/kg，速效鉀（AK） 53.00 mg/kg。

1.2 試驗設計

田間定位試驗始于2012 年，試驗共設置4 個處理，包括：常規(guī)化肥處理（對照，T1），當地習慣氮磷鉀化肥用量；10300 kg/hm2 豬糞（T2）；20600 kg/hm2豬糞（T3）；30900 kg/hm2 豬糞（T4），每個處理重復3 次，隨機排列，具體施肥處理見表1。試驗區(qū)種植模式為小麥?水稻輪作，小區(qū)面積20 m2。小區(qū)間用塑膠薄膜區(qū)隔，防止串水串肥。于稻（6—10 月） 麥（11 月—次年5 月） 季插秧、播種前一次性將所有肥料均勻施入田塊。供試化肥為市售尿素（N 46.40%）、過磷酸鈣（P2O5 12.00%）、氯化鉀（K2O 60.00%），豬糞均為都江堰德宏農業(yè)公司所提供的干濕分離的腐熟豬糞，糞肥含水量為43.9%，每年所用豬糞采用的發(fā)酵方法及時間均保持一致，8 年豬糞年平均含N17.50 g/kg、P2O5 29.13 g/kg、K2O 12.00 g/kg，豬糞中無機磷組分分別為H2O-P 2.79 g/kg、NaHCO3 -P4.03 g/kg、NaOH-P 1.07 g/kg、HCl-P 13.21 g/kg，有機磷組分含量分別為H2O-Po 0.09 g/kg、NaHCO3-Po0.12 g/kg、NaOH-Po 0.20 g/kg、HCl-Po 0.17 g/kg，Residual-P 為 3.26 g/kg。具體化肥、豬糞氮、磷、鉀投入量見表1。

1.3 樣品采集及測定

連續(xù)8 年長期施用豬糞后，在水稻成熟期采集采集表層土壤（0—20 cm） 樣品。使用土鉆采用5 點取樣法采樣，土樣混合后用四分法留取1.00 kg 土樣。土樣被分為3 部分：一部分自然風干后分別過1 和0.149 mm 的尼龍篩密封保存，用于土壤有機磷組分測定；一部分儲存于4℃ 冰箱保鮮，用于土壤MBP 的分析測定；還有一部分于?80℃ 保存，用于微生物群落結構和功能基因拷貝數分析。

土壤中的有機磷按Bowman-Cole （1978） 的鉬銻藍顯色—分光光度計法分為4 級：采用50 mL 0.5mol/L NaHCO3 （pH 8.5） 提取土壤活性有機磷（NaHCO3-TP-Pi，LPo）；采用100 mL 1.0 mol/L H2SO4 提取酸溶中等活性有機磷（H2SO4 -TP-Pi ）；采用100 mL 0.5mol/L NaOH 提取堿溶土壤中等活性有機磷（溶液A，NaOH-Po）；土壤中中等活性有機磷（MLPo） 為酸溶、堿溶中等活性有機磷之和；通過在溶液A 中添加HCl （pH 1.0～1.8，HCl-TP-Pi） 進行土壤中穩(wěn)定性有機磷（MRPo） 的提取測定，通過NaOH-TP-MRPo進行土壤高穩(wěn)定性有機磷（HRPo） 的提取[25]。

土壤MBP 采用氯仿熏蒸法進行提取測定[26]。對細菌和真菌的16S rRNA 及ITS rRNA 基因分別進行PCR 擴增后，使用QuantiFluor? -ST 藍色熒光定量系統(tǒng)（Promega 公司） 對PCR 產物進行熒光定量檢測。隨后構建Miseq 文庫并進行Miseq 測序。通過16S 高通量測序確定細菌并進行PCR 擴增，擴增引物分別為515F （5'?GTGCCAGCMGCCGCGGTAA?3'）/806R（5'?GCTGCGTTCTTCATCGATGC?3'）；通過ITS 對真菌進行擴增，擴增引物分別為ITS1F（5'?CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA?3'）/ITS2R（5'?GCTGCGTTCTTCATCGATGC?3'）；解磷細菌功能基因p h oD 的擴增引物則為A L P S - F 7 3 0（5'?CAGTGGGACGACCACGAGGT?3'） 和ALPSR1101（5'?GAGGCCGATCGGCATGTCG?3'）。堿性磷酸酶活性采用試劑盒法[27]測定。本研究的土壤微生物組原始數據已存入NCBI 序列讀取檔案數據庫，細菌登錄號為SUB14768849，真菌登錄號為SUB14768910。

1.4 數據統(tǒng)計分析

采用Excel 2021 和SPSS 27.0 進行試驗數據處理，用Origin 2024 作圖。用方差分析法（ANOVA）和Tukey 法（Plt;0.05） 進行數據差異顯著性分析；采用皮爾遜相關系數法進行相關性分析。使用CANNON 5軟件進行冗余分析（RDA）。

2 結果與分析

2.1 不同豬糞施用量對作物產量的影響

如表2 所示，隨著豬糞施用量增加，各種植季作物產量均呈現出先增后減的趨勢。T2 處理水稻季、小麥季及周年作物產量較T1 處理分別增產34.47%、13.26% 及27.02%，進一步增加豬糞用量的T3 處理各季作物產量與T2 無顯著差異，高豬糞用量的T4 處理各季作物產量雖然仍顯著高于T1 處理，但小麥及周年作物產量顯著低于T2 和T3 處理，相較于T3 處理分別降低了23.07%、7.89%。這表明過高的豬糞施用量已經對小麥和水稻產量產生不利影響。

2.2 不同豬糞施用量對土壤有機磷組分的影響

與常規(guī)施肥T1 處理相比，長期施用豬糞顯著提升了土壤中有機磷各組分含量（圖1）。4 個處理土壤有機磷組分含量水平均為MLPogt;MRPogt;HRPogt;LPo，MLPo 含量遠高于LPo。T4 處理的LPo、MLPo、MRPo、HRPo 含量顯著高于其他3 個處理，其較T1 處理增幅分別為310.71%、44.62%、107.65%和117.95%。T3 處理的MLPo 含量和MRPo 含量與T2 處理無顯著差異，但HRPo 含量顯著高于T2 處理。T2 處理下LPo 含量較T1 的增幅達到159%，而T3 較T2、T4 較T3 處理的增幅分別為33.59%、18.57%，但LPo 的增量依然顯著。

2.3 豬糞施用量對土壤磷轉化相關微生物功能的影響

2.3.1 豬糞施用量對土壤微生物α 多樣性的影響 不同豬糞施用量對土壤細菌群落的α 多樣性存在顯著影響（表3）。具體而言，3 個豬糞用量處理均顯著增加了土壤細菌的菌群豐富度（Chao）、群落多樣性（Shannon） 指數，降低了優(yōu)勢菌群的豐富度指數（Simpson）。T2 處理的細菌Chao 指數顯著高于T3、T4 處理，而3 個處理間的細菌Shannon 指數和Simpson 指數無顯著差異。表明施用豬糞提高了細菌的菌群和群落多樣性，降低了優(yōu)勢菌群或菌種的豐富度，以T2 處理的細菌群落穩(wěn)定性最佳。

長期不同豬糞施用量也顯著提升了土壤真菌Chao 指數和Shannon 指數，其中，Chao 和Shannon指數隨豬糞施用量增加呈現出先增后減的趨勢，最大值均出現在T3 處理。而土壤真菌Simpson 指數變化趨勢與Chao 和Shannon 指數不同，T2、T3 處理的Simpson 指數值顯著低于T1 處理，而T4 處理顯著高于T1 處理。表明過量施用豬糞提高了優(yōu)勢真菌的豐富度，降低了真菌系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而適量施用豬糞提升了真菌系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.3.2 phoD 基因拷貝數、微生物量磷及堿性磷酸酶活性變化 phoD 基因是最常見的堿性磷酸酶（ALPase） 基因，被廣泛用作標記土壤中堿性磷酸酶分子的多少[24]。3 個豬糞用量處理均顯著增加了土壤中phoD 基因拷貝數、MBP 含量和ALPase 活性（圖2），其中，phoD 基因拷貝數和MBP 含量隨豬糞用量的增加而顯著提高，而ALPase 活性則在T2 處理下增加到最高水平后，隨豬糞用量的繼續(xù)增加而降低，表明施用豬糞能夠提高土壤中ALPase 活性，但過量施用則會導致ALPase 活性下降，相比于T1處理，T2 處理phoD 拷貝數的增幅是14.73%，而MBP 的增幅為153.57%，T3、T4 處理MBP 的增幅分別為196%、222%。適宜的豬糞施用量可以保持較高的MBP 含量。

2.4 土壤微生物多樣性與有機磷組分變化的相關性

長期施用豬糞顯著提高了土壤各有機磷組分含量，并與細菌Chao 指數和Shannon 指數呈顯著正相關關系，同時與細菌Simpson 指數呈顯著負相關（圖3），表明較高的有機磷含量有利于提高微生物群落的多樣性和豐富度，但降低了細菌生物多樣性。而土壤真菌盡管整體與土壤各有機磷組分呈正相關，但僅真菌Chao 指數與LPo 和MRPo 含量之間存在顯著相關性，這表明真菌群落的豐富度（物種數量） 對這些特定有機磷組分的積累有一定的促進作用。

土壤各有機磷組分含量與土壤phoD 基因拷貝數和MBP 含量三者互為顯著正相關關系，但與ALPase活性之間無顯著相關性。ALPase 活性與土壤細菌Chao 指數和Shannon 指數顯著正相關，表明phoD基因和MBP 含量對ALPase 活性無顯著影響，而土壤細菌群落豐富度和多樣性的增加會提高ALPase活性，促進有機磷的轉化。此外，真菌Chao 指數和Shannon 指數與MBP 呈顯著正相關，表明真菌群落的多樣性和豐富度對MBP 含量具有積極影響，促進磷的有效轉化。綜上所述，豬糞施用可以通過提高土壤微生物群落的α 多樣性，促進有機磷的轉化。

冗余分析（RDA） 表明，第一軸和第二軸分別解釋了土壤有機磷組分變化的91.52% 和4.25%，總解釋度達到了95.77% （圖4）。這表明RDA 能有效捕捉土壤有機磷組分變化的主要信息。在RDA 圖中，土壤細菌Simpson 和真菌Simpson 指數與大多數樣本的空間分布密切相關，凸顯了微生物群落均勻度與土壤有機磷組分之間的密切聯系。其中土壤細菌Simpson 指數對土壤有機磷變化的解釋度最高，達到67.1%，說明了土壤細菌群落多樣性在調節(jié)土壤磷循環(huán)中的關鍵作用。因此，微生物群落的結構和多樣性變化直接影響土壤中有機磷的生物可用性和穩(wěn)定性。

3 討論

3.1 長期豬糞施用下土壤有機磷形態(tài)與轉化

長期施用豬糞顯著提高了土壤有機磷各組分含量，這與大多數研究[10?11]結果相同，這可能源于腐熟豬糞在土壤中的雙重作用：一方面，直接輸入了不同形態(tài)的有機磷[28]；另一方面，帶入土壤的有機碳為微生物提供了碳源，改變了土壤微生物群落組成，并激發(fā)參與磷循環(huán)微生物活性[29]，間接提高了土壤磷各組分的含量。磷組分比例的變化進一步導致土壤微生物群落的變化，尤其是增強了參與有機磷礦化過程的微生物類群的豐富度[30]，加強了微生物介導的土壤有機磷轉化過程。

隨著豬糞施用量的增加，土壤中不同穩(wěn)定性的有機磷組分表現出不同的礦化和累積動態(tài)[31?32]。本研究表明，盡管高豬糞施用量（T3、T4） 顯著提升了土壤LPo 含量，并在T4 處理下達到最大增幅311%，但在適量豬糞T2 處理下，土壤LPo 含量相比于T1增幅較大，之后T3 相對于T2、T4 相對于T3 的增幅變小。MBP 的變化趨勢與LPo 的變化高度一致，這表明適量施用豬糞可能會增加土壤中微生物活性，并改變土壤微生物功能潛力，這些微生物會吸收和利用土壤中的磷，形成MBP，這部分磷被固持在微生物體內[33]，因此土壤MBP 含量反映了土壤微生物群落對磷的存儲和轉化能力[34]。而LPo 含量的變化趨勢可能是由于豬糞中易分解有機物的快速礦化，釋放出了更多的可供植物和微生物利用的磷，進而導致了LPo 的增加。土壤HRPo 含量（難礦化組分） 則在T4 處理下達到了最高增幅，這可能是因為大量施用豬糞會增加土壤中的可溶性磷素，使得微生物對磷的需求減少，進而抑制了微生物對難礦化有機磷的進一步分解[35]，導致了過量豬糞施用下HRPo的累積。MLPo 作為土壤中易分解的有機磷，其增加會為磷循環(huán)相關的微生物提供豐富的磷源[36]，從而促進微生物生物量的增長和磷的循環(huán)轉化。MLPo 在礦化過程中會逐步轉化為無機磷，供微生物利用以促進其生長繁殖，并合成多種有機磷化合物，這些化合物部分在微生物死亡后殘留于土壤中，形成MRPo。由于MLPo 轉化速率較快，其在土壤中的累積可能受限；而MRPo 因其礦化速率較低，不易快速轉化為無機磷，更容易在土壤中積累。在本研究中，隨著豬糞施用量增加，MLPo 和MRPo 的含量總體表現為T4gt;T2≈T3gt;T1，且在T2 和T3 處理下略有下降，這可能是由于在T2 和T3 處理下，適量的豬糞投入增強了土壤環(huán)境中微生物活性，促使MLPo 加速礦化，并優(yōu)先被微生物利用，導致了MLPo 的減少。同時，微生物對有機磷的活躍利用也可能限制了MRPo 的進一步積累。通過相關性分析則進一步表明，土壤有機磷各組分的增加與土壤MBP 含量均顯著正相關（圖3），說明豬糞施用可能通過增加土壤中易于微生物利用的磷形態(tài)，促進了土壤微生物生物量的增加，微生物又通過其生理活動，促進有機磷向植物可利用磷轉化，并在其死亡和分解過程中將磷重新歸入土壤磷庫中[13， 37]，這些過程增強了有機磷各組分與MBP 之間的動態(tài)平衡?？傮w來看，豬糞施用通過多層次的微生物活動，顯著提升了土壤有機磷各組分的含量，并加速了其轉化過程，進而促進了土壤磷素的有效循環(huán)和利用。施用豬糞后，土壤中各類有機磷組分均呈現顯著上升趨勢，表明豬糞施用在增強土壤肥力的同時，有效推動了磷素的動態(tài)平衡與持續(xù)供應[11， 29]。基于本研究的發(fā)現，建議豬糞施用量控制在中等水平。這一水平能夠顯著提高土壤有機磷各組分的含量，促進土壤中磷循環(huán)相關微生物的活動，增強土壤磷素的有效循環(huán)和利用，同時避免過量施用帶來的磷素過度累積和環(huán)境污染風險等潛在問題。

3.2 長期豬糞施用下微生物演變對土壤有機磷組分變化的驅動

微生物多樣性對土壤磷組分變化具有顯著驅動作用[38]。本研究表明，不同豬糞施用量下，土壤細菌和真菌群落的多樣性存在明顯差異。在T2 處理下，土壤細菌的Chao 和Shannon 指數達到峰值，表明適量的豬糞施用為細菌提供了充足的營養(yǎng)和理想的微生物棲息環(huán)境，從而促進了細菌群體的活躍生長，推動了易礦化有機磷組分（LPo） 的快速積累。相較之下，真菌的Chao 和Shannon 指數在T3 處理下達到最大，這可能與真菌的營養(yǎng)需求不同有關，適中至高量的豬糞施用（T2～T3） 為真菌提供了更豐富的有機物和適宜的生長條件，使真菌群落逐漸占據主導地位[6]。同時，真菌能通過其產生磷酸酶的能力及與植物根系形成的菌根共生體[39]，由于其較強的有機質分解能力，能夠有效調動和轉化土壤中不穩(wěn)定的磷元素，促進土壤難分解有機磷（HRPo） 組分在土壤中的積累[40]。研究結果還顯示細菌α 多樣性在T3 處理下出現下降趨勢，在T4 處理下則相對穩(wěn)定；而真菌群落的豐富度和多樣性在T4 處理下也呈現下降趨勢，這可能是因為適量豬糞中的有機質和養(yǎng)分（如氮、磷） 促進了某些快速生長的微生物種群（如磷利用能力高的菌群） 的繁殖，從而能夠快速礦化有機磷組分（如LPo）。這些優(yōu)勢菌群的繁殖會導致其他功能性較弱的微生物種群減少，降低了整體多樣性[41]；在過量豬糞處理（T4） 下，不同微生物種群可能占據不同的生態(tài)位，通過資源分割和空間隔離減少了直接競爭，從而維持多樣性[42]。并且高量豬糞處理下，微生物之間的互惠互利關系（如共生、互養(yǎng)等） 可能更為明顯，這些復雜的相互作用有助于維持微生物群落的穩(wěn)定性和多樣性，進而適應了高磷環(huán)境，或者達到了一個新的平衡狀態(tài)[43]。冗余分析（RDA） 則表明，在長期豬糞施用條件下，土壤微生物群落的多樣性與土壤各有機磷組分含量變化之間具有較高的解釋度 （圖4），這與Chen 等[44]研究結果相似，具體為：MLPo 和HRPo 同在第二象限，LPo 和MRPo 同處于第三象限，而B-Simpson 指數位于第一象限，即細菌群落的均勻度與各有機磷組分之間存在獨立關系或負相關關系，這意味著在高磷環(huán)境下，微生物群落可能會調整其結構以維持穩(wěn)定性，但這種調整并不完全依賴于磷的形態(tài)或含量。RDA 分析還顯示出，土壤細菌群落α 多樣性相比于真菌群落α 多樣性，對土壤有機磷組分的變化解釋度更高。這可能是由于長期豬糞施用下隨著土壤磷含量的增加，土壤環(huán)境也發(fā)生了改變，從而影響了真菌分解有機磷的能力[45]，而細菌群落由于其多樣的磷轉化機制，在高磷（高豬糞投入） 環(huán)境下仍能有效地參與磷循環(huán)。上述結果還表明豬糞施用對土壤微生物群落多樣性具有明顯的劑量效應。

此外，本研究觀察到各有機磷組分變化均與phoD基因顯著相關（圖3）。phoD 基因拷貝數與MBP 含量均隨豬糞用量增高而同步增加，這與Zhang 等[46]的研究結果一致。但phoD 基因拷貝數在T4 處理下大幅上升，MBP 含量則是在T2 與T1 處理間增幅最大，T3 較T2、T4 較T3 處理增幅較小，這表明過量豬糞施用量可能導致微生物活性或磷的利用效率受到限制。而在T4 處理下，土壤各有機磷組分也達到各自最大值，這可能是由于微生物種群在適量豬糞施用時更有效地利用了增加的資源（如豬糞中的磷），而在過量施用時，微生物活性可能受到抑制[47]，導致有機磷的積累，說明土壤微生物能夠根據環(huán)境變化調整其功能，以更好地利用養(yǎng)分資源，形成與資源可用性緊密相關的生態(tài)平衡[48]。然而，盡管T4 處理下phoD 基因拷貝數、土壤MBP 含量和各有機磷組分含量均達到最大值，但高量豬糞施用可能對微生物功能的平衡產生抑制作用，導致其代謝效率降低[35]，尤其是在T4 處理下，盡管磷資源極為豐富，但細菌和真菌多樣性均未達到最高，表明資源的豐富性并不能單獨決定微生物群落的功能活性，而是與微生物群落的代謝效率和磷素的動態(tài)平衡密切相關[45， 49]。另外，作為衡量有機磷礦化為生物可利用無機磷的關鍵指標，ALPase 活性也得到廣泛關注[50]。研究結果表明，適量豬糞與無機肥組合（T2） 施用能顯著提升其活性，這與Chen 等[ 1 9 ]研究相一致。但當超過10300 kg/hm2 豬糞投入（T2） 時，土壤ALPase 活性隨豬糞投入量增加而呈現下降趨勢，這可能是長期高量至過量豬糞碳輸入增加了土壤易利用有機碳的累積，改變了土壤微生物對有機碳的利用偏好，并消耗土壤活性磷組分，促進涉磷微生物量增加，但涉磷微生物活性下降[6， 51]。在T2、T3 處理下，MLPo與MRPo 變化不顯著，也表明長期施用高量豬糞可能導致土壤磷素飽和，使得微生物群落對磷的需求減少，進而導致即使phoD 基因拷貝數增加，ALPase活性也會降低。土壤HRPo 含量在高豬糞投入下仍呈增加趨勢（圖1），則表明在高營養(yǎng)物質環(huán)境下，微生物優(yōu)勢種群可能會因資源充足而減少代謝活性，進而抑制ALPase 的活性[52]，并導致微生物在磷循環(huán)以外的代謝途徑中投入更多資源，削弱了其在磷轉化功能上的表現[35]，如微生物可能更多地分配能量用于應對環(huán)境脅迫或其他代謝需求，而不是磷的礦化[53]。相關性分析顯示（圖3），在長期豬糞施用下，土壤微生物多樣性指數與ALPase 活性的相關性顯著超過了與phoD 基因拷貝數的相關性，這表明豬糞投入顯著增加了土壤涉磷微生物數量，但同時這些涉磷微生物的活性相對較低。此外，鈣離子是堿性磷酸酶的重要輔酶因子，能夠在一定條件下促進ALPase 的活性。然而，本研究所用的試驗土壤源自石灰性母質，富含鈣離子，豬糞施用在含鈣土壤中可能促使磷酸根與大量陽離子（如鈣離子） 結合形成沉淀[54?55]，減少了可供微生物利用的有效磷，從而在一定程度上抑制特定微生物群體的ALPase 分泌能力及含phoD 基因的細菌群落功能表達。

總體而言，適量豬糞施用有利于微生物有效利用增加的磷資源，表現為MBP 含量和ALPase 活性的增加，以及phoD 基因表達的適度增強。這表明在適宜的養(yǎng)分環(huán)境下，微生物可以高效地固定和轉化土壤中的磷，促進磷素的生物循環(huán)。而過量豬糞施用則導致HRPo 累積、ALPase 活性下降，表明土壤中磷素過剩，微生物可能無法完全利用多余的磷，導致其功能和酶活性未能充分發(fā)揮，并進一步導致有機磷的積累和微生物磷功能的部分抑制。因此，適量豬糞施用更有利于土壤活性有機磷組分含量和微生物磷含量間的動態(tài)平衡。而對于長期過量施用豬糞導致的高磷土壤，應通過調整施肥策略，優(yōu)化微生物的營養(yǎng)條件，激發(fā)微生物活性，促進磷的生物循環(huán)，提高土壤磷素的有效性。然而，這種策略的具體作用及其在不同土壤和管理體系中的適用性，需進一步研究和監(jiān)測以確認。

4 結論

長期施用豬糞顯著增加了土壤有機磷各組分（LPo、MLPo、MRPo、HRPo） 含量，且增加量隨豬糞施用量的增加而顯著增加。相較于施用高量和過量豬糞，施用適量（10300 kg/hm2） 豬糞顯著提高土壤ALPase 活性和土壤細菌群落多樣性。高量及過量施用豬糞雖然更有效地提升了土壤phoD 基因拷貝數和MBP 含量，但削弱了適量豬糞對ALPase 活性的提升效果，增加了真菌群落多樣性和優(yōu)勢真菌的豐富度，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，合理控制豬糞施用量有利于增加土壤微生物多樣性，維持微生物多樣性之間的平衡，調控土壤有機磷的循環(huán)與有效性。