磷是作物生长的“生命元素”，然而我国及全球约三分之一的农业土壤正在面临生物有效磷匮乏的困境。一方面，磷肥当季利用率极低，大量施用的磷素被土壤“锁住”，形成难以被作物利用的“遗留磷”；另一方面，对磷肥的长期依赖，已成为国家粮食安全与生态安全的潜在威胁。蚯蚓粪作为一种富含有益微生物的有机改良剂，被证实能有效活化土壤磷，但其中微生物的具体作用机制仍未得到系统揭示。

中国科学院成都山地灾害与环境研究所周俊团队与厦门大学环境与生态学院钟宏韬团队合作，在ENGINEERING Agriculture期刊上发表了题为“Microbial mechanisms enhancing soil phosphorus bioavailability through vermicompost application for sustainable agriculture”的综述论文。文章系统解析了蚯蚓粪源微生物活化土壤“遗留磷”的三种核心机制，为绿色高效生物磷肥的研发奠定了理论基础。

传统研究多聚焦于蚯蚓粪直接带入的磷酸酶等生化物质对磷的活化作用，但对于其携带的微生物群落如何在土壤中定殖、与土著微生物如何互作（协同或竞争），以及微生物死亡裂解后其体内磷素如何释放与周转等深层机制，认知仍十分有限。这导致学界目前只知其“活化磷”的表象，却未能完全解析其背后的微生物驱动机理与生态过程。因此，系统揭示蚯蚓粪调控土壤磷循环的微生物学机制，是当前农业微生物生态学研究亟待突破的核心问题。

针对这些问题，本文系统阐明了蚯蚓粪提高土壤磷有效性的三大核心微生物机制，构建了完整的理论框架。研究首先明确，源自蚯蚓粪的微生物能够直接分泌质子、羧酸盐以及铁载体。这些代谢产物通过酸化环境或竞争结合金属离子，有效溶解土壤中难溶性的无机磷。其次，这些微生物分泌的磷酸酶，能够将土壤中的有机磷矿化为植物可吸收的无机磷。特别值得注意的是，研究强调了“两步矿化”的新见解：即羧酸盐首先解离被金属离子固定的有机磷，随后磷酸酶对其进行酶促水解，从而显著提高磷的释放效率。

蚯蚓粪的输入不仅引入了外源微生物，其富含的有机碳和氮源还显著激活了土壤土著微生物群落。这些被激活的土著微生物同样参与分泌溶磷物质和磷酸酶，共同提升土壤磷的有效性。更为关键的是，研究揭示了微生物细胞裂解的重要贡献：蚯蚓粪促使微生物种群快速增长，当部分微生物死亡裂解后，其体内储存的磷素（微生物量磷）被释放到土壤溶液中，形成了动态的磷素周转与释放。此外，蚯蚓粪输入引起的土壤pH值改变、碳氮比改变等理化性质变化，也进一步调控了上述微生物过程。

微生物在土壤中并非孤立存在。蚯蚓粪源微生物与土著微生物之间存在着复杂的生态互作关系，既包括对生态位和资源的竞争，也可能形成互补协作。这种群落层面的相互作用决定了磷活化功能的持久性与稳定性。未来利用合成微生物群落手段，定向构建高效、稳定的解磷微生物群落，将是实现农业精准施磷的重要方向。

该研究不仅在理论上实现了系统性突破，更为我国农业绿色转型提供了切实可行的技术路径。在保障粮食安全方面，通过活化土壤中累积的“遗留磷”，能够有效缓解对进口磷矿资源的依赖，在提升耕地生产力的同时降低农业投入成本。在生态环境保护方面，提高土壤磷素利用率可显著减少磷随径流流失，从源头上遏制水体富营养化及蓝藻爆发等环境问题。展望未来，该研究为开发高效“合成微生物菌剂”指明了方向，这与国家“化肥减量增效”及“生物经济”的战略规划高度契合，将有力推动我国农业向资源节约、环境友好的可持续模式转型。

主要图表

图1.研究内容示意图

图2.施用蚯蚓粪后土壤磷活化的可能微生物机制

图3.蚯蚓粪源磷活化微生物的可持续农业重点研究方向

（来源：EngineeringJournals微信公众号）

相关论文信息：https://journal.hep.com.cn/fase/EN/10.15302/J-FASE-2026672