添加蚯蚓的稻草能够增加土壤中易氧化的有机碳以及植物可利用的硅含量，并促进大颗粒土壤结构的形成

土壤有机碳与硅动态及团聚体作用机制研究。水稻秸秆与蚯蚓协同应用显著提升大团聚体中易氧化有机碳（ROC）和植物可利用硅（PASi），通过Chitinophagales等微生物丰度增加促进养分循环，为南方红壤区可持续农业提供理论依据。

　　
土壤有机碳与硅循环的协同调控机制研究——基于稻草与蚯蚓联用效应的解析

研究团队通过微宇宙实验系统探究了稻草还田与蚯蚓共处理的协同效应，揭示了水稳性团聚体对活性养分动态的调控机制。研究采用广州地区中低产田土壤样本，构建了包含稻草单独处理、蚯蚓单独处理以及两者联合处理的对照组，重点监测了可氧化有机碳（ROC）和植物可利用硅（PASi）在不同粒径团聚体中的分布特征，并运用微生物组学技术解析了驱动养分转化的关键菌群。

研究结果表明，稻草单独施用显著提升了土壤PASi含量（增幅达983.88%），主要富集于2-5mm小团聚体中。当与蚯蚓协同作用时，ROC和PASi的协同提升效应尤为突出，其中大团聚体（5-20mm）的ROC含量较对照组提升1620.69%，PASi含量增幅达951.61%。这种粒径特异性分布的显著改变，暗示着生物地球化学循环过程在团聚体尺度上的空间分异。

微生物群落分析发现，Chitinophagales门丰度在联合处理组中增长366.33%，且该类群与ROC和PASi在大团聚体中的浓度呈显著正相关（p<0.05）。该菌群的生理特性使其在有机质矿化与硅溶解过程中发挥关键作用，其丰度变化直接关联着团聚体稳定性与养分活化效率。值得注意的是，联合处理组中Chitinophagales的相对丰度达到对照组的8.2倍，这种微生物群落的重构效应可能通过产生生物胶体促进团聚体形成，进而实现养分元素的物理屏障效应。

在团聚体形成机制方面，蚯蚓的生物扰动作用显著改变了土壤结构。单独蚯蚓处理使大团聚体比例提升19.3%，而稻草单独处理对此影响不显著。两者的协同作用产生级联效应：稻草提供碳源和硅源，促进微生物代谢活动；蚯蚓通过取食和排泄行为促进有机质颗粒的聚集，形成物理保护屏障。这种协同机制使大团聚体中ROC和PASi的持留效率分别达到单因素处理的2.3倍和2.8倍。

研究创新性地揭示了不同粒径团聚体在养分循环中的差异化作用。小团聚体（<2mm）主要承担快速周转的有机碳和硅元素，而大团聚体（>5mm）则通过物理隔离作用实现养分的长效储存。联合处理组中，5-20mm团聚体的ROC密度达到2.21mg/kg，是单因素处理的4.7倍，这种高密度养分储库的构建显著提升了土壤肥力指标。

在微生物互作网络方面，联合处理诱导了独特的菌群结构变化。除了Chitinophagales的显著增殖，变形菌门（Proteobacteria）的解矿化功能基因丰度提升47%，可能与硅酸盐的活化有关。放线菌门（Actinobacteria）在稻草处理组中表现出稳定的丰度，但在联合处理中增幅达89%，其分泌的胞外酶可能加速稻草的木质素分解过程。这种多群落的协同进化机制，为理解有机-无机复合体的转化提供了新的视角。

该研究为南方水稻土的养分管理提供了新范式。传统秸秆还田存在分解周期长、养分释放不均的问题，而蚯蚓的引入通过生物工程手段实现了秸秆的靶向分解和养分富集。田间试验数据显示，联合处理可使中低产田的稻谷增产达23.6%，且土壤EC值（1m）在处理3年后仍保持稳定提升。这种可持续的养分管理策略，有效解决了南方酸性红壤中碳氮硅协同循环的难题。

研究团队特别强调技术集成的重要性：通过优化秸秆粉碎粒度（2-10mm）与蚯蚓生物量（>200g/m2），可使大团聚体占比提升至35%以上。在华南地区气候条件下，联合处理组的ROC周转周期缩短至8.2个月，较传统耕作缩短40%。这种技术参数的精准把控，为规模化推广提供了可行性基础。

未来研究将聚焦于团聚体界面微环境的动态调控机制，以及不同气候梯度下的适应性优化。通过建立秸秆-蚯蚓-微生物的协同调控模型，可为开发智能化的土壤养分管理技术提供理论支撑。该成果已应用于华南地区5.2万亩中低产田改造，使平均稻谷产量从450kg/ha提升至612kg/ha，验证了其在农业实践中的可行性。