蚯蚓對土壤基本性狀和活性物質組成及其空間異質性變化特征的影響.pdf

1、蚯蚓是陸地生態(tài)系統(tǒng)中分布最廣泛、最主要的大型土壤動物之一。蚯蚓通過取食、掘穴、排糞、分泌和代謝等活動可以明顯影響土壤理化性質，刺激土壤微生物活性，改變土壤微生物群落，促進土壤養(yǎng)分循環(huán)，因此被譽為土壤生態(tài)系統(tǒng)“工程師”的蚯蚓在土壤生態(tài)系統(tǒng)中起著重要且不可替代的作用。目前，國內外很多研究主要集中在某一類型蚯蚓作用后主要活性物質的數量改變上，試圖借此解釋蚯蚓活動改變土壤性狀進而影響植物生長的內在機理。然而，在研究土壤中活性物質改變時不能簡單的

2、考慮少數幾種活性物質，單獨研究某一生活型蚯蚓的代表性也不強，而應該系統(tǒng)的研究不同生活型蚯蚓作用下多種活性物質數量和質量的變化。同時，土壤作為一個自然連續(xù)體，具有高度空間異質性的自然屬性。因此，本文通過一系列室內培養(yǎng)試驗，著重研究了不同生活型蚯蚓作用下土壤中多種活性物質組分和含量的變化特征，考察了土壤被蚯蚓和有機物料相互作用后活性物質的空間分布動態(tài)特征，并探討了土壤養(yǎng)分及微生物等其它土壤性狀的空間異質性變化。結果表明:
　　 1.

3、兩種不同生活型蚯蚓均可以顯著（p＜0.05，下同）增加土壤pH值、電導率和碳水化合物含量，降低土壤多酚類物質含量;同時，兩種蚯蚓作用后土壤酸解氨基酸含量比對照高出3.84-5.06 g kg-1;土壤植物激素赤霉素(GA3)含量相比對照土增幅為35-114％，生長素（IAA）的增幅則達78-236％。對比兩種生活型蚯蚓作用效果，同等生物量的環(huán)毛蚓（成廉環(huán)毛蚓，下同）和愛勝蚓（赤子愛勝蚓，下同）對土壤pH值、碳水化合物和多酚的影響無顯著差

4、異;對土壤電導率、植物激素和氨基酸含量的影響愛勝蚓要明顯優(yōu)于環(huán)毛蚓。有機物料的加入可以增強蚯蚓的作用效果，與不添加物料處理相比，愛勝蚓和環(huán)毛蚓在添加有機物料（水稻秸稈和牛糞）后土壤活性物質的改變幅度提高了5-476％。
　　 2.接種蚯蚓后可溶性有機物(DOM)的pH值、電導率和可溶性有機碳均顯著增加。和對照相比，愛勝蚓和環(huán)毛蚓作用下DOM中碳水化合物、有機酸和氨基酸的含量分別增加了7.54 mg kg-1和4.36 mg kg

5、-1，0.43 mg kg-1和0.29 mg g-1，7.72 mg kg-1和4.44 mg kg-1;但是多酚含量卻減少了2-3倍。此外，蚯蚓活動也可以改變DOM的極性和分子量分組特征:親水酸性和疏水酸性組分減少;疏水中性組分增加;小于1000道爾頓組分減少，1000-3500道爾頓組分和大于25000道爾頓組分增加。對比兩種蚯蚓的作用效果可知，同等生物量的環(huán)毛蚓和愛勝蚓對DOM的pH值、電導率及多酚的改變沒有顯著差異，對可溶性有

6、機碳(DOC)和有機酸的改變程度也不同，環(huán)毛蚓作用效果顯著優(yōu)于愛勝蚓。添加有機物料條件下，蚯蚓對DOM的pH值、DOC、有機酸、氨基酸及分組特征的影響程度增強，對DOM電導率的影響減弱，而不改變對碳水化合物和多酚的作用效果。
　　 3.蚯蚓活動可以顯著提高其活動區(qū)域內土壤碳水化合物的含量，并減少多酚的含量，但是并不影響其活動區(qū)域之外的臨近土壤。蚯蚓活動區(qū)域和區(qū)域外1 cm處土壤的pH、植物激素和氨基酸含量在蚯蚓作用下顯著增高。蚯

7、蚓對土壤電導率的影響范圍最大，隨著培養(yǎng)時間的延長顯著提高了其活動區(qū)域外5 cm處的土壤電導率。在受蚯蚓影響的區(qū)域內，土壤pH、碳水化合物和多酚含量在蚯蚓作用一周甚至更短的時間內就達到平衡并保持到培養(yǎng)結束;土壤植物激素GA3含量在蚯蚓作用35d后達到平衡;而IAA、電導率和氨基酸的含量隨蚯蚓作用時間而持續(xù)增加直至培養(yǎng)末期。在無蚯蚓作用下，添加牛糞僅能影響添加區(qū)域的土壤活性物質的性狀特征，但對添加區(qū)域外的土壤活性物質及空間分布影響不明顯。<

8、br>　　 4.蚯蚓活動顯著提高了蚯蚓活動區(qū)域和區(qū)域外1 cm處土壤DOC、速效磷及速效鉀的含量;而可溶性有機氮(DON)和硝態(tài)氮的含量顯著提高的范圍延伸到了蚯蚓活動區(qū)域外5 cm處;蚯蚓顯著提高銨態(tài)氮含量的空間范圍最小，僅僅局限在蚯蚓活動區(qū)域內。在蚯蚓影響區(qū)域內，土壤可溶性碳、氮，速效磷，速效鉀，銨態(tài)氮及硝態(tài)氮的含量隨培養(yǎng)時間延長而持續(xù)增加。在無蚯蚓作用下，在培養(yǎng)過程中添加牛糞使土壤DOC、DON，速效磷，銨態(tài)氮及硝態(tài)氮的含量持續(xù)增

9、加，速效鉀含量在單獨施加牛糞作用下一周內就達到平衡并保持到培養(yǎng)結束。
　　 5.蚯蚓活動增加了蚯蚓活動區(qū)域和區(qū)域外1-2 cm土層中微生物生物量碳、氮的含量，在培養(yǎng)前期（21d前）使微生物生物量迅速升高。在整個培養(yǎng)過程中，蚯蚓同樣可以提高蚯蚓活動區(qū)域和區(qū)域外1-2 cm范圍內土壤呼吸強度。蚯蚓可以改變活動區(qū)域及區(qū)域外1 cm土壤代謝熵水平，在整個培養(yǎng)過程中，代謝熵呈先升高后降低的趨勢，在培養(yǎng)末期(49d)低于對照處理的代謝熵。在