蚯蚓活動(dòng)對(duì)農(nóng)田土壤有機(jī)碳轉(zhuǎn)化的影響研究.pdf

1、蚯蚓作為陸地生態(tài)系統(tǒng)最重要的大型土壤動(dòng)物,在物質(zhì)循環(huán)及能量流動(dòng)過程中起極其重要的作用。蚯蚓通過影響土壤結(jié)構(gòu)、土壤通氣保水性能等物理性質(zhì)而影響土壤有機(jī)碳的呼吸與淋失等,通過改變土壤中養(yǎng)分的供應(yīng)狀況及組成而影響土壤有機(jī)碳的含量與組成,通過改變土壤微生物的組成、結(jié)構(gòu)、活性等而影響土壤有機(jī)碳的循環(huán)和轉(zhuǎn)化。目前國(guó)際上有關(guān)蚯蚓影響土壤養(yǎng)分及物質(zhì)循環(huán)、微生物活性等的研究很多,但多數(shù)均涉及單一方面,沒有綜合性地開展蚯蚓對(duì)土壤有機(jī)碳循環(huán)及轉(zhuǎn)化的研究,特別

2、是全面考慮蚯蚓對(duì)光合產(chǎn)物、植物殘?bào)w、有機(jī)碳呼吸、植物生長(zhǎng)、微生物群落動(dòng)態(tài)、土壤團(tuán)聚作用等信息的綜合。據(jù)此,為了進(jìn)一步明確蚯蚓與土壤有機(jī)碳間的關(guān)系,選取在農(nóng)田中常見的威廉腔環(huán)蚓(Metaphire guillelmi)設(shè)置了一系列的小區(qū)、盆缽及培養(yǎng)試驗(yàn),主要研究目標(biāo)如下：(1)長(zhǎng)期小區(qū)試驗(yàn)下蚯蚓活動(dòng)對(duì)土壤有機(jī)碳更新的影響；(2)長(zhǎng)期小區(qū)試驗(yàn)下蚯蚓對(duì)土壤活性有機(jī)碳的影響；(3)秸稈施用下接種蚯蚓對(duì)農(nóng)田土壤微生物特性的影響；(4)不同植物殘?bào)w

3、施用下接種蚯蚓對(duì)土壤團(tuán)聚體及有機(jī)碳分布的影響；(5)蚯蚓對(duì)結(jié)構(gòu)破壞土壤恢復(fù)過程中微生物群落的影響；(6)新鮮蚓糞與老化蚓糞的有機(jī)碳呼吸動(dòng)態(tài)特征；(7)蚯蚓在植物-土壤系統(tǒng)中對(duì)水稻光合產(chǎn)物分布的影響。研究結(jié)果表明： 通過小區(qū)長(zhǎng)期試驗(yàn)6年后,施用秸稈增加了土壤中來自玉米秸稈碳的含量,而減少了來自原土壤與植物碳的含量；表施秸稈更利于秸稈有機(jī)碳向土壤有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化,同時(shí)減少來自原土壤與植物碳的比例。在兩種秸稈施用下接種蚯蚓均使土壤中來源于

4、秸稈的碳含量增加,而使來源于原土壤與植物的碳含量下降。 在施用秸稈條件下接種蚯蚓使不同活性有機(jī)碳的響應(yīng)各異,秸稈的施用方式是影響土壤有機(jī)碳與活性有機(jī)碳的主要因素,而蚯蚓活動(dòng)則并非對(duì)所有的土壤活性有機(jī)碳有顯著影響。 在連續(xù)六年稻麥輪作后,不同秸稈施用下接種蚯蚓均對(duì)土壤微生物生物量、微生物生物活性和群落碳源利用能力產(chǎn)生顯著影響：兩種秸稈施用方式下接種蚯蚓均增加微生物生物量；秸稈表施并接種蚯蚓導(dǎo)致微生物活性、碳源利用豐富度和多

5、樣性指數(shù)均降低,而在秸稈混施下則均升高；BIOLOG碳源測(cè)定表明在秸稈施用下接種蚯蚓后土壤的微生物群落組成發(fā)生明顯變化。不同土壤、不同植物殘?bào)w施用下,蚯蚓對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的分布、微團(tuán)聚體分散性及土壤有機(jī)碳分布的作用不同；在潮土中,接種蚯蚓使微團(tuán)聚體分散性降低,但不對(duì)水穩(wěn)性團(tuán)聚體分布產(chǎn)生影響,而在紅壤中,接種蚯蚓使微團(tuán)聚體分散性降低,同時(shí)使水穩(wěn)性大團(tuán)聚體的比例增加,而且使更多的土壤有機(jī)碳分布于大團(tuán)聚體中。兩種土壤在施用植物殘?bào)w且接種蚯蚓

6、時(shí)均可顯著增加土壤有機(jī)碳的含量。 在不同土壤不同植物殘?bào)w施用下,接種蚯蚓均對(duì)土壤基礎(chǔ)呼吸(Basil Respiration,BR)和微生物代謝熵(qCO2)產(chǎn)生顯著影響,二者均趨于增大,特別是在潮土中不施植物殘?bào)w與施用三葉草接種蚯蚓時(shí)的作用最顯著；與上述不同,接種蚯蚓對(duì)微生物生物量碳(MBC)影響不大。接種蚯蚓時(shí),Biolog測(cè)定中表征微生物對(duì)碳源利用能力的平均吸光值(average well color developmen

7、t,AWCD)在接種蚯蚓時(shí)均增大,同時(shí)接種蚯蚓也使微生物群落的基質(zhì)利用豐富度(S)與多樣性指數(shù)(H)增大；主成分分析(PCA)也表明接種蚯蚓后土壤微生物群落組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化。進(jìn)一步分析表明蚯蚓的作用與土壤類型及不同植物殘?bào)w間有交互作用。 新鮮蚓糞中有機(jī)碳的呼吸量均大于相應(yīng)土壤中的,特別是施用玉米殘?bào)w形成的蚓糞；老化蚓糞中,除紅壤不施植物殘?bào)w形成的老化蚓糞的呼吸量低于相應(yīng)土壤外,其它老化蚓糞的呼吸量均大于相應(yīng)土壤的。蚓糞的

8、呼吸量與土壤質(zhì)地、有機(jī)碳含量、植物殘?bào)w及蚓糞老化程度等均有關(guān)。 蚯蚓抑制早期水稻的生長(zhǎng),在后期抑制消失。分蘗期光合的14C在15天后分布于植株根中的比例由于蚯蚓活動(dòng)而顯著增加,該效應(yīng)在收獲時(shí)消失。抽穗期光合的14C在15天后分布于植株根中的比例也因蚯蚓活動(dòng)而顯著增加,同時(shí)收獲時(shí)也可觀察到土壤中14c比例的增加.在所有采樣期,接種蚯蚓均使土壤微生物量14C與總有機(jī)14C的比值下降,而使可溶性有機(jī)14C與總有機(jī)14C的比值增大。蚯蚓