蚯蚓破碎作用及其與微生物互作對還田秸稈分解及轉(zhuǎn)化的影響.pdf

1、蚯蚓作為陸地生態(tài)系統(tǒng)最重要的大型土壤動物，能夠通過一系列取食、消化、排泄（蚯蚓糞）、分泌（粘液）和掘穴等活動來影響土壤有機質(zhì)分解等關(guān)鍵生態(tài)過程。已有的研究認為該影響機理主要包括蚯蚓自身的作用（破碎、混合、蚓糞源團聚體等）和蚯蚓對土壤微生物的改變作用（通過改變微環(huán)境來改變土壤土著微生物結(jié)構(gòu)和活性）兩方面，卻很少有研究對每一個作用機理分別進行深入的探索。因此，本研究分別（1）通過機械破碎作用獲得的細秸稈來減小蚯蚓在分解過程中的生物破碎作用，

2、并與粗秸稈的處理進行比較，以探究蚯蚓破碎作用對還田秸稈分解及轉(zhuǎn)化的影響；（2）通過高壓蒸汽滅菌來殺死土壤中原有的土著微生物而得到的滅菌土壤，并與未滅菌土壤（保留了土壤中原有的土著微生物）的處理進行比較，以探究蚯蚓-微生物互作對還田秸稈分解及轉(zhuǎn)化的影響。主要研究結(jié)果如下：
　　蚯蚓破碎作用對還田秸稈分解及轉(zhuǎn)化的影響
　　1）各處理CO2的排放主要集中在培養(yǎng)的前一周內(nèi)，雖然接種蚯蚓處理 CO2的排放峰值較低，但隨著培養(yǎng)時間的延長

3、接種蚯蚓處理的CO2排放速率逐漸大于未接種蚯蚓的處理，并于100 d培養(yǎng)后產(chǎn)生了相對較高的CO2累積排放量，且這種作用在細秸稈中更為明顯（P<0.05，在粗、細秸稈處理中分別提高了15.68％和29.23%）。
　　2）蚯蚓對土壤有機碳（MBC、POC、LFOC）的影響因秸稈分解時間和秸稈破碎程度不同而異。在培養(yǎng)的第50 d，蚯蚓的存在提高了土壤MBC和POC含量，且在細秸稈處理中更為明顯；蚯蚓的存在顯著降低了土壤DOC和LFOC

4、的含量，且在粗秸稈處理中更為明顯（P<0.05，在粗秸稈處理中分別降低了40.62%和43.57%，在細秸稈處理中分別降低了15.95%和42.79%）。在培養(yǎng)的第100 d，接種蚯蚓顯著降低了土壤的DOC、LFOC和 MBC的含量，且這種作用在細秸稈中更為明顯（P<0.05，在粗秸稈處理中分別降低了35.62%、30.06%和30.04%，在細秸稈處理中分別降低了58.15%、42.99%和25.70%）。
　　3）不同處理土壤

5、腐殖質(zhì)組分的有機碳含量均表現(xiàn)為 CHM>CFA>CHA。然而，接種蚯蚓在培養(yǎng)的第50 d并未顯著改變土壤總腐殖質(zhì)含量和CHA/CFA值，但在培養(yǎng)的第100 d顯著增加了粗秸稈處理中的總腐殖質(zhì)含量和CHA/CFA值（P<0.05，在粗秸稈處理中分別增加了9.11%和52.38%）。
　　4）蚯蚓對土壤團聚體及其有機碳含量的作用因秸稈破碎程度不同而異。在培養(yǎng)的第50 d，接種蚯蚓均顯著提高了微團聚體對土壤有機碳的貢獻率（P<0.05）

6、。然而在第100 d，接種蚯蚓并未顯著改變粗秸稈處理大團聚體或微團聚體對土壤有機碳的貢獻率，卻顯著降低了細秸稈處理中大團聚體對土壤有機碳的貢獻率，顯著增加了細秸稈處理中微團聚體對土壤有機碳的貢獻率（P<0.05）。
　　蚯蚓-微生物互作對還田秸稈分解及轉(zhuǎn)化的影響
　　1）總體來看，各處理的CO2排放均集中在培養(yǎng)前期，且滅菌土壤的CO2排放峰值較未滅菌土壤延后了2～3 d出現(xiàn)。接種蚯蚓促進了CO2的排放，并在培養(yǎng)結(jié)束后產(chǎn)生了顯

7、著高于未接種蚯蚓的CO2累積排放量（P<0.05，在滅菌和未滅菌土壤中分別提高了21.33%和29.23%）。
　　2）蚯蚓對土壤有機碳（DOC、MBC、POC、LFOC）的影響因培養(yǎng)時間和土壤是否滅菌而異。相比未接種蚯蚓的處理，接種蚯蚓降低了土壤DOC和LFOC的含量，且在第100 d時差異達顯著水平（P<0.05，在滅菌土壤中分別降低了60.04%和27.80%，在未滅菌土壤中分別降低了58.15%和43.00%）。接種蚯蚓未

8、顯著影響滅菌土壤的MBC和POC含量，但在第100 d顯著降低了未滅菌土壤的MBC和POC含量（P<0.05）。
　　3）不同處理土壤腐殖質(zhì)組分的有機碳含量均表現(xiàn)為 CHM>CFA>CHA。在滅菌土壤中接種蚯蚓后顯著增加了第50 d的土壤總腐殖質(zhì)含量（有蚯蚓與無蚯蚓分別為22.68和19.24g/kg）和CHA/CFA值（有蚯蚓與無蚯蚓分別為1.19和0.62），但并未顯著改變未滅菌土壤的總腐殖質(zhì)含量及其組成。
　　4）接種

9、蚯蚓顯著提高了第50 d滅菌與未滅菌處理微團聚體對土壤有機碳的貢獻率，而在第100 d，僅在未滅菌土壤中觀察到顯著性差異（P<0.05）。接種蚯蚓并未顯著影響滅菌處理中大團聚體對土壤有機碳的貢獻率，但顯著降低了第100 d未滅菌土壤大團聚體對土壤有機碳的貢獻率（P<0.05）。
　　5）滅菌土壤接種蚯蚓增加了土壤微生物豐度（有蚯蚓與無蚯蚓ACE值分別為173.748和117.602），但并未明顯改變未滅菌土壤的微生物豐富（有蚯蚓與

10、無蚯蚓ACE值分別為293.030和283.086）。RDA分析顯示，在滅菌土壤中，接種蚯蚓與未接種蚯蚓的處理土壤微生物群落結(jié)構(gòu)差異較未滅菌土壤更大。
　　總體上來看，在本研究中，蚯蚓的破碎作用能夠促進秸稈的分解與轉(zhuǎn)化，然而這種作用的啟動較為滯后。即蚯蚓會優(yōu)先利用秸稈中的易分解物質(zhì)，并形成秸稈分解前期與微生物爭奪養(yǎng)分的狀況，而待易分解物質(zhì)消耗完后蚯蚓破碎作用對秸稈分解轉(zhuǎn)化的影響才會逐漸表現(xiàn)出來；蚯蚓-微生物互作對秸稈分解與轉(zhuǎn)化的影