蚯蚓對(duì)土壤基本性狀和活性物質(zhì)組成及其空間異質(zhì)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(dòng)物之一。蚯蚓通過取食、掘穴、排糞、分泌和代謝等活動(dòng)可以明顯影響土壤理化性質(zhì)，刺激土壤微生物活性，改變土壤微生物群落，促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)，因此被譽(yù)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(nèi)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(zhì)的數(shù)量改變上，試圖借此解釋蚯蚓活動(dòng)改變土壤性狀進(jìn)而影響植物生長(zhǎng)的內(nèi)在機(jī)理。然而，在研究土壤中活性物質(zhì)改變時(shí)不能簡(jiǎn)單的

2、考慮少數(shù)幾種活性物質(zhì)，單獨(dú)研究某一生活型蚯蚓的代表性也不強(qiáng)，而應(yīng)該系統(tǒng)的研究不同生活型蚯蚓作用下多種活性物質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量的變化。同時(shí)，土壤作為一個(gè)自然連續(xù)體，具有高度空間異質(zhì)性的自然屬性。因此，本文通過一系列室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)，著重研究了不同生活型蚯蚓作用下土壤中多種活性物質(zhì)組分和含量的變化特征，考察了土壤被蚯蚓和有機(jī)物料相互作用后活性物質(zhì)的空間分布動(dòng)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(zhì)性變化。結(jié)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(dǎo)率和碳水化合物含量，降低土壤多酚類物質(zhì)含量;同時(shí)，兩種蚯蚓作用后土壤酸解氨基酸含量比對(duì)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(duì)照土增幅為35-114％，生長(zhǎng)素（IAA）的增幅則達(dá)78-236％。對(duì)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(duì)土壤pH值、碳水化合物和多酚的影響無顯著差

4、異;對(duì)土壤電導(dǎo)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(jī)物料的加入可以增強(qiáng)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(jī)物料（水稻秸稈和牛糞）后土壤活性物質(zhì)的改變幅度提高了5-476％。
　　 2.接種蚯蚓后可溶性有機(jī)物(DOM)的pH值、電導(dǎo)率和可溶性有機(jī)碳均顯著增加。和對(duì)照相比，愛勝蚓和環(huán)毛蚓作用下DOM中碳水化合物、有機(jī)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(dòng)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(duì)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(duì)DOM的pH值、電導(dǎo)率及多酚的改變沒有顯著差異，對(duì)可溶性有

6、機(jī)碳(DOC)和有機(jī)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(jī)物料條件下，蚯蚓對(duì)DOM的pH值、DOC、有機(jī)酸、氨基酸及分組特征的影響程度增強(qiáng)，對(duì)DOM電導(dǎo)率的影響減弱，而不改變對(duì)碳水化合物和多酚的作用效果。
　　 3.蚯蚓活動(dòng)可以顯著提高其活動(dòng)區(qū)域內(nèi)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(dòng)區(qū)域之外的臨近土壤。蚯蚓活動(dòng)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(duì)土壤電導(dǎo)率的影響范圍最大，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)顯著提高了其活動(dòng)區(qū)域外5 cm處的土壤電導(dǎo)率。在受蚯蚓影響的區(qū)域內(nèi)，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(shí)間內(nèi)就達(dá)到平衡并保持到培養(yǎng)結(jié)束;土壤植物激素GA3含量在蚯蚓作用35d后達(dá)到平衡;而IAA、電導(dǎo)率和氨基酸的含量隨蚯蚓作用時(shí)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(zhì)的性狀特征，但對(duì)添加區(qū)域外的土壤活性物質(zhì)及空間分布影響不明顯。<

8、br>　　 4.蚯蚓活動(dòng)顯著提高了蚯蚓活動(dòng)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(jī)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(dòng)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(dòng)區(qū)域內(nèi)。在蚯蚓影響區(qū)域內(nèi)，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(shí)間延長(zhǎng)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(dú)施加牛糞作用下一周內(nèi)就達(dá)到平衡并保持到培養(yǎng)結(jié)束。
　　 5.蚯蚓活動(dòng)增加了蚯蚓活動(dòng)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(gè)培養(yǎng)過程中，蚯蚓同樣可以提高蚯蚓活動(dòng)區(qū)域和區(qū)域外1-2 cm范圍內(nèi)土壤呼吸強(qiáng)度。蚯蚓可以改變活動(dòng)區(qū)域及區(qū)域外1 cm土壤代謝熵水平，在整個(gè)培養(yǎng)過程中，代謝熵呈先升高后降低的趨勢(shì)，在培養(yǎng)末期(49d)低于對(duì)照處理的代謝熵。在