蚯蚓在土壤生态系统中的重要作用研究

蚯蚓在土壤生态系统中的重要作用研究 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 蚯蚓在土壤生态系统中的重要作用研究 摘要蚯蚓是土壤生态系统中的重要组成部分,是陆生生物与土壤生 态传递的桥梁,不仅能促进废弃物分解,有机物质矿化,提高土壤养分含量,改良土 壤理化性质,还可以促进微生物发育,提高作物产量和品质,促进生态修复。该文探 讨了蚯蚓在土壤生态系统中的重要地位,以期为改良贫瘠土壤、发展新兴饲养业 提供新思路。 关键词蚯蚓;土壤生态系统;重要地位;生态修复 AbstractAs an important part of the soil ecosystem,earthworms are a bridge between the terrestrial lives and soil ecosystem. Not only can earthworms promote the decomposition of garbage and the mineralization of organic matter,increase soil nutrient content,improve soil physical and chemical properties,but also promote microorganism’s growth and improve the yield or quality of crop. The ecological resoration was advanced too. Therefore,The important position of earthworm in the soil ecosystem was summarized in the article to provide some new ideas about improving poor soil, developing a new husbandry. Key wordsearthworm;soil ecosystem;important roles;ecolgical restoration 蚯蚓属大型土壤动物,其生物量占土壤动物总量的60%,属腐食性动物,特别 喜食发酵后的畜禽粪便、腐烂的瓜果、富含钙质的枯枝落叶等。蚯蚓是土壤中的 主要动物类群,在生态系统中具有重要功能,可以促进植物残枝落叶的降解,促进 有机物质的分解和矿化,提高植物营养,改善土壤结构,修复被污染的土壤等[1]。 另外,蚯蚓粪含有益菌数量可高达20万~20 000万个/g,能将有机物、微生物 和作物生长相结合,进而改善土壤环境。其次,蚯蚓粪颗粒均匀、保水透气性能强, 也可以加速土壤团粒结构的形成,并能从根本上解决土壤板结的问,提高土壤通 透性、保水性和保肥能力,有利于微生物的繁殖,且能增强土壤养分的储存能力。 可以说,在土壤中蚯蚓数量的多少是土壤是否健康的重要标志之一。蚯蚓及其粪 便在土壤生态系统中扮演着不可或缺的角色,笔者从5个方面阐述了蚯蚓在土壤 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 生态系统中的重要作用。 1分解土壤废弃物 蚯蚓作为重要的腐生生物,广泛存在于自然生态系统中。蚯蚓食性广、食量大,其体内可分泌出分解蛋白质、脂肪、碳水化合物和纤维素等各种酶类,消化道中有大量微生物,可以绝大多数植物性有机垃圾为食。根据对排出的颗粒状蚯蚓粪研究,发现其中不仅含有多种酶和微生物,还含有丰富的腐殖质和N、P、K等营养元素[2]。根据这一特点,蚯蚓具有处理生活及商业垃圾、净化土壤、消除公害的作用。人们可利用蚯蚓处理造纸厂的污泥、酒厂和畜禽水产品加工厂的废物废水及城市垃圾,可以真正地实现垃圾的无害化、减量化和资源化。1 hm2土壤中的蚯蚓每年可以处理1 500 t有机垃圾,生产30~60 t蚯蚓,产出555 t高级蚯蚓粪[3]。 2改善土壤理化性质 蚯蚓不断地纵横钻洞和吞土排粪,能改变土壤的理化性质,使板结贫瘠的土壤变得疏松多孔、通气透水、保墒肥沃且能促进作物根系生长,既可免耕或少耕,又可提高土壤肥力,节省劳力,节约能源和增加产量[4]。 2.1对土壤物理性质的影响 蚯蚓通过在土壤中的一系列活动对土壤结构、团聚体形成及植物生长和养分吸收所需的物理条件有十分重要的影响。邱江平等[5]认为,蚯蚓不仅参与和促进有机物质的分解,增加土壤养分,其活动还能在土壤中构成大量纵横交错的孔道,这些孔道往往被蚯蚓排出的粪粒填充,粪粒互相堆叠形成许多非毛管孔隙,这些网状孔道和孔隙大大增强了土壤的通气性和透水能力。 另外,施用蚓粪可以明显降低土壤容重,增加土壤总孔隙度。这是因为蚓粪本身就是极好的团粒结构,富含腐殖质,腐殖质为亲水胶体,保水能力强,腐殖质和粘粒结合形成团粒,在团粒内部有许多毛管孔隙,也能保存较多水分被植物利用。由于腐殖质是棕黑色的物质,在土壤中的含量越多,土壤颜色就越深,即可增加吸收日光热能,有利于提高土温。同时,腐殖质保水能力强,导热性小,利于土壤恒温和作物根系的生长。因此,蚓粪多的土壤富有合理的团粒结构和保持水肥的能力,有机物被蚯蚓吞食后,经消化形成酸碱中性、水气调和、孔隙大的团粒结构,耐水冲刷,且有保水、保肥的性能,有利于农作物生长发育[6]。 2.2对土壤化学性质的影响 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 蚯蚓在其生命活动过程中,除了形成大量品质优良的土壤团聚体外,还加强了土壤有机物质的分解与转化,促进土壤腐殖质的形成和富集,从而为提高土壤肥力创造了良好的物质基础。 蚯蚓可将有机质与矿物质土混合,形成富含有机质的土壤微粒,为有机质提供物理保护,进而减慢有机质的周转,提高土壤潜在的碳吸存能力。另外,据陈宝等[7]测定,蚯蚓粪中有机质含量为19.47%~42.20%,腐殖酸含量11.7%~25.8%,氮磷钾总养分>3%。可见,蚓粪不但含有植物所需的常量元素,且通过微生物作用,使矿物质元素变成水溶性的易被植物吸收的有效成分以及未知的植物生长素[6]。李辉信等[8]研究表明,接种蚯蚓处理土壤的矿质氮、硝态氮和微生物量碳、氮含量提高,蚯蚓具有扩大土壤微生物量氮库和促进有机氮矿化的双重作用,另外对土壤结构和氮素供应条件的改善以及植物外源激素的增加也具有促进作用。 3与土壤微生物的相互作用 蚯蚓摄取的有机质在胃囊内经机械研磨,在肠道内经生物化学的联合作用被分解为理想的颗粒,这些颗粒比表面积大,物理化学性质稳定,非常适合微生物的增殖,从而使蚯蚓的排泄物或其产生的脱落物十分细碎,且比原有机质具有更高的微生物活性。在这个过程中,有机物中重要的植物营养,特别是N、P、K和Ca被释放而且通过微生物行为转化为更易溶和更易被植物利用的成分[9]。 蚯蚓体内广泛存在着微生物,且其数量的动态变化又相当复杂。Bar-ness[10]研究表明,蚯蚓和微生物的联合作用对有机质的分解以及矿物营养的释放起着非常重要的作用,目前已从蚯蚓体内分离到包括细菌、藻类、原生动物、放线菌、真菌甚至线虫在内的各类生物。反过来讲,蚯蚓活动不仅对微生物的种群结构和数量产生影响,而且对微生物的活性也会产生影响。 另外,蚯蚓粪中富含细菌、放线菌和真菌。这些微生物不仅使复杂物质矿化为植物易于吸收的有效物质,而且还可以合成一系列有生物活性的物质,如糖、氨基酸、维生素等,这些物质的产生使蚯蚓粪具有许多特殊性质[11]。蚯蚓粪中大量微生物活动的结果除了能够增加土壤中矿质营养和腐殖质外,还能产生多种维生素、抗生素、生长素等,具有促进根系发育、刺激作物生长、增强抗病能力之功效。 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 总而言之,蚯蚓在土壤生态系统中的活动,一方面给土壤接种细菌,另一方面又能改善土壤的生活环境,为微生物的旺盛繁育创造有利的条件,能显著提高土壤微生物的活性和生物化学功能。 4蚯蚓活动对作物增产的效果 蚯蚓活动的结果可大大改善土壤中水、肥、气、热状况,从而为作物增产提供十分有利的生育条件。可见,蚯蚓作为重要的生物动力资源,不但可以加速土壤结构的形成,还能促进土肥相融[12-13]。 崔玉珍等[2]通过培养与盆栽试验表明,施用蚓粪不但可显著提高草莓产量,同时还可改善草莓的品质。另外,在施有蚓粪的土壤中栽培和种植豌豆、油菜、黑麦、玉米、稞麦或马铃薯可分别增产3、6.2、0.6、2.5、1.64、1.35倍[3]。 5生态修复功能 戈峰等[14]对蚯蚓在Cu及一些重金属污染区的土壤改造和生态恢复中的作用进行了研究,发现蚯蚓可用于生态修复。伏小勇等[15]通过向供试土壤中添加CuSO4、ZnSO4、Pb(Ac)2、HgCl2模拟受污土壤,研究接种于其中的微小双胸蚯蚓对重金属的富集作用。结果表明,蚯蚓对各种重金属的富集量随着培养时间的增加而变化。李扬等[16]研究认为,蚯蚓粪具有特殊的物理、化学、生物性质,推测其能改变重金属的生物有效性,具有修复土壤重金属污染的潜力。 6参考文献 [1] 金亚波,韦建玉,屈冉.蚯蚓与微生物、土壤重金属及植物的关系[J].土壤通报,2009,40(2):439-445. 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