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 现代农业科技2010年第l6期资源与环境科学 蚯蚓在土壤生态系统中的重要作用研究 丁亦男王帅: (长春师范学院生命科学学院,吉林长春130032;吉林市农业技术推广中心) 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 中图分类号S154.5文献标识码A文章编号1007—5739(2010)16—0281—02 ResearchonImportantrolesofEarthwormsintheSoilEcosystem DINGYi-nanWANGShuai (SchoolofLifeSciencesofChangchunNormalUniversity,ChangchunJilin130032;JilinAgriculturalTechnologyPromotionCenter) AbstractAsanimportantpartofthesoilecosystem.earthwormsareabridgebetweentheterrestrial1iresandsoilecosystem.Notonlycan earthwormspromotethedecompositionofgarbageandthemineralizationoforganicmatter,increasesoilnutrientcontent,improvesoilphysicaland chemicalproperties,butalsopromotemicroorganism'SgrowthandimprovetheyieldOtqualityofcrop.Theecologicalresorationwasadvancedtoo. Therefore,Theimportantpositionofearthworminthesoilecosystemwassummarizedinthearticletoprovidesomenewideasaboutimprovingpoor soil,developinganewhusbandry. Keywordsearthworm;soilecosystem;importantroles;ecolgicalrestoration 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_11. 另外,蚯蚓粪含有益菌数量可高达2O万,20000万个,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题,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,在土壤中蚯蚂】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 阐述了蚯蚓在土壤生态系统中的重要作用. 1分解土壤废弃物 广泛存在于自然生态系统中. 蚯蚓作为重要的腐生生物, 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等营养元素回.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.1hm土壤中的蚯蚓每年可以处理1500t有机 垃圾,生产30,60t蚯蚓,产出555t高级蚯蚓粪. 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 作者简介丁亦男(1982一),女,吉林长春人,助理实验师,硕士,从事 动物与生态环境相互作用的研究工作. 收稿日期2010—07—12 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. 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.邱江平等同认为,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I6]. 2.2对土壤化学性质的影响 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. 蚯蚂1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,据陈宝书等忉测定,蚯蚓 粪中有机质含量为19.47%--42.20%,腐殖酸含量11.7%~25.8%, 28】 资源与环境科学现代农业科技2010年第l6期 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I61.李辉信等研 究明.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. 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[ol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lll1.蚯好f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. 总而言之,蚯蚂f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,能显着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【. 崔玉珍等阁通过培养与盆栽试验表明,施用蚓粪不但可 (上接第28O页) (水剂),可增加柑橘的经济效益. 3结论 试验结果表明,柑橘喷施含腐植酸水溶肥料一农欢(水 剂)的处理与对照比较,坐果率,单株果数,单果直径及平均 单果重均有不同程度的增加,施用含腐殖酸水溶肥可明显 提高柑橘的生物学性状.施用含腐植酸水溶肥料,农欢(水 剂)柑橘产量增加9.58%一10.64%,增产效果达极显着水平, 并且可获得可观的经济效益.可见,含腐植酸水溶肥料—— 农欢(水剂)在当地的柑橘种植中施用,可提高果实的品质, 282 显着提高草莓产量,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[31. 5生态修复功能 戈峰等?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. 伏小勇等通过向供试土壤中添加CuSO,ZnSO,Pb(Ac)2, HgC1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f161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 f11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fJ】. 土壤通报,2009,40(2):439—445. 『2]崔玉珍,牛明芬.蚯蚓粪对土壤的培肥作用及草莓产量和品质的影响 lJ].土壤通报,1998,29(4):156—157. [3]李典友,潘根兴,向昌国,等.土壤中蚯蚓资源的开发应用研究及展望 fJ1.中国农学通报,2005,21(10):340—347. [4]SHIELDSEB.RaisingEaahwormsForProfit[M].PublishedbyShields Publications,1994. 【5】邱江平.蚯蚓及其在环境保护上的应用:I.蚯蚓及其在自然生态系统 中的作用明.上海农学院,1999,17(3):227—232. 16】6贺淹才.蚯蚓对改良土壤和改善农业生态环境的作用[J】.黑龙江农业 科学,2004(6):42—44. [7]陈宝书,陈本建,张惠霞,等.蚯蚓粪营养成分的研究【j】.四川草原, 1998(3):22—24. [8]李辉信,胡锋,沈其荣,等.接种蚯蚓对秸秆还田土壤碳,氮动态和作 物产量的影响lJ1.应用生态,2002,13(12):1637—1641. [9】ZHANGBG,LIGT,SHENTS,eta1.ChangesinmicrobialbiomassC,N andPandenzymeactivitiesinsoilincubatecdwiththeearthworms MetaphireguillelmiorEiseniafetida[J].SoilBidogyandbiochemistry, 2000,32(14):2055—2062. [10/BAR,NESSE,HADARY,CHENY,eta1.Sho~-termeffectsofrbizos- pheremicroorganismsOilFeuptakefrommicrobialsiderophoresby maizeandoat【JJ.PlantPhysiol,1992(100):451-456. [11】胡佩,刘德辉,胡锋,等.蚓粪中的植物激素及其对绿豆插条不定根 发生的促进作用IJI.生态,2002,22(8):1211-1214. [12]李典友.蚯蚓在农业生态系统中的应用【JJ.农技服务,2008(5):100, 109. f13]张卫信,陈迪马,赵灿灿.蚯蚓在生态系统中的作用【J】.生物多样性, 2007(2):142—153. [14】戈峰,刘向辉,等.蚯蚂J在德兴铜矿废弃地生态恢复中的作用L玎.生 态,2001,21(11):1790—1795. 【I5]伏小勇,秦赏,杨柳,等.蚯蚓对土壤中重金属的富集作用研究『J1.农 业环境科学,2009,28(1):78—83. [161李扬,乔玉辉,莫晓辉,等.蚯蚓粪作为土壤重金属污染修复剂的潜 力分析fJ】.农业环境科学.2010,29(B03):250—255. 具有明显的增加产量和经济效益,可以大面积推广应用. 4参考文献 [1]孟庆源,周锴铖.北缘柑橘早果早产栽培技术【J1.河南农业科学,1089 (8):?,26. [2]卢彩凤.柑橘施肥应注意的几个问题fJ1.福建农业,2010(5):13. (3】廖水法,祝良广,马师春.柑橘的疏果和增施有机肥fJ].中国林业, 2006(7A):44. [4】丁光罗,丁昶.含腐殖酸水溶肥料技术指标及标识要求.中国园艺 文摘,2009(3):144—145. 【5】沈光献,张林,石学根,等.植物乐高效叶面肥对提高柑橘产量和品质 的效果【Jll浙江柑橘,2007,24(2):17—18. 【6]樊俊,郑诗樟,胡红青,等.不同专用叶面肥对水稻和柑橘品质影响的 初步研究JJJ.湖北农业科学,2010,49(3):533—577.