蚯蚓對油松人工林土壤肥力的影響

裴明陽

摘 要：在油松人工林土壤中接種蚯蚓，比較接種后土壤pH值、有機碳、全氮的變化情況。結(jié)果表明，與未接種蚯蚓的對照相比，接種蚯蚓后第14、28、42天，pH值沒有明顯的變化，第56天時變化顯著;第14、28、42d的有機碳含量變化不明顯，第56天時差異顯著;第14、28天時全氮含量變化不明顯，第42天時差異明顯，第56天時差異達到了極顯著水平。

關(guān)鍵詞：蚯蚓;油松人工林;土壤肥力

中圖分類號 S714文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）05-0108-02

森林中的枯枝落葉落在地表，經(jīng)過分解，成為林木生長發(fā)育所需養(yǎng)分的主要來源。森林系統(tǒng)中這些凋落物的分解是該系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)、能量流動的重要途徑，在維持森林土壤生產(chǎn)力、形成土壤養(yǎng)分等方面作用顯著[1]。凋落物的分解效率與氣候因素、凋落物自身的性質(zhì)、生物因子等有著密切的關(guān)系，這些因素對凋落物養(yǎng)分歸還、森林土壤肥力起到重要的作用[2]。蚯蚓是土壤生物因子中比較大型的一類，有“生態(tài)系統(tǒng)的工程師”之稱，通過取食、消化、排泄、分泌、挖掘洞穴等對凋落物的分解有積極的促進作用[3]，可明顯地改善土壤的理化性質(zhì)以及土壤的肥力[4]。

油松是我國北方干旱、半干旱地區(qū)主要的造林樹種之一，其抗旱能力強、耐瘠薄土壤、有發(fā)達的根系，適應(yīng)能力強。北票市屬于半干旱地區(qū)，油松是當(dāng)?shù)胤里L(fēng)固沙、抗旱的主要造林樹種，每年油松林內(nèi)的凋落物量巨大，其分解的效率對林內(nèi)土壤肥力、系統(tǒng)內(nèi)養(yǎng)分循環(huán)等起著重要的作用。為了提高當(dāng)?shù)赜退扇斯ち謨?nèi)凋落物的分解、增加土壤養(yǎng)分，特在林下土壤中接種蚯蚓這類生物因子，通過比較試驗，以探究接種前后土壤中的主要養(yǎng)分的肥力變化情況。

1 材料與方法

1.1 試驗地情況 為避免除蚯蚓以外其他因素對土壤肥力的影響，試驗安排在實驗室進行。采集土壤的地點為遼寧省北票市境內(nèi)某林場內(nèi)某片油松人工林內(nèi)，為典型的半干旱大陸季風(fēng)性氣候，氣候干旱，水土流失嚴重，平均海拔852m左右，年均溫5.8℃，極端最高、最低氣溫分別為40.8、30.5℃，無霜期年均129.2d，日照時數(shù)年均2840h左右，年降水量平均400mm，分布不均勻，年蒸發(fā)量平均在1700mm左右。

1.2 試驗材料 從油松人工林內(nèi)隨機選3點（面積為10cm×5cm），將上方的凋落物都收集起來裝入自封袋中，并取0～10cm土層的鮮土樣，稍微風(fēng)干后混合均勻過2mm篩，用自封袋裝好，盡快將收集的凋落物、土樣帶回實驗室;供試蚯蚓來源于油松人工林下土壤中，試驗前對蚯蚓進行清腸處理：將其清洗干凈，放在鋪有吸水紙的盒子內(nèi)，置于黑暗中24h[5]。

1.3 試驗設(shè)計 試驗設(shè)2個處理，分別在2個相同玻璃容器中（提前裝入處理好的土樣、凋落物）接種蚯蚓、未接種蚯蚓（CK）。每個處理設(shè)3次重復(fù)。

1.4 試驗方法 試驗過程中除了試驗設(shè)計環(huán)節(jié)不同以外，其余措施均保持一致。用6個體積約900mL的玻璃容器，分別裝入之前風(fēng)干過篩的土壤400g左右，并分別在每個容器內(nèi)的土壤上方覆蓋從油松人工林下方采集的凋落物8g左右，鋪撒均勻。選擇15條大小、體重、活力一致的提前進行清腸處理的蚯蚓，隨機選擇3個玻璃容器（3次重復(fù)）進行接種，每個容器接種量為5條，剩余3個容器不接種作為對照。最后將各處理置于20℃、相對濕度50%的人工氣候箱中避光培養(yǎng)，上方容器蓋子鉆孔[6-7]。

1.5 調(diào)查方法 試驗前，測定土壤中的pH值;接種蚯蚓后，每14d取土樣，參照文獻[8]測定pH值以及土壤中主要的養(yǎng)分含量，連續(xù)取4次（60d），3次重復(fù)取平均值。最后對接種蚯蚓前后的變化進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 接種蚯蚓對油松人工林土壤pH值的影響 對接種蚯蚓前后土壤的pH值進行測定，結(jié)果見表1。從表1可以看出，與未接種蚯蚓的對照相比，接種蚯蚓處理的pH值在第14天時沒有變化，均為7.98，第28、第42天時分別比對照高0.04、0.08，未達到顯著性差異水平;第56天高0.17，達到了顯著性差異水平。

2.2 接種蚯蚓對油松人工林土壤主要養(yǎng)分的影響 對接種蚯蚓前后土壤的有機碳、全氮含量進行測寶石，結(jié)果見表2。從表2可以看出，接種蚯蚓處理的有機碳含量在第14、28、42天時分別比與未接種蚯蚓的對照高0.03、0.04、0.05g/kg，差異不顯著，第56天時比對照高0.53g/kg，差異達到了顯著水平;接種蚯蚓處理的全氮含量在第14、28天時分別比未接種蚯蚓的對照相比高0.01、0.03g/kg，未達到顯著性差異，第42天時比對照高0.12g/kg，差異顯著，第56天時高0.18g/kg，差異達到了極顯著水平。

3 結(jié)論與討論

研究表明，在土壤表面添加凋落物、接種蚯蚓后可以提高土壤的pH值，差異不明顯[9];在凋落物的分解過程中，較高的土壤鹽基飽和度對土壤的pH值有一定的影響[10]。本研究在實驗室進行，處于封閉環(huán)境中，沒有鹽基離子的淋溶作用，以及選擇的蚯蚓類型、凋落物等方面可能存在差異，試驗結(jié)果與前人研究存有一定差異，本研究結(jié)果表明，在有凋落物的油松人工林土壤中接種蚯蚓，可以適當(dāng)提高土壤的pH值，前42d提高效果不明顯，第56天達到了顯著的效果。

本試驗表明，接種蚯蚓后并沒有對土壤中有機碳的含量產(chǎn)生明顯的影響[7]，前42d的結(jié)果與這一結(jié)論保持一致。在密閉環(huán)境中，蚯蚓會消耗土壤中大量的有機質(zhì)，進而減少土壤中的有機碳含量[11]，這與本試驗結(jié)果相反，可能與蚯蚓的類型、試驗條件的控制等有一定關(guān)系。第42天土壤中全氮含量顯著提高，第56天時增加幅度達到了極顯著水平，這一結(jié)果與王霞等[12]的結(jié)論不一致，可能與加入的蚯蚓類型、試驗條件、凋落物類型等有關(guān)。

參考文獻

[1]Yeong K L， Reynolds G， Hill J K. Leaf litter decomposition rates in degraded and fragmented tropical rain forests of Borneo[J]. Biotropica， 2016， 48（4）：443-452.

[2]Wachendorf C， Potthoff M， Ludwig B ， et al. Effects of addition of maize litter and earthworms on C mineralization and aggregate formation in single and mixed soils differing in soil organic carbon and clay content[J]. Pedobiologia， 2014， 57（3）：161-169.

[3]Thibaud Deca?ns， Mariani L， Lavelle P . Soil surface macrofaunal communities associated with earthworm casts in grasslands of the Eastern Plains of Colombia[J].Applied Soil Ecology， 1999， 13（1）：87-100.

[4]李輝信，胡鋒，沈其榮，等. 接種蚯蚓對秸稈還田土壤碳、氮動態(tài)和作物產(chǎn)量的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2002，13（12）：1637-1641.

[5]張衛(wèi)信，李健雄，郭明昉，等.廣東鶴山人工林蚯蚓群落結(jié)構(gòu)季節(jié)變化及其與環(huán)境的關(guān)系[J].生態(tài)學(xué)報，2005，25（6）：1362-1370.

[6]龔鵬博.廣東鶴山四種人工林蚯蚓群落結(jié)構(gòu)變化的研究[D].廣州：中科院華南植物園研究所，2008.

[7]廖燕，朱君君，孫振鈞，等.不同土地利用方式下的蚯蚓種群特征及與土壤肥力的關(guān)系[C].中國土壤學(xué)會海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會.2008.

[8]魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

[9]陳平，趙博，楊璐，等.接種蚯蚓和添加凋落物對油松人工林土壤養(yǎng)分和微生物量及活性的影響[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2018，40（6）：67-75.

[10]于建光，李輝信，陳小云，等.秸稈施用及蚯蚓活動對土壤活性有機碳的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2007，18（4）：818-824.

[11]Lubbers I M， Pulleman M M， Van Groenigen J W. Can earthworms simultaneously enhance decomposition and stabilization of plant residue carbon？[J]. Soil Biology and Biochemistry， 2017， 105：12-24.

[12]王霞，胡鋒，李慧信，等.秸稈不同還田方式下蚯蚓對旱作稻田土壤碳、氮的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2003，12（4）：462.

（責(zé)編：張 麗）