蚯蚓对土壤生物学性质、活性有机碳组分和土壤团聚体稳定性的影响

摘要

蚯蚓分布非常广泛，它们吞食大量土壤、有机质和土表植物残落物，是陆地生态系统中最重要的大型土壤动物之一，在土壤生态系统中占有重要的地位。它们参与有机物的分解、有效养分的矿化与释放、土壤稳定性团聚体与孔隙结构的营造与维持，对土壤生态系统功能发挥研究具有重要意义。 本研究通过短期培养试验，研究接种蚯蚓在有机物不同施用方式(混施与表施)下对土壤一些生物物理性状的影响。试验共设置六个处理：S(空白)，SE(只接种蚯蚓)，SRC(只表施秸秆)，SRCE(表施秸秆并接种蚯蚓)，SRM(只混施秸秆)，SRME(混施秸秆并接种蚯蚓)。主要研究目的是：1)蚯蚓对土壤微生物类群、微生物量及呼吸强度等生物学性质的影响；2)蚯蚓对土壤有机碳特别是活性有机碳数量、组分的影响；3)蚯蚓取食、排泄和挤压等活动对土壤团聚体结构形成和稳定的影响。 研究结果表明： 1)以蚯蚓(接种和不接种)、秸秆(混施、表施和不施)和时间(4个采样时间)为变异因子的方差分析表明：蚯蚓活动对土壤细菌、酵母菌数量和土壤底物诱导呼吸强度方差贡献分别为18.7％，13.3％和17.2％；秸秆施用对土壤微生物生物量氮和可培养微生物数量变化的贡献最大，分别达到96.5％(SMBN)、77.9％(细菌)、69.4％(酵母菌)和85.3％(丝状真菌)，并且时间、秸秆和蚯蚓因子间存在着强烈交互作用。蚯蚓活动对土壤可培养酵母菌、细菌数量和土壤底物诱导呼吸强度的促进作用非常明显。最高增幅分别是相应未接种蚯蚓处理的5.2倍(SE)，8.9倍(SRCE)和2.5倍(SRME)；对土壤微生物量及真菌数量的作用受到秸秆施用的交互影响：在混施和不施秸秆的处理(SRME，SE)中显著抑制丝状真菌数量；在秸秆混施处理中蚯蚓活动降低土壤微生物量碳(SMBC)含量。秸秆的施用方式对土壤微生物类群也有较大影响。混施秸秆显著增加土壤酵母菌和细菌数量，而表施对土壤丝状真菌数量的促进更明显。秸秆施用能显著增加土壤微生物量和土壤底物诱导呼吸强度，混施的作用更显著。各处理土壤微生物量碳随时间变化趋势比较一致2)方差分析表明，蚯蚓、秸秆和时间因子对活性有机碳组分含量都有显著影响，并且因子间存在强烈的交互作用。水提取碳(WEOC)、碳水化合物(CHOC)和酚碳 (PEOC)的含量变化受秸秆因子的影响最大，贡献分别达到82.3％、62.5％和75.8％。蚯蚓因子只对WEOC含量的影响较大，贡献达到5.8％。土壤的磨碎程度对土壤活性碳含量有一定促进影响，在WEOC和CHOC中表现的较为明显。对于过0.015mm筛的土壤，蚯蚓在不施和表施秸秆的情况下对活性有机碳各组分含量都有促进作用，且在表施秸秆的情况下达到显著，WEOC、CHOC和PEOC的含量与不接种蚯蚓的对照(SRC)相比分别增加43.1％、68.2％和30.3％。接种蚯蚓在混施秸秆的处理中只增加WEOC的含量，CHOC含量降低16.6％，PEOC的变化不显著。蚯蚓和秸秆施用都能提高WEOC的质量(CHOC／PEOC的比值)。对于过1mm筛的土壤，与过0.015mm筛的土壤相比有着类似的变化趋势。3)蚯蚓能显著促进各个处理中>2mm团聚体含量，其他各粒级团聚体含量都有一定降低，说明蚯蚓将微团聚体和粘砂粒黏结为大团聚体(干筛法)。在SRME处理中，>2mm团聚体含量增加最显著，分别达到空白(S)和未接种蚯蚓对照(SRM)的3.0和3.9倍。湿筛法结果表明蚯蚓在不施(SE)和混施秸秆(SRMC)时能增加土壤水稳性微团聚体含量。但在表施秸秆处理中蚯蚓明显降低水稳性微团聚体含量。除SRCE处理外，<0.053mm粘砂中有机碳含量都要高于水稳性团聚体中碳含量。蚯蚓能显著降低粘砂粒有机碳在总有机碳中的比例，增加团聚体有机碳含量。 4)对蚓粪的稳定性分析表明新鲜蚓粪经过老化处理后总的水稳性团聚体含量(>0.053mm)增加，主要表现在水稳性大团聚体(>2mm)含量增加，且在施用牛粪的处理中达到显著。蚓粪的风干处理也显著增加总水稳性团聚体含量，且风干后蚓粪中水稳性团聚体主要以微团聚体(0.25-0.053mm)形式存在。施用秸秆的处理中，新鲜蚓粪0.25-0.053mm粒级的水稳性团聚体含量显著高于施用牛粪的处理。经风干后，施用秸秆的处理水稳性大团聚体含量显著高于施用牛粪的处理。蚓粪的水稳性团聚体含量和生物学性质之间存在良好的相关性。

目录

文摘

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引言

第一章文献综述 蚯蚓对土壤生物学性质、有机碳及团聚体影响研究进展

第二章蚯蚓活动对土壤生物学性质的动态影响

第三章蚯蚓活动对土壤活性有机碳组分的动态影响

第四章蚯蚓活动对土壤结构的影响

第五章老化和风干处理对蚓粪微生物学性质和结构稳定性的影响

第六章全文结论和研究展望

致谢

攻读学问期间发表的论文