蚯蚓活動對土壤氮素礦化及微生物生物量的影響.pdf

1、蚯蚓作為一種大型土壤動物，可以通過改變土壤的物理、化學以及生物學性質(zhì)影響土壤氮素的轉(zhuǎn)化和循環(huán)。此外，蚯蚓在土壤中自身的新陳代謝活動，包括排泄和分泌多種形態(tài)的含氮物質(zhì)，直接影響土壤中氮素的含量與有效性。關(guān)于蚯蚓活動對土壤氮素礦化的影響，以往主要是采用直接測定蚯蚓活動后土壤中礦質(zhì)氮含量變化的方法進行評價，該方法難以將蚯蚓體分泌排泄的氮與土壤氮加以區(qū)分，因此不能客觀地反映蚯蚓活動對土壤氮素礦化的直接影響。為此，我們利用室內(nèi)培養(yǎng)試驗，通過<'1

2、5>N示蹤物標記蚯蚓，定量評估了蚯蚓排泄分泌的氮對土壤氮的貢獻，并探討了蚯蚓作用下土壤微生物生物量及活性的變化。培養(yǎng)實驗共設(shè)8個處理：(1)潮土不接種蚯蚓、不施用秸稈(對照，CS)：(2)潮土接種蚯蚓、不施用秸稈(單接種蚯蚓，CE)；(3)潮土施用秸稈，不接種蚯蚓(單施秸稈，CO)；(4)潮土接種蚯蚓、施用秸稈(蚯蚓+秸稈，COE)；(5)紅壤不接種蚯蚓、不施用秸稈(對照，RS)；(6)紅壤接種蚯蚓、不施用秸稈(單接種蚯蚓，RE)；(7

3、)紅壤施用秸稈、不接種蚯蚓(單施秸稈，RO)；(8)紅壤接種蚯蚓、施用秸稈(蚯蚓+秸稈，ROE)。每個處理設(shè)5個重復(fù)。供試蚯蚓為威廉環(huán)毛蚓，作物秸稈為腐熟的玉米。采用<'15>N標記秸稈飼喂法獲得<'15>N標記蚯蚓。盆缽在室內(nèi)恒溫(20℃)條件下避光培養(yǎng)，定期(培養(yǎng)后第6、12、18、24、30天)破壞性采樣，測定銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、微生物生物量碳、氮以及土壤呼吸強度等項目。獲得的主要研究結(jié)果如下：1．蚯蚓活動對土壤氮素礦化有明顯的促進作

4、用。在兩種供試土壤中，接種蚯蚓均顯著提高了土壤的銨態(tài)氮含量(p＜0.05)，但是增高幅度的大小因培養(yǎng)時間、土壤處理、土壤種類的不同而有較大的差異。在潮土中，無論施用秸稈與否，接種蚯蚓均可以提高土壤硝態(tài)氮含量，并且在培養(yǎng)30d時達到顯著水平；而在紅壤中，只接種蚯蚓時對土壤硝態(tài)氮含量無顯著影響(p＜0.05)，但施用秸稈后，蚯蚓對紅壤硝態(tài)氮含量有顯著影響(p＜0.05)。在整個培養(yǎng)期中，潮土和紅壤接種蚯蚓后，土壤的礦質(zhì)氮含量均較同期相應(yīng)對照

5、處理顯著提高，并且在時間(T)、秸稈(O)、蚯蚓(E)和土壤(S)4因子中，蚯蚓因子(E)對礦質(zhì)氮的貢獻率最大。無論在潮土還是紅壤中，接種蚯蚓可以顯著提高(p＜0.05)土壤氮素的礦化速率和累積礦化速率。2．根據(jù)<'15>N示蹤法獲得的結(jié)果，計算了培養(yǎng)期中蚯蚓體排泄分泌的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、礦質(zhì)氮以及全氮對土壤各組分氮的貢獻。研究顯示，潮土單接種蚯蚓處理(CE)和蚯蚓+秸稈處理(COE)中，蚯蚓體排泄分泌的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、礦質(zhì)氮和全氮分別占

6、到土壤相應(yīng)形態(tài)氮的29.1％～55.7％、15.2％～45.5％、24.3％～48.5％和2.5％～9.8％：紅壤接種蚯蚓的兩處理中(RE，ROE)蚯蚓體排泄分泌的土壤銨態(tài)氮、礦質(zhì)氮和全氮占到土壤相應(yīng)形態(tài)氮的31.1％～60.7％、29.9％～58.8％和3.3％～14.8％(由于紅壤中硝態(tài)氮含量極低，不能達到儀器檢出限的要求，未計算蚯蚓排泄分泌的硝態(tài)氮占土壤硝態(tài)氮的比例)；扣除蚯蚓排泄分泌氮后發(fā)現(xiàn)，無論是在潮土還是在紅壤中，接種蚯蚓處

7、理中土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、礦質(zhì)氮都較同期相應(yīng)對照處理有所升高，這說明蚯蚓活動促進了土壤氮素的礦化。3.在整個培養(yǎng)時期中，蚯蚓對土壤的微生物生物量以及微生物生物活性的影響因土壤類型、土壤處理以及采樣時間的不同而有較大的差異。在潮土中，單接種蚯蚓處理(CE)的土壤微生物生物量碳(MBC)較同期對照處理(CS)有所降低，并在培養(yǎng)24 d后達到顯著差異(p<0.05)，而蚯蚓+秸稈處理(COE)的MBC在整個培養(yǎng)時期中均較單施秸稈處理(CO)降低

8、了25.0％～44.8％(p<0.05)。單接種蚯蚓處理(CE)的土壤微生物生物量氮(MBN)較同期對照處理(CS)升高，而蚯蚓+秸稈處理(COE)中，土壤MBN較單施秸稈處理(CO)有所降低。單接種蚯蚓處理(CE)的土壤的呼吸強度僅在培養(yǎng)18 d前的各培養(yǎng)期內(nèi)與對照處理(CS)有顯著差異(p<0.05)，蚯蚓+秸稈處理(COE)的土壤呼吸強度則在整個培養(yǎng)時期內(nèi)均較單施秸稈處理(CO)有顯著降低(p<0.05)；單接種蚯蚓處理(CE)的

9、土壤呼吸商除了培養(yǎng)24 d和30 d外，其它培養(yǎng)時期均較對照處理有顯著提高(p<0.05)，而蚯蚓+秸稈處理(COE)的土壤呼吸商則較單施秸稈處理(CO)的有所降低。在紅壤中，無論有無施用秸稈，接種蚯蚓對紅壤MBC、土壤呼吸強度以及土壤呼吸商均無顯著影響(p<0.05)，但可以顯著提高土壤MBN含量(p<0.05)。 本研究揭示了蚯蚓活動對土壤氮素礦化影響的凈效應(yīng)，并且分析了蚯蚓自體排泄分泌的氮素對土壤氮庫的貢獻。研究結(jié)果有助于