黄 福 珍(中国科学院西北生物土壤研究所)
蚯蚓对土壤肥力的作用,很早就已引起人们的注意。达尔文则对蚯蚓在土壤中的活动,作了长期精心的研究,同时(1889年)对蚯蚓在土壤的上下搬动、混合和改良中的作用,给予很高的评价。г.н.Высоцkий(1898年)等对蚯蚓在成土过程中的作用作了卓越的研究。然而这些见解长期以来仍然停留于一般概念。因而蚯蚓作为一项提高肥力的重要因素,直到现在还没有被人们有意识地加以利用。
近年来,国外开始注意这一工作,如вагет、Meyer、А.и. вcuий, пoHOmapeaa, O. B.чeaнoBChaя等。但在肥力方面,尚多处于初始阶段,而国内在达方面的工作则很少。1958年通过许多丰产土壤的研究,发现大量蚯蚓粪粒的存在,对作物的增产表现出巨大的影响。这促使我们注意蚯蚓对土壤肥力的作用,并考虑是否可以通过蚯蚓的生命活动,改善土壤的理化性质,提高土壤肥力。为此我们进行了一些有关的试验。
全部试验共分室内及田间二部分。室内试验采用玻璃培养皿及盆钵,分别进行结构形成速度、矿物分解及机械组成演变、微团聚体复合、营养物质的增长和保蓄,土壤反应的变化以及作物增产效果等的观察、测定。田间部分除小区试验外,着重进行综合调查和观测。
供试蚯蚓采用我国分布最广的环毛属(Pheretima)蚯蚓标本采自北京动物园旱作耕地及京郊菜园地。供试土壤为北京郊区轻壤质浅色草甸土及重壤质潮土,以及江西、湖北的部分红壤及黄棕壤等。结构形成的测定方法:预先使蚯蚓吸食糊状滤纸,排出体内土壤。然后放入500毫升装土的培养皿,每天定时取出,移入新皿,并用人工细心检净排出的粪粒,筛分并称重。水稳性测定按维诺夫法,机械组成采用吸管法,微团聚体按卡庆斯基法,硝态氮用酚二磺酸法,其他测定均按常法进行。
一、蚯蚓活动对加速结构形成,促进土肥相融的作用
根据表1的测定结果表明,平均每昼夜,经过蚯蚓肠道磨过的土壤,相当于蚯蚓本身体重的2-3倍。而这些土壤排出体外后,由于经受肠道及肛门的挤压,大多呈粒径0.5-3毫米的椭圆形及卵圆形的结构状态,
表1 蚯蚓活动对土壤结构形成的影响*
蚯蚓体重(克/条) |
产粪数量(克/天) |
粪料
——
体重 |
粪料结构粒径(毫米:%) |
0.5—1 |
1—2 |
2—3 |
3—5 |
>10(团块) |
1.20
|
3.50
|
2.91
|
14.3
|
45.6
|
5.6
|
2.7
|
32.1
|
1.72 |
3.82 |
2.22 |
9.1 |
30.2 |
20.6 |
3.9 |
36.3 |
*为三次重复,15天测定结果的平均值。
或粘结成团块状。其中尤以粒径1-2毫米的数量占优势,同时随着蚯蚓体重的增加,结构的粒径也表现相应增大。为了进一步了解蚯蚓活动对结构形成的速度。我们在一组盆钵中,分别装入通过0.25毫米的土壤10斤,施入有机肥料,并分为加入蚯蚓(4条)、种植苜蓿和对照三种处理,重复二次,经过不同时间进行测定。从表2结果可以看出,经过二个月后,蚯蚓活动的土壤,粒径0.5-3毫米的结构,达到土体总量的14.6%,
表2 蚯蚓活动对土壤结构形戍的速度及其水稳性的影响
处理 |
试验时间(月) |
通过0.25供试土重(克) |
0.5—3毫米结构重(克) |
结构占土重
% |
结构水稳性(毫米:%) |
3—2 |
2—1 |
1—0.5 |
3—0.5
总量 |
蚯蚓 |
2.0 |
5000 |
730.1 |
14.6 |
12.9 |
19.5 |
21.6 |
54.0 |
对照 |
2.0 |
5000 |
38.0 |
0.76 |
3.0 |
6.1 |
5.9 |
15.0 |
苜蓿 |
12.0 |
5000 |
205.0 |
4.1 |
5.7 |
6.9 |
8.6 |
21.2 |
比不加蚯蚓的对照增加19倍以上,而比种植一年苜蓿的还提高3.5倍。其中粪粒结构的水稳性,达到54%,比对照增加3.6倍,比种苜蓿草还提高2.5倍。根据北京郊区及湖北的田间观察表明,在每平方米有50-70条蚯蚓的土壤中,一年内产生的结构状粪粒可占土体的15-18% 。这就说明了蚯蚓虽然是很微小的动物,但是由于它的数量众多,以及不断而强盛的吞食能力,因此对土壤结构形成的作用是十分惊人的。
蚯蚓活动除了加速土壤结构形成以外,当土壤和有机肥料、植物残体及腐殖质一起,在其胃肠消化过程中,由于受到不断研磨搅拌和消化液及酶的浸渍、溶解等一系列机械的和生物化学的作用,一方面促使土壤矿物颗粒分解,加速养分释放,并使土壤粘粒显著增加;另方面又将被消化分解的有机和无机胶体充分混合,使土、肥紧密结合,达到高度融和的程度。从北京轻壤质浅色草甸上及重壤质潮土中粪粒和原土机械组成的分析(表3)表明,粪粒中粒径0.25—0.05毫米的细砂,分别比原土减少43.8%和47.3%。而小于
表3 蚯蚓活动对土壤机械组成的影响
土 壤 |
吸湿水(%) |
HCL流失量(%) |
机械组成(毫米:%) |
2—0.25 |
0.25—0.05 |
0.05--0.01 |
0.01-0.05 |
0.005-0.001 |
<0.001 |
<0.01 |
轻壤质浅
色草甸土 |
原土
粪粒 |
3.00
3.50. |
7.41
10.20 |
0.90
0.97 |
16.41
9.23 |
52.70
54.71 |
2.25
2.38 |
5.10
6.47 |
12.24
16.54 |
15.59
25.39 |
重壤质
潮土 |
原土
粪料 |
4.20.
4.80 |
10.21
12.32 |
0.17
0.38 |
15.30
8.06 |
24.90
28.88 |
7.84
3.16 |
12.65
17.36 |
24.73
29.04 |
45.22
49.56 |
0.01毫米的粘粒则显著增加,轻壤比原土提高35.1%,重壤则增加17.4%。另从细砂(0.25-0.05毫米)和粉粒(0.05-0.01毫米)的比率变化可以看出,前者由原来的1:3.2增加到1:5.9,而重壤由1:1.6提高到1:3.6。充分说明蚯蚓具有细碎土壤矿物颗粒的作用。这与зражевсий对森林土壤的试验结果大体相吻合。此外从表3还可以看出,粪粒中小于0.01毫米的颗粒,分别比原来土壤增加29.6%,重壤增加9.6%。根据А.ф.丘林的见解,认为土壤中大部分腐殖质是以有机矿质胶膜的形态与小于0.01毫米的矿粒表面相结合。而且只有小于0.01毫米的次生粘土矿物,才具有牢固地固定腐殖质的能力。因而粪粒中粘土矿物的增加,就为有机无机复合体的紧密结合创造了有利的先决条件。
再从表4微团聚体、腐殖质含量的分析结果可以看出,粪粒中0.01—0.005毫米微团聚体的腐殖质含量比原土增高32.9%。而小于0.005毫米,腐殖质含量比原土增加40.8%。这就充分表明,粪粒中土肥相融的程度大大高于原来土壤,而其融和速度也比人工培肥过程更为迅速而彻底。