蜣螂活動對玉米田土壤理化性狀及玉米生長的影響

王學春++王紅妮++楊強

摘要：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中引入有益昆蟲，是解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題的有效途徑之一。蜣螂不僅具有重要的藥用價值，而且對改善土壤理化性狀有重要意義。采用田間試驗方法，研究蜣螂活動對玉米田土壤理化性狀及玉米生長的影響。結(jié)果表明：CN處理下土壤密度為1.18 g/cm3，顯著低于CK、N處理；其土壤速效氮、速效磷和有機質(zhì)含量比CK處理增加66%、24%、22%，比N處理增加29.2%、5.1%、2.3%。在玉米田投放蜣螂能有效降低土壤密度，增加土壤速效氮和速效磷含量。CN處理在玉米苗期、喇叭口期和乳熟期的地上部生物量比CK處理增加2.6%、9.2%、12.5%，比N處理增加14.7%、48.5%、15.3%；其玉米產(chǎn)量比CK處理增加12.5%。在玉米田投放蜣螂可提高玉米產(chǎn)量，但蜣螂具體投放密度、投放時期等問題有待進一步深入研究。

關(guān)鍵詞：蜣螂；玉米；土壤；產(chǎn)量；速效磷；速效氮

中圖分類號： S513.04文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）05-0132-02

蜣螂別稱屎克螂、屎虼螂、推丸、黑牛兒、鐵甲將軍、夜游將軍等，屬鞘翅目蜣螂科，在四川省俗稱推屎跋[1]。蜣螂體黑色或黑褐色，大中型昆蟲。大多數(shù)蜣螂營糞食性，以動物糞便為食，有“自然界清道夫”的稱號，在生態(tài)系統(tǒng)平衡中起著重要作用。新鮮牛糞中的有機酸、藥毒等物質(zhì)對植物生長有抑制作用[2]，草地中牛糞堆積常導致草地生長面積變小、生產(chǎn)力降低[3-4]，并且導致牲畜拒絕取食牛糞周圍的牧草[5]，造成草地資源浪費。蜣螂的消化系統(tǒng)能快速破碎哺乳動物糞便，動物糞便經(jīng)過蜣螂消化系統(tǒng)后，僅有少量被吸收消化，大部分被蜣螂排泄到土壤中，增加了土壤的肥力[6]。另外蜣螂在土壤中的掘洞活動可以疏松土壤[7]，減少根系生長阻力，促進土壤氣體交換，增加植物根系活力。

在雨水較多的南方地區(qū)，丘陵山地在連續(xù)免耕條件下，土壤緊實度增加，不利于作物種子萌發(fā)和根系下扎，降低了土壤蓄水保墑能力[8-10]。農(nóng)民往往通過深松或深翻降低土壤緊實度。在農(nóng)田耕作系統(tǒng)中引入蜣螂、蚯蚓等土壤活動昆蟲，利用昆蟲活動疏松土壤是一條有效途徑。蜣螂作為傳統(tǒng)中藥材，有定驚破淤、通便攻毒、消瘡之功效，可對其藥用成分進行開發(fā)利用[11-13]。近年來蜣螂的藥用價值受到眾多學者關(guān)注，隨著蜣螂系列產(chǎn)品的開發(fā)和投產(chǎn)，1 kg蜣螂的市場價格從幾十元提高到現(xiàn)在的200多元。因此，在旱田中引入蜣螂不僅可以改善土壤理化性狀，而且可以增加農(nóng)民收入。然而，蜣螂活動對農(nóng)田作物生長的影響尚不明確，亟待深入研究。本研究采用田間試驗方法，研究蜣螂活動、鮮牛糞投放對土壤密度、土壤養(yǎng)分含量、玉米產(chǎn)量的影響，旨在為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中引入蜣螂提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗設(shè)計

本研究在四川省綿陽市青義鎮(zhèn)丘陵坡耕地玉米田進行，試驗田為連續(xù)多年免耕田。試驗包括：施用鮮牛糞（N）、施用鮮牛糞并投放蜣螂（CN）、不投放鮮牛糞和蜣螂（CK）3個處理。每個處理設(shè)3次重復(fù)，總計9個小區(qū)，小區(qū)面積4 m2（2 m×2 m），投放蜣螂小區(qū)四周及上方用尼龍網(wǎng)包圍成 2 m×2 m×2 m的立方空間，防止蜣螂外逃。試驗用玉米品種為Q玉7號，株距30 cm，行距50 cm。試驗用蜣螂為當?shù)爻Ｒ婒掾肫贩N，投放密度為5只/m2。蜣螂投放后每周在玉米行間施用1 kg鮮牛糞，牛糞距玉米植株10 cm以上。其他玉米田間管理與當?shù)赜衩赘弋a(chǎn)田相同。

1.2取樣與分析

1.2.1土壤相關(guān)田間試驗展開前以及玉米收獲后，分別取0～50 cm土層土樣，測定土壤密度，土壤速效氮、速效磷、有機質(zhì)含量。采用環(huán)刀稱質(zhì)量法測定土壤密度，采用半微量開氏法測定土壤速效氮含量，采用化學浸提法測定土壤速效磷含量，采用重鉻酸鉀容量法測定土壤有機質(zhì)含量。

1.2.2玉米相關(guān)在玉米苗期、喇叭口期、乳熟期分別各測定一次地上生物量。玉米適期收獲并進行室內(nèi)考種測產(chǎn)。

2結(jié)果與分析

2.1蜣螂活動對土壤密度的影響

試驗展開前土壤密度為1.23 g/cm3，玉米成熟期CK處理下土壤密度為1.21 g/cm3，N處理下土壤密度為 1.20 g/cm3，CN處理下土壤密度為1.18 g/cm3。其中CK處理與N處理間土壤密度差異不顯著，CN與N處理間及CN與CK處理間土壤密度差異顯著。表明蜣螂活動能降低免耕田土壤密度，在一定程度上緩解長期免耕田土壤緊實問題。本研究中蜣螂投放密度較低，在沒有蜣螂活動的CN處理中，仍然存在玉米田土壤緊實度分布不均情況。因此，在實際應(yīng)用過程中，可適當增加蜣螂的投放密度，另外蜣螂具有一定的趨食性、趨光性，在利用蜣螂活動改良土壤的過程中，需投放足夠的食物（哺乳動物糞便）。

2.2蜣螂活動對土壤養(yǎng)分含量的影響

表1表明，與CK處理相比，CN處理的土壤速效氮、速效磷、有機質(zhì)含量分別增加了66%、24%、22%；與N處理相比，CN處理的速效氮、速效磷、有機質(zhì)含量分別增加了29.2%、5.1%、2.3%。其中，CK、CN、N處理間土壤速效氮含量差異顯著，土壤速效磷含量也差異顯著；CN和N處理間土壤有機質(zhì)含量差異不顯著，CK與N處理及CK與CN處理間有機質(zhì)含量差異顯著。表明蜣螂活動在一定程度上增加了土壤速效氮、速效磷含量；土壤有機質(zhì)含量的增加主要是添加鮮牛糞的結(jié)果。本研究結(jié)果表明，30～50 cm土層CN 處理下有機質(zhì)含量比N處理高，這主要是蜣螂活動的結(jié)果。

2.3蜣螂活動對玉米生長的影響

表2表明，與CK處理相比，CN處理下玉米苗期、喇叭口期、乳熟期的地上部生物量分別增加2.6%、9.2%、12.5%，N處理的地上部生物量在相應(yīng)時期分別降低了10.5%、26.4%、2.5%；與N處理相比，CN處理在玉米苗期、喇叭口期、乳熟期的地上部生物量分別增加了14.7%、48.5%、15.3%。與CK處理相比，CN處理下玉米產(chǎn)量提高了 12.5%。鮮牛糞中的有機酸等物質(zhì)對植物生長有抑制作用，在N處理下，鮮牛糞未被蜣螂處理，因此其玉米苗期地上部生物量顯著低于CK、CN處理。CN處理下，蜣螂活動將鮮牛糞不斷運輸?shù)降叵?，顯著降低了鮮牛糞對玉米生長的不利影響，其玉米產(chǎn)量顯著高于CK處理。由此可知，在玉米田直接施入鮮牛糞不利于玉米生長和產(chǎn)量的提高。在有蜣螂活動的情況下，玉米田適當投入鮮牛糞有利于提高玉米產(chǎn)量。

3結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，玉米收獲期，CN處理下土壤密度為 1.18 g/cm3，顯著低于CK、N處理；其土壤速效氮、速效磷、有機質(zhì)含量分別比CK處理增加66%、24%、22%，比N處理增加29.2%、5.1%、2.3%。在玉米田投放蜣螂可有效降低土壤密度，增加土壤速效氮、速效磷含量。CN處理在玉米苗期、喇叭口期和乳熟期的地上部生物量比CK處理增加 2.6%、9.2%、12.5%，比N處理增加14.7%、48.5%、153%；其玉米產(chǎn)量比CK處理增加12.5%。在玉米田投放蜣螂有利于提高玉米產(chǎn)量。

蜣螂通過對糞便的取食和埋藏，對哺乳動物糞的分解起到直接促進作用[14]，同時，蜣螂在糞中的活動會導致牲畜糞物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，糞分解速率提高[7]。劉偉等認為，在有蜣螂作用的情況下，牛糞分解平均時間為22.74個月，分解速率較自然狀態(tài)下提升19%[15]。劉新民等研究結(jié)果表明，蜣螂在糞塊中的活動會降低馬糞的失水速度，進而促進馬糞分解[16]。本研究結(jié)果表明，CN處理下速效氮、速效磷含量較N處理顯著提高，有機質(zhì)含量較N處理提高不顯著，表明蜣螂活動提高了牛糞中氮和磷的有效性。長期處于免耕狀態(tài)下的丘陵區(qū)玉米田土壤密度、緊實度增加，不利于玉米萌發(fā)和根系生長，對玉米產(chǎn)量有一定影響[8-10]。蜣螂的掘洞工作完成后，小洞上會出現(xiàn)1.5～2.0 cm的墳狀松軟小土堆，洞內(nèi)土層較松軟[7]，土壤密度顯著低于周邊土壤，因此蜣螂活動能夠顯著降低土壤密度，對解決免耕田土壤密度增加問題是條有效途徑。本研究結(jié)果表明，CN處理下土壤密度為 1.18 g/cm3，顯著低于CK、N處理，表明蜣螂活動可以顯著降低免耕玉米田土壤密度。然而，因收集蜣螂困難，本研究在玉米田投放的蜣螂數(shù)量較少，今后需進一步研究丘陵玉米田適宜的蜣螂投放密度。

特古斯巴雅爾認為，蜣螂活動不但可以改善土壤理化性狀，還可以起到小水庫的作用，增加土壤對雨水的蓄積能力，從而確保牧草在干旱季節(jié)的水分供應(yīng)，提高牧草產(chǎn)量[7]。汪開治研究結(jié)果表明，牛糞中的有機酸、藥毒等成分不利于植物生長[2]。本研究結(jié)果表明，CN處理下玉米地上部生物量顯著高于CK、N處理，表明蜣螂活動能夠減輕新鮮牛糞對玉米生長的不利影響，同時因蜣螂活動有利于牛糞養(yǎng)分釋放，土壤有效磷、有效氮含量增加，CN處理下玉米產(chǎn)量顯著提高。蜣螂一般1年1代，以成蟲及幼蟲（老熟及未老熟）越冬。越冬成蟲于4月下旬出土活動，6月中旬開始產(chǎn)卵，下旬卵孵化為幼蟲，8月上旬化蛹，9月中旬羽化為成蟲，11月上旬進入越冬[17]。蜣螂活動周期與四川省玉米生產(chǎn)周期基本重疊，這是在玉米田投放蜣螂的有利因素；同時，蜣螂的活動受到氣候、土壤類型、光源、食物等因素的影響。隨著農(nóng)藥和化肥的大量投入，農(nóng)田中蜣螂和蚯蚓等生物數(shù)量顯著下降[15]。蜣螂在沙壤土的產(chǎn)卵深度偏淺，沙土偏深，黏土介于兩者之間，沙壤土對屎克螂產(chǎn)卵有利，黏土次之，沙土最差[18]。雖然在玉米田投放蜣螂可以在一定程度上提高玉米產(chǎn)量，但本研究是在常年免耕玉米田展開的試驗，化肥用量較少，同時本研究中的蜣螂被尼龍網(wǎng)固定在較小的空間進行活動，在大田條件下，如何控制蟑螂的活動范圍并降低鮮牛糞對玉米生長的不利影響等問題有待進一步研究。

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