壯偉遠(yuǎn)盲蚓(Amynthas robustus)和南美岸蚓(Pontoscolex corethrurus)的人工生長(zhǎng)繁殖及其對(duì)赤紅壤碳氮磷素的影響

王皓宇，張 池，吳家龍，周 波，戴 軍

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院/廣東省土地利用與整治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/國(guó)土資源部建設(shè)用地再開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部華南耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642；2.廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所，廣東 廣州 510650；3.廣東省土地開(kāi)發(fā)整治中心，廣東 廣州 510635；4.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所/廣東省茶樹(shù)資源創(chuàng)新利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640)

【研究意義】蚯蚓被稱為是“生態(tài)系統(tǒng)的工程師”[1-2]，對(duì)有機(jī)物的分解和腐殖質(zhì)的形成等養(yǎng)分循環(huán)過(guò)程、維持和提高土壤肥力、修復(fù)退化和污染土壤有重要影響[3-4]。蚯蚓的種類豐富，不同生態(tài)型的蚯蚓對(duì)食物的偏好具有明顯差異[5]。內(nèi)棲型蚯蚓主要生活在土壤5～15 cm土層，生物擾動(dòng)能力高，偏好取食富含有機(jī)質(zhì)的土壤，能夠很好地將有機(jī)物和土壤混合，對(duì)土壤物理結(jié)構(gòu)及養(yǎng)分循環(huán)都有顯著的促進(jìn)作用[6]。因此，探討食土內(nèi)棲型蚯蚓的生長(zhǎng)繁殖條件及其對(duì)土壤的作用是生物修復(fù)土壤技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵[4,7-8]。已有的蚯蚓繁殖研究較多關(guān)注于表?xiàng)万球境嘧訍?ài)勝蚓、南美岸蚓的生長(zhǎng)繁殖[9-13]。赤子愛(ài)勝蚓取食高腐殖物質(zhì)，較難在土壤中長(zhǎng)時(shí)間生存。南美岸蚓在華南地區(qū)分布較廣，但其為入侵蚓種[14-15]，不適于大規(guī)模飼養(yǎng)和田間應(yīng)用。因此，探明華南地區(qū)本土內(nèi)層種蚯蚓的繁殖條件極其重要，國(guó)內(nèi)卻鮮有報(bào)道?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】李翰青[16]利用13C示蹤的室內(nèi)微宇宙實(shí)驗(yàn)分析了Pheretimacorethrurus對(duì)凋落物和赤紅壤有機(jī)碳轉(zhuǎn)化過(guò)程的調(diào)控作用。劉賓等[17]在實(shí)驗(yàn)室條件下探討了威廉腔環(huán)蚓(P.guillelmi)紅壤氮素肥力的影響。劉德輝等[18]通過(guò)盆缽生物試驗(yàn)研究了秉氏環(huán)毛蚓(P.pingi.)在有機(jī)物料(稻草、花生秸、油菜秸)的紅壤共同作用下經(jīng)過(guò)100 d的培養(yǎng)土壤全磷和有效磷的影響。【本研究切入點(diǎn)】目前華南地區(qū)特有蚓種A.robustus對(duì)華南地區(qū)酸性赤紅壤碳氮磷素遷移轉(zhuǎn)化的影響以及與P.corethrurus差異，至今仍不清晰。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】探究P.corethrurus和A.robustus的最適有機(jī)物料，探究二者對(duì)赤紅壤碳氮磷遷移轉(zhuǎn)化的影響。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試蚯蚓為廣東優(yōu)勢(shì)蚓種P.corethrurus和A.robustus，二者均為內(nèi)棲型蚯蚓，采自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)樹(shù)木園內(nèi)。所有蚯蚓在實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定培養(yǎng)一周后，選取個(gè)體大小相似，具有成熟環(huán)的健壯蚯蚓約10 g·pot-1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。供試土壤采自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)樹(shù)木園內(nèi)。樣品自然風(fēng)干后，過(guò)2 mm篩備用。其基本理化性質(zhì)為：<0.002 mm黏粒含量為23.97 %±0.5 %，粉粒23.21 %±0.4 %，砂粒52.82 %±0.2 %，pH為4.25±0.02，有機(jī)碳和全氮分別為(26.98±0.69)、(1.85±0.05)g·kg-1，C/N為14.60±0.20。供試有機(jī)物料為牛糞和蘑菇渣，分別取自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)科學(xué)院養(yǎng)殖場(chǎng)和廣東某蘑菇生產(chǎn)企業(yè)種植平菇后的下腳料，牛糞、蘑菇渣腐熟自然條件下堆置后，風(fēng)干磨碎篩備用。

1.2 研究方法

本研究通過(guò)添加不同有機(jī)物料(牛糞、蘑菇渣)混合土壤(2 kg)和接種蚯蚓(約10 g)進(jìn)入塑料盆缽(16 cm×18 cm)進(jìn)行室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)共設(shè)置9個(gè)處理，每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)。各處理布置如表2所示。所有處理的土壤或有機(jī)物混合土壤基質(zhì)均調(diào)節(jié)水分至田間持水量60 %，25 ℃穩(wěn)定24 h后，在室溫25 ℃濕度40 %的條件下進(jìn)行蚯蚓接種和培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行期間采用稱重法調(diào)節(jié)土壤水分含量。不接種蚯蚓的對(duì)照處理也采用相同方法進(jìn)行設(shè)置。隨后在培養(yǎng)15、30、45、60、75、90 d時(shí)，進(jìn)行破壞性采樣，對(duì)蚯蚓生物量、數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在90 d培養(yǎng)后對(duì)所有基質(zhì)風(fēng)干和研磨，分別過(guò)2和0.149 mm篩裝袋備用，以便土壤的pH、有機(jī)碳、可溶性碳、全氮、堿解氮、全磷、有效磷的測(cè)定。

表1 供試物料基本理化性質(zhì)

表2 蚯蚓接種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

1.3 土壤理化性質(zhì)測(cè)定方法

土壤pH測(cè)定選用pH 計(jì)電位法(1∶2.5 土水比)；土壤有機(jī)碳用K2Cr2O7外加熱氧化法；可溶性碳為0.5 mol·L-1K2SO4浸提，重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定；全氮的測(cè)定采用凱氏消煮法；全磷測(cè)定采用氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法；有效磷采用氟化銨-鹽酸浸提后使用鉬銻抗比色法；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法[19]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)主要使用SPSS16.0 和R統(tǒng)計(jì)軟件的ade4程序包進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)于蚯蚓生長(zhǎng)繁殖狀況，主要通過(guò)方差分析(ANOVA)和鄧肯多重比較來(lái)分析不同時(shí)期各處理對(duì)于蚯蚓生長(zhǎng)繁殖的差異；培養(yǎng)結(jié)束后土壤的理化屬性分析主要通過(guò)方差分析(ANOVA)對(duì)于不同處理間土壤的差異進(jìn)行分析。主成分分析(Principal Components Analysis)通過(guò)在R中導(dǎo)入ADE-4軟件包，將各處理中相互關(guān)聯(lián)的多個(gè)變量合成少數(shù)獨(dú)立而又能反映總體信息的指標(biāo)，并應(yīng)用置換檢驗(yàn)(Permutation test)比較不同處理間生物質(zhì)量綜合特征的差異；多元數(shù)據(jù)分析結(jié)果利用二維空間載荷圖和得分圖直觀而形象地進(jìn)行反映，處理間的差異顯著性水平用P=0.05表示。為了更直觀和形象的表現(xiàn)各指標(biāo)間的相互關(guān)系，采用可視化相關(guān)分析對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理?xiàng)l件下蚯蚓的生長(zhǎng)繁殖情況

2.1.1 不同處理對(duì)蚯蚓生長(zhǎng)的影響 在培養(yǎng)的前90 d，不同處理中蚯蚓的生物量均隨時(shí)間的增長(zhǎng)呈先升高后下降的趨勢(shì)(圖1-a,b)。其中100 %S的處理中P.corethrurus接種15 d后總生物量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著降低(P<0.05)。在培養(yǎng)周期內(nèi)，蘑菇渣(PC3)和牛糞(PC2)處理P.corethrurus的生物量均高于空白處理(PC1)，且分別在第30和45天最高。第90天的生物量大小依次為：PC2>PC3>PC1，PC2處理蚯蚓生物量顯著高于其他兩種處理(P<0.05)。100 %S的處理中A.robustus在培養(yǎng)45 d時(shí)達(dá)到最大值。在培養(yǎng)周期內(nèi)，牛糞(AR2)和蘑菇渣(AR3)處理的蚯蚓生物量均高于空白處理(AR1)，且均在75 d時(shí)有最大值，第90天的蚯蚓生物量大小依次為：AR2>AR3>AR1，AR2、AR3顯著高于AR1(P<0.05)。P.corethrurus在不同處理?xiàng)l件下培養(yǎng)第45天的生物量分別為7.42、16.38、12.48 g，除PC1處理外，PC2、PC3處理蚯蚓生物量均顯著升高，且各處理間差異極顯著(P<0.001)。A.robustus在不同處理?xiàng)l件第45天AR2(15.61 g)和AR3(17.45 g)處理的蚯蚓生物量均高于AR1(14.04 g)(P<0.05)。

2.1.2 不同處理對(duì)蚯蚓繁殖情況的影響 從圖1-c，d可看出,不同處理中P.corethrurus數(shù)量在培養(yǎng)周期內(nèi)隨時(shí)間的推移呈先平穩(wěn)后下降的趨勢(shì)，PC2與PC3處理差異顯著(P<0.05)，處理PC2、PC1蚯蚓數(shù)量在30 d時(shí)有小的漲幅，之后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而遞減；A.robustus隨時(shí)間的延長(zhǎng)變化相對(duì)平穩(wěn)，處理AR1、AR3在45 d時(shí)出現(xiàn)數(shù)量下降趨勢(shì)，而AR2數(shù)量在90 d內(nèi)未發(fā)生變化。

圖1 不同處理蚯蚓生長(zhǎng)繁殖情況Fig.1 The growth and fecundity of earthworms under different treatments

2.1.3 不同處理下蚯蚓生物學(xué)特征的定量比較 如表3所示，在第90天時(shí)，PC2處理P.corethrurus的存活率顯著高于PC3和PC1處理(P<0.01)。A.robustus接種90 d后存活率極高，且各處理間差異不顯著，其中AR2處理存活率為100 %。培養(yǎng)結(jié)束后PC2處理P.corethrurus的失重率(18.44 %)顯著低于PC3(55.36 %)和PC1(71.72 %)處理(P<0.01)。AR1處理A.robustus的失重率(7.40 %)顯著高于AR2(-47.25 %)和AR3(-38.30 %)處理(P<0.05)。P.corethrurus在3種處理下最大單體重為PC3(0.60 g)>PC2(0.47 g)>PC1(0.34 g)，且各處理差異極顯著(P<0.01)。A.robustus在3種處理下最大單體重分別為AR1(4.68 g)、AR2(5.30 g)、AR3(5.24 g)，各處理間差異不顯著，AR2處理得到最大單體重。

表3 兩種蚯蚓在不同物料中存活、生長(zhǎng)情況的定量比較

2.1.4 2種蚯蚓生長(zhǎng)特性主成分分析 如圖2所示，第一主成分(Ax1)和第二主成分(Ax2)的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到99.7 %。其中：第一主成分(Ax1)的方差貢獻(xiàn)率為93.3 %，與存活率、生物量和失重率密切相關(guān)(P=0.001)。蚯蚓處理PC和AR生物學(xué)性質(zhì)差異主要體現(xiàn)在第一主成分上。相關(guān)分析結(jié)果顯示(圖5)：蚯蚓的生物量與存活率之間有顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，生物量與失重率之間有顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。

圖2 生物學(xué)特征主成分分析Fig.2 Principal component analysis of biological properties in treatments

2.2 蚯蚓對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

不同有機(jī)物料處理中不同蚯蚓對(duì)土壤pH影響有明顯差異。由圖3-a可以看出，在不添加物料的處理中，2種蚯蚓均使土壤pH增高，其中PC1和AR1處理的pH值分別高于不添加蚯蚓CK1處理0.31、0.27，且達(dá)到顯著水平(P<0.05)。在添加牛糞的處理中，AR2的pH顯著高于CK2處理0.17，而PC2的pH顯著低于CK2處理0.66。在添加蘑菇渣處理中，兩種蚯蚓活動(dòng)均使土壤pH降低，PC3與AR3的pH和CK3處理相比分別下降0.32、0.38(P<0.05)。100 %S的處理中PC1、CK1的有機(jī)碳含量比AR1分別顯著提高了3.34、2.06 g·kg-1(P<0.05)；5 %Ma+95 %S的處理中CK2有機(jī)碳含量最高，PC2和AR2有機(jī)碳含量分別比CK2顯著降低了5.87、8.02 g·kg-1(P<0.05)；5 %Mc+95 %S的處理中PC3有機(jī)碳含量最高，比CK3和AR3顯著增加了10.55、6.92 g·kg-1(圖3-b；P<0.05)。對(duì)于可溶性有機(jī)碳，蚯蚓作用后的土壤可溶性有機(jī)碳均顯著降低(圖3-e；P<0.05)，與各自對(duì)應(yīng)的空白處理相比較，5 %Mc+95 %S處理中蚯蚓活動(dòng)后DOC含量下降率最大(PC3下降85.71 %，AR3下降93.23 %)，100 %S處理蚯蚓活動(dòng)后DOC下降水平居于其次(PC1下降84.85 %，AR1下降87.88 %)，5 %Ma+95 %S處理DOC下降率最低(PC2下降72.04 %，AR2下降87.10 %)。全氮含量比較中其情況與有機(jī)碳變化趨勢(shì)一致。100 %S的處理中PC1>CK1>AR1(P<0.05)；5 %Ma+95 %S的處理中CK2>PC2>AR2(P<0.05)；5 %Mc+95 %S的處理中PC3全氮含量最高，比CK3和AR3分別高出0.63、0.42 g·kg-1(圖3-c；P<0.05)。對(duì)于堿解氮，100 %S的處理中添加蚯蚓的堿解氮含量均上升，PC1相比CK1處理提高72.8 mg·kg-1(圖3-f；P<0.05)；5 %Ma+95 %S的處理中PC2、AR2處理堿解氮含量與CK2相比分別下降28、11.67 mg·kg-1。

有效磷比較中，100 %S的處理中添加蚯蚓的有效磷含量均上升，且PC1處理的有效磷差異顯著(圖3-g；P<0.05)；5 %Ma+95 %S的處理中PC2、AR2處理有效磷含量與CK2相比都有下降，AR2下降達(dá)到極顯著差異(P<0.01)；5 %Mc+95 %S的處理中PC3、AR3處理有效磷含量低于CK3處理，并且有達(dá)到極顯著差異。對(duì)于碳氮比，100 %S的處理中各處理碳氮比無(wú)顯著差異(P>0.05)；5 %Ma+95 %S的處理中PC2、AR2相比CK2分別減少了1.53、0.79，差異顯著；5 %Mc+95 %S的處理中PC3、AR3相比CK3分別提高0.41、0.19但差異不顯著(圖3-h)。

圖中白色柱代表不添加蚯蚓處理，灰色柱代表添加P.corethrurus，黑色柱代表添加A.robustus。大寫字母表示同種蚯蚓在不同物料處理下在P<0.05水平下差異顯著性；小寫字母表示同種物料下不同蚯蚓處理在P<0.05水平下差異顯著性

如圖4所示，在主成分載荷圖中(圖4-a)第一主成分(Ax1)和第二主成分(Ax2)的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到74.0 %。其中：第一主成分(Ax1)的方差貢獻(xiàn)率為61.4 %，與有機(jī)碳、全氮、全磷、有效磷、碳氮比、碳磷比和氮磷比密切相關(guān)(P=0.001)。第二主成分(Ax2)的方差貢獻(xiàn)率為12.6 %，與堿解氮、可溶性有機(jī)碳密切相關(guān)(P=0.001)。通過(guò)主成分得分圖(圖4-b)可以看出同種物料處理?xiàng)l件下，不同種蚯蚓對(duì)土壤碳氮磷的影響差異主要體現(xiàn)在第二主成分上，主要在堿解氮和可溶性有機(jī)碳上體現(xiàn)差異。而同種蚯蚓在不同物料處理?xiàng)l件下對(duì)土壤碳氮磷的影響差異主要表現(xiàn)在第一主成分上，主要在有機(jī)碳、全氮、全磷、有效磷、碳氮比、碳磷比和氮磷比上體現(xiàn)差異。

圖4 南美岸蚓和壯偉遠(yuǎn)盲蚓對(duì)土壤碳氮磷主成分分析Fig.4 Principal component of soil carbon,nitrogen and phosphorus were analyzed by P.corethrurus and A.robustus

圖5中對(duì)角線的左下方，給出了2個(gè)屬性的散點(diǎn)圖，可以看到第4行第2列的散點(diǎn)圖顯示出有機(jī)碳和全氮具有很高的線性相關(guān)性。對(duì)角線的右上方，數(shù)字表示兩個(gè)屬性的相關(guān)性值，(最大值為1)，星號(hào)表示兩者的顯著程度。結(jié)果顯示：有機(jī)碳、全氮、全磷、有效磷、碳磷比、氮磷比之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.001)；pH與有機(jī)碳、可溶性有機(jī)碳、全氮、碳氮比呈顯著正相關(guān)(P<0.05)與全磷、有效磷、碳磷比、氮磷比呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.001)。

對(duì)角線上顯示的是分布圖；左下部顯示的是具有擬合線的雙變量散點(diǎn)圖；右上部顯示的是相關(guān)系數(shù)以及顯著性水平，**表示相關(guān)性達(dá)到P<0.01顯著水平；***表示相關(guān)性達(dá)到P<0.001極顯著水平

3 討 論

3.1 內(nèi)層種蚯蚓的生長(zhǎng)繁殖特征

本研究中的A.robustus和P.corethrurus是華南地區(qū)常見(jiàn)的2種蚯蚓[4，20]。A.robustus主要以土壤顆粒和有機(jī)物的混合物為食，一般活動(dòng)于5～15 cm礦質(zhì)土層。P.corethrurus廣泛分布在泛熱帶地區(qū)，也是中國(guó)南嶺以南地區(qū)唯一的外來(lái)入侵內(nèi)棲型蚯蚓[14-15]。本研究顯示南美岸蚓和壯偉遠(yuǎn)盲蚓的生長(zhǎng)繁殖特征的異同之處。首先，添加有機(jī)物料都可以促進(jìn)兩種內(nèi)棲型蚯蚓生長(zhǎng)。從培養(yǎng)第15天開(kāi)始，在土壤中添加5 %牛糞和蘑菇渣均能顯著提高蚯蚓生物量。這與Barois等研究顯示“與礦質(zhì)土壤相比，添加有機(jī)底物喂養(yǎng)蚯蚓將會(huì)有更高的生長(zhǎng)”的結(jié)果一致[21]。Lowe和Butt綜述他人研究結(jié)果也得出內(nèi)棲型蚯蚓喜歡取食混合有機(jī)物料的土壤，特別是有機(jī)物料聚集的地方[22]。因此，添加有機(jī)物料是飼養(yǎng)內(nèi)棲型蚯蚓的關(guān)鍵。其次，添加有機(jī)物料的碳氮磷素化學(xué)計(jì)量特征影響內(nèi)棲型蚯蚓的生長(zhǎng)。本研究顯示添加牛糞處理對(duì)P.corethrurus生長(zhǎng)和維持生物量的效果最顯著，而添加蘑菇渣處理對(duì)A.robustus生長(zhǎng)和維持生物量的效果最顯著。與蘑菇渣相比，牛糞C/N(14.9∶1)和C/P(71.6∶1)相對(duì)較低，表明有機(jī)物碳氮比和碳磷比的高低、特別是氮素和磷素是南美岸蚓生長(zhǎng)的關(guān)鍵限制因素[12，23]。而壯偉遠(yuǎn)盲蚓能在添加較高碳氮比和碳磷比的蘑菇渣土壤中生存[8]，表明其生長(zhǎng)主要受碳素的影響，氮素和磷素對(duì)它的限制作用不強(qiáng)。再次，蚯蚓生長(zhǎng)特征差異與蚯蚓自身的取食和消化生理特征密不可分[12]。本研究試驗(yàn)期為90 d，有機(jī)物料于試驗(yàn)初期一次性加入土壤，2種內(nèi)棲蚯蚓則以相同的生物量但不同數(shù)量接種至培養(yǎng)基質(zhì)。由于與A.robustus相比，P.corethrurus體積小，因此其在盆中的接種數(shù)量大，種間競(jìng)爭(zhēng)激烈。隨著培養(yǎng)時(shí)間的增長(zhǎng)，P.corethrurus在試驗(yàn)后期生物量急劇下降。García和Fragoso[12]在用不同植物殘?bào)w等有機(jī)物(菌類、木屑、可可樹(shù))混合土壤飼養(yǎng)南美岸蚓的實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)在45 d培養(yǎng)時(shí)間后南美岸蚓生物量開(kāi)始下降。物料中生物可利用養(yǎng)分的缺乏也許是造成這種現(xiàn)象的原因。而A.robustus則在同樣條件下則能正常生長(zhǎng)。這也進(jìn)一步表明P.corethrurus屬于多腐殖質(zhì)亞型(polyhumic)內(nèi)棲型蚯蚓，而A.robustus屬中腐殖質(zhì)亞型(mesohumic)內(nèi)棲型蚯蚓。對(duì)P.corethrurus進(jìn)行飼養(yǎng)，必須不斷添加高腐殖質(zhì)有機(jī)物料，保持其生長(zhǎng)所需；而對(duì)于A.robustus飼養(yǎng)，則低腐殖質(zhì)也可滿足其生長(zhǎng)。另外，對(duì)于蚯蚓繁殖來(lái)講，其受蚯蚓自身品種、接種密度、培養(yǎng)基質(zhì)種類、形態(tài)和養(yǎng)分、環(huán)境溫度和濕度等多種原因影響。內(nèi)棲型蚯蚓與表?xiàng)万球颈容^，其本身的繁殖率相對(duì)較低[24]，因此目前國(guó)內(nèi)外成功繁殖內(nèi)棲型蚯蚓的研究十分少[13]。本試驗(yàn)研究顯示僅有P.corethrurus在培養(yǎng)30 d時(shí)5 %牛糞處理的蚯蚓數(shù)量有小幅度的增長(zhǎng)。P.corethrurus作為華南地區(qū)唯一的外侵型蚯蚓，其對(duì)環(huán)境較強(qiáng)的適應(yīng)性和抗干擾性是促成外來(lái)種大量繁殖變?yōu)閮?yōu)勢(shì)種的重要原因[25-26]。但是，入侵蚓進(jìn)入自然環(huán)境容易搶奪其他土著蚓的食物和空間，造成本地生物的減少和滅絕，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)凋落物分解、養(yǎng)分循環(huán)和植物生長(zhǎng)等一系列變化[27]。因此，對(duì)于內(nèi)棲型蚯蚓的人工繁殖，仍建議采用本地蚓種進(jìn)行。

3.2 不同種類蚯蚓對(duì)添加不同有機(jī)物料赤紅壤pH和碳氮磷素轉(zhuǎn)化的影響

蚯蚓活動(dòng)能夠顯著影響土壤pH值[4]。本研究結(jié)果顯示，接種南美暗蚓和壯偉遠(yuǎn)盲蚓均使未添加有機(jī)物料處理pH顯著提高了0.31和0.27個(gè)單位，接種壯偉遠(yuǎn)盲蚓使添加牛糞的土壤pH提高了0.17個(gè)單位。前人研究也證實(shí)[28]：在酸性旱地土中(pH 4.25)，接種南美岸蚓、壯偉遠(yuǎn)盲蚓后，土壤pH值顯著提高0.2～0.8個(gè)單位，而且兩者均使土壤趨于中性。南美岸蚓能夠調(diào)節(jié)土壤酸堿性的原因可能是其具有發(fā)達(dá)的鈣腺，能夠調(diào)節(jié)自身對(duì)土壤酸度的耐受能力[29]。而對(duì)于壯偉遠(yuǎn)盲蚓，由于其不具備鈣腺[30]，提升土壤pH可能與皮膚或腸道分泌Ca2+、Mg2+、K+等鹽基離子有關(guān)[28]。但是隨著有機(jī)物料和蚯蚓同時(shí)添加入土壤中，南美岸蚓和壯偉遠(yuǎn)盲蚓分別對(duì)牛糞和蘑菇渣具有較強(qiáng)的分解能力，大量有機(jī)酸物質(zhì)的產(chǎn)生也許是造成土壤pH的明顯下降的原因。

在土壤形成的過(guò)程中，內(nèi)棲型蚯蚓的存在對(duì)有機(jī)質(zhì)的影響顯著。本研究在100 %土壤處理中，南美岸蚓和壯偉環(huán)盲蚓活動(dòng)對(duì)土壤有機(jī)碳和全氮的影響差異較大。P.corethrurus可以提高未添加有機(jī)物料土壤中有機(jī)碳和全氮的含量，A.robustus的接種導(dǎo)致了其含量顯著降低。由于在短時(shí)間內(nèi)，內(nèi)層種蚯蚓選擇性取食土壤顆粒，受腸道消化研磨作用影響，新鮮蚓糞中有機(jī)質(zhì)的分布發(fā)生變化，隨之帶來(lái)土壤粗顆粒中的有機(jī)質(zhì)顯著下降，而細(xì)顆粒中的有機(jī)質(zhì)趨于增加[31]。崔瑩瑩[32]研究證實(shí)壯偉遠(yuǎn)盲蚓接種后未添加有機(jī)物料的土壤中>2000 μm團(tuán)聚體比例顯著大于南美岸蚓，2000～250 μm團(tuán)聚體比例前者顯著小于后者。因此，本研究中，與南美岸蚓相比較，壯偉遠(yuǎn)盲蚓更喜歡取食粗顆粒土壤，這些土壤顆粒上的有機(jī)質(zhì)優(yōu)先被消化分解可能是A.robustus接種造成土壤有機(jī)質(zhì)顯著下降的原因?？扇苄蕴?，堿解氮和有效磷是土壤中生物最容易利用的形態(tài)。在100 %土壤處理中，P.corethrurus作用提高了土壤堿解氮和有效磷的含量。南美岸蚓通常分泌大量富氮分泌物[24，33]以及某些特殊功能菌促進(jìn)土壤磷酸酶產(chǎn)生和加速有機(jī)磷的礦化可能是導(dǎo)致上述現(xiàn)象的原因[34-35]。

在添加有機(jī)物料處理中，土壤全量碳氮磷和有效態(tài)養(yǎng)分均顯著增加。但是，當(dāng)蚯蚓和有機(jī)物料同時(shí)添加后，各處理土壤碳氮磷的全量和有效態(tài)含量變化趨勢(shì)不完全一致。全量養(yǎng)分的變化與添加有機(jī)物料的碳氮比和碳磷比有顯著相關(guān)性。碳氮比和碳磷比相對(duì)較高的蘑菇渣和蚯蚓同時(shí)接種的處理中，蚯蚓活動(dòng)顯著促進(jìn)了碳氮磷在土壤中儲(chǔ)存。這一現(xiàn)象可能與體系中微生物生物量或種群結(jié)構(gòu)的變化有關(guān)。通常土壤中細(xì)菌的碳氮比為5∶8，真菌的碳氮比為9∶ 15，而細(xì)菌的碳磷比通常也比真菌低得多。具有較高碳氮比(25.3∶1)和碳磷比(114.3∶1)的蘑菇渣加入后對(duì)體系內(nèi)真菌的刺激作用會(huì)高于細(xì)菌。而真菌對(duì)底物的長(zhǎng)期利用能力和原有碳的保持能力通常高于細(xì)菌[36]，碳磷比大時(shí)微生物也更容易固定磷[35]，因此蚯蚓作用后蘑菇渣土壤處理中有機(jī)碳氮磷處于相對(duì)較高的水平。同時(shí)，由于南美岸蚓是多腐殖質(zhì)亞型內(nèi)棲型蚯蚓，它具有相對(duì)較強(qiáng)的有機(jī)物料分解轉(zhuǎn)化能力，因而有機(jī)物中較多的碳氮磷進(jìn)入到到土壤中，造成土壤全量碳氮含量顯著高于接種壯偉遠(yuǎn)盲蚓的土壤。對(duì)于有效養(yǎng)分，本研究結(jié)果顯示隨著外源有機(jī)物料和蚯蚓同時(shí)加入，土壤可溶性碳、堿解氮和有效磷含量均低于單獨(dú)加入有機(jī)物料的處理，這可能與處理中蚯蚓和微生物競(jìng)爭(zhēng)活性碳和有效氮磷養(yǎng)分有關(guān)。壯偉遠(yuǎn)盲蚓在蘑菇渣處理中活動(dòng)促使土壤可溶性碳下降量遠(yuǎn)低于南美岸蚓處理，在牛糞中促使有效磷含量遠(yuǎn)低于南美岸蚓處理，蚯蚓對(duì)土壤全量碳氮磷的影響可能是上述變化原因。

4 結(jié) 論

C/N為14.9∶1和C/P為71.6∶1的牛糞更適宜南美岸蚓生長(zhǎng)繁殖，而C/N為25.3∶1和C/P為114∶1的蘑菇渣更適合壯偉遠(yuǎn)盲蚓生長(zhǎng)繁殖。單獨(dú)接種南美岸蚓能夠促進(jìn)土壤全量氮和堿解氮、有效磷含量的增加；單獨(dú)接種壯偉遠(yuǎn)盲蚓則顯著降低土壤有機(jī)碳、全氮和可溶性碳含量。接種蚯蚓和添加有機(jī)物料聯(lián)合作用時(shí)，南美岸蚓活動(dòng)促進(jìn)蘑菇渣處理中土壤全量氮和有機(jī)碳含量的增加，而降低牛糞處理中有機(jī)碳、可溶性碳、堿解氮含量；壯偉遠(yuǎn)盲蚓則降低牛糞處理中有機(jī)碳、全氮、可溶性碳、有效磷含量，蘑菇渣中可溶性碳和有效磷含量。

綜上所述，內(nèi)棲型蚯蚓活動(dòng)能夠影響土壤碳氮磷素養(yǎng)分的循環(huán)和轉(zhuǎn)化。鑒于其為食土型蚯蚓，對(duì)土壤的物理影響也更為強(qiáng)烈，因此可以考慮將內(nèi)棲型蚯蚓應(yīng)用于修復(fù)理化質(zhì)量下降明顯的退化土壤當(dāng)中。