不同冬季作物對稻田蚯蚓及蚯蚓糞產(chǎn)量的影響*

李 超, 趙 楊, 郭立君, 程凱凱, 唐海明, 黃 敏,湯文光, 文 麗, 汪 柯, 崔 婷, 肖小平**

(1.湖南省土壤肥料研究所 長沙 410125; 2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物環(huán)境研究中心 長沙 410128;3.湖南省水稻研究所 長沙 410125; 4.南縣農(nóng)業(yè)局 南縣 413200)

蚯蚓營養(yǎng)豐富, 蛋白質(zhì)含量占干重的56%～65%,蚯蚓自溶液的游離氨基酸含量高達(dá)50～70 g?L?2, 含有10種人體必需的氨基酸, 不飽和脂肪酸含量高,飽和脂肪酸含量低, 微量元素含量豐富, 并因其特殊的生活環(huán)境促使體內(nèi)含有多種活性成分[1]。蚯蚓除可作為傳統(tǒng)的中藥材原料外, 還可用于提取“蚓激酶”“氨基酸”作為輕工業(yè)的重要原料, 以及為現(xiàn)代畜牧業(yè)、漁業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的飼料及餌料[2]。因此, 目前市場上的蚯蚓缺口較大, 蚯蚓養(yǎng)殖將是大勢所趨, 但蚯蚓人工養(yǎng)殖存在勞動力投入大、養(yǎng)殖成本高及及大規(guī)模養(yǎng)殖難度大等難題。中國南方稻區(qū)大約有9.3×106hm2冬閑田, 其中72%較容易開發(fā)利用[3]。冬季的低溫高濕氣候及冬季作物的旱作環(huán)境為蚯蚓提供了良好的生存條件; 同時, 冬季作物的落葉及前茬的稻草秸稈可為蚯蚓提供充足的食物及適宜的生長繁殖條件。因此, 通過在稻田種植冬季作物, 實行水旱輪作, 充分利用冬季的溫光水熱資源, 挖掘稻田蚯蚓產(chǎn)量潛力, 有利于緩解蚯蚓市場缺口大這一難題。

目前, 在稻田水旱輪作系統(tǒng)僅在小麥(Triticum aestivum)-水稻(Oryza sativa)、油菜(Brassica napus)-水稻系統(tǒng)有過少量關(guān)于蚯蚓的報道[4-7], 主要集中在蚯蚓提高水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)[4-5,8], 改善土壤結(jié)構(gòu)[9],活化土壤養(yǎng)分[10-13], 優(yōu)化土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[14]等方面, 而有關(guān)冬季作物對稻田蚯蚓及蚯蚓糞產(chǎn)量的影響研究尚少見相關(guān)報道。落葉是蚯蚓的重要食物來源。通常來說, 作物落葉生物量伴隨作物生物量的增加而增加[15-16], 且不同作物落葉的C/N比不同, 蚯蚓更青睞于取食低C/N比的有機物料[17-19]。同一作物在栽培措施一致的條件下, 高地力水平下良好的土壤環(huán)境有利于作物高產(chǎn)[20], 其較高的落葉生物量可保障蚯蚓食物的充足供應(yīng); 同時, 高地力水平下的土壤有機質(zhì)含量較高, 其有利于蚯蚓種群的增長[21], 而蚯蚓產(chǎn)生的蚯蚓糞可顯著增加后茬作物的地上部生物量及產(chǎn)量[22], 有利于促進(jìn)稻田水旱輪作系統(tǒng)的可持續(xù)性發(fā)展。因此, 本研究基于大田調(diào)查, 以冬閑田為對照, 擬開展冬季種植紫云英(Astragalus sinicus)及油菜不同產(chǎn)量水平下的稻田蚯蚓及蚯蚓糞產(chǎn)量差異研究, 以期為促進(jìn)稻田蚯蚓增效及緩解蚯蚓市場缺口提供一定理論及技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域與供試材料

研究區(qū)域地處湖南省益陽市南縣三仙湖鎮(zhèn), 年平均氣溫16.6 ℃, 降水量1237.7 mm, 雨日136.3 d, 日照時數(shù)1775.7 h, 蒸發(fā)量1236.2 mm。屬亞熱帶過渡到季風(fēng)濕潤氣候類型。土壤類型為紫潮泥黏土。該區(qū)域采用水旱輪作模式, 淹水季種植水稻, 旱作季種植冬季作物紫云英及油菜, 品種分別為‘湘紫1號’和‘華湘油16號’, 均采用免耕直播栽培。

蚯蚓鑒定主要參照《中國動物圖譜——環(huán)節(jié)動物》[23]和《中國土壤動物檢索圖鑒》[24]。經(jīng)鑒定,該研究區(qū)域的優(yōu)勢蚯蚓種群為土壤中自然存在的深棲類表土排糞的威廉環(huán)毛蚓(Pheretima guillelmi)[4],其在冬季作物生長季由田埂等周邊生境陸續(xù)遷至田間進(jìn)行生長繁殖, 水稻生長季灌水后由田間遷至田埂等周邊生境進(jìn)行避難過渡。因此, 本研究僅研究冬季作物生長期內(nèi)的蚯蚓(威廉環(huán)毛蚓)及蚯蚓糞產(chǎn)量。

1.2 研究設(shè)計

同一區(qū)域同一土壤類型下, 稻田不同冬季作物不同產(chǎn)量水平下的落葉類型、落葉產(chǎn)量等差異較大,進(jìn)而可能影響蚯蚓的生長繁殖。因此, 為探明自然生產(chǎn)條件下不同冬季作物不同產(chǎn)量水平間的蚯蚓及蚯蚓糞產(chǎn)量差異, 本研究基于2017?2020年的大田調(diào)查, 以冬閑(T1)為對照, 將冬種紫云英(T2)及油菜(T3)的不同田塊的產(chǎn)量劃分為低、中、高3類,分別為低產(chǎn)紫云英(T2-L)、中產(chǎn)紫云英(T2-M)、高產(chǎn)紫云英(T2-G)、低產(chǎn)油菜(T3-L)、中產(chǎn)油菜(T3-M)、高產(chǎn)油菜(T3-G), 共計7個調(diào)查處理。每個調(diào)查處理挑選有代表性的田塊5塊, 每個田塊面積2000 m2左右。種植冬季作物的田塊在水稻收獲后,及時用開溝機開好廂溝、圍溝和腰溝, 溝深15～20 cm,溝寬20～30 cm, 做到溝溝相通。紫云英10月中旬播種, 播種量為22.5 kg?hm?2, 油菜10月中旬播種, 采用免耕直播栽培, 播種、施肥及病蟲草害管理參照作者已發(fā)表文章[25]。

1.3 測定項目與方法

降雨量及氣溫: 數(shù)據(jù)來源于湖南省益陽市南縣氣象局, 包括2017?2020年冬季作物生長期(10月至翌年4月)的逐日平均氣溫、逐日降雨量。5 ℃為蚯蚓的生物學(xué)起點溫度, 低于5 ℃蚯蚓進(jìn)入休眠狀態(tài)。故活動積溫Y=N×T,N為氣溫≥5 ℃的天數(shù),T為氣溫≥5 ℃的平均氣溫; 有效積溫K=N(T?5)。

土壤有機質(zhì): 2020年油菜成熟期及紫云英翻壓前, 每個調(diào)查田塊用土鉆按棋盤法選取15個點, 取0～20 cm耕層土壤, 室內(nèi)風(fēng)干除雜后, 采用高溫外加熱重鉻酸鉀氧化-容量法測量土壤有機質(zhì)含量。

冬季作物測產(chǎn): 2020年油菜成熟期, 每個田塊按5點取樣法選取5個取樣點, 每個取樣點測量4 m2,脫粒風(fēng)干后稱取干重, 然后以9%的籽粒含水量計算油菜產(chǎn)量。紫云英盛花期, 挑晴朗天氣在每個田塊選取5個取樣點, 每個取樣點測量1 m2, 稱鮮重測產(chǎn)。

蚯蚓及蚯蚓糞測產(chǎn): 在油菜及紫云英測產(chǎn)后, 對應(yīng)每個田塊按對角線取樣法, 每條對角線取樣7個點, 共13個點, 每個點測量1 m2, 取樣深度20 cm, 將蚯蚓人工挖出并計數(shù), 去除泥土等雜物后稱鮮重。同時在每個調(diào)查點內(nèi)選取40 cm×30 cm的代表性樣方, 將其土壤表層蚯蚓糞收集帶回實驗室, 去除秸稈、福壽螺殼等雜物后風(fēng)干稱重。最后按0.9的廂面系數(shù)(廂寬∶溝寬=9∶1)折算冬季作物生長期內(nèi)的蚯蚓及蚯蚓糞產(chǎn)量。此處, 水稻生長季灌溉階段(5月下旬至9月中旬), 蚯蚓無法生存, 水稻生育后期(9月下旬至10月上旬)斷水后, 雖有幼齡蚯蚓逐漸遷入田埂附近區(qū)域, 但蚯蚓糞產(chǎn)量極低, 可忽略。因此,本文中的蚯蚓糞產(chǎn)量被視為冬季作物生長期內(nèi)蚯蚓所產(chǎn)生的糞的產(chǎn)量。

變幅為T2或T3模式下3個冬季作物產(chǎn)量水平(L、M、G)各指標(biāo)值的最大值減去最小值再除以平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運用SPSS Statistics 21、Excel 2007實用數(shù)據(jù)分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗期間降雨量和氣溫的變化特征

表1表明: 不同年度間冬季作物生長期內(nèi)的降雨量差異較大, 2018?2019年10?12月的降雨量占總降雨量的43.1%, 而2017?2018年、2019?2020年僅分別為21.7%、21.3%。2018?2019年10月、11月、12月的降雨量分別為2017?2018年的1.9倍、1.9倍和9.0倍, 為2019?2020年的1.9倍、2.3倍和3.1倍。降雨量CV值較大的月份主要集中在10月至翌年2月, 在32.6%～97.5%波動, 表現(xiàn)為12月>11月>10月>1月>2月。結(jié)果表明10?12月是造成不同年度間冬季作物生長期內(nèi)降雨量差異的關(guān)鍵月份。

表1 2017—2020年試驗區(qū)冬季作物生育期內(nèi)的降雨量Table 1 Rainfall during the growing season of winter crops in 2017?2020 in the study area

表2表明: 冬季作物生長期(10月至翌年4月)內(nèi), 連續(xù)3年氣溫≤5 ℃的月份均出現(xiàn)在12月至翌年1月, 且不同年度間的霜凍(≤0 ℃)天數(shù)波動較大?！? ℃及霜凍期主要集中在1月。不同年份間冬季作物生長期內(nèi)的活動積溫差異較小, CV值僅為7.3%, 但12月至翌年2月的活動積溫CV值達(dá)31.0%, 其中2018?2019年的活動積溫最低, 僅為353.5 ℃, 較2017?2018年、2019?2020年分別降低39.8%、47.8%。2018?2019年12月、1月、2月的活動積溫較2017?2018年分別降低34.5%、25.1%、54.4%, 較2019?2020年分別降低38.5%、30.5%、64.9%。不同年度間及不同月份間的有效積溫差異的表現(xiàn)規(guī)律同活動積溫一致。表明不同年份間冬季作物生長期內(nèi)的積溫差異較大, 主要集中在12月至翌年2月的低溫期。

表2 2017—2020年研究區(qū)冬季作物生育期內(nèi)的積溫Table 2 Accumulated temperature during the growing season of winter crops in 2017?2020 in the study area

2.2 冬季作物產(chǎn)量

2019年紫云英(T2)平均產(chǎn)量較2018年和2020年分別減少33.5%和37.3%, 2019年油菜(T3)平均產(chǎn)量較2018年和2020年分別減少20.3%和36.5%。2019年的紫云英產(chǎn)量變幅較2018年、2020年分別增加15.0個百分點、23.4個百分點, 油菜分別增加5.8個百分點、30.5個百分點, T2的平均變幅較T3增加63.1個百分點。紫云英的產(chǎn)量CV值變化范圍為19.0%～30.2%, 表現(xiàn)為T2-M>T2-L>T2-G。油菜產(chǎn)量CV值變化范圍為17.9%～37.9%, 表現(xiàn)為T3-L>T3-M>T3-G。油菜產(chǎn)量CV值變化范圍大于T2, 但T3的平均CV值較T2僅增加2.4%, 未達(dá)顯著差異(表3)。結(jié)果表明同一冬季作物不同年份間的產(chǎn)量變幅差異較大, 高產(chǎn)田塊的冬季作物產(chǎn)量變異小, 穩(wěn)產(chǎn)性更好, 以冬種油菜效果最佳。

表3 2018—2020年冬季作物產(chǎn)量Table 3 Yields of winter crops in 2018?2020

2.3 土壤有機質(zhì)

土壤有機質(zhì)含量(3種產(chǎn)量水平的均值)表現(xiàn)為T3>T2>T1, 冬種紫云英及油菜的土壤有機質(zhì)含量較冬閑分別增加10.1%、16.0%(圖1)。冬種紫云英及油菜條件下, 土壤有機質(zhì)含量均伴隨冬季作物產(chǎn)量的增加而顯著遞增(P<0.05)。表明種植冬季作物有利于提高土壤的有機質(zhì)含量, 其中冬種油菜效果更好。

圖1 不同冬季作物條件下的土壤有機質(zhì)含量Fig.1 Effects of different winter crops and their yield levels on the content of soil organic matter

2.4 蚯蚓產(chǎn)量

從表4可知, T1的蚯蚓密度及蚯蚓產(chǎn)量范圍分別為8.4～12.8條?m?2和290～428 kg?hm?2, T2分別為11.2～30.8條?m?2和368～1054 kg?hm?2, T3分 別 為20.4～49.1條?m?2和763～1845 kg?hm?2, 平均蚯蚓密度及蚯蚓產(chǎn)量均表現(xiàn)出T3>T2>T1, T2和T3的平均蚯蚓密度較T1分別顯著增加91.7%和236.1% (P<0.05),T2和T3的平均蚯蚓產(chǎn)量較T1分別顯著增加86.2%和265.2%, T3的平均蚯蚓密度及蚯蚓產(chǎn)量較T2分別顯著增加75.4%和96.1%。同時, 蚯蚓密度及產(chǎn)量在不同年度間均表現(xiàn)出較大的波動。冬種紫云(T2)條件下, 密度CV值伴隨紫云英產(chǎn)量的增加呈現(xiàn)先增后降的趨勢, 而冬種油菜(T3)條件下, 則伴隨油菜產(chǎn)量的增加而降低, 但均以T2-G和T3-G的蚯蚓密度CV值最低。蚯蚓個體生物量表現(xiàn)為T3>T1>T2, T3的個體生物量較T2、T1分別增加11.9%和8.7%。T2、T3不同年度間的平均蚯蚓密度及產(chǎn)量均伴隨冬季作物產(chǎn)量的增加而增加, 且T2不同年度間的平均蚯蚓密度及產(chǎn)量變幅大于T3, 較T3分別增加17.1個百分點及17.0個百分點。表明冬季作物高產(chǎn)的田塊, 其蚯蚓產(chǎn)量與產(chǎn)量穩(wěn)產(chǎn)性也較高, 以冬種油菜效果更好。

表4 不同冬季作物條件對蚯蚓密度、產(chǎn)量及個體生物量的影響Table 4 Effects of different winter crops and their yield levels on earthworm density, yield, and individual biomass

2.5 蚯蚓糞產(chǎn)量

總體上看, 蚯蚓糞產(chǎn)量表現(xiàn)出同蚯蚓產(chǎn)量相似的趨勢(表5)。T1、T2、T3的蚯蚓糞產(chǎn)量范圍分別為1921～3126 kg?hm?2、3023～10 116 kg?hm?2和6034～18 958 kg?hm?2, 個體蚯蚓糞產(chǎn)量范圍分別為22.9～25.8 g?條?1、27.0～33.8 g?條?1和29.6～39.2 g?條?1, 均表現(xiàn)出T3>T2>T1。T2、T3的平均蚯蚓糞產(chǎn)量較T1分別顯著增加142.7%和373.0%, 平均蚯蚓糞個體產(chǎn)量分別顯著增加25.2%和38.9%。T2、T3不同產(chǎn)量水平間的蚯蚓糞產(chǎn)量在不同年度間的波動規(guī)律同前文的蚯蚓產(chǎn)量。T3的平均蚯蚓糞產(chǎn)量及個體產(chǎn)量較T2分別顯著增加94.9%和11.0%。T2、T3不同年度間的平均蚯蚓糞產(chǎn)量及個體產(chǎn)量均伴隨冬季作物產(chǎn)量的增加而增加, 且T2不同年度間的平均蚯蚓糞產(chǎn)量變幅較T3增加14.6個百分點, 而蚯蚓糞個體產(chǎn)量變幅較T3僅降低1.6個百分點。表明冬季作物高產(chǎn)的田塊, 其蚯蚓糞產(chǎn)量與產(chǎn)量穩(wěn)產(chǎn)性也較高, 冬種油菜效果更好。

表5 不同冬季作物對蚯蚓糞產(chǎn)量及個體產(chǎn)量的影響Table 5 Effects of different winter crops and their yield levels on yield of earthworm cast

2.6 糞蚓比

T1、T2和T3不同產(chǎn)量水平下的平均糞蚓比分別為7.1、9.1和9.0, 平均為8.8, 說明稻田每1 kg威廉環(huán)毛蚯蚓可產(chǎn)生8.8 kg蚯蚓糞。T1的糞蚓比顯著低于T2、T3, T2、T3不同產(chǎn)量水平下的平均糞蚓比相對T1分別增加28.2%和26.8%, T2相對T3僅增加1.1%, 未達(dá)顯著差異。同一模式下, 糞蚓比伴隨冬季作物產(chǎn)量的增加而增加, T2、T3不同產(chǎn)量水平下的糞蚓比變幅表現(xiàn)為T3>T2, 分別為11.6%和14.3%。表明種植冬季作物可顯著提高糞蚓比, 且冬季作物高產(chǎn)田塊的糞蚓比更高(圖2)。

圖2 不同冬季作物對糞蚓比的影響Fig.2 Effects of different winter crops and their yield levels on the ratio of cast weight to earthworm weight

2.7 蚯蚓產(chǎn)量、蚯蚓糞產(chǎn)量與作物產(chǎn)量、土壤有機質(zhì)的相關(guān)分析

蚯蚓產(chǎn)量、蚯蚓糞產(chǎn)量與土壤有機質(zhì)含量均顯著(P<0.05)正相關(guān)(圖3a, d), 與紫云英鮮草產(chǎn)量及油菜產(chǎn)量均呈極顯著(P<0.01)正相關(guān)(圖3b, c, e, f)。同時, 前文已證實不同年度間冬季作物生長期內(nèi)的降雨及積溫差異較大, 導(dǎo)致不同年度間的蚯蚓產(chǎn)量、蚯蚓糞產(chǎn)量及冬季作物產(chǎn)量波動較大, 且蚯蚓及蚯蚓糞不同年度間的產(chǎn)量CV值與冬季作物產(chǎn)量CV值極顯著正相關(guān)(圖4)。因此, 冬季作物高產(chǎn)田塊,其土壤有機質(zhì)含量較高, 有利于提高蚯蚓產(chǎn)量、蚯蚓糞產(chǎn)量及其產(chǎn)量穩(wěn)定性。

圖3 蚯蚓產(chǎn)量(a, b, c)及蚯蚓糞產(chǎn)量(d, e, f)與土壤有機質(zhì)和冬季作物紫云英、油菜產(chǎn)量的相關(guān)系Fig.3 Correlations of earthworm yield (a, b, c) and earthworm cast yield (d, e, f) with soil organic matter content and yields of winter crop of milk vetch and oilseed rape

圖4 冬季作物產(chǎn)量變異系數(shù)(CV)與蚯蚓產(chǎn)量及蚯蚓糞產(chǎn)量變異系數(shù)(CV)間的相關(guān)性Fig.4 Correlations of coefficients of variation (CV) of earthworm yield, earthworm cast yield with winter crop yield

3 討論

冬季作物易受持續(xù)陰雨及低溫凍害等不利氣候的影響[26]。如油菜產(chǎn)量與苗期日平均氣溫呈顯著正相關(guān), 與全生育期降雨量呈負(fù)相關(guān), 其中冬前苗期持續(xù)降雨導(dǎo)致的減產(chǎn)風(fēng)險最大[26-27]。蚯蚓屬中溫型濕生動物, 對土壤溫度和濕度變化較為敏感, 蚯蚓生長繁殖的最適溫度為20～25 ℃, 最適濕度為35%～60%,且土壤濕度對幼蚓孵化的影響明顯強于土壤溫度[28-29]。本研究表明, 不同月份在2017?2020年的降雨量及積溫CV值的波動幅度均較大, 表現(xiàn)為降雨量大于積溫, 且降雨量及積溫差異最大的月份分別集中在10?12月、12?2月, 2018?2019年10?12月的持續(xù)降雨及12?2月的持續(xù)低溫導(dǎo)致了蚯蚓的大幅減產(chǎn), 這與劉滿強等[30]研究證實的蚯蚓種群的季節(jié)波動性強的研究結(jié)果一致。這主要由于10?12月的強降雨易導(dǎo)致免耕稻田漬水, 抑制了蚯蚓種群的增長, 降低了稻田蚯蚓前期繁殖的基數(shù)。同時漬水易導(dǎo)致油菜等冬季作物爛根、葉片功能銳減,植株水分虧缺嚴(yán)重, 漬害消除后恢復(fù)生長慢, 生物量大幅下降[31-32], 導(dǎo)致可供蚯蚓取食的落葉數(shù)量大幅減少, 從而進(jìn)一步抑制了蚯蚓種群的增長, 這在本研究中冬季作物的產(chǎn)量CV值與蚯蚓產(chǎn)量CV值呈極顯著正相關(guān)的結(jié)果中進(jìn)一步得到驗證。

與冬閑相比, 種植冬季作物可顯著增加蚯蚓的密度及產(chǎn)量[4,33]。Huang等[4]研究發(fā)現(xiàn), 冬種油菜較冬閑可顯著增加蚯蚓(Pheretima guillelmi)密度68%～154%。本研究表明: 冬種紫云英、油菜的蚯蚓密度較冬閑分別顯著增加91.7%和236.1%, 蚯蚓產(chǎn)量較冬閑分別顯著增加86.2%和265.2%, 這可能主要由于冬種油菜或紫云英條件下的落葉為蚯蚓提供了充足的食物, 從而促進(jìn)種群的增長。同時, 覆蓋植被類型決定了歸還土壤的有機物數(shù)量和質(zhì)量, 也是影響蚯蚓種群分異的主要驅(qū)動因子[30,34]。蚯蚓更青睞于取食低C/N比的有機物料, 如種植豆科作物更有利于促進(jìn)蚯蚓種群密度及產(chǎn)量的增加[33,35]。Hubbard等[19]證實, 與小麥-玉米(Zea mays)輪作相比, 大豆(Glycine max)-玉米輪作可顯著增加蚯蚓(Aporrectodea trapezoides)密度96.8%, 產(chǎn)量增加31.5%。Bilalis等[36]證實, 相比棉花(Gossypiumspp.), 豆科作物更有利于蚯蚓種群的增長。但本研究表明: 冬種油菜條件下的蚯蚓密度、蚯蚓產(chǎn)量及蚯蚓糞產(chǎn)量均顯著高于豆科植物紫云英, 可能是因為冬種油菜條件下的土壤有機質(zhì)含量高于紫云英, 而高有機質(zhì)含量的土壤更有利于蚯蚓種群的生長繁殖。同時, 也可能與蚯蚓更喜歡取食油菜落葉有關(guān)。

通常來說, 在相同的外界環(huán)境條件下, 作物生物量與作物產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系[37]。因此, 高產(chǎn)田塊的作物秸稈或落葉的數(shù)量高于中、低產(chǎn)田塊, 從而增加了可供蚯蚓取食的食物來源, 有利于蚯蚓種群的生長繁殖。本研究表明: 免耕條件下蚯蚓密度、蚯蚓產(chǎn)量、蚯蚓糞產(chǎn)量及糞蚓比均伴隨紫云英及油菜產(chǎn)量的增加而顯著增加, 這表明蚯蚓產(chǎn)量與冬季作物產(chǎn)量是協(xié)同互促的關(guān)系, 冬季作物高產(chǎn)田塊的土壤環(huán)境有利于增加蚯蚓種群, 促進(jìn)免耕條件下土壤表層蚯蚓糞的積累。本研究中蚯蚓每年可產(chǎn)蚯蚓糞1.9～11.9 t?hm?2, 這低于竹林的42.6 t?hm?2[38], 玉米及木薯(Manihot esculenta)系統(tǒng)中的15.2～432.0 t?hm?2[39],這可能主要是因為氣候及作物系統(tǒng)的差異所致。土壤表層的蚯蚓糞主要功能有: ①減少土壤蒸發(fā), 蒸發(fā)量伴隨蚯蚓糞覆蓋度和厚度的增加而減小[40]。②增加土壤有機質(zhì)含量, 新鮮蚯蚓糞的有機質(zhì)含量可達(dá)土壤有機質(zhì)含量的3.5倍, 有機質(zhì)能夠促進(jìn)團聚體結(jié)構(gòu)的形成, 增加土壤孔隙, 增強土壤保水性能[40-42]。③加速土壤養(yǎng)分礦化及循環(huán)[43]。④增加有益微生物種群, 優(yōu)化微生物群落結(jié)構(gòu)[14]。蚯蚓糞通過以上功能直接或間接地促進(jìn)作物根系生長及地上部生物量的積累, 提高作物產(chǎn)量[22,44], 最終實現(xiàn)作物產(chǎn)量與蚯蚓產(chǎn)量的協(xié)同提高。

本研究只基于大田調(diào)查開展了不同冬季作物對蚯蚓及蚯蚓糞產(chǎn)量的初步探索, 年限較短, 應(yīng)開展長期跟蹤研究, 進(jìn)一步明確氣候、冬季作物產(chǎn)量及蚯蚓產(chǎn)量三者之間的關(guān)系。同時, 下一步應(yīng)開展室內(nèi)盆栽實驗及大田小區(qū)試驗, 就冬季作物落葉數(shù)量及質(zhì)量對蚯蚓生長繁殖的影響進(jìn)一步開展相關(guān)研究。

4 結(jié)論

冬季作物、蚯蚓產(chǎn)量及蚯蚓糞產(chǎn)量在不同年度間的波動幅度均較大, 10?12月的持續(xù)降雨及12月至翌年2月的低溫是導(dǎo)致2018?2019年冬季作物及蚯蚓產(chǎn)量大幅下降的關(guān)鍵因素。蚯蚓產(chǎn)量、蚯蚓糞產(chǎn)量與土壤有機質(zhì)含量顯著正相關(guān), 與冬季作物產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)。蚯蚓密度、蚯蚓產(chǎn)量及蚯蚓糞產(chǎn)量均表現(xiàn)為冬種油菜>冬種紫云英>冬閑, 且油菜不同產(chǎn)量水平間的蚯蚓產(chǎn)量及蚯蚓糞產(chǎn)量的變幅均小于紫云英。糞蚓比伴隨冬季作物產(chǎn)量的增加而增加, 平均為8.8。綜上, 蚯蚓產(chǎn)量及蚯蚓糞產(chǎn)量受不同年際間的氣候干擾較大, 冬季作物高產(chǎn)田塊的土壤有機質(zhì)含量較高, 有利于提高蚯蚓產(chǎn)量、蚯蚓糞產(chǎn)量及其產(chǎn)量穩(wěn)定性, 且冬種油菜的效果更好。