文献综述
前 言
蚯蚓(earthworm)属于寡毛纲(Oligochaeta)后孔寡毛目(Opisthopora),世界上大多数生态系统中都有蚯蚓存在,但海洋是蚯蚓的天然屏障,沙漠区和终年冰雪区也很少见。依蚯蚓的习性及其在生态系统中的功能,蚯蚓一般被分为3种生态类群,即表栖类(epigeic)、内栖类(endogeic)和深栖类(anecic),不同生态类群的食性和习性迥异[[1]]。田间条件下不同生态型蚯蚓的生境和取食偏好不同,在土壤中的功能地位也差异明显,蚯蚓的生态型差异关乎其对土壤性质的不同影响,因此评价蚯蚓的影响特别是其生态功能作用需要结合蚯蚓的生态型信息[[2]]。
蚯蚓通过取食、消化、排泄(蚯蚓粪)、分泌(粘液)和掘穴等活动对土壤过程的物质循环和能量传递作贡献,蚯蚓活动对生态系统产生影响,包括加速凋落物的分解和氮的转化, 促进植物对养分的吸收,在土壤中形成更多的微团聚体和孔隙,改善土壤结构,提高土壤渗透性和溶质的运移等[[3]]。
在秸秆表施还田措施下,接种蚯蚓表现出进一步增加土壤微生物数量,蚓粪对提高整个土壤的微生物活性和改善土壤质量起重要作用[[4]]。蚯蚓粪为微生物的生长繁殖提供了有利的环境条件,微生物的大量存在又加速了蚯蚓粪中酶含量、抗生素物质的增长,不仅利于植物的生长发育,还在一定程度上抑制了土壤中病原菌的存在以及一些土传病害的发生[[5]]。蚯蚓粪和菌渣对羊草草原土壤养分和酶活性有积极影响,蚯蚓粪和菌渣高施肥量处理对土壤养分及酶活性影响较大[[6]]。蚯蚓吞食过程中,土壤有效磷、全氮、全钾、速效钾和有机质含量对放线菌多样性影响较大[[7]]。通过蚯蚓肠道后,土壤总微生物量降低,而活性微生物量无显著变化[[8]]。微生物在蚯蚓对有机物降解及同化中起着重要作用;同时,蚯蚓也对微生物的群体结构、数量和活性具有调节作用[[9]]。蚯蚓利用微生物作为次生食物资源,通过蚯蚓肠道减少了土壤MB总量,增加了MB活性组分[[10]]。蚯蚓入侵过程中有机层与矿质土壤的混合,使林地表层物质微生物量减少,而矿质土壤微生物量增加[[11]]。在土壤的物质循环和能量转化过程中,土壤酶起着重要作用,在它们参与下不断进行着土壤的生物呼吸、有机物质的分解和转化过程,因此研究土壤酶的活性强度将有助于了解土壤肥力状况和演变[[12]]。它参与了土壤中包括枯落物的分解, 腐殖质及各种有机化合物的分解与合成, 土壤养分的固定与释放以及各种氧化还原反应等一系列复杂的生物化学过程, 反映了土壤养分转化的动态情况[[13] [14]]。土壤中存在着多种酶,不同的酶在土壤中有着不同的作用。过氧化氢酶参与土壤中物质和能量的转化, 能分解土壤中对植物有害的过氧化氢, 其活性可以反映土壤生物化学过程的强度[11.12]。脲酶将有机物水解生成氨和CO2, 是N素的直接来源, 其活性表示土壤N素状况[[15]]。蔗糖酶将高分子化合物分解成能被植物和微生物利用的营养物质, 其活性表示土壤熟化程度和肥力水平[[16]]。蛋白酶对土壤中氨基酸、蛋白质及含氮有机化合物的水解发挥重要作用, 最终产物氨基酸是植物生长所需的重要物质[[17]]。土壤多酚氧化酶与土壤有机质的形成有关, 是腐殖化的一种媒介[[18]]。
外来蚯蚓的活动会改变植物对土壤群落的自下而上影响[[19]]。蚯蚓呼吸产生的二氧化碳
是土壤呼吸的重要组成部分;蚯蚓自身肠道、分泌液、消化物和排泄物等微环境促进反硝化过程释放N2O[[20]]。不同蚯蚓影响凋落物衍生碳的命运及其矿化的机制具有物种特异性[[21]]。不同生态型蚯蚓的习性和生理特性的差异同样导致对AM真菌的不同影响[[22]]。蚯蚓处理土壤促进了被微生物固持的养分的释放和土壤微生物群体年轻化,增强了微生物的代谢商和纤维素分解活性[[23]]。有研究表明土壤总碳不受到氮添加的影响,同时,总氮也并因氮处理未呈现出显著的变化[[24]]。蚯蚓通过影响土壤菌菌比以及活性C和有效P含量来调控土壤碳磷动态[[25]]。不同森林群落类型中土壤蚯蚓密度及生物量的时空分布具有显著的差异性,这种差异性与样地土壤理化环境( 温度、水分、p H、土壤氮等) 的变化密切相关[[26] [27]]。
蚯蚓对土壤微生物数量、活性及群落结构功能等方面的影响已有大量报道,土壤与微生物两者相互作用的研究相对较少且不全面。有关不同生态型蚯蚓对土壤性质尤其是土壤学性质影响的研究有助于了解蚯蚓生态功能的作用机制,是目前的研究热点,为此,开展这一研究。
1有关蚯蚓对土壤理化性质影响的研究进展
