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Field sampling methods for earthworm: A review.

蚯蚓野外采样方法评述


蚯蚓作为土壤生态系统的关键组成部分,不但可以改善土壤结构,而且与许多生物化学养分循环直接相关,对土壤质量改善和土壤生产力提高起到至关重要的作用.然而,蚯蚓野外采样方法的系统研究和评估还比较缺乏,在国内尤其少见.本文综述了目前国内外常见蚯蚓野外采样方法的操作过程、优缺点、有效性以及对蚯蚓种群特征研究结果可能产生的影响,认为在允许扰动土壤的区域,利用驱虫剂与手拣法相结合进行蚯蚓采样能够较为准确地反映蚯蚓种群和生物量的真实特征;在不能扰动土壤的区域异硫氰酸烯丙酯(AITC)溶液方法是最佳选择.

As a critical component of soil ecosystem, earthworm can improve soil structure and relates closely to soil nutrient cycling, playing an important role in promoting soil quality and productivity. However, there is lack of systematic study on the field sampling methods for earthworm, especially in China. This paper reviewed the operational processes of commonly used field sampling methods for earthworm, and discussed their corresponding merits, efficacy, and potential influence on research results. To achieve a complete and accurate characterization of earthworm community size and structure, the method of chemical repellent combined with handsorting could work well at the sites where physical disturbance was acceptable, while the AITC (allyl isothiocyanate) method would be a favorable option at the sites where soil destruction was not feasible.


全 文 :蚯 蚓 野 外 采 样 方 法 评 述*
范如芹1,2 摇 张晓平1**摇 梁爱珍1 摇 申摇 艳1,2 摇 时秀焕1,2 摇 杨学明3
( 1 中国科学院东北地理与农业生态研究所, 长春 130012; 2 中国科学院研究生院, 北京 100049; 3 加拿大农业与农业食品部
温室与加工作物研究中心, 安大略 N0R 1G0)
摘摇 要摇 蚯蚓作为土壤生态系统的关键组成部分,不但可以改善土壤结构,而且与许多生物
化学养分循环直接相关,对土壤质量改善和土壤生产力提高起到至关重要的作用.然而,蚯蚓
野外采样方法的系统研究和评估还比较缺乏,在国内尤其少见.本文综述了目前国内外常见
蚯蚓野外采样方法的操作过程、优缺点、有效性以及对蚯蚓种群特征研究结果可能产生的影
响,认为在允许扰动土壤的区域,利用驱虫剂与手拣法相结合进行蚯蚓采样能够较为准确地
反映蚯蚓种群和生物量的真实特征;在不能扰动土壤的区域异硫氰酸烯丙酯(AITC)溶液方
法是最佳选择.
关键词摇 蚯蚓摇 采样方法摇 手拣法摇 驱虫剂法摇 电击法
文章编号摇 1001-9332(2010)06-1589-07摇 中图分类号摇 S185 Q959. 193摇 文献标识码摇 A
Field sampling methods for earthworm: A review. FAN Ru鄄qin1,2, ZHANG Xiao鄄ping1, LI鄄
ANG Ai鄄zhen1, SHEN Yan1,2, SHI Xiu鄄huan1,2, YANG Xue鄄ming3 ( 1Northeast Institute of Geogra鄄
phy and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130012, China; 2Graduate Univer鄄
sity of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3Greenhouse & Processing Crops Re鄄
search Centre, Agriculture and Agri鄄Food Canada, Ontario, N0R 1G0, Canada) . 鄄Chin. J. Appl.
Ecol. ,2010,21(6): 1589-1595.
Abstract: As a critical component of soil ecosystem, earthworm can improve soil structure and re鄄
lates closely to soil nutrient cycling, playing an important role in promoting soil quality and produc鄄
tivity. However, there is lack of systematic study on the field sampling methods for earthworm, es鄄
pecially in China. This paper reviewed the operational processes of commonly used field sampling
methods for earthworm, and discussed their corresponding merits, efficacy, and potential influence
on research results. To achieve a complete and accurate characterization of earthworm community
size and structure, the method of chemical repellent combined with hand鄄sorting could work well at
the sites where physical disturbance was acceptable, while the AITC (allyl isothiocyanate) method
would be a favorable option at the sites where soil destruction was not feasible.
Key words: earthworm; sampling method; hand鄄sorting; chemical repellent method; electrical oc鄄
tet method.
*国家自然科学基金项目(40801071)、国家“十一五冶科技支撑项目
(2006BAD15B01)和中国科学院东北地理与农业生态研究所青年博
士基金项目(O8H2041)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zhangxiaoping@ neigae. ac. cn
2009鄄10鄄02 收稿,2010鄄03鄄15 接受.
摇 摇 蚯蚓能够增加土壤团聚体的稳定性[1],促进土
壤剖面发育,疏松被压实土壤,提高土壤通气和透水
性能,在改善土壤结构方面起着极其重要的作
用[2] .同时蚯蚓还能够将摄入的各种有机质、矿物
质和微生物等分解,转化为植物易于利用的化合物,
增加营养物质的有效性[3],提高土壤肥力和生产
力[4] .蚯蚓数量经常被用作评价土壤质量或状况的
指标[5],蚯蚓种类组成和丰度变化可以用来反映农
业管理措施对土壤质量的影响[6],并可用以指示土
壤污染状况[7] . 要研究蚯蚓种群结构特征,获取不
同种类蚯蚓的数量及生物量数据资料,甚至简单地
收集样品进行实验室研究,都需要进行蚯蚓的野外
采样工作.本文介绍了目前为止国内外常用的蚯蚓
采样方法,包括手拣法、驱虫剂法、电击法、热量驱逐
法和浮选筛分法等,其中常见的为前 3 种,并对其进
行了综合评述,预测其发展趋势,旨在促进人们在这
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 6 月摇 第 21 卷摇 第 6 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jun. 2010,21(6): 1589-1595
一领域的探索和研究,为蚯蚓研究工作奠定基础.
1摇 蚯蚓样品采集方法
1郾 1摇 手拣法
最早的蚯蚓采样方法为手拣法,即在选定的区
域内用小铲子挖取一定面积和深度的土壤,不施加
任何化学试剂,用筛子筛土并挑出其中的蚯蚓[8-9] .
这也是目前为止我国绝大部分蚯蚓样品采集和生物
量测定所采用的方法[10-19] .许多研究者认为这种方
法比用驱虫剂更能有效地采集蚯蚓样品[20-21] .
Satchell[22]认为这是最准确的蚯蚓种群特征测定方
法. Jim佴nez等[23]研究指出,与化学驱虫剂相比该方
法对小型蚯蚓的采集更为有效,包括较少出现在土
壤表层的内生型 endogeic 蚯蚓和幼年蚯蚓,而且其
有效性因蚯蚓种类而异,对 Aymara n. sp. (表生型
蚯蚓)和 Ocnerodrilidae sp. (内生型蚯蚓)来说,其
在热带稀树草原土壤的有效性为 31郾 4% ~ 100% ,
在牧场土壤的有效性为 44% ~ 80% ,对 Glossodrilus
n. sp. (内生型蚯蚓)来说其在两种土壤的有效性分
别为 51郾 7% 和 58郾 1% . 但是,这种方法劳动强度
大[24],耗费时间长[25-27],尽管 Schmidt[27]通过试验
得出了相对省时的手拣方法,但其准确性却有所降
低,与常规手拣法相比仅能收集到 81% ~ 87%的蚯
蚓数量和 94% ~97%的蚯蚓生物量,因此仅适合于
野外长期蚯蚓数量动态估测.更重要的是,手拣法对
土壤结构造成很大程度的破坏,对于长期田间定位
试验研究是非常不利的,而且当土壤黏粒含量较高
或者有大量根系存在时其有效性就会降低[28] . Chan
和 Munro[29]通过手拣法与施用驱虫剂对比试验发
现,由于在采用手拣法收集蚯蚓过程中成年及亚成
年蚯蚓会迅速逃离到下层土壤,尤其洞穴深入土层
深处的 anecic蚯蚓,故只能收集到成年及亚成年蚯
蚓的 6郾 7% .其测定结果与用芥末溶液作为驱虫剂
所得结果相比,蚯蚓丰度降低 21% ,生物量降低
67% .可见用手拣法得到的蚯蚓样品并不能反应蚯
蚓的真实群落特征,而且可能会低估居住于永久性
垂直洞穴的 anecic 蚯蚓的数量. 因此避免挖取土壤
而采用驱虫剂的方法成为一种新的选择.
1郾 2摇 驱虫剂法
驱虫剂方法避免了对采样区域土壤的物理破
坏,相对手拣法更方便快捷,而且适用于更广泛的生
境类型.早在 1947 年 Evans 和 Guild[30]就利用高锰
酸钾溶液进行了蚯蚓采样而首次将驱虫剂法引入.
虽然在我国该方法应用较少,但在国外早在 20 世纪
七八十年代就已经较为普遍.其具体操作为:将围成
一定面积的金属框插入土中一定深度(一般为 10
cm),向框内土壤表面施适宜浓度的驱虫剂,一定时
间后收集移出土表的蚯蚓并计数或测定生物量. 所
用驱虫剂包括福尔马林溶液、高锰酸钾溶液、芥末悬
液、异硫氰酸烯丙酯(allyl isothiocyanate,AITC)溶液
等.因福尔马林溶液及高锰酸钾溶液等会对环境产
生不利影响,在此将之称为 “非环境友好型驱虫
剂冶,芥末悬液等对环境无副作用,故称为“环境友
好型驱虫剂冶.
1郾 2郾 1 非环境友好型驱虫剂 摇 Raw[31] 首次用
0郾 55%的福尔马林溶液进行了野外蚯蚓生物量的测
定,并将结果与手拣法进行了对比,发现其有效性随
蚯蚓种类组成而变化,变化范围在 20% ~ 60% . 此
后许多研究者开始对这种方法进行研究应用,并与
其他方法进行了对比[28-29,32-34] .用福尔马林溶液作
为驱虫剂测定蚯蚓生物量既经济又省时省力,并且
不会破坏土壤结构,因此应用比较普遍,甚至是最常
用的一种方法[35-38] . Springett[39]也认为福尔马林和
高锰酸钾是最常用的试剂. 但高锰酸钾溶液不仅污
染土壤和植被,而且对蚯蚓毒害作用强烈,即使迅速
清洗也会导致部分被杀死,无法继续进行实验室分
析;而福尔马林具有致癌性,对试验者和地表植被均
有毒害作用,且被驱出土表的蚯蚓需要立即清洗才
能避免被杀死[28] . Eichinger 等[40]研究发现,仅施用
0郾 4%的福尔马林溶液就显著降低了土壤中弹尾目
昆虫和线虫丰度、土壤呼吸速率、脱氢酶活性、脂肪
酸含量以及植被根茎生物量和覆盖度.同时,该驱虫
剂的有效性也随不同土壤类型[33]和蚯蚓种类[32,41]
而变化.一般地,福尔马林溶液只对在永久性垂直洞
穴里的蚯蚓最为有效,如陆正蚓( Lumbricus terres鄄
tris), 而且有利于收集较大的蚯蚓样品. 1 平方米面
积内用该方法收集到的 anecic蚯蚓比芥末悬液法少
30 条(占 67% ) [29] .因此广大蚯蚓研究者致力于寻
求一种既能有效收集蚯蚓样品又不会对人体或环境
生物产生毒副作用的“环境友好型驱虫剂冶,其中包
括芥末悬液和 AITC溶液等.
1郾 2郾 2 环境友好型驱虫剂摇 相对福尔马林溶液,用
芥末悬液作为驱虫剂进行蚯蚓采样是一种较新的方
法.自从 Gunn[28]报告了其有效性之后,很快引起了
研究者的注意.芥末粉中的活性成分异硫氰酸烯丙
酯(AITC)是一种有效的刺激剂,可以驱使蚯蚓向土
壤表面移动.芥末悬液既不危害人体健康,也不会破
坏土壤和植被,在不宜扰动土壤或破坏植被的试验
0951 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
地采样时成为首选[42] .为了验证芥末悬液在蚯蚓采
样中的有效性,Gunn[28]在草地上进行了不同的浓度
芥末悬液、福尔马林溶液、高锰酸钾溶液以及家用清
洁剂的对比试验. 具体方法为,首先在 1 m2的土壤
表面尝试施用浓度在 5 ~ 25 ml·L-1之间的芥末悬
液 10 L,收集出现在土表的蚯蚓,结果表明 15 ml·
L-1为最理想的浓度.然后分别施用 10 L 15 ml·L-1
的芥末悬液、0郾 2%的福尔马林溶液、2 g·L-1的高
锰酸钾溶液和 15 ml·L-1的家用清洁剂以对比其有
效性.其中芥末悬液和家用清洁剂被认为是无毒的
“环境友好型驱虫剂冶. 试验结果表明,用芥末悬液
收集到的蚯蚓不会产生中毒反应,清洗后可用于实
验室研究,48 h 后仍可健康存活;芥末悬液和高锰
酸钾溶液的有效性没有显著差异(6 次重复平均分
别收集到 29郾 0 和 25郾 5 条),但都显著好于福尔马林
溶液(12郾 5 条),家用清洁剂(0郾 7 条)被证明不适合
用作蚯蚓收集的有效驱虫剂.需要注意的是,为了保
证其有效性,芥末悬液应在芥末颗粒凝结之前施用.
笔者认为,与其他研究者所用福尔马林溶液的浓度
0郾 4% [40,43]和 0郾 55% [29,37]相比,Gunn 所用浓度偏
低,这可能是导致结果显著低于芥末悬液的一个原
因. Chan和 Munro[29]在不同试验地(有不同的蚯蚓
种类组成)进行了手拣法、福尔马林溶液、芥末悬液
和不同浓度芥末乙酸悬液方法以及手拣与驱虫剂相
结合的方法的对比研究,发现与福尔马林溶液相比,
芥末悬液显著地提高了收集到的蚯蚓数量,并指出
最适宜浓度的芥末悬液配置方法为:将 106 g 干芥
末粉加入 1 L 5%的乙酸中震荡过夜,然后按 3 颐 200
的比例用水稀释即可. 幼年蚯蚓对芥末比成年蚯蚓
敏感,所以悬浊液的浓度应根据具体情况而定. Law鄄
rence和 Bowers[44]首次集中进行了芥末悬液驱虫剂
法和手拣法的对比试验,在农田、牧场、休闲地、植物
园草场、林地等地点的研究发现,芥末悬液方法可以
有效地用于测定多种土壤和土地利用类型的蚯蚓丰
度,两种方法对测定蚯蚓数量和生物量的有效性分
别有以下回归关系: y = 1郾 524x + 1郾 0102, R2 =
0郾 8308;y=1郾 0436x+2郾 6786,R2 = 0郾 9894,其中 y 代
表手拣法结果,x代表芥末悬液法结果.
然而,芥末悬液并不能有效驱赶所有种类的蚯
蚓,例如洞穴与土表不相接的蚯蚓. Eisenhauer 等[45]
研究认为芥末悬液对驱赶 anecic 蚯蚓更为有效.
Bartlett等[46]也发现,芥末悬液对于驱赶洞穴通向土
壤表面的蚯蚓品种最为有效,因此所收集到的这种
蚯蚓的比例偏大(表 1),在要求精确测定蚯蚓种群
结构特征时并不适用. Pelosi等[34]则认为,不结合手
拣法而仅使用芥末悬液采集蚯蚓是不合适的. 另外
一些问题也阻碍了芥末悬液法向一种标准的蚯蚓采
样方法方向发展,如在悬液配置时,市场上采购到的
芥末粉可能有不同的来源,添加成分和比例也不尽
相同,所以会引起试验效果的差异并降低各研究结
果的可比性[47] .另外,悬液浓度更高时,芥末粉容易
在悬液里凝固[28,48],难以调节到最合适的浓度.
摇 摇 由 Zaborski[47]引入的 AITC 溶液方法在一定程
度上弥补了这些缺陷. AITC是许多十字花科植物中
硫配糖体的自然分解产物,也是芥末粉中的一种活
性成分,对环境和人体健康均没有毒害作用,并且在
表 1摇 芥末悬液法(结合与不结合手拣法)收集到的不同种类蚯蚓的数量和性成熟度[46]
Tab. 1摇 Total number and sexual maturity of different earthworm species collected with mustard solution with or without
hand鄄sorting
蚯蚓种类
Earthworm species
性成熟度
Sexual maturity
不结合手拣法 Without hand鄄sorting (n=7)
均值 Mean 标准误 S. E.
结合手拣法 With hand鄄sorting (n=21)
均值 Mean 标准误 S. E.
Aporrectodea rosea 成年 Adult 3郾 57 0郾 57 9郾 57 1郾 07
Lumbricus terrestris 成年 Adult 2郾 29 0郾 18 4郾 43 0郾 65
Lumbricus rubellus 成年 Adult 1郾 71 0郾 75 2郾 00 0郾 58
Allolophora chlorotica 成年 Adult 0郾 86 0郾 46 2郾 71 0郾 84
Lumbricus rubellus 幼年 Juvenile 0郾 29 0郾 29 3郾 86 0郾 80
Lumbricus festivus 成年 Adult 0郾 00 0郾 00 0郾 57 0郾 43
Lumbricus castaneus 幼年 Juvenile 0郾 57 0郾 43 4郾 14 1郾 45
Aporrectodea caliginosa 成年 Adult 0郾 86 0郾 70 3郾 29 0郾 81
Unidentifiable 成年 Adult 0郾 43 0郾 43 1郾 71 0郾 68
Lumbricus terrestris 幼年 Juvenile 0郾 43 0郾 43 2郾 43 1郾 04
Lumbricus castaneus 成年 Adult 1郾 00 0郾 44 3郾 71 0郾 92
Allolophora chlorotica 幼年 Juvenile 1郾 14 0郾 86 3郾 71 1郾 04
Aporrectodea caliginosa 幼年 Juvenile 0郾 29 0郾 29 9郾 00 1郾 90
Aporrectodea rosea 幼年 Juvenile 4郾 00 1郾 00 16郾 71 1郾 63
19516 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 范如芹等: 蚯蚓野外采样方法评述摇 摇 摇 摇 摇 摇
土壤中容易降解[49] . Zaborski[47]首次探讨了不同浓
度的 AITC 溶液作为驱虫剂进行蚯蚓采样的适用
性,并将其结果与福尔马林溶液和手拣法进行对比,
指出 100 mg·L-1是最合适的 AITC 溶液浓度,用该
方法采集的蚯蚓数量、生物量、种类和大小均与福尔
马林法没有显著差异,但生物量高于手拣法,种类和
大小也存在差别:收集到的大个体(245 ~ 4915 mg)
L. terrestris比手拣法多 126% ,而小个体(<245 mg)
L. terrestris比手拣法少 31% ;大个体 A. tuberculata
(90 ~ 1808 mg)比手拣法少 50% . 譎oja 等[43]研究发
现,AITC溶液采样能达到与 0郾 4%福尔马林溶液相
同的效果,而不会对土壤生态系统造成剧烈毒害,因
此可以作为一种合适的蚯蚓采样方法. Pelosi 等[34]
也认为,不论是否结合手拣法使用,AITC 溶液法是
一种可靠有效的蚯蚓采样方法. 今后需要在不同的
环境条件、蚯蚓种类和土壤类型上进一步研究 AITC
方法的普遍适用性[34,47] . 值得注意的是,AITC 可以
用作生物杀虫剂[49], 可能会对土壤生物群落中其
他生物产生影响;在配置储备溶液时要在通风橱内
进行,以避免对人体粘膜的刺激[43] .
1郾 3摇 驱虫剂与手拣法相结合
蚯蚓种类和年龄组成、气温、土壤含水量[34]、土
壤结构和根系特征等[50]都会影响驱虫剂的有效性.
仅施用驱虫剂方法收集蚯蚓而不结合手拣法会低估
采样区的蚯蚓生物量[23,34,46] . Pelosi等[34]研究发现,
如果驱虫剂与手拣法结合可以收集 100%的蚯蚓,
那么仅施用芥末悬液、福尔马林溶液或 AITC 溶液
而进行手拣只能收集到 3% 、14%和 15%的内生型
endogeic 蚯蚓以及 27% 、76% 和 63% 的 anecic 蚯
蚓.施用驱虫剂后,部分蚯蚓可能会被杀死而未能钻
出土表,尤其所用驱虫剂是福尔马林溶液的情况,因
此为避免遗漏该部分蚯蚓,可以结合手拣法进行收
集,即当蚯蚓不再向土表移动后,挖出一定深度的土
壤继续收集蚯蚓,此方法同时也可以收集到驱虫剂
难以收集到的内生型蚯蚓[34, 44,46,51](表 1). 另一方
面,施用化学驱虫剂也可以在一定程度上弥补手拣
法的不足,即可以驱赶出在手拣法扰动土壤过程中
逃离到较深土层的蚯蚓. R觟mbke 等[35]认为在土壤
表层 0 ~ 20 cm实施手拣与福尔马林溶液相结合的
方法可以作为一种野外蚯蚓样品采集的标准方法.
Chan和 Munro[29]在挖土 10 cm手拣蚯蚓之后,在挖
出的坑内面施 0郾 55%的福尔马林溶液,收集到了挖
土 30 cm 都收集不到的蚯蚓. Zaborski[47]认为,先利
用手拣法采集上层土壤的表生型 epigeic 蚯蚓及内
生型 endogeic 蚯蚓,再结合 AITC 溶液驱赶下层的
anecic蚯蚓可能是最准确的测定蚯蚓种群特征的采
样方法.
1郾 4摇 电击法
自从 20 世纪 50 年代开始,电击法就被用来采
集蚯蚓样品[52-53],后来被证明可以有效地控制田间
蚯蚓数量(主要用于减少蚯蚓数量) [54] . 操作方法
为:在 120 V 电压下(可以用汽油发电机),将铜电
极插入气缸(直径 40郾 5 cm,深 20 cm)中心并埋入土
中大约 30 cm,用一根传导电缆一端连接发电机的
主电缆,另一端用弹簧线夹连接铜电极以及铁气缸
边缘,通电 4 min,蚯蚓会受电击而向土壤表面移动,
用塑料镊子收集钻出的蚯蚓计数称量[55] .电击时间
需要随拟电击的土壤面积而调整,因为停止电击后
蚯蚓会钻回土壤,所以面积越大,所需挑拣蚯蚓的时
间也越长. Schmidt[56]研究发现,电击法采样结果无
论在蚯蚓大小还是种类方面,效果都与手拣法(25
cm)相当,可以作为一种可靠的采样方法,尤其在不
允许大范围扰动土壤的情况下. 电击法的优点是收
集到的蚯蚓不会被长时间毒害,并且所收集到的各
种类蚯蚓的数量比例与采样区域土壤实际蚯蚓比例
是大体一致的,即不会错误估计采样区不同种类蚯
蚓的丰度比[54];另一个重要方面是,短时间电击法
不会给土壤鄄植物系统带来明显的毒害作用[27,57] .这
种方法的缺点是,其有效性随土壤条件变化很大,尤
其受土壤湿度影响明显[58] . 譎oja 等[43]研究认为,电
击法容易造成大蚯蚓的麻痹甚至死亡,所收集到的
蚯蚓 90%为幼年蚯蚓,因此会低估成年蚯蚓的比
例. Eisenhauer等[45]的电击法和芥末悬液法的对比
研究表明,电击法会低估 anecic蚯蚓生物量,该方法
收集到的蚯蚓数量和生物量[每 0郾 25 平方米(3依4)
条和(2依3) g]显著低于芥末悬液法[每 0郾 25 平方
米 (12依9) 条和(16依12) g].另一方面,土壤干旱情
况下,电击法并不适合用来估计蚯蚓种群结构,而且
事先浇水并没有提高电击法的有效性. 长时间的电
击是否会给植被、蚯蚓以及土壤生物区系带来不利
影响还有待进一步研究.另外,研究电击对生物区系
的影响需要注意的一点是,实施电击时除了设置一
个不通电的对照试验之外,还要同时设置一个通电
但并不收集所驱出的蚯蚓的对照试验,这样做才可
以证明植被和土壤动物、微生物所发生的变化是否
是由去除蚯蚓引起的[55] .
值得注意的是,由于蚯蚓活性与温度和水分关
系密切[59],随季节变异明显[60],因此无论采取哪种
2951 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
方法,蚯蚓野外采样都需要选择合适的时间及土壤
温度和水分条件,尤其在采用驱虫剂方法的情况下.
Lawrence和 Bowers[44]认为用芥末悬液方法采样最
好在土壤温度 10 益 ~ 15 益下进行.张卫信等[60]采
用芥末悬液结合手拣法在 1 a 时间内连续不定期进
行蚯蚓采样调查发现,当土壤平均温度在 20 益 ~22
益左右,蚯蚓个体数最高;当土壤平均温度在 23 益
~25 益左右时,蚯蚓生物量最高;当土壤含水量在
区间 22% ~32%内时,蚯蚓个体数和生物量都与土
壤平均含水量显著相关.李文凤等[37]采用福尔马林
溶液方法进行了 3 a的蚯蚓采样,发现 7 月(月均降
水 180郾 4 mm)采集到的蚯蚓数量是 8 月末(月均降
水 133郾 5 mm)或 9 月初(月均降水 69郾 3 mm)的 1郾 9
倍. Eisenhauer 等[45]研究认为,在土壤含水量 12%
(0 ~ 15 cm 土壤)的干旱条件下芥末悬液法仍然有
效,而电击法效果较差. 譎oja 等[43]也认为电击法仅
适用于湿润季节. Pelosi 等[34]用 3 种驱虫剂进行了
对比研究,结果发现采样前一周土壤温度为 26 益、
降水量为 33 mm 时蚯蚓个体数和生物量都显著高
于土壤温度为 9 益、降水量为 4 mm 左右时的值.可
见,在土壤温度较高、湿度较大时蚯蚓活性也较高,
此时进行蚯蚓采样可以取得良好的效果. 但最佳温
度和湿度值会因不同蚯蚓种类和年龄而异,还需要
进一步研究.
综上,手拣法虽然相对准确有效且不会遗漏小
的幼年蚯蚓,但有时难以收集逃离到深层土壤的成
年蚯蚓及 anecic蚯蚓,而且费时费力对土壤造成严
重破坏;“非环境友好型驱虫剂冶可以有效地采集蚯
蚓样品,尤其福尔马林溶液应用十分普遍,但是其对
土壤环境及人体的毒副作用不容忽视,因此有大量
研究集中于探索同样有效但毒性较低或无毒的“环
境友好型驱虫剂冶来替代福尔马林溶液,其中最受
青睐的为芥末悬液. 适宜浓度的芥末悬液可以有效
地用于测定多种土壤和土地利用类型的蚯蚓采样,
但采购到的不同来源的芥末粉往往存在不同比例的
未知添加成分,使该方法难以达到标准化. AITC 方
法作为一种最新的蚯蚓采样方法,其在不同环境和
土壤条件下的普遍适用性有待进一步研究,但其有
效性已初步得到已有试验结果的证实,有望向标准
化方法的方向发展. 驱虫剂方法的一个最主要缺点
是对不同种类的蚯蚓驱赶效果存在差异,例如对没
有通向土表的垂直洞穴的表生型 epigeic 蚯蚓和内
生型 endogeic蚯蚓容易失效. 电击法对不同种类的
蚯蚓采样效果差异不大,短时间点击也不会明显破
坏土壤结构,但对成年蚯蚓的有效性远远低于幼年
蚯蚓.今后还需要进一步研究不同土壤含水量下电
击法效果的差异以及长时间电击对土壤鄄植物系统
的影响.另外,蚯蚓采样需要选择合适的土壤温度和
水分条件,一般在较高的土壤温度和湿度条件下进
行可以取得良好的效果.
2摇 结摇 摇 语
除了上述比较常见的方法,还有人采用热量驱
逐法[61]、浮选筛分法[62]等进行蚯蚓采样. 然而,现
有的野外蚯蚓采样方法都仅仅是对蚯蚓种类和数量
的一个相对估计,可以说都低估了真实的蚯蚓数量,
而并不能得到其绝对数量.因此,要深入研究蚯蚓种
群特征只能力求探索一种相对而言更加准确的采样
方法,或者根据不同土壤条件和试验要求选择一种
最为合适的方法.笔者认为,在允许土壤扰动的采样
区利用驱虫剂结合手拣法采样能够较为准确地反映
蚯蚓种群的真实特征,在不能扰动土壤的采样区利
用 AITC方法可能是一种最佳的选择.
参考文献
[1]摇 Ketterings OM, Blair JM, Marinissen JCY. Effects of
earthworms on soil aggregate stability and carbon and ni鄄
trogen storage in a legume cover crop agroecosystem.
Soil Biology & Biochemistry, 1997, 29: 401-408
[2]摇 Capowiez Y, Cadoux S, Bouchand P, et al. Experimen鄄
tal evidence for the role of earthworms in compacted soil
regeneration based on field observations and results from
a semi鄄field experiment. Soil Biology & Biochemistry,
2009, 41: 711-717
[3]摇 Postma鄄Blaauw MB, Bloem J, Faber JH, et al. Earth鄄
worm species composition affects the soil bacterial com鄄
munity and net nitrogen mineralization. Pedobiologia,
2006, 50: 243-256
[4]摇 Smetak KM, Johnson鄄Maynard JL, Lloyd JE. Earth鄄
worm population density and diversity in different鄄aged
urban systems. Applied Soil Ecology, 2007, 37: 161-
168
[5]摇 Birk佗s M, Jol佗nkai M, Gyuricza C, et al. Tillage
effects on compaction, earthworms and other soil quality
indicators in Hungary. Soil & Tillage Research, 2004,
78: 185-196
[6]摇 Ivask M, Kuu A, Sizov E. Abundance of earthworm
species in Estonian arable soils. European Journal of
Soil Biology, 2007, 43: S39-S42
[7]摇 Gao Y (高摇 岩), Luo Y鄄M (骆永明). Earthworms as
bioindicators of soil pollution and their potential for re鄄
mediation of contaminated soils. Acta Pedologica Sinica
(土壤学报), 2005, 42(1): 140-148 (in Chinese)
[8] 摇 Lee KE. Earthworms: Their Ecology and Relationships
with Soils and Land Use. Orlando: Academic Press,
39516 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 范如芹等: 蚯蚓野外采样方法评述摇 摇 摇 摇 摇 摇
1985
[9]摇 Thakuria D, Schmidt O, Liliensiek AK, et al. Field
preservation and DNA extraction methods for intestinal
microbial diversity analysis in earthworms. Journal of
Microbiological Methods, 2009, 76: 226-233
[10]摇 Guo Y鄄C (郭永灿), Deng J鄄F (邓继福). Soil heavy
metal pollution and earthworms isozyme. Chinese Journal
of Applied Ecology (应用生态学报), 1995, 6 (3):
317-322 (in Chinese)
[11]摇 Hu F (胡摇 锋), Wu S鄄M (吴珊眉). Population char鄄
acteristics of earthworm in red soil ecosystems under dif鄄
ferent utilization. Journal of Nanjing Agricultural Uni鄄
versity (南京农业大学学报), 1993, 16(1): 65-71
(in Chinese)
[12]摇 Qiao Y鄄H (乔玉辉), Cao Z鄄P (曹志平), Wang B鄄Q
(王宝清), et al. Impact of soil fertility maintaining
practice on earthworm population in low production agro鄄
ecosystem in north China. Acta Ecologica Sinica (生态
学报), 2004, 24(4): 700-705 (in Chinese)
[13]摇 Qiao Y鄄H (乔玉辉), Cao Z鄄P (曹志平), Wu W鄄L
(吴文良). Secondary succession of earthworm popula鄄
tion in high production agro鄄ecosystem in North China.
Acta Ecologica Sinica (生态学报), 2004, 24 (10):
2307-2311 (in Chinese)
[14]摇 Yu J鄄G (于建光), Li H鄄X (李辉信), Chen X鄄Y (陈
小云), et al. Effects of straw application and earthworm
inoculation on soil labile organic carbon. Chinese Jour鄄
nal of Applied Ecology (应用生态学报), 2007, 18
(4): 818-824 (in Chinese)
[15]摇 Qiao Y鄄H (乔玉辉), Wu W鄄L (吴文良), Xu Q (徐
芹), et al. Relationship between production input and
secondary succession of earthworm population in salinity
transforming region of North China. Chinese Journal of
Applied Ecology (应用生态学报), 2001, 12(3): 414
-416 (in Chinese)
[16]摇 Huang C鄄L (黄初龙), Zhang X鄄P (张雪萍), Huang
L鄄R (黄丽荣). The ecological distribution of earth鄄
worms in Maoer Mount forest ecosystem. Forest Engi鄄
neering (森林工程), 2004, 20(1): 3-4 (in Chinese)
[17]摇 Liu M鄄Q (刘满强), Hu F (胡摇 锋), Chen X鄄Y (陈
小云), et al. Effects of different vegetation restoration
of degraded red soil on earthworm population dynamics.
Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学报),
2004, 15(11): 2152-2156 (in Chinese)
[18]摇 Du J (杜摇 杰), Yang X鄄D (杨效东), Zhang H (张
花), et al. Quantitative distribution of earthworms and
its relationships with environmental factors in tropical
secondary forest and rubber plantation in Xishuangban鄄
na. Chinese Journal of Ecology (生态学杂志), 2008,
27(11): 1941-1947 (in Chinese)
[19]摇 Xiang C鄄G (向昌国), Zhang P鄄J (张平究), Pan G鄄X
(潘根兴), et al. Changes in diversity, protein content
and amino acid composition of earthworms from a paddy
soil under long鄄term different fertilizations in the Tai
Lake Region, China. Acta Ecologica Sinica (生态学
报), 2006, 26(6): 1667-1674 (in Chinese)
[20]摇 Tisdall JM. Ecology of earthworms in irrigated or鄄
chards / / Emerson WW, Bond RD, Dexter AR, eds.
Modification of Soil Structure. Chichester: John Wiley &
Sons, 1978: 297-303
[21]摇 Baker GH, Lee KE. Earthworms / / Carter MR, ed. Soil
Sampling and Methods of Analysis. Boca Raton: Lewis
Publishers, 1993: 359-371
[22]摇 Satchell JE. Measuring population and energy flow in
earthworms / / Philipson J, ed. Methods of Study in Soil
Ecology. Paris: UNESCO, 1971: 261-267
[23]摇 Jim佴nez JJ, Lavelle P, Deca觕ns T. The efficiency of soil
hand鄄sorting in assessing the abundance and biomass of
earthworm communities: Its usefulness in population dy鄄
namics and cohort analysis studies. European Journal of
Soil Biology, 2006, 42: 225-230
[24]摇 Edwards CA, Bohlen PJ. Biology and Ecology of Earth鄄
worms. 3rd Ed. London: Chapman and Hall, 1996
[25]摇 Rushton SP, Luff ML. A new electrical method for sam鄄
pling earthworm populations. Pedobiologia, 1984, 26:
15-19
[26]摇 James SW. Earthworms / / Hall GS, ed. Methods for
The Examination of Organismal Diversity in Soils and
Sediments. Wallingford: CAB International, 1996: 249
-262
[27]摇 Schmidt O. Time鄄limited soil sorting for long鄄term moni鄄
toring of earthworm populations. Pedobiologia, 2001,
45: 69-83
[28]摇 Gunn A. The use of mustard to estimate earthworm pop鄄
ulations. Pedobiologia, 1992, 36: 65-67
[29]摇 Chan KY, Munro K. Evaluating mustard extracts for
earthworm sampling. Pedobiologia, 2001, 45: 272-278
[30]摇 Evans AC, Guild WJ McL. Studies on the relationship
between earthworms and soil fertility. I. Biological stud鄄
ies in the field. Annals of Applied Biology, 1947, 34:
307-330
[31]摇 Raw F. Estimating earthworm populations by using for鄄
malin. Nature, 1959, 184: 1661-1662
[32]摇 Baker GH. Distribution, abundance, and species asso鄄
ciations of earthworms ( Lumbricidae) in a reclaimed
peat soil in Ireland. Holarctic Ecology, 1983, 6: 74-80
[33]摇 Satchell JE. Methods of sampling earthworm popula鄄
tions. Pedobiologia, 1969, 9: 20-25
[34]摇 Pelosi C, Bertrand M, Capowiez Y, et al. Earthworm
collection from agricultural fields: Comparisons of se鄄
lected expellants in presence / absence of hand鄄sorting.
European Journal of Soil Biology, 2009, 45: 176-183
[35]摇 R觟mbke J, Sousa JP, Schouten T, et al. Monitoring of
soil organisms: A set of standardized field methods pro鄄
posed by ISO. European Journal of Soil Biology, 2006,
42: S61-S64
[36]摇 Metzke M, Potthoff M, Quintern M, et al. Effect of re鄄
duced tillage systems on earthworm communities in a 6鄄
year organic rotation. European Journal of Soil Biology,
2007, 43: S209-S215
[37]摇 Li W鄄F (李文凤), Zhang X鄄P (张小平), Liang A鄄Z
(梁爱珍), et al. Impacts of no鄄tillage on earthworm
and soil bulk density in black soil in Northeast China.
System Sciences and Comprehensive Studies in Agriculture
4951 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 21 卷
(农业系统科学与综合研究), 2007, 23(4): 489 -
493 (in Chinese)
[38]摇 Edwards CA, Bater JE. The use of earthworms in envi鄄
ronmental management. Soil Biology & Biochemistry,
1992, 24: 1683-1689
[39]摇 Springett JA. A new method for extracting earthworm
population from soil cores, with a comparison of four
commonly used methods for estimating earthworm popu鄄
lations. Pedobiologia, 1981, 21: 217-222
[40]摇 Eichinger E, Bruckner A, Stemmer M. Earthworm ex鄄
pulsion by formalin has severe and lasting side effects on
soil biota and plants. Ecotoxicology & Environmental
Safety, 2007, 67: 260-266
[41]摇 Raw F. Earthworm population studies: A comparison of
sampling methods. Nature, 1960, 187: 257
[42]摇 Bartlett M, James I, Harris J, et al. Earthworm commu鄄
nity structure on five English golf courses. Applied Soil
Ecology, 2008, 39: 336-341
[43]摇 譎oja T, Zehetner K, Bruckner A, et al. Efficacy and
side effects of five sampling methods for soil earthworms
(Annelida, Lumbricidae ). Ecotoxicology & Environ鄄
mental Safety, 2008, 71: 552-565
[44]摇 Lawrence AP, Bowers MA. A test of the ‘hot爷 mustard
extraction method of sampling earthworms. Soil Biology
& Biochemistry, 2002, 34: 549-552
[45]摇 Eisenhauer N, Straube D, Scheu S. Efficiency of two
widespread non鄄destructive extraction methods under dry
soil conditions for different ecological earthworm groups.
European Journal of Soil Biology, 2008, 44: 141-145
[46]摇 Bartlett MD, Harris JA, James IT, et al. Inefficiency of
mustard extraction technique for assessing size and struc鄄
ture of earthworm communities in UK pasture. Soil Biol鄄
ogy & Biochemistry, 2006, 38: 2990-2992
[47]摇 Zaborski ER. Allyl isothiocyanate: An alternative chem鄄
ical expellant for sampling earthworms. Applied Soil
Ecology, 2003, 22: 87-95
[48]摇 East D, Knight D. Sampling soil earthworm populations
using detergent and mustard. Journal of Biological Edu鄄
cation, 1998, 32: 201-206
[49]摇 Borek V, Morra MJ, Brown PD, et al. Transformation
of glucosinolate鄄derived allelochemicals allyl isothiocya鄄
nate and allylnitrile in soil. Journal of Agricultural and
Food Chemistry, 1995, 43: 1935-1940
[50]摇 Roger EJ, Richard G, Caneill J, et al. Morphological
characterization of soil structure in tilled fields: From a
diagnosis method to the modeling of structural changes in
tilled soils over time. Soil & Tillage Research, 2004,
79: 33-49
[51]摇 Pfiffner L, Luka H. Earthworm populations in two low鄄
input cereal farming systems. Applied Soil Ecology,
2007, 37: 184-191
[52]摇 Satchell JE. An electrical method of sampling earthworm
populations / / Kevan DK, ed. Soil Zoology. London:
Butterworth, 1955: 356-364
[53]摇 Thielemann U. The octet鄄method for sampling earthworm
populations. Pedobiologia, 1986, 29: 296-302
[54]摇 Bohlen PJ, Parmelee RW, Blair JM, et al. Efficacy of
methods for manipulating earthworm populations in large鄄
scale field experiments in agroecosystems. Soil Biology
& Biochemistry, 1995, 27: 993-999
[55]摇 Staddon PL, Ostle N, Fitter AH. Earthworm extraction
by electroshocking does not affect canopy CO2 exchange,
root respiration, mycorrhizal fungal abundance or mycor鄄
rhizal fungal vitality. Soil Biology & Biochemistry,
2003, 35: 421-426
[56]摇 Schmidt O. Appraisal of the electrical octet method for
estimating earthworm populations in arable land. Annals
of Applied Biology, 2001, 138: 231-241
[57]摇 Blair JM, Bohlen PJ, Edwards CA, et al. Manipulation
of earthworm populations in field experiments in agroeco鄄
systems. Acta Zoologica Fennica, 1995, 196: 48-51
[58]摇 Zaller JG, Arnone III JA. Earthworm and soil moisture
effects on the productivity and structure of grassland
communities. Soil Biology & Biochemistry, 1999, 31:
517-523
[59]摇 Pelosi C, Bertrand M, Makowski D, et al. WORM鄄
DYN: A model of Lumbricus terrestris population dynam鄄
ics in agricultural fields. Ecological Modelling, 2008,
218: 219-234
[60]摇 Zhang W鄄X (张卫信), Li J鄄X (李健雄), Guo M鄄F
(郭明昉), et al. Seasonal variation of earthworm com鄄
munity structure as correlated with environmental factors
in three plantations of Heshan, Guangdong, China. Acta
Ecologica Sinica (生态学报), 2005, 25(6): 1362 -
1370 (in Chinese)
[61]摇 Tisdall JM, McKenzie BM. A method of extracting
earthworms from cores of soil with minimum damage to
the soil. Biology & Fertility of Soils, 1999, 30: 96-99
[62]摇 Dunger W, Fiedler G, Fiedler HJ. Methods of Soil Biol鄄
ogy. Jena: Gustav Fischer Verlag, 1997
作者简介摇 范如芹,女,1984 年生,博士研究生.主要从事保
护性耕作和土壤环境研究. E鄄mail: ruqinfan2007@ 126. com
责任编辑摇 肖摇 红
59516 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 范如芹等: 蚯蚓野外采样方法评述摇 摇 摇 摇 摇 摇