全 文 ：华北盐渍化改造区蚯蚓种群次生演替与生产投入的关系



以河北省曲周试区为例*
乔玉辉* *  吴文良  (中国农业大学生态与环境科学系,北京 100094)
徐  芹  (北京教育学院生物系, 北京 100035)
陈  锴  (中国人民解放军总后勤部农业技术推广站, 北京 100081)
摘要!  通过对河北省曲周县盐渍化改造区农田生态系统中蚯蚓物种多样性分析, 发现蚯蚓种群的次生演替
与农田肥料投入有很好的相关性, 合理的投入特别是有机肥的投入可以加速农田生态系统中生态演替; 该地区
蚯蚓种群分布总的趋势是: 第 2 代试区> 第 1 代试区> 第 3 代试区> 原貌区;不同土地利用方式蚯蚓的分布和
数量各不相同, 菜地> 农田> 边缘地和果园.
关键词  盐渍化改造区  蚯蚓  种群次生演替  生产投入
文章编号  1001
9332( 2001) 03
0414
03 中图分类号  S154  文献标识码  A
Relationship between production input andsecondary succession of earthworm population in salinity transforming re

gion of North China- A case study in Quzhou County. QIAO Yuhui, WU Wenliang ( China Agr icultural University ,
Beij ing 100094) .
Chin. J . A pp l . Ecol. , 2001, 12( 3) : 414~ 416.
The analysis on earthworm diversit y in t he farmland ecosystem of salinity transforming region in Quzhou County ,
Hebei Province, showed that t he secondary succession of ear thw orm population had a close relationship w ith the input
of fertilizer and manure. An optimum input, especially manure input , could accelerate the secondary succession. The
general tr end of earthw orm distribution was in the order of second experimental district> first exper imental district>
third experimental district> original ar ea. T he distribution, biomass and amount of earthworm varied in different types
of land
use, and the relat ionship was in the order of vegetable field> crop field> orchard and margin land.
Key words  Salinity tr ansforming region, Earthworm, Population, Secondary succession, Pr oduction input.
  * 国家自然科学基金资助项目( 39370134) .
  * * 通讯联系人.
  1999- 11- 04收稿, 2000- 05- 23接受.
1  引   言
蚯蚓是农田生态系统中最重要的一种土壤动物,
通过其活动可提高土壤肥力,同时也是土壤生态系统
演替与进化及土壤肥力高低的重要指示者. 从蚯蚓入
手研究盐渍化改造区生物演替规律具有重要意义. 河
北省曲周县盐渍化改造区的 3代试区处于不同的生态
演替阶段,在人工影响条件下各具特点,改造区的土壤
肥力逐步提高, 地表植被、景观呈现多样化, 土壤环境
质量明显改善, 土壤动物的生态学特性在治理改造过
程中也发生了变化. 本研究在该地区第 1、2、3代试区
典型的农田生态系统和原貌区进行了蚯蚓生物多样性
调查,旨在研究人工影响条件下农田生态系统中蚯蚓
的种群组成特征及其演替规律, 以揭示蚯蚓种群与土
壤环境条件及管理方式的关系, 为区域农田生态系统
的管理提供生态学依据.
2  研究地区与研究方法
21  自然概况
本研究在河北省曲周县盐渍化改造区内进行, 试区位于河
北省邯郸东北部, 为黑龙港流域上游,属内陆冲积平原浅层咸水
型盐渍化低产地区. 本区属于暖温带半湿润季风气候区,光、热、
水资源比较丰富, 作物一年两熟, 但由于受季风气候强烈影响,
冬季寒冷干燥,夏季温暖多雨,年均降雨 604mm, 但分配不均, 7、
8 月份降雨约占全年 60% , 常积涝成灾.年蒸发量 1841mm, 为年
降雨量的 3 倍, 春旱尤为严重.浅层地下水矿化度大, 地下水位
高, 在气候因素影响下形成积盐深度大、含盐量高的原生盐碱
土, 成为内陆冲积平原浅层咸水型盐渍化低产地区.
22  研究方法
221 样点选取及土壤肥力状况  自 1973 年开始先后在这里
建立第 1 代试区∀ ( 1973 年)、第 2 代试区# ( 1978 年)、第 3 代
试区∃( 1982 年)综合治理试验区, 分别经过了 23 年、18 年和
14 年的综合治理,农业生产效益、经济效益及生态效益均逐步
提高. 生物多样性调查在 3 代试区及原貌地区进行, 原貌区
( OA)是指尚未开垦的盐荒地, 目前盐碱仍比较严重, 植被主要
是盐蒿、茅草和零星分布的芦草. 考虑到不同试区治理情况, 分
别以土地利用方式为依据对样区分类, 包括边缘地、果园、农田
(小麦/玉米、小麦/棉花、小麦/大豆)、菜地. 各种类型的样点数
按生产中所占比例确定, 原则上代表面积越大样点数越多. 三
代试区及不同土地利用方式的土壤肥力状况如表 1、表 2.
222 调查及测定方法  蚯蚓种群调查采用样方徒手分离法.
每一样点( 1500m2的样块)随机选取 5 个小样点 , 每一小样点
取土(长% 宽% 深) 30cm % 30cm % 20cm 置于平展于地的塑料布
上,采用手捡法捡取蚯蚓, 然后带回实验室称其鲜重并马上鉴
应 用 生 态 学 报  2001 年 6 月  第 12 卷  第 3 期                                
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Jun. 2001, 12( 3)&414~ 416
表 1  3代试区及原貌区土壤肥力状况
Table 1 Soil fertili ty of three experimental areas and original land
试区
Survey
area
样点数
Sample
plot s
有机质
O. M
( 104mg∋kg- 1)
全N
Total N
(g∋kg- 1)
碱解 N
Available N
( mg∋kg- 1)
速效P
Available P
( mg∋kg- 1)
速效K
Available K
(m g∋kg- 1)
全盐量
Salt content
( g∋kg- 1)
pH 值
∀ 23 1. 41 0. 80 48 18 106 0. 94 7. 98
# 20 1. 43 0. 80 48 26 92 1. 06 7. 93
∃ 24 1. 46 0. 86 52 25 160 1. 31 8. 39
原貌地( OA) 3 0. 76 0. 33 5 5 129 11. 47 7. 87
OA: Original land; ∀ :第 1代试区First experimental area; # :第 2代试区 2nd experimental area; ∃ :第 3代试区 3rd experim ental area.下同T he sam e be

low .
  * 方萍. 1996.农业生态系统中蚯蚓生物多样性特征及其在环境质评
价中的应用[博士论文] .北京:中国农业大学.
表 2  不同土地利用方式土壤肥力状况
Table 2 Soil fertili ty of di fferent land use plots
项目
Item
边缘
Field
margin
果园
Orchard
菜地
Vegetable
f ield
农田Cult ivated land
小麦/玉米
Wheat /
Maize
小麦/棉花
Wheat /
Cot ton
小麦/大豆
Wheat /
Soybean
PN 5 2 2 10 5 11
OM 1. 23 1. 18 1. 83 1. 37 1. 42 1. 49
QN 0. 97 0. 66 1. 07 0. 78 0. 78 0. 90
QP 0. 47 0. 65 0. 80 0. 79 0. 70 0. 70
SN 22 50 65 46 45 55
SP 7 9 52 18 18 17
SK 183 105 181 91 143 136
QY 2. 69 1. 04 1. 37 1. 12 0. 83 1. 27
PN:样点数 Plots; OM:有机质 O. M( 104mg∋kg- 1) ; QN:全 N Total N( g∋
kg- 1) ; QP:全 P Total P( g∋ kg- 1) ; SN: 速效 N Available N( mg∋ kg- 1) ;
S P:速效 P Available P ( mg∋ kg- 1) ; SK:速效 K Available K( mg∋ kg- 1) ;
QY:全盐量 Salt content ( g∋kg- 1) .
定分类, 或用 5% ~ 10%福尔马林处理后保存, 以后鉴定, 鉴定
方法和分类依据见文献[ 1] .
  表 1、表 2 中土壤养分的测定方法如下: 土壤有机质采用铬
酸氧化还原滴定稀释热法; 全 N 采用半微量凯氏定氮法; 全 P
用硫酸高氯酸消煮钼锑抗比色法;碱解氮用碱解扩散法 ;速效 P
用碳酸氢钠浸提钼锑抗比色法; 速效 K 用 1mol∋L - 1醋酸铵浸
提火焰光度计法测定;全盐量用电导率仪测定; 土壤 pH 值用蒸
馏水浸提,酸度计测定.
223 计算方法  Simpson 多样性指数( D2)的计算方法* :
D2 = N( N - 1) / ( n( n - 1)
式中, D2为多样性指数 N 为所有种个体总数, n 为一个种的个
体数.
3  结果与分析
31  蚯蚓种群的演替规律与生产投入的关系
3代试区土壤肥力经过 10 年以上的改造已达中
等水平[ 8] ,土壤环境质量状况已得到基本改善,试区内
生物明显增加, 蚯蚓种类已趋于稳定,基本上保持在 6
个种左右, 有链胃蚓科的日本杜拉蚓、巨蚓科的湖北远
盲蚓和威廉腔蚓、正蚓科的暗灰异唇蚓、微小双胸蚓和
赤子爱胜蚓,其中正蚓科的赤子爱胜蚓、暗灰异唇蚓和
链胃蚓科的日本杜拉蚓是该地区的优势种, 分别占调
查样点的 85. 7%、78. 6%、75. 7% .
由图 1可见,不同改造区内的蚯蚓的种群密度和
生物量分布为:第 2代试区> 第 1代试区> 第 3 代试
区> > 原貌区. 原貌区蚯蚓的数量极其稀少, 1995 年 3
次调查过程中的各取样点均未发现蚯蚓, 1996年在取
样点中仅发现 12 条, 这与其恶劣的土壤环境条件有
关,该区 3个样点的有机质平均含量为 0. 76 % 104mg∋
kg- 1,仅为其它试区农田有机质含量的一半,含盐量为
11. 47g∋kg- 1,几乎是其它试区的 10 倍. 一般认为, 土
壤含盐量在 2. 50~ 3. 00g∋kg- 1以上就很少发现蚯蚓
的分布[ 5] , 本调查结果也证明了这一结论. 1996 年发
现的 12条蚯蚓全部为赤子爱胜蚓( Eisenia f oet ida) ,
赤子爱胜蚓是该地区蚯蚓优势种,在长期进化和演替
过程中对恶劣的土壤环境有较强的适应能力.
图 1  1995~ 1996年蚯蚓平均种群密度和生物量
Fig. 1 Average earthw orm population density and biomass in 1995~ 1996.
(.种群密度 Populat ion density, ) .生物量 Biomass.
  在盐渍化改造区, 蚯蚓的种群演替与土壤肥力密
切相关[ 7] , 蚯蚓不仅可作为土壤肥力高低的指示因子,
同时肥料的投入特别是有机肥的投入会影响到蚯蚓的
分布和数量, 从 1992、1993和 1994年(表 3)的肥料投
入调查数据可以看出, 整体投入水平第 2代试区明显
高于第 1 和第 3代试区; 而第 3代试区肥料投入量略
高于第 1 代试区. 第 3 代试区以化肥为主, 主要是碳
铵、尿素和过磷酸钙,有机肥较少; 第 2代试区主要使
用磷酸二铵和有机肥, 第 1代试区则有机无机肥兼施.
在气候条件一致的情况下, 土壤有机质是影响蚯蚓分
布和数量的重要因素,土壤有机质的高低又与有机肥
4153 期             乔玉辉等:华北盐渍化改造区蚯蚓种群次生演替与生产投入的关系         
表 3  各试区肥料投入(以 1992~ 1994年冬小麦为例)
Table 3 Fertili zation and production of each experimental district winter wheat in 1992~ 1994( kg∋hm- 2)
项目
Item
∃ (n= 9)
1992 1993 1994
# ( n= 7)
1992 1993 1994
∀ ( n= 9)
1992 1993 1994
碳铵 NH4HCO3 982. 5 996. 8 1196 1236 1088 1192 860. 5 896. 5 1123
尿素 Urea 208. 3 198. 8 92. 65 68. 5 88. 7 11. 14 38. 6 28. 6 49
磷酸二铵( NH4) 2HPO 4 189. 7 259. 83 39过磷酸钙 Ca3( PO 4) 2 664. 0 460. 5 820. 6 50. 8 24. 3 18. 6 542. 3 368. 7 680有机肥 Manure 198. 4 150. 0 0 7562 6887 8540 5289 2843 3269
的投入有关.以 1994年麦地的有机肥投入(主要是厩
肥和鸡粪) 为例, 第 2 代试区的投入量为 8540kg ∋
hm- 2,是第 1代试区的两倍以上, 第 3代试区没有这
部分投入,这可能是导致蚯蚓种群密度和生物量出现
上述规律的主要原因.
该地区经过十几年的治理, 土壤中蚯蚓相对较丰
富,合理的投入特别是有机肥的投入可以加速农田生
态系统中生物的演替, 从蚯蚓演替特点上可以看出这
一点.第 2代试区从土壤肥力、土壤生物等方面已达到
或超过第 1代试区, 第 3代试区由于改造的时间较晚,
从蚯蚓数量上来说稍低于第 1、第 2代试区, 但与原貌
区相比,土壤中的蚯蚓数量和种类已明显增加,土壤肥
力、土地生产力已接近中等水平.
32  不同土地利用方式与蚯蚓种群的关系
不同的土地利用方式会影响到蚯蚓的数量和分
布[ 4, 6] .在试区内选取不同的土地利用方式: 农田边
缘、果园、菜地、小麦/玉米、小麦/棉花、小麦/大豆, 这
些利用方式都连续耕种 3年.在各种利用方式中肥料
的投入、作物收获及归还情况、土地翻耕、灌溉等农事
活动影响蚯蚓的分布状况及种群大小. 表 4 是 1995~
1996年几种土地利用方式下的蚯蚓分布状况.
表 4  不同土地利用方式下蚯蚓分布状况
Table 4 Earthworm distribution of different land use plots
项目
Item
边缘
Boundary
果园
Orchard
菜地
Vegetable
plot
农田Cult ivated land
小麦/玉米
Wheat /
Maize
小麦/棉花
Wheat /
Otton
小麦/大豆
Wheat /
Soybean
A 13 12 53 64 98 11
B 51 10 124 97 14 14
C 6 1 0 2 4 0
D 1 3 13 12 21 21
E 0 0 0 0 0 1
F 1 25 30 6 22 22
总计Total 72 51 220 181 159 69
种 Species 5 5 4 5 5 5
D2 0. 27 0. 32 0. 40 0. 41 0. 38 0. 59
D2: Simpson多样性指数 Simpson diversity index; A:赤子爱胜蚓 E isenia
f oet ida ; B:暗灰异唇蚓 Aporrectodea; C: 微小双胸蚓 Bimastus parvus ;
D :湖北远盲蚓 A mythas hapeiensis ; E:威廉腔蚓 Metap hire guiuelmi ; F:
日本杜拉蚓 Dr awida j ap onica.
由表 4可见,无论是边缘地、果园、菜地还是农田,
蚯蚓种类的分布一般都在 5个种左右, 各蚯蚓种基本
上是均匀分布在各种土地利用方式中, 但不同土地利
用方式蚯蚓数量有所差异, 菜地> 农田> 果园和边缘
地带, 这也与土壤肥力密切相关. 由表 2可见,菜地的
有机质和其他肥力指标明显高于农田、边缘和果园,这
与肥料投入也有极大的关系.从不同的种植制度的肥
料的投入调查结果来看, 菜地的投入远高于其他方式,
有机肥投入是其他方式的 1. 5~ 6 倍. 在一年两熟制
中,无机和有机肥的投入都以小麦/玉米最多,其次是
小麦/棉花、小麦/大豆, 边缘地虽然蚯蚓种类较多, 但
蚯蚓的数量较少,可能与没有耕作措施、土壤盐分减少
缓慢、肥料投入少有关.通常果园中蚯蚓的数量较多,
但本调查的结果却很少, 其原因是所调查的果园建园
时间短,只有 3~ 4年时间,果树处于幼龄期, 枯枝落叶
少,再加上有机肥投入量不高,土壤有机质含量低于菜
地和农田,因此出现蚯蚓数量偏少的现象.对于农田来
说,不同的种植方式蚯蚓的分布状况不尽相同, 小麦/
玉米、小麦/棉花的蚯蚓数量高于小麦/大豆. 一是与肥
料投入有关,另外作物产量与蚯蚓的生存有着一定的
关系,作物地上部高的产出意味着枯枝落叶及地下根
系的分泌物多, 这样有利于土壤动物的生长活动[ 2, 3] .
农田生态系统中土地利用方式的多样化有利于物种的
多样性, Simpson多样性指数的大小也说明了这一点.
参考文献
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Quzhou Saline Declaration Area. Beijing: China Agricultural S cience
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作者简介  乔玉辉,女, 1970 年生, 博士, 主要从事农业生物多
样性、土地利用及有机农业方面的研究工作, 已发表论文 5 篇,
合作编著 3 本专著.
416 应  用  生  态  学  报                    12卷