全 文 ：接种蚯蚓对秸秆还田土壤碳、氮动态
和作物产量的影响 3
李辉信　胡　锋 3 3 　沈其荣　陈小云　仓　龙　王　霞
(南京农业大学资源与环境科学学院 ,农业资源与生态环境研究所 ,南京 210095)
【摘要】　通过为期 2 年的小区 (2. 8m ×1. 0m)试验 ,研究了旱作水稻2小麦轮作条件下接种蚯蚓对施用玉
米秸秆 (第一季用量 1500g·m - 2 ,以后各季为 750g·m - 2) 农田土壤碳、氮动态和作物产量的影响. 结果表
明 ,接种 10 条·m - 2或 20 条·m - 2环毛蚓 ( Pheretim a sp . )对土壤有机碳和全氮含量无显著影响 ,蚯蚓活动
未造成土壤 C 库的衰减 ,土壤碳、氮基本维持平衡. 接种蚯蚓处理土壤 N 的矿化作用增强 ,矿质 N 含量提
高 ,NO3 - 2N 含量增加 ,而且稻季比麦季增加更为明显. 接种蚯蚓在稻、麦季均能提高微生物量碳、氮含量 ,
蚯蚓具有扩大土壤微生物量 N 库和促进有机 N 矿化的双重作用. 这种作用在有效 C 源供应丰富的作物生
长发育旺盛期更为明显. 接种蚯蚓对旱作水稻和小麦有一定的增产作用 ,其中水稻的增产幅度达9. 3 % ,小
麦为 5. 1 %. 接种蚯蚓后土壤容重明显降低 ,孔隙度显著增加. 蚯蚓在保持土壤 C 库平衡的同时 ,对于促进
秸秆有机肥 N 素养分的再循环和作物生产力的提高具有重要的生态学意义.
关键词 　蚯蚓 　土壤碳、氮动态 　作物产量 　秸秆还田 　稻麦轮作
文章编号 　1001 - 9332 (2002) 12 - 1637 - 05 　中图分类号 　S154. 1 　文献标识码 　A
Effect of earthworm inoculation on soil carbon and nitrogen dynamics and on crop yield with application of
corn residues. L I Huixin ,HU Feng ,SHEN Qirong ,CHEN Xiaoyun ,CAN G Long ,WAN G Xia ( College of Re2
sources and Envi ronmental Sciences , Institute of A gricultural Resources and Eco2envi ronment , N anjing A gri2
cultural U niversity , N anjing 210095) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2002 ,13 (12) :1637～1641.
This study was carried out in the Experimental Station of Nanjing Agricultural University ,which is in a subtropi2
cal monsoon region characterized by a warm2wet spring and a hot2dry summer. The annual average temperature ,
precipitation and evaporation are 15. 6 ℃,1010 mm and 1560 mm ,respectively. In 1999 ,the experimental plots
(2. 8 m ×1. 0 m ×0. 6 m) were established by concrete frame. Soil in the plots was orthic aquisols collected from
Rugao County ,Jiangsu Province. Crop rotation was upland rice and winter wheat . At the beginning of the first
crop (rice) season ,earthworms ( Pheretim a sp . ) were inoculated at a density of 10·m - 2 and 20·m - 2 ,respec2
tively ,in the plots with an application of corn residues at the rate of 1500 g·m - 2 (750 g·m - 2 in the following
seasons) . The responses of soil carbon and nitrogen and crop yield to earthworm activity were investigated from
1999 to 2001. The results showed that earthworms had no significant influences on total soil carbon and nitrogen
content ,which implied that there was no depletion of soil carbon and nitrogen pools in the presence of earth2
worms. The maintenance of soil carbon might be explained by low assimilation efficiency of organic matter by
earthworms ,and by the compensation of carbon returning from plant production enhancement . Soil mineral ni2
trogen ,soil microbial biomass carbon and microbial biomass nitrogen were increased ,and nitrogen mineralization
was strengthened by earthworm activities ,which was more obvious at jointing/ booting and heading stages. In
comparison with no2worm treatments ,the yield of rice and wheat increased by 9. 3 % and 5. 1 % ,respectively ,in
the treatments inoculated with earthworms. It was concluded that earthworm was very important in promoting
nitrogen recycling of crop residues and plant productivity ,and in keeping the balance of soil carbon pool as well.
Key words 　Earthworm , Dynamics of soil C and N , Crop yield , Crop residue application , Upland rice2winter
wheat rotation. 3 国家自然科学基金重点资助项目 (39830220) .3 3 通讯联系人. E2mail :fenghu @njau. edu. cn
2002 - 04 - 09 收稿 ,2002 - 09 - 02 接受.
1 　引 　　言
近年来 ,随着生态农业的发展和对土壤质量问
题的日益关注 ,有机肥在养分再循环中的作用以及
有机肥的施用技术研究日益得到重视[13 ,18 ,20 ] . 众所
周知 ,土壤微生物在土壤有机物转化和土壤肥力保
持中起着决定性作用. 但作为土壤生物重要组成成
分的土壤动物对有机物转化、养分循环和作物生产
中的功能尚不十分清楚 ;结合有机肥施用的土壤动
物管理技术也基本处于空白状态[1 ,7 ,19 ] . 本文对秸
秆还田稻麦轮作农田接种蚯蚓后土壤碳、氮和微生
物量的变化进行了初步研究 ,并从作物产量效应上
对蚯蚓的作用进行了评估 ,旨在揭示蚯蚓活动对土
应 用 生 态 学 报 　2002 年 12 月 　第 13 卷 　第 12 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Dec. 2002 ,13 (12)∶1637～1641
壤碳、氮动态及平衡状况的影响及机理 ,为秸秆有机
肥和蚯蚓资源的合理利用与综合管理提供依据.
2 　材料与方法
211 　试验处理
本试验在南京农业大学校内网室进行 . 供试土壤为采自
江苏省如皋县长江冲积物形成的高沙土 ,质地为砂壤 ,含有
机碳 5. 86g·kg - 1 ,全氮 0. 70g·kg - 1 ,全磷 0. 66g·kg - 1 ,速效磷
6. 0mg·kg - 1 ,速效钾 47. 1mg·kg - 1 ,pH(H2O) 为 8. 25. 用混凝土
砌成 2. 8m ×1. 0m ×0. 6m的池子 (无底) ,在池内填入 50cm 厚
的土层.填土前用孔径为 4mm 筛子筛分并结合手拣分离出
土壤中的蚯蚓. 设立 4 个处理 : 1) 施用玉米残茬 ,接种蚯蚓
10 条·m - 2 ;2) 施用玉米残茬 ,接种蚯蚓 20 条·m - 2 ;3) 只施
用玉米残茬 ,不接种蚯蚓 (CK1) ;4) 不施用玉米残茬 ,不接种
蚯蚓 (CK2 ) . 各处理 3 次重复. 接种蚯蚓小区四周埋入高
25cm 的塑料隔板围挡 (地上高度为 10cm) ,防止蚯蚓逃匿.
212 　种植制度安排
作物种植制度为稻麦轮作. 水稻采用旱作栽培 ,即旱育
旱栽 ,全生育期不建立水层 ,灌水保持土壤含水量在 80 %田
间持水量附近. 水稻品种为武育粳 3 号 ,行株距为 25cm ×
22cm ;小麦品种为宁麦 9 号 ,行距为 20cm ,精量稀播. 试验为
期 2 年 ,共种植 4 季作物. 1999 年和 2000 年水稻的移栽期分
别为 7 月 19 日和 6 月 12 日 ,收获期分别为 11 月 2 日和 10
月 22 日 ;1999 和 2000 年小麦的播种期分别为 11 月 24 日和
11 月 25 日 ,收获期分别为次年的 6 月 5 日和 6 日.
213 　肥料和秸秆施用
稻季氮、磷和钾肥用量分别为 21. 0g·m - 2 (纯 N) 、10. 5g
·m - 2 ( P2O5)和 10. 5g·m - 2 ( K2 O) ,肥料品种为尿素、过磷酸
钙和氯化钾 ,其中氮肥的 70 %作为基肥、30 %作穗肥 ,磷、钾
肥全部作基肥 ;麦季氮、磷和钾肥用量分别为 22. 5、12. 0 和
12. 0g·m - 2 ,其中氮肥的 60 %作为基肥 ,分蘖肥和穗肥各占
20 % ,磷、钾肥全作基肥. 玉米秸秆 (粉碎至 2cm 左右) 的施
用量第一季为 1500g·m - 2 ,以后各季均为 750g·m - 2 ,使用时
与基肥一起均匀撒布田面 ,耕、耙 2～3 次 (翻土深度 20cm) ,
使肥料和秸秆与土壤混合均匀 ,以减少以后的采样误差. 玉
米秸秆的氮、磷、钾含量分别为 7. 96、2. 85 和 10. 67g·kg - 1 ,
C/ N 为 56. 8.
214 　蚯蚓接种
　　接种用的蚓种为在土壤原采样地获得的优势种环毛蚓
( Pheretim a sp . ) . 蚯蚓接种安排在第一季 (稻季) ,待水稻返
青立苗约一周后 ,在傍晚 (避免阳光过强伤害蚯蚓)按计划接
种量接种蚯蚓. 接种时尽量将蚯蚓按一定的间距均匀投放到
田面 ,接种后观察蚯蚓入土情况 ,需要时替换活性较差的蚯
蚓. 之后浇适量水 ,促进蚯蚓尽快适应环境. 以后各季不再接
种蚯蚓 ,只是在每季作物收获后抽样检测蚯蚓的定殖情况.
215 　采样及分析方法
　　稻季分别于分蘖期、孕穗期、抽穗期和成熟期 ;麦季分别
于越冬期、返青期、抽穗期和成熟期. 在各小区用小型土钻多
点采集土壤混合样品 ,取样深度为 20cm. 新鲜土样立即测定
微生物量碳、微生物量氮和矿质氮 (NO3 - 2N 和 NH4 + 2N) ;风
干土样测定有机碳和全氮. 微生物量碳、氮测定用氯仿熏蒸2
0. 5mol·L - 1 K2 SO4 浸提法 ;NH4 + 2N 用靛酚蓝比色法、NO3 - 2N
用铜镉还原2重氮化偶合比色法 ;有机碳用 K2 Cr2 O7 氧化法 ;
全氮用开氏法[9 ] .作物收获后 ,首先测定土壤容重 ,之后采集
土样并对作物考种测产 ,分别计测作物籽粒产量和地上、地
下部生物量. 数据统计分析在 SPSS软件上进行.
3 　结果与分析
311 　接种蚯蚓对土壤有机碳和全氮的影响
　　定殖于土壤中的蚯蚓和其它土壤异养生物一
样 ,主要依赖土壤有机物作为生命活动的能量来源.
鉴于蚯蚓对有机质的利用 ,由此推断蚯蚓活动可能
会造成土壤有机碳的损耗. 但从表 1 稻麦轮作 4 季
的试验结果发现 ,玉米秸秆还田并接种 10 条·m - 2
或 20 条·m - 2蚯蚓后 ,土壤有机碳含量与不接种处
理 (CK1)均无显著差异 ( P < 0. 05) . 接种蚯蚓后土壤
全氮的变化趋势也基本一致 ,只是接种与不接种蚯
蚓处理间的差别更小. 这表明在秸秆常规施用量条
件下接种蚯蚓并未引起土壤碳、氮总量的衰减 ,土壤
碳、氮基本维持平衡. 造成这种现象的原因可能有 3
个方面 :一是蚯蚓一般对有机物的同化效率较低 (多
在 5 %左右) [8 ] ,摄取的绝大部分有机物通过肠道后
又归还到土壤中 ;二是被蚯蚓粪富集并紧密包裹的
有机物具有较强的抗微生物分解能力[11 ,12 ] ;三是蚯
蚓活动可能通过促进作物生长增加有机物 (根系及
分泌物)的归还而补偿一部分消耗的有机质. 蚯蚓的
这种特殊性对于提高有机肥及土壤有机物的利用效
率 ,支持更长的碎屑食物链参与物质再循环 ,具有重
要的生态学意义.
　　从同一季作物不同生育期土壤有机碳的动态来
看 ,无论接种蚯蚓与否 ,施用秸秆的各个处理土壤有
机碳一般在作物生育初期最高 ,中期最低 ,后期又有
明显回升. 每季在生育初期第一次采样距离秸秆施
用约为一个月左右 ,只有部分有机物分解 ,决定了此
时有机碳含量最高 ;随着时间的推移 ,有机物进一步
分解消耗 ,有机碳含量降低 ;到作物生物后期尤其是
成熟期 ,根系逐渐老化、死亡 ,归还的有机物数量增
加 ,是土壤有机碳水平恢复的主要原因. 与有机碳的
情形不同 ,在施用秸秆的各个处理中土壤全氮随作
物生育期的波动甚微 ,主要是因为玉米秸秆含氮量
很低 ,在一季较短时间内对土壤全氮贡献不大 ,而作
物本身对土壤总氮的影响 (消耗) 一般也较小. 至于
8361 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　13 卷
不施秸秆对照 (CK2)的土壤有机碳和全氮也相当稳
定 ,不同生育期之间均无显著差异 ( P < 0. 05) .
　　尽管每季试验前后的土壤有机碳、氮一般没有
显著变化 ,但从表 1 可见 ,经过两年的时间 ,施用秸
秆的各个处理土壤有机碳和全氮含量显著提高 ,比
不施秸秆对照 ( CK2 ) 分别平均提高了 25. 0 %和
26. 4 % ,差异达极显著水平 ( P < 0. 01) ,表明秸秆还
田对提高土壤碳、氮水平有明显作用 ,而且这种影响
是渐进的. 不施秸秆只施化肥对照 (CK2) 土壤的有
机碳、氮含量两年内基本保持稳定 ,与试验前几乎无
差别.
312 　接种蚯蚓对土壤矿质氮的影响
　　分别观测了不同处理土壤矿质氮总量以及土壤
矿质氮形态的变化 (表 2) . 结果表明 ,接种蚯蚓处理
土壤矿质氮总量和 NO3 - 2N 含量总体呈增高趋势 ,
其中接种 10 条·m - 2蚯蚓处理的土壤矿质氮含量在
稻季孕穗期 ,接种 10 条·m - 2和 20 条·m - 2蚯蚓处
理的土壤 NO3 - 2N 含量在抽穗期与无蚓处理 (CK1)
的差异达显著水平 ( P < 0. 05) . 但无论是稻季还是
麦季 ,不同处理间土壤的 N H4 +2N 含量一般无显著
差异 ,进一步说明不同处理土壤矿质氮的分异主要
取决于 NO3 - 2N 含量的变化. 接种蚯蚓后土壤矿质
氮的提高意味着土壤有机氮矿化作用和供氮能力增
强 ,这将有助于改善秸秆还田条件下有效氮的供应
不足问题.
　　蚯蚓对氮矿化的影响 ,可能与蚯蚓自体代谢分
泌和直接排泄富含有效氮的物质有关[2 ,12 ,15 ,16 ] ,也
可能是蚯蚓活动促进了土壤微生物向营养源丰富部
位的扩散及其活性的提高[3 ,14 ,17 ] ,从而加快了微生
物对氮的周转和释放.
313 　接种蚯蚓对土壤微生物量碳、氮的影响
　　土壤微生物量的高低主要取决于土壤有机质水
平 ,这在施用和不施用玉米秸秆处理的差别中表现
最为明显. 但田间接种条件下蚯蚓活动是否对土壤
微生物生物量产生影响 ,过去少有研究报道. 从本试
验结果来看 (表 3) ,除了个别时期外 ,稻麦两季接种
蚯蚓处理土壤微生物量 C 均有所提高 ,其中一般又
以作物旺盛生育期的提高幅度更大 . 但由于测定值
表 1 　1999～2001 年稻麦轮作土壤有机碳和全氮动态变化
Table 1 Dynamics of soil organic carbon and nitrogen content in rice2wheat rotation from 1999 to 2001 ( g·kg - 1)
生长季
Crop
season
生育期
Growth
period
有机碳 Organic C
+ 蚯蚓
+ Worm
(10·m - 2)
+ 蚯蚓
+ Worm
(20·m - 2)
- 蚯蚓
- Worm
(CK1)
- 蚯蚓 ,不施残茬
- Worm ,
stubble (CK2)
全氮 Total N
+ 蚯蚓
+ Worm
(10·m - 2)
+ 蚯蚓
+ Worm
(20·m - 2)
- 蚯蚓
- Worm
(CK1)
- 蚯蚓 ,不施残茬
- Worm ,
stubble (CK2)
稻　季 A 6. 45 ±0. 09 6. 25 ±0. 21 6. 47 ±0. 23 5. 87 ±0. 17 0. 76 ±0. 01 0. 76 ±0. 05 0. 75 ±0. 03 0. 72 ±0. 02
Rice season C 5. 91 ±0. 15 5. 84 ±0. 09 6. 02 ±0. 06 5. 80 ±0. 12 0. 73 ±0. 02 0. 72 ±0. 03 0. 73 ±0. 02 0. 69 ±0. 01
(1999) D 5. 73 ±0. 13 5. 60 ±0. 02 5. 96 ±0. 04 5. 70 ±0. 06 0. 69 ±0. 01 0. 70 ±0. 02 0. 69 ±0. 01 0. 65 ±0. 01
E 6. 26 ±0. 18 6. 26 ±0. 21 6. 05 ±0. 10 5. 74 ±0. 13 0. 73 ±0. 01 0. 72 ±0. 01 0. 72 ±0. 03 0. 67 ±0. 01
麦　季 F 7. 06 ±0. 22 7. 73 ±0. 73 8. 04 ±0. 62 6. 48 ±0. 34 0. 71 ±0. 01 0. 79 ±0. 03 0. 76 ±0. 05 0. 68 ±0. 04
Wheat season B 7. 57 ±0. 43 7. 17 ±0. 06 7. 78 ±0. 23 6. 57 ±0. 54 0. 75 ±0. 01 0. 76 ±0. 01 0. 75 ±0. 03 0. 68 ±0. 02
(1999～2000) D 8. 33 ±0. 04 8. 52 ±0. 06 8. 42 ±0. 26 7. 35 ±0. 19 0. 72 ±0. 01 0. 75 ±0. 01 0. 74 ±0. 03 0. 66 ±0. 01
E 8. 55 ±0. 21 8. 46 ±0. 16 8. 50 ±0. 10 7. 59 ±0. 33 0. 75 ±0. 04 0. 79 ±0. 03 0. 77 ±0. 01 0. 69 ±0. 02
稻　季 A 7. 73 ±0. 17 7. 90 ±0. 24 7. 81 ±0. 25 6. 04 ±0. 17 0. 82 ±0. 04 0. 78 ±0. 05 0. 83 ±0. 04 0. 71 ±0. 02
Rice season C 7. 28 ±0. 24 7. 25 ±0. 10 7. 08 ±0. 10 6. 05 ±0. 09 0. 80 ±0. 05 0. 79 ±0. 01 0. 81 ±0. 01 0. 70 ±0. 03
(2000) D 7. 25 ±0. 28 7. 42 ±0. 22 7. 15 ±0. 12 5. 81 ±0. 18 0. 82 ±0. 03 0. 84 ±0. 01 0. 82 ±0. 02 0. 68 ±0. 04
E 7. 58 ±0. 18 7. 62 ±0. 17 7. 65 ±0. 25 5. 90 ±0. 30 0. 78 ±0. 04 0. 79 ±0. 02 0. 80 ±0. 03 0. 69 ±0. 02
麦　季 F 7. 69 ±0. 23 7. 53 ±0. 30 7. 61 ±0. 18 5. 94 ±0. 13 0. 82 ±0. 03 0. 82 ±0. 03 0. 83 ±0. 01 0. 69 ±0. 03
Wheat season B 7. 01 ±0. 18 7. 59 ±0. 16 7. 41 ±0. 32 5. 70 ±0. 19 0. 83 ±0. 02 0. 81 ±0. 02 0. 82 ±0. 01 0. 68 ±0. 01
(2000～2001) D 7. 13 ±0. 09 7. 09 ±0. 15 7. 30 ±0. 18 5. 62 ±0. 07 0. 89 ±0. 06 0. 83 ±0. 02 0. 82 ±0. 02 0. 69 ±0. 02
E 7. 30 ±0. 01 7. 38 ±0. 11 7. 46 ±0. 45 5. 68 ±0. 26 0. 87 ±0. 06 0. 84 ±0. 02 0. 84 ±0. 03 0. 68 ±0. 01
A)分蘖期 Tillering ;B)拔节期 Jointing ;C)孕穗期 Booting ;D)抽穗期 Heading ; E)成熟期 Ripening ; F)越冬期 Wintering. 下同 The same below.
表 2 　2000～2001 年稻麦轮作土壤矿质氮的动态变化
Table 2 Dynamics of soil mineral nitrogen content in rice2wheat rotation from 2000 to 2001 ( mg·kg - 1)
生长季
Crop
season
生育期
Growth
period
+蚯蚓
+ Worm (10·m - 2)
NH4 +2N NO3 -2N NH4 ++ NO3 - +蚯蚓+ Worm (20·m - 2)NH4 +2N NO3 -2N NH4 ++ NO3 - - 蚯蚓- Worm (CK1)NH4 +2N NO3 -2N NH4 ++ NO3 - - 蚯蚓 ,不施残茬- Worm , - Stubble (CK2)NH4 +2N NO3 -2N NH4 ++ NO3 -
稻 　季 A 5. 1 ±0. 2 45. 2 ±1. 3 50. 3 ±1. 3 5. 7 ±0. 1 45. 8 ±2. 9 51. 5 ±2. 8 5. 4 ±0. 0 42. 9 ±2. 3 48. 3 ±2. 3 5. 3 ±0. 2 36. 3 ±1. 4 41. 6 ±1. 5
Rice season C 3. 1 ±0. 1 24. 8 ±3. 1 27. 9 ±3. 1 3. 3 ±0. 3 22. 2 ±4. 2 25. 6 ±4. 1 3. 1 ±0. 1 19. 2 ±2. 4 22. 3 ±2. 3 3. 5 ±0. 1 25. 7 ±4. 3 28. 8 ±4. 2
(2000) D - 27. 5 ±2. 4 - - 27. 4 ±1. 2 - - 22. 8 ±0. 5 - - 21. 2 ±1. 1 -
E 6. 6 ±0. 4 9. 0 ±0. 3 15. 6 ±0. 4 6. 1 ±0. 3 9. 5 ±1. 2 15. 6 ±1. 0 6. 0 ±0. 4 8. 2 ±0. 9 14. 2 ±1. 2 6. 2 ±0. 4 7. 8 ±0. 1 14. 0 ±0. 5
麦 　季 F 3. 3 ±0. 1 19. 4 ±2. 4 22. 7 ±2. 3 3. 2 ±0. 1 20. 2 ±3. 4 23. 4 ±3. 5 3. 0 ±0. 2 18. 9 ±2. 0 21. 9 ±1. 8 3. 2 ±0. 2 16. 7 ±2. 9 19. 9 ±2. 8
Wheat season B 3. 2 ±0. 2 3. 2 ±0. 2 6. 4 ±0. 2 2. 9 ±0. 1 3. 3 ±0. 6 6. 2 ±0. 4 2. 6 ±0. 2 2. 9 ±0. 3 5. 5 ±0. 2 3. 1 ±0. 3 3. 3 ±0. 5 6. 4 ±0. 7
(2000～2001) D 3. 9 ±0. 2 7. 6 ±1. 0 11. 5 ±1. 2 4. 2 ±0. 2 6. 5 ±0. 3 10. 7 ±0. 3 3. 5 ±0. 4 7. 5 ±1. 0 11. 0 ±1. 0 3. 7 ±0. 6 6. 1 ±0. 6 9. 8 ±0. 9
E 1. 9 ±0. 3 5. 6 ±0. 6 7. 5 ±0. 6 2. 6 ±0. 9 5. 2 ±0. 4 7. 8 ±0. 7 3. 5 ±0. 8 5. 6 ±1. 2 9. 1 ±2. 0 2. 0 ±0. 7 3. 4 ±0. 4 5. 4 ±0. 3
936112 期 　　　　　　　　　　李辉信等 :接种蚯蚓对秸秆还田土壤碳、氮动态和作物产量的影响 　　　　　　　　
的变异较大 ,处理间多数无显著性差异 ( P < 0. 05) .
　　土壤微生物量氮的波动相对较小 ,尤其是两个
稻季的测定结果极为接近 (表 3) . 第一季旱作水稻
接种蚯蚓对土壤微生物量氮基本没有影响 ,从第二
季开始蚯蚓对土壤微生物量氮的提高才表现出正效
应 ,其中在拔节/ 孕穗及抽穗期最为明显.
　　在等量无机氮肥投入的情况下 ,土壤微生物量
氮的增加主要应归因于有机氮的矿化释放及其生物
固定. 结合前述土壤矿质氮的研究结果可以看出 ,蚯
蚓具有扩大土壤微生物量氮库和促进有机氮矿化的
双重作用. 这种作用在有效 C 源供应丰富的作物生
长发育旺盛期表现得最为明显 ,但实际上在作物生
育初期 (包括小麦越冬期) 也有发生. 蚯蚓的上述功
能对于调节土壤氮素的保持与供应的平衡 ,提高氮
素利用率 ,将起重要作用.
314 　接种蚯蚓对稻麦产量的影响
　　两季水稻和两季小麦的测产结果表明 (表 4) ,
接种蚯蚓对旱作水稻和小麦均有一定的增产作用 ,
但年际间差别较大. 1999 年接种 10 条·m - 2和 20 条
·m - 2蚯蚓处理水稻的产量分别比相应不接种对照
(CK1)提高了 5. 4 %和 9. 3 % ,均有显著差异 ( P <
0. 05) ,且谷/ 草比和千粒重呈增高趋势. 2000 年接
种蚯蚓处理水稻未表现出增产 ,可能与水稻发生较
严重的缺铁有关 (当季水稻叶片黄化严重) . 小麦的
增产效果 (最高为 5. 1 %) 不及水稻 ,主要原因是麦
季基本依赖自然降水 ,土壤水分条件较差 ,影响了蚯
蚓活性 ,而稻季为湿润灌溉 (保持田间持水量的
80 %左右) . 但无论是水稻还是小麦 ,接种蚯蚓处理
的谷/ 草比较高 ,可能意味着蚯蚓活动有利于光合产
物向籽粒的运转 . 作者在接种腐生线虫的小麦盆栽
表 3 　1999～2001 年稻麦轮作土壤微生物量碳、氮动态变化
Table 3 Dynamics of soil microbial biomass C and N in rice2wheat rotation from 1999 to 2001 ( mg·kg - 1)
生长季
Crop
season
生育期
Growth
period
微生物量 C (Microbial biomass C)
+ 蚯蚓
+ Worm
(10·m - 2)
+ 蚯蚓
+ Worm
(20·m - 2)
- 蚯蚓
- Worm
(CK1)
- 蚯蚓 ,不施残茬
- Worm ,
- stubble (CK2)
微生物量氮 (Microbial biomass N)
+ 蚯蚓
+ Worm
(10·m - 2)
+ 蚯蚓
+ Worm
(20·m - 2)
- 蚯蚓
- Worm
(CK1)
- 蚯蚓 ,不施残茬
- Worm ,
- stubble (CK2)
稻　季 A - - - - 61. 6 ±2. 7 62. 6 ±2. 9 60. 2 ±3. 1 47. 5 ±5. 7
Rice season C - - - - 40. 2 ±0. 8 43. 1 ±1. 7 42. 3 ±3. 8 31. 0 ±0. 6
1999 D - - - - 36. 2 ±3. 2 42. 1 ±2. 7 39. 6 ±6. 3 25. 5 ±3. 7
E - - - - 36. 7 ±2. 5 36. 7 ±1. 7 33. 5 ±6. 0 24. 1 ±1. 3
麦　季 F 253. 9 ±34. 0 283. 3 ±46. 5 233. 0 ±35. 0 194. 1 ±36. 3 36. 1 ±7. 1 27. 4 ±6. 1 35. 4 ±6. 2 26. 6 ±4. 8
Wheat season B - - - - 30. 5 ±1. 9 36. 0 ±2. 1 31. 4 ±1. 1 22. 8 ±2. 1
999～2000 D 200. 5 ±22. 4 180. 4 ±29. 3 142. 3 ±37. 0 127. 4 ±12. 0 43. 0 ±2. 0 41. 3 ±3. 3 38. 7 ±2. 4 25. 8 ±0. 7
E 252. 0 ±31. 8 263. 8 ±24. 3 241. 0 ±15. 3 173. 1 ±14. 9 51. 1 ±6. 8 52. 3 ±2. 4 50. 8 ±5. 2 33. 4 ±4. 2
稻　季 A 188. 3 ±23. 9 196. 0 ±7. 8 156. 1 ±24. 0 124. 6 ±4. 7 55. 8 ±6. 1 52. 6 ±4. 4 41. 7 ±8. 2 31. 7 ±3. 8
Rice season C 166. 4 ±9. 5 140. 1 ±9. 9 167. 3 ±27. 0 120. 6 ±10. 0 47. 1 ±2. 8 44. 0 ±4. 1 41. 2 ±2. 4 27. 7 ±3. 1
2000 D 158. 0 ±6. 1 174. 0 ±22. 4 140. 1 ±24. 0 123. 1 ±18. 4 38. 4 ±0. 9 43. 4 ±2. 3 30. 2 ±1. 4 22. 3 ±3. 2
E 209. 3 ±17. 6 214. 7 ±37. 8 175. 9 ±14. 0 156. 2 ±18. 4 32. 8 ±3. 7 32. 8 ±2. 3 29. 6 ±0. 8 22. 8 ±1. 0
麦　季 F 252. 7 ±15. 5 251. 4 ±2. 1 225. 0 ±16. 8 123. 2 ±16. 2 51. 5 ±4. 1 51. 3 ±2. 3 42. 2 ±3. 8 27. 0 ±3. 1
Wheat season B 188. 8 ±5. 2 172. 2 ±1. 7 151. 0 ±15. 8 72. 4 ±11. 6 39. 6 ±1. 7 36. 8 ±5. 3 32. 5 ±4. 2 20. 8 ±1. 1
2000～2001 D 209. 0 ±17. 7 216. 3 ±16. 4 173. 7 ±11. 8 102. 4 ±24. 1 54. 5 ±2. 3 53. 9 ±5. 1 50. 2 ±2. 8 36. 6 ±3. 3
E 263. 5 ±15. 2 252. 9 ±20. 2 206. 7 ±24. 1 146. 8 ±8. 8 46. 2 ±2. 3 46. 0 ±3. 3 40. 0 ±3. 0 24. 9 ±2. 7
表 4 　接种蚯蚓对作物产量的影响
Table 4 Effect of earthworm inoculation on crop yield
生长季
Crop season
处　理
Treatment
产　量
Yield
(g·plot - 1)
稻草生物量
Straw biomass
(g·plot - 1)
谷/ 草
Grain/ straw
ratio
千粒重
1000 seed
weight (g)
稻　季 + 蚯蚓 + Worm(10·m - 2) 975 ±11 945 ±55 1. 03 27. 82 ±0. 31
Rice season + 蚯蚓 + Worm(20·m - 2) 1011 ±45 970 ±44 1. 04 28. 15 ±0. 30
(1999) - 蚯蚓 - Worm CK1 925 ±31 932 ±24 0. 99 27. 06 ±0. 67
- 蚯蚓 ,不施残茬 CK2 - Worm , - stubble CK2 930 ±24 911 ±18 1. 02 28. 03 ±0. 27
麦　季 + 蚯蚓 + Worm(10·m - 2) 1427 ±69 1107 ±65 1. 29 -
Wheat season + 蚯蚓 + Worm(20·m - 2) 1398 ±32 1028 ±68 1. 36 -
(1999～2000) - 蚯蚓 - Worm CK1 1386 ±20 1058 ±20 1. 31 -
- 蚯蚓 ,不施残茬 CK2 - Worm , - stubble CK2 1347 ±41 1110 ±41 1. 21 -
稻　季 + 蚯蚓 + Worm(10·m - 2) 955 ±33 1098 ±81 0. 87 -
Rice season + 蚯蚓 + Worm(20·m - 2) 968 ±21 1080 ±52 0. 90 -
(2000) - 蚯蚓 - Worm CK1 955 ±54 1125 ±75 0. 85 -
- 蚯蚓 ,不施残茬 CK2 - Worm , - stubble CK2 944 ±28 1161 ±46 0. 81 -
麦　季 + 蚯蚓 + Worm(10·m - 2) 1373 ±31 1302 ±74 1. 02 -
Wheat season + 蚯蚓 + Worm(20·m - 2) 1390 ±28 1323 ±31 1. 03 -
(2000～2001) - 蚯蚓 - Worm CK1 1323 ±12 1365 ±59 0. 97 -
- 蚯蚓 ,不施残茬 CK2 - Worm , - stubble CK2 1270 ±34 1260 ±96 1. 01 -
0461 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　13 卷
表 5 　接种蚯蚓对土壤容重和总孔隙度的影响3
Table 5 Effect of earthworm inoculation on soil bulk density and total porosity
处　理
Treatment
容重 Bulk density (g·cm - 3)
第一季 (稻季)
First season
(rice) ( n = 15)
第二季 (麦季)
Second season
(wheat) ( n = 15)
第四季 (麦季)
Fourth season
(rice) ( n = 9)
总孔隙度 Total porosity ( %)
第一季 (稻季)
First season
(rice) (n = 15)
第二季 (麦季)
Second season
(wheat) (n = 15)
第四季 (麦季)
Fourth season
(rice) (n = 9)
+ 蚯蚓 + Worm(10·m - 2) 1. 22 ±0. 02 0. 97 ±0. 04 1. 11 ±0. 03 53. 96 ±0. 75 63. 40 ±1. 51 58. 11 ±1. 13
+ 蚯蚓 + Worm(20·m - 2) 1. 26 ±0. 02 1. 03 ±0. 01 1. 02 ±0. 07 52. 45 ±0. 75 61. 03 ±0. 38 61. 51 ±2. 64
- 蚯蚓 - Worm CK1 1. 28 ±0. 03 1. 06 ±0. 03 1. 18 ±0. 02 51. 70 ±1. 13 60. 00 ±1. 13 55. 47 ±0. 75
- 蚯蚓 ,不施残茬 1. 34 ±0. 04 1. 12 ±0. 02 1. 25 ±0. 02 49. 43 ±1. 51 57. 74 ±0. 75 52. 83 ±0. 75
- Worm , - stubble CK23 作物收获后测定 Determined after harvest .
试验中也观察到类似现象[5 ] .
　　蚯蚓活动提高作物产量的机理可能有 4 个方
面 :1)蚯蚓对土壤养分特别是氮的生物活化作用 ;2)
蚯蚓通过作穴和排粪等活动对土壤物理性质的改善
作用. 表 5 的结果及田间观察表明 ,接种处理由于蚯
蚓活动较为强烈 ,第一季土壤容重就有明显降低 ,孔
隙度显著增加 ( P < 0. 01) ,特别是生物性大孔隙发
达 ;3)蚯蚓代谢及其与微生物的相互作用产生的植
物外源激素的刺激作用[6 ] . 我们用高效液相色谱法
证实蚯蚓培养土壤及蚓粪中含有较丰富的 IAA 等
激素物质[6 ] ;4)蚯蚓活动时还可能牧食少量作物根
系 ,而根据适度牧食理论 ,适度的牧食作用可能对植
物生长产生刺激作用[4 ,10 ] .
4 　结 　　论
411 　在常规秸秆施用量和蚯蚓接种水平下 ,蚯蚓活
动未造成土壤有机碳和全氮的明显耗减. 蚯蚓在提
高有机肥及土壤有机物的利用效率、保持土壤碳、氮
稳定与平衡方面具有重要的生态意义.
412 　接种蚯蚓处理土壤的矿质氮、NO3 - 2N 和微生
物量碳、氮含量提高 ;蚯蚓具有扩大土壤微生物量氮
库和促进有机氮矿化的双重作用.
413 　蚯蚓对旱作水稻和小麦均有一定的增产作用 ,
尤对水稻的增产较为显著 ;接种蚯蚓后土壤结构和
氮素供应条件的改善以及植物外源激素的增加 ,可
能是作物增产的主要原因.
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作者简介 　李辉信 ,男 ,1964 年生 ,博士 ,副教授 ,主要从事
土壤动物和土壤生态学研究 ,发表论文 20 余篇. Tel : 0252
4395815 ,E2mail :huixinli @njau. edu. cn
146112 期 　　　　　　　　　　李辉信等 :接种蚯蚓对秸秆还田土壤碳、氮动态和作物产量的影响