全 文 ：第 27卷第 1期
2007年 1月
生 态 学 报
ACTA ECOLOG ICA SIN ICA
Vo.l 27, No. 1
Jan. , 2007
基金项目:国家自然科学基金资助项目 ( 30370286)
收稿日期: 2005-11-30; 修订日期: 2006-04-05
作者简介:朱玲 ( 1981~ ) ,女,江苏常州人,硕士,主要从事土壤生态学研究. E-m ai:l zhu lingn iu@ 163. com
* 通讯作者 Correspond ing au thor. E-m ai:l fh jw c@ n jau. edu. cn
Foundation item: The project w as f inancially supported by N at ion alNatu ral Science Foundation ofCh in a( Grant No. 30370286 )
R eceived date: 2005-11-30; Accepted date: 2006-04-05
Biog raphy: Zhu L ing, M aster, m ain ly engaged in soil eco logy. E-m ai:l zhul ingn iu@ 163. com
老化和风干处理对蚓粪微生物学性质和
结构稳定性的影响
朱 玲,李辉信,刘 宾,陈小云,胡 锋*
(南京农业大学资源与环境科学学院,南京 210095)
摘要: 蚓粪水稳性团聚体含量是结构稳定性表征之一, 蚓粪中水稳性团聚体含量与其微生物学性质是紧密联系的, 并且受到老
化时间和有机质等因素的影响。国内将蚓粪水稳性团聚体含量与其微生物学性质联系, 并结合施用不同有机物处理的研究很
少见报道。研究通过室内短期培养试验,研究了在不同碳氮比有机物施用下蚓粪老化和风干处理对其微生物生物量、微生物活
性和结构稳定性变化的影响。研究结果表明蚓粪经过老化处理后真菌数量、微生物生物量碳和微生物活性都显著降低。不同
有机物的施用对蚓粪微生物学性质的影响主要表现在施用牛粪的处理中蚓粪细菌数量高于施用秸秆的处理, 真菌数量相反。
新鲜蚓粪经过老化处理后总的水稳性团聚体含量 ( > 0. 053mm )增加,主要表现在水稳性大型大团聚体 ( > 2mm )含量增加, 且
在施用牛粪的处理中达到显著,可能是与牛粪比秸秆能分解产生更多的粘结物质有关。蚓粪的风干处理也显著增加各个处理
中总水稳性团聚体含量,且风干后蚓粪中水稳性团聚体主要以微团聚体 ( 0. 25~ 0. 053mm )形式存在。施用秸秆的处理中, 新鲜
蚓粪 0. 25~ 0. 053mm粒级的水稳性团聚体含量显著高于施用牛粪的处理。经风干后 ,施用秸秆的处理 0. 25~ 0. 053mm的水稳
性团聚体含量显著低于施用牛粪的处理,而水稳性大型大团聚体含量显著高于施用牛粪的处理。蚓粪的不同粒级水稳性团聚
体含量和蚓粪的生物学性质之间存在良好的相关性。
关键词: 蚓粪;微生物生物量; 基础呼吸; 水稳性团聚体;蚓粪老化; 有机物料
文章编号: 1000-0933 ( 2007) 01-0120-08 中图分类号: Q142, Q145, Q938 文献标识码: A
Effects of aging and drying of earthworm casts on theirm icrobial properties and
aggregatesc stability
Zhu Ling, L iHu ix in, L iu B in, Chen X iaoyun, Hu Feng
*
Colleg e of R esources and Environm en ta l Sc iences, Nanjing Ag ricul tura l Un iversity, N anjing 210095, C hina
Acta Eco log ica Sinica, 2007, 27 ( 1): 0120~ 0127.
Abstract: Contents of water stable aggregate in the casts w ere related to the m icrobial properties. T he w ater stable
aggregates and them icrobial properties of earthworm casts were both changed w ith ageing tmi e and the nature of organic
m atter. H ow ever, few studiesw ere carried out in this area. This study reported som e results from a short term laboratory
expermi ent. T he ami s were to study the effects of ag ing, dry ing and different organicmatter on m icrob ial properties and the
stability of structure in worm casts. Endogeic earthworm s (M etaphire guillelm i ), ma ize res idues and cattle m anure were
used in the expermi ent. The four treatments were: ( 1) OM one day casts w ith ma ize residues; ( 2 ) AM ag ing casts w ith
m aize residues; ( 3) OC one day casts w ith cattlem anure and 4) AC ag ing castsw ith cattlem anure. F resh and air dried
casts were both analyzed a lso. Results showed that the aging process decreased them icrob ial biom ass carbon, the number of
fung i and the basic respiration rate in the treatm ents AM and AC. The number of bacteria in the treatm ents w ith cattle
m anure w as greater than the treatm entsw ith m aize residues, but the number of fungiw as less than that. Ageing increased
the content of the total w ater stable aggregates ( > 0. 053 mm ), especially of the large m acro aggregates ( > 2mm ) .
S ign ificant differencesw ere observed between the treatm ent of OM and AM. D rying increased the total content of w ater
stable aggregates and part of them concentrat ing tom icro-aggregates hav ing stronger stab ility. T he organicmatter application
did not show effects on total water stable aggregates in fresh casts. The content of water stable aggregates ( 0. 25
01053mm ) in the treatm ents w ith m aize res idues was significant greater than the treatm ents w ith cattlem anure, but was
s ignificant lower than the treatm entw ith cattlem anure after a ir dry ing treatment. In air dried casts, the number of fung,i
the SMBC and the bas ic resp iration rate w ere pos itively related to the content of largem acro aggregates. H owever, in fresh
casts only the number o f bacteria was pos itively correlated w ith the content of largem acro aggregates.
K eyW ords: earthw orm cast; soilm icrobial b iomass; basic respiration; water stab le aggregate; age ing; organ icmatter
蚯蚓是土壤中最常见的大型土壤动物,它们通过取食对土壤的物理、化学和微生物学性质产生影响。蚯
蚓取食大量土壤和地表残落物后,以蚓粪的形式排泄至地表。蚓粪中包含了大量水稳性大团聚体和微团聚
体,这些水稳定性团聚体的含量被作为蚓粪稳定性的一个重要指标 [ 1, 2] ,并由于其对土壤碳的保护作用而受
到越来越多研究者的重视 [ 3 ~ 5 ]。蚓粪的微生物学性质一直以来也都是研究的热点,且与团聚体的稳定性密切
相关 [ 6, 7]。
研究表明,蚓粪的老化、风干处理及土壤不同有机物的施用情况都会对蚓粪的生物学性质和水稳性团聚
体含量产生很大的影响 [ 8~ 10]。蚓粪老化与否对蚓粪中微生物数量、活性的影响到目前为止还没有定论: 有的
研究表明随着蚯蚓作用时间的延长, 蚓粪中微生物数量和活性有显著下降 [ 16] ; 有的研究认为微生物数量和活
性随蚯蚓作用时间的延长而增加 [ 17, 19] ;也有结果表明蚓粪中细菌数量增加 [ 21] , 真菌和放线菌不变或减少 [ 18 ]。
很多研究认为蚓粪的老化和风干处理,对其结构的影响主要表现在提高其中水稳性团聚体的含量 [ 7, 20] , 但是
结合不同性质的有机物的研究还很少涉及。牛粪和秸秆作为常用的有机肥料,由于其物质组成和转化过程中
合成产物不同,对土壤有机碳、蚯蚓活动、土壤结构以及土壤中微生物性质的作用和贡献都不一样 [ 11~ 15 ]。本
试验用室内培养的方法,结合不同碳氮比有机物的施用,研究老化和风干处理对蚓粪的微生物学性质、水稳性
团聚体含量的影响,为进一步开展相关机理研究奠定基础。
1 材料与方法
1. 1 材料 (土壤、蚯蚓、玉米秸秆和牛粪 )
供试土壤采自江苏省如皋县搬经镇, 是长江冲积物形成的高沙土, 质地为砂壤。施用的有机物有两种,分
别是玉米秸秆和采自南京农业大学奶牛场的牛粪 (供试材料基本性状见表 1)。接种蚓种为在原采样地获得
的优势种:威廉腔环蚓 (M etaphire gu illelm i)。
表 1 试验材料的基本理化性状
Table 1 Characteristics o f experim entm ateria ls
试验材料
Experim en tm aterials
有机碳
O rgan ic C
( g /kg)
全氮
TotalN
( g /kg)
碳氮比
C /N
土壤 S oil 5. 86 0. 70 8. 37
玉米秸秆 M aize residues 452. 13 7. 96 56. 8
牛粪 C at tlem anu re 215. 6 10. 65 20. 2
1. 2 方法
采集的新鲜土样去除可见植物残体和砾石,风干后
过 2mm筛。晒干的玉米秸秆和堆置 7d后风干的牛粪
分别粉碎过 2mm筛, 施用量均为 50g /kg干土。将 75g
有机物与 1500g风干土混匀,装钵, 调节土壤含水量至
60%的田间持水量,静置 48h达平衡。选取大小一致的
成熟蚓,蒸馏水中洗净, 在铺有湿润滤纸的周转箱内于
黑暗处培养 24h排空其内容物后,洗净称重接种到盆钵
121 1期 朱玲 等: 老化和风干处理对蚓粪微生物学性质和结构稳定性的影响
中,每钵接种 5条,总重量 ( 11. 70 ? 0. 20) g,每个处理设置 3个重复。
接种蚯蚓后用双层纱网将盆钵口封住,防止蚯蚓逃逸。将盆钵置于 20e 黑暗通风条件下培养,每天用称
重法保持土壤湿度的恒定。接种蚯蚓 2d后每天收集各处理土表的新鲜蚓粪 ( one day casts) , 于 4e 冰箱保
存,连续收集 7d后将蚓粪混匀,取出一半风干,另一半进行鲜样项目的测定。盆钵中的土壤继续培养 8周后,
收集土壤中被蚯蚓反复作用的蚓粪 (即老化后蚓粪, ageing casts) ,同样取出一半风干,另一半进行鲜样项目的
测定。
新鲜样品分别测定微生物生物量 C、N,基础呼吸, 三大菌数和水稳性团聚体含量;风干样品测定水稳性团
聚体含量。微生物量 C、N测定用氯仿熏蒸法;呼吸用碱液吸收法; 三大菌计数用稀释平板法 [ 22] ; 水稳性团聚
体含量用湿筛法 [ 23]。数据统计分析在 Exce l和 SPSS软件上进行。
2 结果与分析
2. 1 不同有机物施用下蚓粪老化处理对蚓粪微生物学性质的影响
2. 1. 1 对蚓粪三大菌数量的影响
表 2 不同处理蚓粪的三大菌数量
Table 2 The numbers of bacteria, fungi and actinom yces in earthworm
casts in different treatments
处理
T reatm ents
细菌
Bacteria
( 106CFU /g)
放线菌
Actinomyces
( 105 CFU /g)
真菌
Fungi
( 102 CFU /g)
OM* 17. 67 ? 2. 02 b* * 26. 00 ? 5. 24 a 14. 67 ? 3. 06 a
AM 16. 80 ? 1. 44 b 32. 00 ? 6. 77 a 5. 33 ? 6. 11 b
OC 30. 67 ? 5. 75 b 37. 07 ? 7. 61 a 4. 00 ? 2. 00 b
AC 48. 53 ? 13. 47 a 28. 00 ? 3. 46 a 2. 00 ? 2. 00 b
* : OM 施用玉米秸秆,产生 1d的蚓粪 One day casts w ith m aize
res idues; AM 施用玉米秸秆, 经过老化处理的蚓粪 Ageing cas tsw ith
m aize res idues; OC施用牛粪,产生 1d的蚓粪 One day casts w ith catt le
m anure; AC施用牛粪, 经过老化处理的蚓粪 Ageing casts w ith catt le
m anure * * : 表中同一列数据不同字母表示达到了 5%的显著水平
Values in the sam e colum ns w ith d ifferent letters are s ign if ican tly d if feren t
at th e 5% leve;l下同 the sam e below
蚓粪的老化处理对蚓粪三大菌数量的影响各不相
同。老化处理降低了蚓粪中真菌数目和施用牛粪处理
的放线菌数目,施用玉米秸秆的处理真菌数目降幅达
到 63. 67%。老化处理增加了施用牛粪处理的细菌数
和施用秸秆处理的放线菌数,但是除施用牛粪处理的
细菌数外这些变化都没有达到显著性差异 (表 2)。
施用玉米秸秆处理的蚓粪中细菌数量低于施用
牛粪的处理,经过老化处理后达显著, 只有施用牛粪
处理 (AC)的 34. 62%; 真菌数量在施用玉米秸秆的处
理中高,只有未经老化时达显著水平。不同有机物施
用下, 蚓粪放线菌数量的变化受蚓粪老化处理的影
响:施用牛粪处理的蚓粪中放线菌数量老化前较施用
秸杆处理的高, 老化后则低于施用秸杆的处理, 但是
都没有达到显著水平。
2. 1. 2 对蚓粪微生物生物量的影响
蚓粪经过老化处理后其中微生物生物量碳
( SMBC)的含量显著降低 (p < 0. 05, 表 3) ,微生物生物量氮 ( SMBN)在施用秸秆处理中降低 20. 31%, 在施用
牛粪处理中增加近 50%。施用秸秆处理蚓粪的 SMBC和 SMBN和施用牛粪处理相比在未经过老化时分别高
9. 82%和 20. 54% ,在老化的蚓粪中分别低 7. 25%和 50. 95%,只有老化后 SMBN的差异达到显著性。老化处
理后蚓粪微生物量碳氮比均显著降低,牛粪施用下降幅最大,减少了近 50%,达到显著差异 (p < 0. 05)。
表 3 不同处理蚓粪的微生物生物量碳、氮和微生物量碳氮比
Table 3 The SMBC、SM BN and SMBC / SM BN of earthworm casts in differen t treatm ents
处理 T reatm en ts 微生物生物量碳 SMBC ( mg /kg) 微生物生物量氮 SMBN (m g /kg) 微生物量碳氮比 SMBC /SMBN
OM 755. 22 ? 54. 67a 34. 95 ? 4. 47ab 21. 84 ? 3. 32 ab
AM 514. 00 ? 109. 23b 27. 85 ? 6. 09b 18. 63 ? 3. 22 b
OC 681. 06 ? 17. 53a 27. 77 ? 2. 67b 24. 64 ? 1. 76 a
AC 551. 17 ? 30. 99b 42. 09 ? 2. 16a 13. 09 ? 0. 16 c
2. 1. 3 对蚓粪基础呼吸和呼吸商的影响
老化处理显著降低蚓粪的微生物基础呼吸 (表 4 ), 在两种有机物施用下降幅分别达到 46. 72%和
122 生 态 学 报 27卷
46181%。施用牛粪处理的蚓粪基础呼吸低于施用秸秆的处理, 但是没有达到显著性差异。呼吸商是基础呼
吸与微生物生物量碳的比值,即单位微生物量的呼吸强度。老化处理显著降低了两种有机物处理下的蚓粪呼
吸商, 在施用牛粪的情况下更明显,降低 33. 33%。未经老化处理的蚓粪中, 不同有机物施入对呼吸商值没有
影响。
2. 2 不同有机物施用下蚓粪老化以及风干处理对蚓粪团聚体特性的影响
表 4 不同处理蚓粪的呼吸强度和呼吸商
Table 4 The respiration and qCO2 o f earthworm casts in different
treatm ents
处理
T reatm ents
基础呼吸
Basic respirat ion rate
(m gCO
2
/kg)
呼吸商
qCO2
(m gCO 2 /Cmb )
OM 449. 38 ? 69. 47 a 0. 60 ? 0. 09 a
AM 239. 42 ? 24. 24 b 0. 48 ? 0. 09 ab
OC 410. 43 ? 40. 33 a 0. 60 ? 0. 06 a
AC 218. 32 ? 31. 95 b 0. 40 ? 0. 06 b
试验发现,新鲜蚓粪中水稳性团聚体主要以大型
大团聚体 ( large macro-aggregate, > 2mm )和微团聚体
(m icro-agg regate, 0. 25 ~ 01053mm )的形式存在 (表
5)。老化处理增加了新鲜蚓粪中总水稳性团聚体含
量 ( > 0. 053mm), 主要表现在水稳性大型大团聚体
( > 2mm )增加, 在施用牛粪的处理中总水稳性团聚体
和大型大团聚体分别增加 17. 81% 和 59. 62%, 均达
显著水平。老化处理降低了新鲜蚓粪中 0125 ~
01053mm粒级的水稳性微团聚体含量, 但两种有机物
施用下都没有显著差异。
风干处理显著增加各个处理中总水稳性团聚体 ( > 0. 053mm )含量, 4个处理中分别增加 52. 12% ,
44158%, 63. 10%和 22. 29%。蚓粪风干后水稳性团聚体向微团聚体 ( 0. 25~ 0. 053mm )部分集中, 粘砂粒含
量 ( < 0. 053mm)显著降低。
施用秸秆处理的新鲜蚓粪中 0. 25~ 0. 053mm粒级的水稳性团聚体含量显著高于施用牛粪的处理, 老化
之前和老化后分别高 25. 12%和 62. 99%。施用秸秆的处理风干蚓粪中水稳性大型大团聚体含量显著高于施
用牛粪的处理,老化之前后分别是施用牛粪处理的 2. 46倍和 2. 14倍, 0. 25~ 0. 053mm的水稳性团聚体含量
低于施用牛粪的处理,老化之前后的降幅分别达 35. 07%和 4. 15%。
表 5 蚓粪用湿筛法分级后的团聚体分布
Table 5 Aggregates distribution of earthworm casts under wetting sieve
处理
T reatm ents
各粒级团聚体含量 A ggregates in total soil w eigh t (% )
新鲜蚓粪 Fresh casts
> 2mm 2~ 0. 25mm 0. 25~ 0. 053mm < 0. 053mm
风干蚓粪 A ir-d ried casts
> 2mm 2~ 0. 25mm 0. 25~ 0. 053mm < 0. 053mm
OM 23. 77 ? 2. 31b 2. 46 ? 0. 20a 28. 37 ? 3. 73a 45. 40 ? 1. 58 a 35. 87 ? 0. 83a 4. 26 ? 1. 18b 42. 93 ? 0. 93 c 16. 94 ? 0. 80b
AM 26. 92 ? 4. 54b 2. 10 ? 0. 18ab 26. 39 ? 3. 10a 44. 59 ? 2. 93 a 14. 33 ? 2. 89b 12. 68 ? 2. 02a 53. 10 ? 3. 29b 19. 89 ? 3. 81ab
OC 27. 64 ? 8. 36b 1. 43 ? 0. 67b 23. 21 ? 5. 78ab 47. 72 ? 3. 89 a 14. 58 ? 4. 51b 5. 49 ? 1. 22b 65. 19 ? 1. 54 a 14. 73 ? 3. 75b
AC 44. 12 ? 2. 59a 1. 37 ? 0. 39b 16. 11 ? 4. 34b 38. 41 ? 2. 67b 6. 69 ? 0. 93 c 12. 13 ? 1. 21a 56. 50 ? 1. 65b 24. 68 ? 1. 92a
2. 3 蚓粪中微生物学指标和水稳性团聚体含量间相关性
通过分析蚓粪生物学性质指标和不同粒级水稳性团聚体含量之间的相关性,真菌数量、呼吸强度以及微
生物生物量 C和风干蚓粪中 > 2mm粒级的水稳性大型大团聚体含量呈显著的正相关,而细菌数量则和新鲜
蚓粪中水稳性大型大团聚体含量极显著正相关。微生物量 C /N与风干蚓粪中水稳性大团聚体 ( 2~ 0. 25mm)
含量, 以及新鲜蚓粪中水稳性大型大团聚体 ( > 2mm )含量都呈显著负相关关系 (见表 6)。
3 讨论
3. 1 不同的有机物施用下蚓粪老化处理对蚓粪微生物活性的影响
试验结果表明,蚓粪经过老化后,所有处理中真菌数量都明显降低,这是由于蚯蚓对真菌的偏好取食 [ 24 ]。
老化后细菌数量不变或升高, Danie l和 Anderson的研究也发现了这样的结果 [ 8 ] ,可能是由于细菌生长快,能
123 1期 朱玲 等: 老化和风干处理对蚓粪微生物学性质和结构稳定性的影响
在蚯蚓消化道内迅速繁殖,从而个数急剧增加 [ 4]。施用牛粪处理蚓粪老化后细菌的增长比施用秸秆的处理
更显著。可能是牛粪被蚯蚓反复取食后, 经过蚯蚓肠道的分解消化,牛粪中的养分被分解释放, 可以为细菌的
增长提供更好的环境和更多的食源。放线菌数量在老化后蚓粪中都有变化,特别是在施用牛粪时数量有所下
降,但都没有达到显著水平,和李辉信 [ 25]等对于蚯蚓堆制对牛粪的影响的相关研究也得到了相同结论。老化
处理后,蚓粪中微生物生物量都降低了,很多研究都得出了类似结论 [ 26, 27]。主要是由于真菌的菌丝通过蚯蚓
的消化道后被大量破坏,有研究表明真菌的细胞壁主要组成成分为几丁质,而蚯蚓消化道内具有降解几丁质
的消化酶 [ 24] , 而且蚯蚓消化道内为厌氧环境,在通过消化道的 12~ 20h内,真菌菌丝在蚯蚓消化道内本身会
发生自溶 [ 28]。施用不同有机质处理的蚓粪中微生物类群不同。施用牛粪处理的细菌和放线菌数量比施用秸
秆处理的多,而在施用秸秆处理下真菌数量比较高。这是由于真菌细胞的 C /N要高于细菌 [ 16, 29] ,本试验中施
用的玉米秸秆碳氮比远高于牛粪,更适宜真菌的生长。李贵桐等的研究也表明在加入秸秆后土壤表面存在大
量真菌菌丝 [ 30]。
表 6 蚓粪微生物学指标和水稳性团聚体含量间的相关性
Table 6 The rela tionsh ips among the m icrobial indexes and the wa ter-stable aggregates content o f the earthw orm ca sts
新鲜蚓粪团聚体含量 (% )
Percentage of d ifferent aggregates in fresh casts
> 2mm 2~ 0. 25mm 0. 25~ 0. 053mm
风干蚓粪团聚体含量 (% )
Percentage of d ifferent aggregates in air-dried casts
> 2mm 2~ 0. 25mm 0. 25~ 0. 053mm
微生物量碳 SM BC - 0. 407 0. 311 0. 374 0. 694* - 0. 746* * - 0. 220
微生物量碳氮比
SMBC /SMBN
- 0. 734* * 0. 316 0. 683* 0. 454 - 0. 659* 0. 144
基础呼吸
Basic respirat ion
- 0. 641* 0. 342 0. 554 0. 750* * - 0. 855* * - 0. 191
细菌 Bacteria 0. 737* * - 0. 510 - 0. 605* - 0. 597* 0. 308 0. 450
真菌 Fung i - 0. 568 0. 624* 0. 496 0. 833* * - 0. 464 - 0. 666*
放线菌 A ct inom ycetes - 0. 374 - 0. 280 0. 500 - 0. 226 0. 042 0. 511
* * * , * * 和* 分别代表显著水平 P[ 0. 001, 0. 01, 0. 05 Express sign ificant d if feren t atP [ 0. 001, 0. 01, 0. 05 respectively
施用牛粪处理的蚓粪的微生物生物量碳氮比施用秸秆处理小,虽然占微生物数量比例较大的细菌和放线
菌数目在施用牛粪处理中比施用秸秆处理多, 但由于细菌的个体比真菌小得多, 其数目的变化对微生物总的
生物量影响不大 [ 26 ]。真菌虽然数量少, 但是其菌丝生物量很大,对微生物量碳氮有很大影响。在施用牛粪的
处理中蚓粪的基础呼吸比施用秸秆的处理低, 这也主要是受到真菌的影响。相关分析表明, 真菌数量和微生
物生物量碳、土壤基础呼吸间的相关性分别达到了 0. 777* * 和 0. 485。
土壤基础呼吸主要是用于反映土壤微生物总体活性的一个较好的指标。老化后蚓粪的基础呼吸在两种
有机物的施用处理下都降低了。一般认为蚯蚓作用的土壤呼吸活性的提高与蚯蚓消化道内和蚯蚓粪中较高
浓度的水溶性碳水化合物有关 [ 19 ] ,蚓粪老化后,蚓粪中可利用的水溶性化合物被微生物分解吸收, 可利用的
碳减少,呼吸值降低。呼吸商降低说明在蚯蚓的反复取食消化下活性微生物的数量降低了 [ 19]。老化降低了
微生物的数量,同时改变了微生物类群组成, 老化后的蚓粪中微生物生物量 C /N也都发生了变化, 这从另一
方面说明群落类群发生了变化。
3. 2 不同的有机物施用下蚓粪老化处理以及风干对蚓粪结构稳定性的影响
团粒结构是比较好的土壤结构, 蚓粪一直被认为是结构最好的团聚体,土壤水稳性团聚体数量是评价土
壤结构优劣的重要指标之一。团聚体的稳定性是指团聚体的抗外力作用或外部环境变化而保持原有形态的
能力, 包括水稳定性、力学稳定性、化学稳定性、酸碱稳定性和生物稳定性。水分是导致团聚体破碎的主要因
素,因此,团聚体稳定性的研究内容主要是水稳定性团聚体。现行的水稳性团聚体测定方法采用纯水分散的
湿筛法 [ 23]。根据粒径将团聚体划分为 > 0. 25mm的水稳性大团聚体和 0. 25~ 0. 053mm的水稳性微团聚体,
124 生 态 学 报 27卷
其中 > 2mm的大团聚体又称为大型大团聚体 ( large macro-agg regate) [ 11]。水稳性团聚体含量高, 则团聚体的
稳定高。团聚体的稳定性受到人为活动、环境、有机质含量和组成、土壤微生物和植物根系等多种因素的
影响 [ 31~ 33]。
试验研究表明经过老化处理后, 新鲜蚓粪的水稳性团聚体含量都有提高。因为土壤在被蚯蚓吞食后在其
肠道中被反复作用,通过挤压, 破坏土壤原有结构, 重新形成良好结构, 这一过程能增加土壤的黏结, 因而能提
高蚓粪的稳定性。R. P. H indell[ 34 ]的研究也得出了相似的结论。老化后蚓粪中的细菌数量增加,其分泌的一
些碳水化合物类物质也有利于提高蚓粪的稳定性。相关性分析表明细菌数量和蚓粪基础呼吸与新鲜蚓粪的
大型大团聚体含量之间有 0. 737* * 显著相关和 0. 641的的显著负相关,新鲜蚓粪中水稳性团聚体主要以大型
大团聚体和微团聚体的形式存在,说明细菌在促进蚓粪的团聚体稳定性中起着重要的作用。在蚓粪老化的过
程中, 微生物的活性下降, 可能在可利用的能源物质减少的情况下微生物自身会分泌更多的物质来适应环境
的变化。
干燥是土壤团聚体稳定的一个重要因素 [ 35] , 风干土壤的团聚体稳定的主要原因是颗粒之间的粘结。在
风干的过程中,对于团聚作用起重要作用的一些碳水化合物随着水分在土壤颗粒之间运移 [ 36 ] ,从大团聚体孔
隙进入了微团聚体的表层和孔隙,因而稳定的大团聚体含量降低, 水稳定性团聚体向稳定性更高的微团聚体
部分转移。经过老化处理的蚓粪再进行风干处理, 水稳性微团聚体含量的增加更加显著, 可能是因为老化的
过程中,有机物料被蚯蚓反复的作用,分解得更为彻底。风干处理有助于提高蚓粪的稳定性。经过风干处理,
水稳性大型大团聚体 ( > 2mm)的含量减少,但是总的水稳性团聚体 ( > 0. 053mm)含量增加。
施用牛粪处理的新鲜蚓粪中 > 2mm水稳性大团聚体含量比施用秸秆的处理高, 0. 25~ 0. 053mm的水稳
性微团聚体低于施用秸秆的处理,主要是由于大团聚体和微团聚体的稳定作用有着不同的机制 [ 11]。大团聚
体中是碳水化合物类的胶结剂起作用 [ 37] ,微团聚体中可能是来自植物和微生物的多糖在其稳定性中起关键
作用 [ 38] , 有研究发现在潮土中施用稻草处理的活性有机质含量高于施用猪粪的处理 [ 39]。施用秸秆处理的蚓
粪风干后 > 2mm水稳性大团聚体含量比施用牛粪的处理显著提高, 主要是因为风干后活性的黏结物质量减
少,在风干的蚓粪中真菌菌丝体的扩展比黏结物质更有益于大团聚体的形成 [ 40~ 42 ] ,本试验中施用秸秆的处理
真菌的生长远大于施用牛粪的处理。真菌数量和风干后蚓粪中大团聚体之间 0. 833* * 的高相关性也说明这
一点。
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