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蚯蚓分布广泛,是陆地生态系统中最重要的大型土壤动物之一,它们吞食大量土壤、有机质和土表植物残落物,参与有机物的分解、有效养分的矿化与释放、土壤稳定性团聚体与孔隙结构的营造与维持,对土壤生态系统功能发挥研究具有重要意义,在土壤生态系统中占有重要地位。利用蚯蚓培肥土壤是解决林业生产中土壤退化和环境问题的最为有效的生物措施,针对当前林地土壤质量退化问题,项目利用蚯蚓自然培肥作用,选取了位于西双版纳热区的普文林场美国葡萄柚(Citrus Paradisi)林地、茶(Camellia sinensis)与橡胶(Hevea brasiliensis)混交林地、西南桦(Betula alnoidesHamilt.)林地、山桂花(Paramichelia baillonni)林地4种常见利用方式,研究不同培养基质材料(牛粪、猪粪与森林土壤)对蚯蚓繁殖生长的影响,以及不同蚯蚓投放数量和不同蚯蚓接种方式(环沟状、带状及穴状)对不同林地土壤质量及林木生长的影响。旨在通过对云南热区不同林地接种蚯蚓的研究试验,探索提高林木质量及改善土壤质量的途径。主要研究内容是:1、不同培养基质材料对蚯蚓繁殖生长的影响;2、蚯蚓投放数量对林地土壤质量的影响;3、蚯蚓投放方式对林地土壤质量的影响;4、蚯蚓对林地土壤质量及林木生长的影响。
上述研究内容中,培养繁殖适生的蚯蚓种类是试验研究的基础,通过不同培养基质材料(牛粪、猪粪与森林土壤)对蚯蚓繁殖生长的影响研究,成功筛选了通俗环毛蚓(Pheretima vulgaris)和赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)两种土著蚯蚓。而以何种方式投放筛选出来的蚯蚓?投放多少数量才能改善土壤质量、促进林木生长?是实现项目目标的重要内容。试验采取了环沟状、带状及穴状的接种方式,以不同投放数量把两种蚯蚓投放到四种不同林地土壤中,来探索蚯蚓对林地土壤质量的改善作用,以及对林木生长的影响,研究结果表明:
(1)通过比较试验,以腐熟的牛粪和猪粪为饵料喂养蚯蚓,其生长和繁殖情况都较好,牛粪处理比猪粪处理好。但各类蚯蚓日增重倍数没有随着培养天数的增加而增加,相反,牛粪处理的通俗环毛蚓日增重倍数反而低于猪粪处理。实验结果表明所有参试的五种蚯蚓数量都有明显增加,但平均个体重减少,说明小蚯蚓多,繁殖力高。五种蚯蚓中,通俗环毛蚓和赤子爱胜蚓繁殖力最强,1年后1条成熟蚯蚓繁殖量可达2000条以上。并且只有该两种蚯蚓在对照中有保留,表明其在林地自然条件下可以生存繁殖。
(2)在茶树林地接种不同数量的蚯蚓对土壤性质的综合改善作用顺序如下:20kg蚯蚓+20kg牛粪>10kg蚯蚓+20kg牛粪>5kg蚯蚓+20kg牛粪>10kg蚯蚓+10kg牛粪>10kg蚯蚓+5kg牛粪>20kg牛粪>对照。在投放相同饲料条件下,投放蚯蚓数量多的对土壤物理性状综合改善效果大于数量少的,但投放20kg与投放10kg蚯蚓对土壤性质的改善作用没有明显差别。而投放同样数量的蚯蚓,对土壤物理性状的改善作用则是饲料投放多的比少的明显。对土壤物理化学性状的改善指标各处理差异较一致,说明蚯蚓在影响土壤物理性状的同时,也影响着化学性状,并有着很强的相关性。
(3)对葡萄柚林地以不同的蚯蚓接种方式对土壤性质的综合改善作用研究结果表明:环沟状接种、带状接种与穴状接种三种接种方式对土壤物理性质的改善作用差异明显,环沟状>带状>穴状。但环沟状和带状接种两者之间差异不显著,说明在施入同样量的蚯蚓及饲料情况下,环沟状和带状施入效果差别不大,但带状接种蚯蚓的方式较利于生产操作,更切合生产实际。
(4)通过接种蚯蚓,四类林地土壤容重平均降低10.71%,总孔隙度、全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K、有机质分别平均提高11.71%、187.54%、21.41%、12.37%、55.01%、53.11%、49.49%、70.08%及16.13%。其林地土壤质量改善效果显著。总体说来,对不同林地类型土壤物理性状的改善效果为茶+橡胶林地>西南桦林地>葡萄柚林地>山桂花林地,对化学性状的改善效果是茶+橡胶林地>葡萄柚林地>西南桦林地>山桂花林地。垂直空间上,各处理内0-20cm土层厚度和20-40cm土层厚度土壤物理性状均有改善,说明蚯蚓在0-40cm范围内都有活动。蚯蚓活动可以促进土壤养分元素有效性的转化,有益于植物根系的吸收,尤其对于土壤容重、土壤孔隙度、土壤含水量以及土壤酸碱度、土壤有机质含量的改善效果明显,并且0-20cm土层的改善效果优于20-40cm土层,说明蚯蚓在林地的活动区域主要集中在土壤表层。
(5)接种蚯蚓对促进林木生长和增加产量具有明显作用。对林木生长的影响研究结果表明,蚯蚓对西南桦林木在树高、胸径生长的促进作用显著,与对照相比较,高生长和胸径生长分别提高达17.1%和12.9%;对山桂花林木胸径生长也有促进作用,比对照提高了5.4%。对林木产量的研究表明,接种蚯蚓后葡萄柚保果率提高22.2%,产量每亩提高21.1%。茶叶每亩产量提高18.97%,效果显著。