熊麗軍，馬莉，劉美澤，李亦男

（寶雞文理學院/陜西省災害監(jiān)測與機理模擬重點實驗室，陜西寶雞 721013）

0 引言

土壤水分是影響蚯蚓活動的重要因素之一，蚯蚓對土壤含水量的影響也可能因土壤水分的不同而不同。土壤保水能力與蚯蚓活動密切相關，隨著由蚯蚓形成的水穩(wěn)性團聚體含量的增加，土壤持水能力提高[1]。Hallam等[2]研究發(fā)現(xiàn)，蚯蚓明顯增加了土壤水穩(wěn)性團聚體的百分比，增加了土壤含水量。蚯蚓活動可以顯著增加土壤＞2 mm的團聚體量，降低＜0.053 mm的粘砂礫含量，從而提高土壤的平均直徑和重量，增強團聚體穩(wěn)定性[3]。有研究發(fā)現(xiàn)，隨著蚯蚓養(yǎng)殖年限的增加，土壤容重降低，土壤涵養(yǎng)水分能力增強[4]。

免耕是實現(xiàn)保護性耕作的手段之一，免耕技術具有減少地表徑流和土壤蒸發(fā)、提高土壤含水量的優(yōu)點。同時，蚯蚓又被稱為“生態(tài)系統(tǒng)工程師”，主要通過自身的生理活動如挖掘、進食等行為改變土壤的物理和化學性質(zhì)。蚯蚓活動能夠在土壤表面和土壤內(nèi)部形成大量的蚯蚓糞。蚯蚓糞的產(chǎn)生增加了土壤中的團聚體數(shù)量，從而影響土壤的中等孔隙和微小孔隙，改善土壤結構，提高土壤保水和持水能力[5]。

現(xiàn)有研究大多通過添加蚯蚓糞來間接研究蚯蚓活動對土壤理化性質(zhì)的影響，或研究蚯蚓糞或蚯蚓對土壤蒸發(fā)、入滲及土壤理化性質(zhì)等的影響，本研究旨在通過大田試驗的方式探明關中塿土區(qū)，免耕條件下，接種不同數(shù)量的蚯蚓來研究蚯蚓種群數(shù)量對農(nóng)田土壤含水量動態(tài)變化特征，及土壤團聚體、容重的影響。以期探明該區(qū)域單位面積土壤適宜接種的蚯蚓數(shù)量，尋找適合關中地區(qū)農(nóng)作物生長的農(nóng)業(yè)技術。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)域概況

試驗布設于西北農(nóng)林科技大學試驗農(nóng)場，試驗區(qū)地處黃土高原，位于渭河流域關中平原腹地，屬東亞暖溫帶半濕潤半干旱氣候區(qū)，氣候條件較好，雨熱同期，降水和氣溫年際差異較小。2020年月平均降水量4.8～266.8 mm。生育期內(nèi)降水量為798.4 mm，占全年降水量的80%。月平均氣溫為1.1～24.9℃，月平均高溫為1.6～25.6℃，月平均低溫為0.5～24.3℃（數(shù)據(jù)來源于西北農(nóng)林科技大學試驗農(nóng)場氣象觀測站）。供試土壤基本理化性質(zhì)(0～30 cm)和顆粒組成(0～100 cm)見表1。

調(diào)查員委托每個自然村的村醫(yī)作為協(xié)助者，在其協(xié)調(diào)下開展一對一、面對面的現(xiàn)場問答式入戶調(diào)查。承諾問卷不做單份分析。本研究共發(fā)放1100份問卷，最終保留有效問卷941份，有效回收率為85.55%。無效問卷的剔除標準：被調(diào)查者配合度較差的、未完整作答的與反聵信息存在明顯傾向性的。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)和顆粒組成

1.2 試驗設計

試驗始于2020 年6 月12 日，種植作物為秋玉米。2020年6月12日播種，當年10月10日收獲，試驗選取免耕作為供試處理，以接種蚯蚓數(shù)量為試驗變量，設置4個蚯蚓接種水平，分別為NT0（對照，0條/m2）、NT20（2條/m2）、NT50（5 條/m2）和NT100（11 條/m2），每個處理重復3次。每個小區(qū)面積為9 m2(3 m×3 m)，共計12個小區(qū)，小區(qū)隨機分布。蚯蚓接種日期為2020 年6 月13日，各處理中蚯蚓接種方式為將個體大小基本一致的成年威廉腔環(huán)蚓均勻放置在樣地表面，待其自由進入土中并進行覓食、掘穴等活動。為防止蚯蚓逃逸，所有樣方邊界均以可拼接無銹鋼板隔離，無銹鋼板插入土壤深度約50 cm，地表留出高度約40 cm。玉米種植行距為60 cm，每行株距為30 cm。每個小區(qū)均施氮肥和磷肥作為基肥，氮肥為尿素（含N 46%）150 kg/hm2，磷肥為過磷酸鈣（含P2O516%）75 kg/hm2，玉米生長期間不施肥，除草等農(nóng)田管理措施相同，整個生育期無灌溉。

1.3 土壤取樣與處理

土壤團聚體結果（圖2）顯示，農(nóng)田土壤主要以2～5 mm粒級團聚體為主(32.80%～36.73%)，其次為＞5 mm(26.88%～34.55%)，再次為1～2 mm(15.26%～17.22%)，然后為0.5～1 mm(8.69%～9.96%)，最后為＜0.25 mm(5.78%～9.32%)和0.25～0.5 mm(3.40%～5.10%)。與對照相比，NT20、NT50和NT100提高了＞5 mm 粒級團聚體百分占比(0.39%～5.35%)；NT20、NT50和NT100處理中＜0.25 mm 和0.25～0.5 mm 粒級團聚體百分占比也顯著高于NT0處理（0.22%～3.55%和0.91%～1.58%，P＜0.05）；NT20、NT50和NT100處理的其余3個粒級團聚體的團聚體百分比則相應低于NT0處理。即蚯蚓活動提高了＞5、＜0.25、0.25～0.5 mm 粒級團聚體百分占比，蚯蚓活動使＞2 mm粒級團聚體百分占比從60.36%提高至66.59%。

1.4 指標計算

MWD和GMD是反映土壤團聚體大小分布狀況的常用指標，其值越大表明土壤平均粒徑團聚度越高，抗侵蝕能力越強[8]。如表2 所示，收獲期各處理的MWD表現(xiàn)為NT100＞NT50＞NT0＞NT20。相比NT0，NT50和NT100的MWD增加了0.70%和6.71%，NT20的MWD降低了3.56%(P＜0.05)。各處理的GMD表現(xiàn)為NT100＞NT0＞NT50＞NT20。相比NT0，NT100的MWD顯著增加了2.76%，NT50和NT20的MWD顯著降低了1.86%和5.37%(P＜0.05)。綜合來看，NT100可提高土壤團聚體穩(wěn)定性，說明蚯蚓活動可以提高土壤團聚體穩(wěn)定性，增強土壤抗侵蝕能力。

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1.4.2 土壤團聚體指標相關計算利用干篩法得到的＜0.25、0.25～0.5、0.5～1、1～2、2～5、＞5 mm6 個粒級團聚體質(zhì)量數(shù)據(jù)計算各級別機械穩(wěn)定性團聚體的百分含量[6]。團聚體的穩(wěn)定性采用平均重量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)來描述，分別按式(2)～(3)計算。

④引導居民正確地選擇補救方式。不要因災后損失嚴重而喪失意志或者對政府不滿，應及時主動向政府部門報告災情，并關注權威機構公布的相關信息，以降低由此產(chǎn)生的內(nèi)澇災害風險。

式中，xi為第i個篩子上團聚體直徑，wi為第i個篩子上團聚體重量百分比[7]。

1.4.3 土壤容重土壤容重采用環(huán)刀法及烘干法測定，如式(4)。

由圖1 可知，土壤含水量變化曲線在0～100 cm 范圍內(nèi)隨深度變化情況存在差異。相比對照(NT0)處理，有接種蚯蚓的3種處理都一定程度地提高了土壤含水量。在0～40 cm 土壤深度，相比NT0同深度的土壤含水量，有接種蚯蚓的3 種處理增加了土壤含水量(0.32%～9.99%)；在40～100 cm 土壤深度，NT20、NT50增加了土壤含水量，相比NT0同深度的土壤含水量，其增加幅度分別為10.93%～20.06%、10.56%～17.24%。且NT20、NT502種處理增加土壤含水量的變化趨勢在試驗結果中基本一致。相比NT0同深度的土壤含水量，NT100處理土壤含水量增幅為4.65%～12.36%。在0～40 cm土壤深度，相比NT0，NT0、NT20和NT100增加了0.32%～9.99%的土壤含水量。在40～100 cm 深度，相比NT0，NT0、NT20和NT100增加了1.52%～20.06%的土壤含水量。即在0～100 cm土壤深度，蚯蚓活動提高了土壤含水量，且NT20、NT50增加土壤含水量的效果優(yōu)于NT100。

傳統(tǒng)渠道不斷被蠶食、數(shù)量銳減！中間渠道被急劇壓縮，一些傳統(tǒng)肥料企業(yè)難以招架?；ヂ?lián)網(wǎng)與電商的強勢襲來令人措手不及，如果傳統(tǒng)肥料企業(yè)抱殘守缺，不轉型就難以生存。一位大型復合肥企業(yè)經(jīng)理感嘆：“再不改變將被渠道邊緣化，如果還是針對經(jīng)銷商這種傳統(tǒng)渠道做營銷，企業(yè)將很難生存，大肥企業(yè)只能下沉、下沉，做終端！”“企業(yè)要有好產(chǎn)品，還要擁抱終端渠道，重新構架模式。如果還守著原來的傳統(tǒng)營銷方式，你會覺得為什么銷量一天天下滑那么快？找不到原因，你下去一看，生意全部被他們做了。”“不是市場沒有了，市場還在，但是已經(jīng)成為別人的市場。”

1.5 數(shù)據(jù)處理

由表3可知，土壤含水量與2～5 mm粒級團聚體呈顯著負相關(P＜0.01)，與土壤容重(10～20 cm)呈顯著正相關(P＜0.05)，與其余指標不存在顯著相關性。除土壤容重(10～20 cm)與土壤含水量呈顯著正相關(P＜0.05)外，土壤容重(0～10 cm)與土壤含水量不存在顯著相關性，且土壤容重與土壤團聚體指標間不存在顯著相關性。

2 結果與分析

2.1 土壤含水量的變化特征

式中，m為環(huán)刀內(nèi)的干土質(zhì)量，v為環(huán)刀體積。

圖1 收獲期土壤含水量深度變化曲線

2.2 蚯蚓活動對土壤團聚體組成的影響

2020年10月10日對各處理的重復小區(qū)進行土壤樣品的采集，采用隨機取樣法對每個處理小區(qū)取土。采集0～10、11～20、21～30、31～40、41～50、51～60、61～70、71～80、81～90、91～100 cm的土樣測定土壤含水量和土壤團聚體。土壤含水量采用烘干法測定，土壤團聚體干篩法測定，采用環(huán)刀法、烘干法測定0～10 cm 和11～20 cm的土壤容重。用于測定土壤團聚體的土樣剔除可見的根系、石礫、枯落物等雜物，置于室內(nèi)陰涼處風干。

還有一道好吃的洋芋佳肴就是洋芋攪團。把剛煮熟的洋芋趁熱剝了皮，放到石頭鑿成的砸窩里，用石頭做的砸槌反復砸爛成泥，用大勺子挖到用蔥熗熟的酸菜醬水里，拿筷子夾成小塊，調(diào)上油鹽和干辣椒面，一碗勾人魂魄的洋芋攪團就做好了。夾一塊攪團放到嘴里，不等你用牙齒去咀嚼，它自己就滑溜溜地跑到胃里去了！

圖2 土壤團聚體粒級分布(0～30 cm)

2.3 蚯蚓活動對土壤團聚體穩(wěn)定性和容重的影響

1.4.1 土壤含水量計算土壤含水量計算如式(1)。

表2 土壤團聚體平均質(zhì)量直徑(MWD)、幾何平均直徑(GMD)和土壤容重

在0～10 cm 土壤深度，各處理土壤容重表現(xiàn)為NT100＜NT0＜NT50＜NT20。由表2可知，相比NT0，只有NT100顯著降低了土壤容重(4.34%，P＜0.05)，其余2 種處理不同程度地增加了土壤容重(1.30%～13.50%，P＜0.05)。在此土壤深度，接種蚯蚓處理的土壤容重隨蚯蚓數(shù)量增加呈先增后減的變化。在10～20 cm 土壤深度，各處理土壤容重表現(xiàn)為NT20＜NT50＜NT100＜NT0。相比NT0，各處理均不同程度地增大了土壤容重(4.05%～11.99%，P＜0.05)。在此深度下，接種蚯蚓處理提高了土壤容重。說明在免耕條件下，接種蚯蚓達到11條/m2(NT100)時，蚯蚓活動會降低0～10 cm深的土壤容重，接種蚯蚓會使得10～20 cm深的土壤容重增加。

2.4 土壤含水量與土壤團聚體、容重間的相關分析

采用Excel 2019進行數(shù)據(jù)處理和制圖，采用SPSS 9.1進行顯著性差異分析(P＜0.05)和相關分析。

跨區(qū)作業(yè)走南闖北。河南省農(nóng)機跨區(qū)作業(yè)發(fā)起于1993年，至今已經(jīng)走過25個年頭，全省聯(lián)合收割機從無到有，發(fā)展到2018年的18.8萬臺，收割機作業(yè)面積達7900多萬畝，成為全國小麥機收會戰(zhàn)的“主戰(zhàn)場”和“首戰(zhàn)場”。每年河南省大面積機收作業(yè)結束后，大批收割機陸續(xù)奔赴山東、河北、內(nèi)蒙古、天津等地作業(yè)，出省作業(yè)收割機總量在3萬臺左右。小麥跨區(qū)機收作業(yè)模式開辟了農(nóng)業(yè)小規(guī)模家庭經(jīng)營條件下農(nóng)機社會化服務的新路子，是我國現(xiàn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營體制下發(fā)展農(nóng)業(yè)機械化的一大創(chuàng)舉。

表3 土壤含水量與土壤團聚體指標、土壤容重間的Pearson相關分析（雙尾）

3 結論

本研究結果表明，接種不同數(shù)量的蚯蚓均可提高土壤含水量、土壤大團聚體數(shù)量、團聚體穩(wěn)定性，且接種足夠數(shù)量的蚯蚓會減小表層(0～10 cm)的土壤容重，接種蚯蚓會使犁底層(10～20 cm)的土壤容重增加。從結果來看，NT20、NT50增加土壤含水量的效果優(yōu)于NT100；蚯蚓活動提高了＞5、＜0.25、0.25～0.5 mm粒級團聚體占比，蚯蚓活動使＞2 mm 粒級團聚體占比從60.36%提高至66.59%；NT100可提高土壤團聚體穩(wěn)定性。

相關分析表明，土壤含水量與2～5 mm 粒級團聚體呈顯著負相關(P＜0.01)，與土壤容重(10～20 cm)呈顯著正相關(P＜0.05)，土壤容重與土壤團聚體間不存在顯著相關性。綜合來看，免耕條件下接種蚯蚓可影響土壤含水量、土壤團聚體、土壤容重，研究結果可為改善農(nóng)作物生育期土壤含水量及農(nóng)田土壤物理性質(zhì)提供數(shù)據(jù)參考。

4 討論

4.1 蚯蚓活動對土壤物理性質(zhì)的影響

本研究結果顯示，土壤中＞2 mm 的大團聚體從60.36%增加至66.59%。且土壤大團聚體含量隨著蚯蚓數(shù)量增加而增加，土壤小團聚體含量則隨蚯蚓數(shù)量增加而減小，與已有研究結果一致[9]。于建光等[10]研究發(fā)現(xiàn)，接種蚯蚓顯著降低土壤粘粒及粘粉粒分散率，同時增加＞2 mm大團聚體數(shù)量，故蚯蚓活動可以增加土壤大團聚體數(shù)量。一般來說，土壤大團聚體數(shù)量越多，土壤團聚體穩(wěn)定性越高。于建光等[10]研究發(fā)現(xiàn)接種蚯蚓可顯著增加MWD；在本試驗中，與對照相比，接種蚯蚓處理提高了土壤團聚體MWD和GMD值，從而提高了土壤團聚體穩(wěn)定性。

土壤容重是反映土壤緊實程度、孔隙狀況等結構性特征的重要指標[11]。本研究結果顯示，0～10 cm土壤深度，相比NT0，只有NT100顯著降低了土壤容重；10～20 cm 土壤深度，接種蚯蚓處理的土壤容重始終高于對照處理。蚯蚓活動在多數(shù)情況下傾向于降低土壤容重，但少數(shù)情況下也會提高土壤容重[12]。土壤容重變化受眾多因素影響，如土壤類型、接種蚯蚓類型等。本研究供試土壤為塿土，黏粒含量高，土壤緊實[13]。且在免耕條件下設置了不同蚯蚓接種水平，與其他研究試驗條件存在一定差異。劉武仁等[14]研究表明，長期免耕使得表層0～20 cm 土壤容重增大，免耕一定程度上導致了土壤容重的增加。

4.2 蚯蚓活動影響的土壤性質(zhì)對土壤含水量的影響

本研究中，蚯蚓活動增加了土壤含水量。相較于NT100，NT20、NT50提高土壤含水量作用更為明顯。蚯蚓活動使土壤中大團聚增多，團聚體穩(wěn)定性增強。而土壤團聚體及其穩(wěn)定性是影響土壤水分狀況最重要的因素，對土壤滲透性和保水能力有直接影響[15]，穩(wěn)定的團聚體為土壤傳輸養(yǎng)分水分和空氣提供良好的運移通道[16]。團聚體數(shù)量、粒級分布影響土壤孔隙、土壤水分的分布和連續(xù)性，并最終使土壤結構發(fā)生改變[17]。大團聚體更容易保持土壤水分，從而增加土壤的含水量[18]。已有研究證實，蚯蚓糞在水分入滲過程中，蚯蚓糞層會蓄積大量水分，延緩水分入滲。同時蚯蚓糞作為保水劑可以抑制土壤水分蒸發(fā)，增加表層以下土壤的含水量[5]。

已有研究表明，土壤容重和含水量兩者之間呈負相關關系，且隨著土層加深，含水量減少，土壤容重增大[19]。本試驗中，蚯蚓活動對0～20 cm 土層土壤容重表現(xiàn)為增大作用，僅有NT100在0～10 cm土層表現(xiàn)為土壤容重降低。土壤含水量在該土層表現(xiàn)為相比NT0其余接種蚯蚓處理提高了土壤含水量。土壤容重與含水量變化情況相反，與前人研究結果一致。