CN111990341A - 一种滨海盐渍土中蚯蚓种群定殖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滨海盐渍土中蚯蚓种群定殖的方法，所述蚯蚓为内生型蚯蚓；接种环境为中轻度盐渍化农田土壤；采用有机物料增强蚯蚓在盐渍化土壤中的生存和繁殖能力。该方法包括：内生型蚯蚓种源的获取和保存，蚯蚓适应性培养基质的配制；盐渍化农田土壤的田块整理；内生型蚯蚓的接种及盐渍化农田土壤的田间管理。本发明所述方法可以用于质地粘重的中轻度盐渍化农田土壤原位露天的条件下，增加在耕作层（0‑30 cm）土壤中活跃的内生型蚯蚓种群，解决了粘质中轻度盐渍化土壤难以淋洗进一步降低土壤盐分的问题，提高了农业有机废弃物资源利用率，改善了盐渍土土壤结构并增强了盐渍土的生物活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种蚯蚓种群定殖方法，具体涉及一种滨海盐渍土中蚯蚓种群定殖的方法。
背景技术
盐渍土是重要的后备耕地资源，改良和利用盐渍土将为我国的粮食安全提供重要保障。除了如滨海盐渍土等原生盐渍化土壤外，还有如在设施耕作条件下由于大量施用化学肥料或不合理施用有机肥，导致土壤盐分在土壤表层积累，导致形成次生盐渍化土壤。经过排盐洗盐等工程措施可以大大降低盐渍土土体中的盐分，但对于黏粒含量高、质地黏重的土壤（如滨海盐渍土），淋洗作用不仅难以使土壤盐分进一步降低，还将导致大量土粒损失。此外，养分瘠薄的原生盐渍化土壤中有机物质和生物少，限制了土壤物质循环和作物生产。
盐渍土修复方法主要有水利工程和农业修复法、化学修复法以及生物修复法。工程方法和化学方法用工量大、维持时间短、并可能带来二次污染。盐渍土的生物修复方法包括植物修复、微生物修复和动物修复。植物修复通过植物的生长发育，将土壤中的盐碱成分吸收至植物体内，从而降低土壤盐碱性；微生物修复是通过向土壤中添加微生物菌剂，活化并促进植物对营养元素的吸收，从而增强了盐渍土的利用。动物修复法是指利用一些土壤动物如蚯蚓，在生长发育的过程中，将体内的某些分泌物如蚯蚓的钙腺分泌的Ca2+释放于盐碱土中，与土壤中的盐碱成分发生化学反应，从而降解土壤盐碱度；同时由于其生命活动，改善土壤的孔隙度和含水率等物理性质。被誉为“土壤生态工程师”的蚯蚓，在盐渍化土壤改良方面发挥着重要作用。
目前，利用动物粪便、作物秸秆、农产品加工副产物为原料进行堆肥化处理形成蚯蚓粪，并施入土壤中进行原土栽培是改良盐渍化土壤的常用方法之一，例如中国专利申请CN201610372571.7。在发生盐渍化的设施菜地、露天草地、果园中，也有通过养殖蚯蚓的方式以改良盐渍土，例如中国专利申请CN201810450207.7。此外，蚯蚓和丛植菌根真菌联合降低土壤pH和水溶性盐含量。然而，堆肥或接种到土壤中的蚯蚓大多数为表生型的赤子爱胜蚓（Eisenia fetida），因此还存在如下问题：（1）如作物秸秆、动物粪便等有机废弃物的分解、土壤养分的释放、土壤团聚体结构的形成、土壤盐分的淋洗等作用仅限制于养殖基质中而未实现在土壤中定殖，或限制于表层土壤中而未能使蚯蚓作用于更深土层中；（2）此外，常需要施用大量的有机物料以满足表生型蚯蚓的营养需要。
发明内容
为了解决目前粘质中轻度盐渍化土壤盐分淋洗难，土壤结构差，生物活性低等问题，本发明提供一种滨海盐渍土中蚯蚓种群定殖的方法。现有大量蚯蚓养殖技术及对盐渍土改良的专利申请，大多数以表生型蚯蚓为主，本发明的技术方案中采用的蚯蚓以内生型蚯蚓为调控对象。内生型蚯蚓作为耕作土壤中的优势生态型，与表生型蚯蚓相比寿命更长，主要在耕层（0-30 cm）而非土壤表层取食大量土壤产生蚓粪和钻挖穴道，显著影响土壤孔隙和团聚体从而有助于土壤盐分的降低。此外，内生型蚯蚓通常抗人为干扰能力更强，对盐碱也有一定的耐受能力。本发明所述方法解决了粘质中轻度盐渍化土壤难以淋洗的问题，增加了农业有机废弃物资源利用，增强了盐渍土土壤结构和生物活性。
为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种滨海盐渍土中蚯蚓种群定殖的方法，包括下述步骤：
步骤（1）：从农田土壤中采集蚯蚓种源，然后再在室内进行蚯蚓的适应性培养，所述蚯蚓为内生型蚯蚓，所述内生型蚯蚓保存于适应性培养基质中。作为优选的技术方案，通过电刺激法从有机质含量较高，例如土壤有机质含量大于16 g/kg的农田土壤中采集所述蚯蚓种源。
步骤（2）：将农业有机废弃物风干，粉碎处理至长度或粒径<2 cm，装袋备用。
步骤（3）：将施入量为2-5%的农业有机废弃物旋耕入0-30 cm的所述中轻度盐渍化农田土壤的土层中，并开挖排水沟，灌溉调节土壤水分至60%-70%田间持水量，以便于所述内生型蚯蚓的接种。
步骤（4）：将内生型蚯蚓以100-150 条/m2的密度接种到步骤（3）的土壤中。
步骤（5）：对所述中轻度盐渍化农田土壤进行田间管理，维持土壤温度和土壤水分稳定。
在本发明一个优选的实施方案中，所述方法在符合下述盐渍化农田土壤环境下开展：
（1）土壤电导率EC1:5≤1.5 dS/m；
（2）土壤pH范围 pH<8.4；
（3）土壤质地为粘壤土，土壤容重ρ≤1.3 g/cm3；
（4）土壤质量含水量(m/m)≥10%。
在本发明一个优选的实施方式中，步骤（1）中所述的内生型蚯蚓种源，是指栖息于土壤表层以下体型较大的蚯蚓，如梯形流蚓（Aporrectodea trapezoides）、威廉腔环蚓（Metaphire guillelmi）。所述步骤（1）中，采用电刺激法将内生型蚯蚓从湿润的、常使用有机物料培肥的、短期内扰动小的农田土壤中获取。具体的操作步骤为：使用蚯蚓采集仪，在湿润的、常使用有机物料培肥的、短期内扰动小的菜地土壤中，施加低压，蚯蚓即可钻出土壤中。
在本发明一个优选的实施方式中，步骤（1）中所述的适应性培养，是指野外获取的蚯蚓在待接种的土壤和农业有机废弃物配制的基质中养殖一定时间。进一步的，适应性培养为使用待接种蚯蚓地的盐渍化土壤，充分混合农业有机废弃物，调节土壤水分至60%-70%的田间持水量，并维持土壤温度和土壤水分稳定，得到适应性培养基质，在所述基质中培养时间为1-4个月。具体而言，所述农业有机废弃物的含量约为土壤干重的2-5%，优选为2%，充分混匀，分5 cm层分次压实铺设在深度30-40 cm的底部有孔的容器中，每加一层基料，喷壶喷洒水至约基质含有60%-70%的含水量，土壤的水分应保持不低于70%。
在本发明一个优选的实施方式中，所述步骤（2）中，所述农业有机废弃物选自苜蓿秸秆、玉米秸秆或羊粪中的一种或多种。玉米秸秆、苜蓿秸秆、羊粪等是滨海盐渍化土壤地区种植和养殖生产的副产物。玉米和苜蓿为滨海地区广泛种植的作物，为山羊养殖提供饲料，产生的羊粪为蚯蚓提供食物来源。
在本发明一个优选的实施方式中，所述步骤（3）中，所述农业有机废弃物的用量为5-8吨/亩，为内生型蚯蚓的生长和繁殖提供营养基质。在田块边开挖排水沟，谨防夏季集中降雨产生大量渍水导致蚯蚓逃逸，且有助于降雨淋洗土壤盐分排出土体。
在本发明一个优选的实施方式中，所述步骤（4）中，接种方法为：使用湿润薄纸膜包裹所述内生型蚯蚓及其适应性培养基质，投放到植株幼苗的根系附近，并用强光手电照射待逃逸的蚯蚓。具体的操作方法为：在地块除草、作物播种、覆膜、间苗后，将所述内生型蚯蚓与适应性培养基质一起，使用湿润薄纸膜包裹将其投放到待接种的盐渍化土壤中。
在本发明一个优选的实施方式中，步骤（5）所述的田间管理，是指灌溉排水等常规土地管理措施，但不包括喷洒农药。
本发明具有以下有益技术效果：
（1）采用内生型蚯蚓，其寿命相对更长，受人为干扰影响相对较小，因此在农田土壤中存活率相对更高；
（2）内生型蚯蚓的体型比表生型蚯蚓相对更大，在土壤中的钻穴活动能够产生更多大孔隙，同时通过分泌粘液和挤压周围的土壤，也能够促进形成稳定的土壤团聚体结构。内生型蚯蚓通过吞食大量的土壤并排泄活动，成为影响土壤团聚体结构的主要蚯蚓类型，尤其随着时间发生老化过程，可以形成高稳定性的团聚体结构。因此，内生型蚯蚓的取食、钻穴和排泄活动，对土壤结构和功能产生重要影响，不仅有利于提高土壤渗透性、持水性和土壤排水能力，而且有利于土壤降低土壤有机碳的分解，保存土壤有机碳，促进盐分的淋洗，从而加快土壤熟化。
（3）内生型蚯蚓如梯形流蚓（Aporrectodea trapezoides）对土壤盐分有一定耐受性，能够被接种到中轻度盐渍化农田土壤。已有研究表明，在盐渍化土壤中，通过施用有机物料，能够增强内生型蚯蚓的生物量和产茧能力，并且通过灌溉和施用有机物料能够增强蚯蚓在盐渍化土壤中的生长和繁殖。有些粪肥中由于含有一定的盐分，长期直接施用到农田土壤中存在增加土壤盐渍化的风险，但内生型蚯蚓的接种，将一定程度上提高了含盐粪肥的利用率。
（4）本发明提供了一种能够促进盐渍化农田土壤修复的蚯蚓种群定殖方法，解决了培肥地力、改良土壤结构、土壤物质周转循环的技术问题，可实现农业的可持续发展。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
实验点位于渤海湾西岸滨海地区，气候类型为暖温带半湿润大陆性季风气候，年均温11.1℃-12.3℃，年降雨量为590-640 mm，年蒸发量2120-2160 mm，旱作耕地土壤盐分具有表聚性的特点，0-20 cm的土壤盐度已降至2.5‰，20-80 cm土层含盐量变化不大，盐分组成则以Cl-、Na+和SO4 2-为主。土壤pH为7.78。表层土壤中含有砂粒 32.7-41.4%，粉粒 29.1-33.6%，粘粒26.9-36.6%，为粘壤土，土壤容重1.3 g/cm3。有机质11.05 g/kg，全氮0.63 g/kg1。
内生型蚯蚓种源Aporrectodea trapezoides的采集和获取，用蚯蚓采集仪于当地菜园中进行，春夏秋季均适宜。选取为常施用有机物料，土壤湿润，近期未受到扰动的菜地，将蚯蚓采集仪长30 cm的电极间隔小于2 m插入土壤中，开启电源，电压为11-12 V，等待3-5min，内生型蚯蚓可从土壤中钻出地面，挖取少量菜地土壤至底部带孔的容器中供短暂保存获取的蚯蚓。
然后再在室内进行蚯蚓的适应性培养。适应性培养基质的组成成分为待接种蚯蚓的盐渍土土壤和苜蓿秸秆、羊粪。挖取待接种蚯蚓的盐渍土 312 kg，风干粉碎过1 cm筛。苜蓿秸秆收获于当地苜蓿地中，风干后将其粉碎成1-2 cm，使用量为3.12 kg。羊粪产自当地以苜蓿和玉米秸秆饲喂的山羊，成直径约 1 cm 的圆球或扁平形，风干打碎后使用，使用量为4.16 kg。将土壤与苜蓿秸秆充分混匀，装填至长×宽×高为0.8×0.5×0.3 m底部带孔的木质或塑料材质的容器中。装填时，每次取26.52 kg的混合物填充5 cm厚，并用喷壶将约16 kg雾化的水均匀地喷洒至土壤中。然后，将适应性培养基质于17℃下平衡一周。
将蚯蚓放入适应性基质中培养，维持土壤水分和土壤温度，2个月后未成年蚯蚓的生物量可以增加2倍，并达到性成熟，蚓茧的数量可达到3-4.5个/条成蚓，4个月后蚓茧数量可达到5-7个/条成蚓。4个月后，孵化出的幼蚓数量可达1-3个/条成蚓。
将已破碎风干的羊粪按5.2吨/亩，使用旋耕机将有机物料旋至30 cm深的土层中，随后按照常规作物种植进行灌溉、播种、覆膜、间苗等田间管理。
在田块边开挖排水沟，谨防夏季集中降雨产生大量渍水导致蚯蚓逃逸，且有助于降雨淋洗土壤盐分排出土体，排水沟宽×深为30×30 cm。
灌溉调节土壤水分达到60%-70%田间持水量时，在光线充足时，将蚯蚓连同适应性培养基质共同投放到农田土壤中。具体做法为，将70-100 g蚯蚓混合约同等质量的适应性培养基质，并使用湿润薄纸膜将蚯蚓及其适应性培养基质包裹，在植株幼苗根系附近挖开一铲土，将其放入到土壤中并填埋好。观察15-20 min，是否有蚯蚓发生逃逸现象。若有少量蚯蚓钻出土表，可用强光手电照射，刺激其钻入土壤中。
对所述中轻度盐渍化农田土壤进行田间管理，作物种植期间的田间管理中，不进行农药喷洒，其余灌溉、排水、除草、追肥等田间管理可照常规进行。
对比例1
在相同的实验环境下，以不施用农业有机废弃物羊粪为空白对照。
在施用羊粪2个月和3.5个月后，分别统计实施例1和对比例1中内生型蚯蚓Aporrectodea trapezoides的存活率和生物量。具体的结果如下表1所示：
表1内生型蚯蚓Aporrectodea trapezoides的存活率、生物量
施用羊粪后向该中轻度盐渍化土壤中接种蚯蚓，从表1的结果来看，在2个月后蚯蚓由于对环境适应性较弱，尽管存活率达到86.27%，蚯蚓鲜重较刚接种时降低；而在接种3.5个月后，由于随着蚯蚓种群对环境的适应性增强，能够耐受该环境的蚯蚓存活，并且蚯蚓鲜重相对于接种时增加了10.20%，相比于2个月后有大幅增加，总干重比2个月后也有所增加，说明存活后的蚯蚓在向健康的方向发展。
空白对照中蚯蚓的存活率大幅下降，且鲜重相对变化率和总干重也呈大幅下降的趋势。相比于空白对照而言，实施例1中施用羊粪后的效果均优于空白对照，说明通过本申请的方法，可以实现在中轻度盐渍化农田土壤中蚯蚓种群的定殖。
本发明一并提供了其他优选的实施方式。
实施例2
与实施例1不同之处在于，旋耕入所述中轻度盐渍化农田土壤的土层中的农业有机废弃物为苜蓿秸秆和羊粪。实验结果显示出相似的蚯蚓种群定殖效果。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种滨海盐渍土中蚯蚓种群定殖的方法，其特征在于：
步骤（1）：从农田土壤中采集蚯蚓种源，然后再在室内进行蚯蚓的适应性培养，所述蚯蚓为内生型蚯蚓，所述内生型蚯蚓保存于适应性培养基质中；
步骤（2）：将农业有机废弃物风干，粉碎处理至长度或粒径<2 cm，装袋备用；
步骤（3）：将施入量为2-5%的农业有机废弃物旋耕入0-30 cm的所述中轻度盐渍化农田土壤的土层中，并开挖排水沟，灌溉调节土壤水分至60%-70%田间持水量，以便于所述内生型蚯蚓的接种；
步骤（4）：将内生型蚯蚓以100-150 条/m2的密度接种到步骤（3）的土壤中；
步骤（5）：对所述中轻度盐渍化农田土壤进行田间管理，维持土壤温度和土壤水分稳定。
2.如权利要求1所述的一种滨海盐渍土中蚯蚓种群定殖的方法，其特征在于：所述方法在符合下述盐渍化农田土壤环境下开展：
（1）土壤电导率EC1:5≤1.5 dS/m；
（2）土壤pH范围 pH<8.4；
（3）土壤质地为粘壤土，土壤容重ρ≤1.3 g/cm3；
（4）土壤质量含水量m/m≥10%。
3.如权利要求1所述的一种滨海盐渍土中蚯蚓种群定殖的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所述内生型蚯蚓选自梯形流蚓（Aporrectodea trapezoides）、威廉腔环蚓（Metaphire guillelmi）中的一种或两种。
4.如权利要求1所述的一种滨海盐渍土中蚯蚓种群定殖的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，采用电刺激法将内生型蚯蚓从湿润的、常使用有机物料培肥的、短期内扰动小的农田土壤中获取。
5.如权利要求4所述的一种滨海盐渍土中蚯蚓种群定殖的方法，其特征在于：所述适应性培养为使用待接种蚯蚓地的盐渍化土壤，充分混合农业有机废弃物，调节土壤水分至60%-70%田间持水量，并维持土壤温度和土壤水分稳定，得到适应性培养基质，在所述基质中培养时间为1-4个月。
6.如权利要求1所述的一种滨海盐渍土中蚯蚓种群定殖的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，所述农业有机废弃物选自苜蓿秸秆、玉米秸秆或羊粪中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的一种滨海盐渍土中蚯蚓种群定殖的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述农业有机废弃物的用量为5-8吨/亩，为内生型蚯蚓的生长和繁殖提供营养基质。
8.如权利要求1所述的一种滨海盐渍土中蚯蚓种群定殖的方法，其特征在于：所述步骤（4）中，接种方法为：使用湿润薄纸膜包裹所述内生型蚯蚓及其适应性培养基质，投放到植株幼苗的根系附近，并用强光手电照射待逃逸的蚯蚓。
9.如权利要求1所述的一种滨海盐渍土中蚯蚓种群定殖的方法，其特征在于：所述步骤（5）中，所述的田间管理，为灌溉排水以及其他常规土地管理措施，但不包括喷洒农药。
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