【摘要】：當前,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的過量施用帶來了一系列的環(huán)境問題,包括土壤酸化、土壤結(jié)構(gòu)退化、微生物多樣性下降、溫室氣體排放增加及硝酸鹽淋溶污染地下水等。有機肥取代化肥已經(jīng)成為可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢,但是有機肥本身也存在速效養(yǎng)分不足等問題。本研究試圖在有機肥施用的過程中利用土壤動物(蚯蚓)進行生物調(diào)控,達到改善土壤質(zhì)量、提高生產(chǎn)力和保護生態(tài)環(huán)境的多重目標。蚯蚓作為土壤生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)工程師,其生態(tài)系統(tǒng)服務與功能是土壤生態(tài)學的核心內(nèi)容之一。蚯蚓可以通過掘穴、取食和排泄影響著土壤物理性質(zhì)(土壤結(jié)構(gòu))、化學性質(zhì)(養(yǎng)分有效性)及生物學性質(zhì)(微生物活性及多樣性)。雖然蚯蚓的益處已經(jīng)被大量報道,但在田間條件下研究其對土壤、作物和生態(tài)環(huán)境的綜合影響的報道較為罕見。在前人研究的基礎上,為了更全面了解蚯蚓的生態(tài)系統(tǒng)服務功能,本研究設計了兩個蔬菜大棚田間試驗。其一,在番茄-菠菜輪作體系試驗中,選取兩種生態(tài)型的蚯蚓,分別為赤子愛勝蚓(Eisenia foetida)和威廉腔環(huán)毛蚯蚓(Metaphire guillemi);在有機物料表施或混施條件下,研究蚯蚓生態(tài)型和有機物料施用方式的交互作用對土壤肥力、作物生產(chǎn)、溫室氣體排放及硝酸鹽淋溶的影響。其二,在黃瓜-菠菜輪作體系試驗中,通過不同有機物料的搭配并接種赤子愛勝蚓,研究蚯蚓對土壤肥力及作物生產(chǎn)的影響,并從中選取最好的有機物料搭配方式,為農(nóng)田生產(chǎn)應用及管理提供理論依據(jù)。研究結(jié)果如下:1、在番茄-菠菜輪作體系中,除了牛糞混施接種赤子愛勝蚓外,兩種蚯蚓均顯著地提高了土壤團聚體的平均重量直徑(MWD)、硝態(tài)氮(NO3--N)、可溶性有機碳(DOC)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和代謝熵(qCO2)。接種赤子愛勝蚓使土壤線蟲總數(shù)降低30%～33%,接種威廉腔環(huán)蚓降低線蟲總數(shù)31%～37%。在黃瓜-菠菜輪作體系中,在牛糞以及牛糞+食用菌渣的處理中接種赤子愛勝蚓,顯著地提高土壤MWD、NO3--N、MBC、MBN和qCO2含量,而在施用商品有機肥的處理中,接種赤子愛勝蚓僅顯著地提高了土壤NO3--N和qCO2含量。有機物料施用接種赤子愛勝蚯蚓均未顯著影響土壤pH,但降低了土壤線蟲總數(shù)及植食性線蟲的數(shù)量。2、在番茄-菠菜輪作體系中,兩種蚯蚓均顯著地提高蔬菜產(chǎn)量18%～47%。接種赤子愛勝蚓顯著地提高番茄果實和菠菜葉片中的可溶性糖和維生素C(Vc)含量,而對可溶性蛋白和硝酸鹽含量未達到顯著差異。接種威廉腔環(huán)毛蚓對蔬菜品質(zhì)的影響均未達到顯著水平。在黃瓜-菠菜輪作體系中,不同有機物料的施用下接種赤子愛勝蚓均顯著地提高了黃瓜和菠菜的產(chǎn)量,其中最大的效果出現(xiàn)在牛糞+食用菌渣并接種蚯蚓的處理中。同時,在牛糞以及牛糞+食用菌渣的處理中接種赤子愛勝蚓均顯著地提高黃瓜果實和菠菜葉片中可溶性糖和Vc含量,但對可溶性蛋白和硝酸鹽含量無顯著影響。3、在番茄-菠菜輪作體系中,接種蚯蚓顯著地提高了累積的生態(tài)系統(tǒng)呼吸Recosyst(CO2)和N2O的排放量,分別為46%～87%和19%～25%。但對土壤累積CH4排放量及不同深度土壤滲漏水中NO3--N濃度未達到顯著影響。其中,蚯蚓提高土壤N2O的原因主要是通過促進了土壤N的活性(NO3--N和MBN)和C的有效性(DOC)的增加,與蚯蚓生態(tài)型關系不大。4、在番茄-菠菜體系中,接種蚯蚓顯著地提高了番茄根系(NPProot)和果實(NPPfruit)凈初級生產(chǎn)力,提高了菠菜根系(NPProot)及地上部(NPPabove-ground)的凈初級生產(chǎn)力。在作物生長季節(jié)尺度上,蚯蚓顯著地提高了凈綜合凈溫室效應(net GWP)和碳排放當量(CEE),對凈溫室氣體強度(netGHGI)和碳的效益比(CER)無顯著影響。另外,蚯蚓顯著地降低了土壤有機碳的變化量(ASOCD)和凈生態(tài)系統(tǒng)碳收支(NECB)。在番茄季,接種赤子愛勝蚓和威廉腔環(huán)毛蚓分別降低NECB 14.4%～15.4%和15.8%～16.0%,在菠菜季,接種赤子愛勝蚓和威廉腔環(huán)毛蚓分別降低NECB 9.5%～13.0%和13.1%～14.1%。其中,土壤因子DOC、MWD和MBN與NECB呈現(xiàn)顯著的負相關。蚯蚓對NECB的影響與蚯蚓生態(tài)型關系不明顯�？傊�,在施用有機物料的菜地系統(tǒng)中,接種蚯蚓是一種有效的生物調(diào)控措施,顯著地提高了土壤養(yǎng)分和微生物生物量及活性,改善了土壤結(jié)構(gòu),增加了作物產(chǎn)量,但也存在增加溫室氣體排放,凈綜合溫室效應及生態(tài)系統(tǒng)碳支出的風險。本研究促進了全面理解蚯蚓在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的服務與功能,并為農(nóng)業(yè)實際應用理論及經(jīng)營管理提供了理論基礎。
【圖文】：

邐（Ｍｉｃｈａｅｌｓｅｎ，邋１８９引。番茄品種選擇Ｆｎ／ｃ化ｉ’邋Ｚｙｃｏｐｅｒａ’ｄ逡逑Ｅｓｃｗ／ｅｎ＂品種，范菜品種選擇內(nèi)蒙古圓葉大薇菜邸切ａａ’ａ邋ｏ／ｅｒａｃｅ口邋Ｚｉｎｎ品種。兩種不同逡逑啦蝴的照片參見圖２－１。逡逑威廉腔環(huán)蝴邐赤子愛勝蝴逡逑（Ｍｗａｐｈｉｎ，｛Ｅｉｓｅｎｉａ邋ｆｏｅｔｉｄａ）逡逑＾邐＞邐■夏逡逑圖２－１供試郵蝴圖片逡逑Ｆｉｇ．邋２－１．邋Ｐｈｏｔ：ｏｇｒａｐｈｓ邋ｓｈｏｗｉｎｇ邋ｔｈｅ邋ｅａｒｔｈｗｏｒｍｓ邋ｉ打邋ｔｈｅ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．逡逑１５逡逑

每季作物種植前補充贓蝴數(shù)量或用手撿去除到６０邐密度。番茄生長季逡逑為每年４月初到７月初，，薇萊生長季為每年１０月初到１２月初。在蔬菜生長期間，其種植逡逑管理按照當?shù)氐纳a(chǎn)標準進行管理種植。番茄－薇菜輪作試驗照片參見圖２－１。逡逑１６逡逑
【學位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S154.4

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本文編號：2530205