蜣螂活动对玉米田土壤理化性状及玉米生长的影响

2016-07-23王学春王红妮杨强

江苏农业科学 2016年5期

王学春++王红妮++杨强

摘要：在农业生产系统中引入有益昆虫，是解决农业生产问题的有效途径之一。蜣螂不仅具有重要的药用价值，而且对改善土壤理化性状有重要意义。采用田间试验方法，研究蜣螂活动对玉米田土壤理化性状及玉米生长的影响。结果表明：CN处理下土壤密度为1.18 g/cm3，显著低于CK、N处理；其土壤速效氮、速效磷和有机质含量比CK处理增加66%、24%、22%，比N处理增加29.2%、5.1%、2.3%。在玉米田投放蜣螂能有效降低土壤密度，增加土壤速效氮和速效磷含量。CN处理在玉米苗期、喇叭口期和乳熟期的地上部生物量比CK处理增加2.6%、9.2%、12.5%，比N处理增加14.7%、48.5%、15.3%；其玉米产量比CK处理增加12.5%。在玉米田投放蜣螂可提高玉米产量，但蜣螂具体投放密度、投放时期等问题有待进一步深入研究。

关键词：蜣螂；玉米；土壤；产量；速效磷；速效氮

中图分类号： S513.04文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）05-0132-02

蜣螂别称屎克螂、屎虼螂、推丸、黑牛儿、铁甲将军、夜游将军等，属鞘翅目蜣螂科，在四川省俗称推屎跋[1]。蜣螂体黑色或黑褐色，大中型昆虫。大多数蜣螂营粪食性，以动物粪便为食，有“自然界清道夫”的称号，在生态系统平衡中起着重要作用。新鲜牛粪中的有机酸、药毒等物质对植物生长有抑制作用[2]，草地中牛粪堆积常导致草地生长面积变小、生产力降低[3-4]，并且导致牲畜拒绝取食牛粪周围的牧草[5]，造成草地资源浪费。蜣螂的消化系统能快速破碎哺乳动物粪便，动物粪便经过蜣螂消化系统后，仅有少量被吸收消化，大部分被蜣螂排泄到土壤中，增加了土壤的肥力[6]。另外蜣螂在土壤中的掘洞活动可以疏松土壤[7]，减少根系生长阻力，促进土壤气体交换，增加植物根系活力。

在雨水较多的南方地区，丘陵山地在连续免耕条件下，土壤紧实度增加，不利于作物种子萌发和根系下扎，降低了土壤蓄水保墒能力[8-10]。农民往往通过深松或深翻降低土壤紧实度。在农田耕作系统中引入蜣螂、蚯蚓等土壤活动昆虫，利用昆虫活动疏松土壤是一条有效途径。蜣螂作为传统中药材，有定惊破淤、通便攻毒、消疮之功效，可对其药用成分进行开发利用[11-13]。近年来蜣螂的药用价值受到众多学者关注，随着蜣螂系列产品的开发和投产，1 kg蜣螂的市场价格从几十元提高到现在的200多元。因此，在旱田中引入蜣螂不仅可以改善土壤理化性状，而且可以增加农民收入。然而，蜣螂活动对农田作物生长的影响尚不明确，亟待深入研究。本研究采用田间试验方法，研究蜣螂活动、鲜牛粪投放对土壤密度、土壤养分含量、玉米产量的影响，旨在为农业生产中引入蜣螂提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验设计

本研究在四川省绵阳市青义镇丘陵坡耕地玉米田进行，试验田为连续多年免耕田。试验包括：施用鲜牛粪（N）、施用鲜牛粪并投放蜣螂（CN）、不投放鲜牛粪和蜣螂（CK）3个处理。每个处理设3次重复，总计9个小区，小区面积4 m2（2 m×2 m），投放蜣螂小区四周及上方用尼龙网包围成 2 m×2 m×2 m的立方空间，防止蜣螂外逃。试验用玉米品种为Q玉7号，株距30 cm，行距50 cm。试验用蜣螂为当地常见蜣螂品种，投放密度为5只/m2。蜣螂投放后每周在玉米行间施用1 kg鲜牛粪，牛粪距玉米植株10 cm以上。其他玉米田间管理与当地玉米高产田相同。

1.2取样与分析

1.2.1土壤相关田间试验展开前以及玉米收获后，分别取0～50 cm土层土样，测定土壤密度，土壤速效氮、速效磷、有机质含量。采用环刀称质量法测定土壤密度，采用半微量开氏法测定土壤速效氮含量，采用化学浸提法测定土壤速效磷含量，采用重铬酸钾容量法测定土壤有机质含量。

1.2.2玉米相关在玉米苗期、喇叭口期、乳熟期分别各测定一次地上生物量。玉米适期收获并进行室内考种测产。

2结果与分析

2.1蜣螂活动对土壤密度的影响

试验展开前土壤密度为1.23 g/cm3，玉米成熟期CK处理下土壤密度为1.21 g/cm3，N处理下土壤密度为 1.20 g/cm3，CN处理下土壤密度为1.18 g/cm3。其中CK处理与N处理间土壤密度差异不显著，CN与N处理间及CN与CK处理间土壤密度差异显著。表明蜣螂活动能降低免耕田土壤密度，在一定程度上缓解长期免耕田土壤紧实问题。本研究中蜣螂投放密度较低，在没有蜣螂活动的CN处理中，仍然存在玉米田土壤紧实度分布不均情况。因此，在实际应用过程中，可适当增加蜣螂的投放密度，另外蜣螂具有一定的趋食性、趋光性，在利用蜣螂活动改良土壤的过程中，需投放足够的食物（哺乳动物粪便）。

2.2蜣螂活动对土壤养分含量的影响

表1表明，与CK处理相比，CN处理的土壤速效氮、速效磷、有机质含量分别增加了66%、24%、22%；与N处理相比，CN处理的速效氮、速效磷、有机质含量分别增加了29.2%、5.1%、2.3%。其中，CK、CN、N处理间土壤速效氮含量差异显著，土壤速效磷含量也差异显著；CN和N处理间土壤有机质含量差异不显著，CK与N处理及CK与CN处理间有机质含量差异显著。表明蜣螂活动在一定程度上增加了土壤速效氮、速效磷含量；土壤有机质含量的增加主要是添加鲜牛粪的结果。本研究结果表明，30～50 cm土层CN 处理下有机质含量比N处理高，这主要是蜣螂活动的结果。

2.3蜣螂活动对玉米生长的影响

表2表明，与CK处理相比，CN处理下玉米苗期、喇叭口期、乳熟期的地上部生物量分别增加2.6%、9.2%、12.5%，N处理的地上部生物量在相应时期分别降低了10.5%、26.4%、2.5%；与N处理相比，CN处理在玉米苗期、喇叭口期、乳熟期的地上部生物量分别增加了14.7%、48.5%、15.3%。与CK处理相比，CN处理下玉米产量提高了 12.5%。鲜牛粪中的有机酸等物质对植物生长有抑制作用，在N处理下，鲜牛粪未被蜣螂处理，因此其玉米苗期地上部生物量显著低于CK、CN处理。CN处理下，蜣螂活动将鲜牛粪不断运输到地下，显著降低了鲜牛粪对玉米生长的不利影响，其玉米产量显著高于CK处理。由此可知，在玉米田直接施入鲜牛粪不利于玉米生长和产量的提高。在有蜣螂活动的情况下，玉米田适当投入鲜牛粪有利于提高玉米产量。

3结论与讨论

本研究结果表明，玉米收获期，CN处理下土壤密度为 1.18 g/cm3，显著低于CK、N处理；其土壤速效氮、速效磷、有机质含量分别比CK处理增加66%、24%、22%，比N处理增加29.2%、5.1%、2.3%。在玉米田投放蜣螂可有效降低土壤密度，增加土壤速效氮、速效磷含量。CN处理在玉米苗期、喇叭口期和乳熟期的地上部生物量比CK处理增加 2.6%、9.2%、12.5%，比N处理增加14.7%、48.5%、153%；其玉米产量比CK处理增加12.5%。在玉米田投放蜣螂有利于提高玉米产量。

蜣螂通过对粪便的取食和埋藏，对哺乳动物粪的分解起到直接促进作用[14]，同时，蜣螂在粪中的活动会导致牲畜粪物理结构发生变化，粪分解速率提高[7]。刘伟等认为，在有蜣螂作用的情况下，牛粪分解平均时间为22.74个月，分解速率较自然状态下提升19%[15]。刘新民等研究结果表明，蜣螂在粪块中的活动会降低马粪的失水速度，进而促进马粪分解[16]。本研究结果表明，CN处理下速效氮、速效磷含量较N处理显著提高，有机质含量较N处理提高不显著，表明蜣螂活动提高了牛粪中氮和磷的有效性。长期处于免耕状态下的丘陵区玉米田土壤密度、紧实度增加，不利于玉米萌发和根系生长，对玉米产量有一定影响[8-10]。蜣螂的掘洞工作完成后，小洞上会出现1.5～2.0 cm的坟状松软小土堆，洞内土层较松软[7]，土壤密度显著低于周边土壤，因此蜣螂活动能够显著降低土壤密度，对解决免耕田土壤密度增加问题是条有效途径。本研究结果表明，CN处理下土壤密度为 1.18 g/cm3，显著低于CK、N处理，表明蜣螂活动可以显著降低免耕玉米田土壤密度。然而，因收集蜣螂困难，本研究在玉米田投放的蜣螂数量较少，今后需进一步研究丘陵玉米田适宜的蜣螂投放密度。

特古斯巴雅尔认为，蜣螂活动不但可以改善土壤理化性状，还可以起到小水库的作用，增加土壤对雨水的蓄积能力，从而确保牧草在干旱季节的水分供应，提高牧草产量[7]。汪开治研究结果表明，牛粪中的有机酸、药毒等成分不利于植物生长[2]。本研究结果表明，CN处理下玉米地上部生物量显著高于CK、N处理，表明蜣螂活动能够减轻新鲜牛粪对玉米生长的不利影响，同时因蜣螂活动有利于牛粪养分释放，土壤有效磷、有效氮含量增加，CN处理下玉米产量显著提高。蜣螂一般1年1代，以成虫及幼虫（老熟及未老熟）越冬。越冬成虫于4月下旬出土活动，6月中旬开始产卵，下旬卵孵化为幼虫，8月上旬化蛹，9月中旬羽化为成虫，11月上旬进入越冬[17]。蜣螂活动周期与四川省玉米生产周期基本重叠，这是在玉米田投放蜣螂的有利因素；同时，蜣螂的活动受到气候、土壤类型、光源、食物等因素的影响。随着农药和化肥的大量投入，农田中蜣螂和蚯蚓等生物数量显著下降[15]。蜣螂在沙壤土的产卵深度偏浅，沙土偏深，黏土介于两者之间，沙壤土对屎克螂产卵有利，黏土次之，沙土最差[18]。虽然在玉米田投放蜣螂可以在一定程度上提高玉米产量，但本研究是在常年免耕玉米田展开的试验，化肥用量较少，同时本研究中的蜣螂被尼龙网固定在较小的空间进行活动，在大田条件下，如何控制蟑螂的活动范围并降低鲜牛粪对玉米生长的不利影响等问题有待进一步研究。

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