赤子愛勝蚓對不同鹽分含量土壤的耐受性研究

摘要：采用急性毒性試驗和回避試驗研究了赤子愛勝蚓（Ｅｉｓｅｎｉａ ｆｅｔｉｄａ）對不同鹽分含量土壤的耐受性。急性毒性試驗顯示，濾紙接觸法下ＮａＣｌ鹽溶液對蚯蚓的４８ ｈ ＬＣ５０為１．１２％（質量分數）；土壤法測得人工鹽堿土壤和自然鹽堿土壤電導率分別為２．２３、２．６２ ｍＳ／ｃｍ時，蚯蚓１４ ｄ后的死亡率為５０％；回避試驗表明，人工鹽堿土壤電導率為１．６７ ｍＳ／ｃｍ，自然鹽堿土壤電導率為２．４３ ｍＳ／ｃｍ時，蚯蚓具有回避反應。

關鍵詞：赤子愛勝蚓（Ｅｉｓｅｎｉａ ｆｅｔｉｄａ）；耐鹽性；急性毒性；回避反應

中圖分類號：Ｓ１５６．４＋９ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）17－3722-04

Ｓａｌｔ Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｏｆ Ｅｉｓｅｎｉａ ｆｅｔｉｄａ ｉｎ Ｓｏｉｌ

ＷＵ Ｙｕ－ｐｅｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｎｉｎｇ，ＳＵＮ Ｚｈｅｎ－ｊｕｎ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９３， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｓａｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｏｆ Ｅｉｓｅｎｉａ ｆｅｔｉｄａ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ａｃｕｔｅ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｔｅｓｔ ａｎｄ ａｖｏｉｄａｎｃｅ ｔｅｓｔ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＬＣ５０ ｏｆ ＮａＣｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｅ． ｆｅｔｉｄａ ｗａｓ １．１２％（mass ratio） ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｆｉｌｔｅｒ ｐａｐｅｒ ｔｅｓｔ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ａｎｄ ｎａｔｕｒａｌ ｓａｌｉｎｅ ｓｏｉｌ ｗａｓ ２．２３ ｍＳ／ｃｍ ａｎｄ ２．６２ ｍＳ／ｃｍ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｔｈｅ ｄｅａｔｈ ｒａｔｅ ｏｆ ｅａｒｔｈｗｏｒｍ ｗａｓ ５０％ ａｆｔｅｒ １４ ｄ． Ｅａｒｔｈｗｏｒｍ ｓｈｏｗｅｄ ａｖｏｉｄａｎｃｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｗｈｅｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｓａｌｉｎｅ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｎａｔｕｒａｌ ｓａｌｉｎｅ ｓｏｉｌ ｗａｓ １．６７， ２．４３ ｍＳ／ｃｍ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｅｉｓｅｎｉａ ｆｅｔｉｄａ； ｓａｌｔ－ｔｏｌｅｒａｎｔ； ａｃｕｔｅ ｔｏｘｉｃｉｔｙ； ａｖｏｉｄａｎｃｅ bｅｈａｖｉｏｒ

土壤鹽堿化和次生鹽堿化是制約中國農業可持續發展的重要因素，改造治理及合理開發利用鹽堿地是促進農業發展的重要途徑之一，也對改善生態環境，推動區域經濟、社會和生態可持續發展具有重要的意義［１］。目前對鹽堿地的治理研究主要集中在植物研究耐鹽性、利用劣質水進行灌溉、覆蓋改良鹽堿地和化學改良鹽堿地等方面［２］，土壤動物對鹽堿地改良作用的研究則較少。蚯蚓是土壤生態系統中的重要組成部分，研究表明蚯蚓能夠促進廢棄物分解、有機物質礦化、提高土壤養分含量、改良土壤理化性質，從而促進微生物發育、促進生態修復、提高作物產量和品質［３］。在鹽堿地中通過蚯蚓加強土壤培肥和種植，可以鞏固鹽堿地改良效果、促進鹽堿地的持續利用［４］。本研究通過室內模擬試驗，探討蚯蚓對不同鹽分含量土壤的耐受能力，旨在為蚯蚓在鹽堿地地區的開發利用提供理論依據。

１ 材料和方法

１．１ 供試材料

１．１．１ 試驗動物 赤子愛勝蚓（Ｅｉｓｅｎｉａ ｆｅｔｉｄａ）由北京上莊蚯蚓養殖場提供，預養一段時間后，挑選大小相同、具有環帶、體重０．３～０．６ ｇ的健壯成體作為試驗用蚯蚓。將直徑１５ ｃｍ的濾紙鋪于１ Ｌ燒杯杯底，加少量水，以剛浸沒濾紙為宜，并將所挑選的蚯蚓清洗干凈，放于燒杯中，用保鮮膜封口，解剖針扎孔。將燒杯置于溫度（２０±１） ℃、濕度（７５±７）％的人工氣候箱中清腸２４ ｈ。

１．１．２ 供試土壤 供試土壤包括人工鹽堿土和自然鹽堿土兩種。人工鹽堿土由人工向自然普通土壤中添加ＮａＣｌ獲得，自然普通土壤采集于中國農業大學西校區綠化地，自然鹽堿土壤采集于天津市河濱新區海河大橋附近。土壤采回后在陰涼處風干，研細，過２ ｍｍ篩。測定土壤基本性質如表１［５］。

１．１．３ 主要試劑及儀器 ＮａＣｌ，分析純，北京化工廠；ＨＰＧ－２８０Ｈ人工氣候箱，哈爾濱市東聯電子技術開發有限公司；ＤＤＳＪ－３０８Ａ電導率儀，上海精密科學儀器有限公司。

１．２ 試驗方法

參照蚯蚓急性毒性試驗方法［６］和蚯蚓回避試驗方法［７，８］，分別進行人工鹽堿土和自然鹽堿土的蚯蚓耐鹽性試驗。

１．２．１ 蚯蚓急性毒性試驗

１）濾紙接觸法。在直徑１５ ｃｍ的培養皿底鋪襯濾紙，以剛好遮住皿底為宜。配制質量分數為１．０％、１．１％、１．２％、１．３％、１．４％、１．５％的ＮａＣｌ溶液，各取５ ｍＬ倒入培養皿中，使其剛好浸沒濾紙。將清腸后的蚯蚓沖洗干凈，用濾紙吸干體表水分，每一培養皿放入５條蚯蚓。每個濃度設置１０個重復，并設置不含ＮａＣｌ的對照。培養皿用保鮮膜封口，解剖針扎孔后置于人工氣候箱中，培養條件為溫度（２０±１） ℃、濕度（７５±７）％，光照度１ ３３３ ｌｘ，光照時間１２ ｈ／ｄ。培養后２４、４８ ｈ時記錄蚯蚓死亡數及中毒癥狀，蚓體對針刺無反應判為死亡。

２）土壤法。稱取５００ ｇ自然普通土壤放入小桶中，分別加入質量分數為１．５％、１．７％、１．９％、２．１％、２．３％、２．５％的ＮａＣｌ溶液１２５ ｍＬ，混合均勻，作為人工鹽堿土壤的試驗用土。按照質量比１∶９、２∶８、３∶７、４∶６、５∶５、６∶４、７∶３配制不同比例的自然鹽堿土與自然普通土混合土壤，并取混合土壤５００ ｇ放入小桶，加入１２５ ｍＬ去離子水，混合均勻，作為自然鹽堿土壤的試驗用土。每處理設４個重復，并設一個自然普通土壤加去離子水的對照，用電導率儀測定各土壤的電導率。每處理放入清腸后的蚯蚓１０條，待蚯蚓進入土壤中后用保鮮膜封口，扎孔。其他培養條件同濾紙接觸法，培養７、１４ ｄ時記錄蚯蚓死亡數及中毒癥狀。

１．２．２ 蚯蚓的回避性試驗 參照蚯蚓急性毒性試驗土壤法配制土壤。如圖１，將方形塑料容器（１２ ｃｍ×８ ｃｍ×８ ｃｍ）用塑料板隔成２室，一室放入潔凈土壤３００ ｇ，另一室放入鹽堿土壤３００ ｇ，每個處理重復５次。待土壤放好后移走中間的塑料片，并將１０條蚯蚓放置于容器中土壤分界線的上方，蓋上帶通氣孔的透明蓋子，置于氣候箱中培養，培養條件為溫度（２０±１）℃，光照時間８ ｈ／ｄ。４８ ｈ后，用塑料片小心地重新隔開對照土壤及試驗土壤，并對不同土壤中的蚯蚓計數。在分界線上的蚯蚓均記為兩邊各０．５條。試驗結果用蚯蚓的回避率（ＮＲ）表示，ＮＲ＝［（Ｃ－Ｔ）／Ｎ］×１００％（Ｃ為潔凈土壤中蚯蚓的數目，Ｔ為鹽堿土壤中蚯蚓數目，Ｎ為加入土壤中蚯蚓的總數）。當潔凈土壤中蚯蚓數目與鹽堿土壤中蚯蚓數目相等時，ＮＲ為０，即無效應濃度；當ＮＲ大于０時，計算回避率，當回避率大于８０％的時候，表明蚯蚓具有回避反應。

２ 結果與分析

２．１ 蚯蚓急性毒性試驗結果

２．１．１ 濾紙接觸法試驗結果 濾紙接觸法試驗中蚯蚓的死亡癥狀為環帶腫大、身體變軟、有少量黃色液體滲出。以ＮａＣｌ溶液質量分數為橫坐標、蚯蚓死亡率為縱坐標繪制ＮａＣｌ質量分數與蚯蚓死亡率的關系曲線如圖２，ＮａＣｌ質量分數在１．１％～１．４％范圍內ＮａＣｌ質量分數（Ｘ//％）與蚯蚓４８ ｈ死亡率（Ｙ//％）的線性回歸方程為Ｙ＝３２０．００Ｘ－３５６．６７，相關系數ｒ＝０．９２２。由此方程計算出ＮａＣｌ對蚯蚓的４８ ｈ半致死濃度為１．１２％。

２．１．２ 土壤法試驗結果 土壤法試驗中蚯蚓的死亡癥狀為環帶腫大，有黃色體液滲出，身體萎縮、腐爛，有斷裂現象；未死者蠕動能力明顯減弱，且大多纏繞成團。

１）人工鹽堿土壤試驗結果。以土壤的電導率為橫坐標、蚯蚓死亡率為縱坐標繪制土壤電導率與蚯蚓死亡率的關系圖（圖３），土壤電導率（Ｘ//ｍＳ/ｃｍ）與蚯蚓１４ ｄ死亡率（Ｙ//％）的線性回歸方程為Ｙ＝０．８１８ ７Ｘ－１．３９５ ３，相關系數ｒ＝０．９４６。由此方程計算出當人工鹽堿土壤電導率為２．２３ ｍＳ／ｃｍ時，１４ ｄ時蚯蚓死亡率為５０％。

２）自然鹽堿土壤試驗結果。以各土壤的電導率為橫坐標、蚯蚓死亡率為縱坐標，自然鹽堿土壤蚯蚓急性毒性試驗結果如圖４，土壤電導率（Ｘ//ｍＳ/ｃｍ）與蚯蚓１４ ｄ死亡率（Ｙ//％）的線性回歸方程為Ｙ＝０．４４６ ４Ｘ－０．６７１ １，相關系數ｒ＝０．９０６ 0。由此方程計算出當土壤電導率為２．６２ ｍＳ／ｃｍ的時候，１４ ｄ自然鹽堿土壤蚯蚓死亡率為５０％。

２．２ 蚯蚓的回避性試驗結果

２．２．１ 人工鹽堿土壤的試驗結果 ４８ ｈ時人工鹽堿土壤的蚯蚓回避性試驗結果如圖５，當土壤的電導率為１．６７ ｍＳ／ｃｍ時，蚯蚓的回避率達到８０％，即此時蚯蚓對人工鹽堿土壤具有回避反應。

２．２．２ 自然鹽堿土壤的試驗結果 ４８ ｈ時自然鹽堿土中蚯蚓回避性試驗結果如圖６，當土壤的電導率為２．４３ ｍＳ／ｃｍ時，蚯蚓的回避率達到８０％，即此時蚯蚓對自然鹽堿土壤具有回避反應。

３ 小結與討論

從試驗結果看，急性毒性試驗中濾紙接觸法試驗的ＮａＣｌ溶液對蚯蚓的半致死濃度為１．１２％（質量分數），此時溶液的電導率為２１．２０ ｍＳ／ｃｍ，遠遠高于土壤法中的２．２３、２．６２ ｍＳ／ｃｍ，可能是因為ＮａＣｌ本身對蚯蚓的毒性并不強，而是高濃度的鹽溶液導致蚯蚓失水死亡，失水過程較中毒過程更為緩慢，因此蚯蚓能夠在較短時間內耐受較高濃度的ＮａＣｌ溶液。

自然鹽堿土和人工鹽堿土中蚯蚓的１４ ｄ半致死電導率、８０％回避率均存在差異，可能是不同土壤中所含鹽的種類不同導致的。自然鹽堿土中的鹽較為復雜，含有多種離子，而人工鹽堿土中主要是人為添加的可溶性ＮａＣｌ，從而導致不同土壤中鹽的生物可利用性不同［７］。蚯蚓對不同土壤的回避率濃度與半致死濃度相比均更低，這與其他化學物的回避性試驗結果一致［９］，試驗中發現，在引起蚯蚓死亡的鹽堿土壤中，蚯蚓投入初期幾乎全部停留于土壤表面拒絕進入并試圖逃避土壤，對不適土壤較快地顯示出了反應，這是因為蚯蚓表皮的角質層較普通陸生生物要薄，加之其上有許多與外界相通的腺孔，因此蚯蚓對土壤中的一些刺激性物質十分敏感，一旦受到刺激，即出現逃逸或遷移行為，以躲避危害環境［１０］。利用回避性試驗來監測土壤的鹽堿化過程能夠較早地獲得預警，并及時采取措施。

蚯蚓對土壤的作用發生于蚯蚓的生命活動過程中，利用蚯蚓改良鹽堿地必須保證蚯蚓的正常生長。有報道顯示，蚯蚓對不同鹽度土壤的敏感度為繁殖＞生長＞回避＞生存［８，１１］。因此，在鹽堿土壤的實際應用中，可以用蚯蚓產生回避反應時的土壤鹽度作為鹽堿地蚯蚓修復的閾值濃度，大于這一濃度的鹽堿地需要利用其他方法進行預處理后再使用蚯蚓進行修復才能取得較好的效果。

本研究中蚯蚓對含鹽土壤的回避率與之前的報道［８，１１］存在較大差異，這種差異可能來源于蚯蚓種類、土壤種類以及試驗蚯蚓污染暴露史等［１２－１４］。因此，在不同條件下利用蚯蚓改良鹽堿土壤的回避閾值濃度可能存在一定差異。另外，也可以通過蚯蚓耐鹽度馴化和選擇更為耐鹽的蚯蚓品種來提高蚯蚓修復鹽堿土的鹽度閾值，達到較廣的應用范圍。

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