煙田蚯蚓現狀及與連作障礙、煙草青枯病間的關系

尹虎成，王瑞，夏鵬亮，舒照鶴*，張煒，向炳清，向穩(wěn)，王謙

(1.鶴峰縣煙葉分公司，湖北 鶴峰 445800； 2.湖北省煙草公司恩施州公司，湖北 恩施 445000； 3.湖北博智科技服務有限公司，湖北 鶴峰 445800)

蚯蚓存在于大多數生態(tài)系統(tǒng)中，被稱為“生態(tài)系統(tǒng)工程師”，其對土壤理化性狀、土壤微生態(tài)、緩解連作障礙、促進作物生長方面有著廣泛的正效應[1-3]。隨著農藥和化肥的大量使用，有機肥費時費力在實際農業(yè)生產中越來越少。調查發(fā)現，連作煙田的蚯蚓較十多年前的數量有著驚人的下降幅度，甚至絕跡的田塊也并不少見。隨著蚯蚓田間數量的減少，施用化肥的數量也逐年上升。而以青枯病為代表的病害則日漸流行，不早發(fā)的田塊日漸增多，上部葉開片程度和可用性遭遇挑戰(zhàn)。為了解田間蚯蚓的現狀，弄清楚蚯蚓對煙草連作障礙的破除機理，以及與煙草青枯病流行之間的關聯性，通過實際調查，將煙草分泌的一些主要酚酸添加到煙田土壤中，測試蚯蚓的取食偏好，并用捕捉到的野生蚯蚓在田間釋放，觀察其對上部葉生長情況的影響，從而尋找恢復蚯蚓田間數量的可行性措施。

1 材料與方法

1.1 蚯蚓現狀調查

調查菜園3年以上的樹苗田、青枯病重病區(qū)、青枯病輕病區(qū)的蚯蚓數量。挖取表層厚16 cm的1 m2耕層土壤，計錄蚯蚓的條數。

1.2 蚯蚓取食性偏好測試

采用半管法測試蚯蚓取食偏好。取40 cm有機玻璃管，沿管內徑用隔板分為兩個半圓柱空間，分別裝入不同成份的土壤，抽取隔板將蚯蚓引入有機玻璃管，讓蚯蚓自管一側向另一側運動取食。蚯蚓取食完成后，用瓊脂灌入固定蚯蚓取食通道。將取食道截成2 cm的小段，記錄每段里蚯蚓從哪種食料中通過，比較蚯蚓在兩種食料中通過的百分比，從而測試出蚯蚓的取食偏好。

肉桂酸添加入土壤的方法。稱取肉桂酸，用95%的酒精加到無沉淀后，邊噴邊絞動土壤，噴完后搖動混合1 min。將配好的土壤裝入玻璃培養(yǎng)皿，置于80 ℃恒溫箱烘除酒精成份。對照處理為加入等量酒精，走完上述程序。

土壤揀除異物，過0.9 mm的篩備用。設4個處理，分別為細碎田坎小路土、細碎煙田土、細碎煙田土比背景值多加入15 mg·kg-1的肉桂酸、細碎煙田土加背景值肉桂酸。

1.3 蚯蚓田間釋放測試

在當地蚯蚓聚集的野外直接捕捉蚯蚓，將實際捕捉到的蚯蚓分成15等份，按每株10 g蚯蚓的用量均勻施放入煙壟。采用間比法設計，重復2次。每株在根莖部位撒施玉米粉20 g作為食料。對照撒等量玉米粉。

2 結果與分析

2.1 蚯蚓現狀調查

由表1可以看出，農村菜園的蚯蚓量最多，樹苗園次之，煙田偏少。而有青枯病發(fā)生的煙田蚯蚓量較少，特別是青枯病發(fā)病中心的量最少。青枯病的發(fā)病程度和蚯蚓的密度之間有著潛在的關聯性，即青枯病發(fā)病越重的區(qū)域，蚯蚓的數量越少，其間的因果關系和產生的原因尚不明確。

表1 不同田塊類別田間的蚯蚓密度

2.2 蚯蚓的取食偏好

由表2可以看出，蚯蚓對細碎田間小路土并未表現出明顯偏好，這否定了蚯蚓大規(guī)模向外遷徙的可能性。由此認為，煙田蚯蚓數量的減少可能是煙田生態(tài)環(huán)境演變而造成。究其原因主要可能有5個方面：(1)滅生性除草劑形成的階段性食源短缺；(2)農藥施用對蚯蚓產生的危害；(3)農家肥用量的減少構成的影響；(4)蚯蚓討厭含有煙堿的煙株殘留物；(5)機械化耕作的影響。由表3可以看出，蚯蚓對15 mg·kg-1肉桂酸有良好的趨性。

表2 蚯蚓的取食偏好

注：同列數據后無相同大小寫字母分別表示組間差異極顯著(P<0.01)和顯著(P<0.05)。表3、5同。

表3 肉桂酸對蚯蚓取食偏好的影響

2.3 蚯蚓對肉桂酸的趨性

由表4可以看出，當對照肉桂酸含量梯度達60 mg·kg-1時，趨性則不再明顯。而無論凈含量是多少，蚯蚓均能對15 mg·kg-1的肉桂酸含量梯度差異產生確定的選擇。由此推論，蚯蚓所能夠感知的是肉桂酸的含量梯度而不是凈含量，且對含量的梯度有著精細的分辨能力。由表5可以看出，蚯蚓的取食活動有益于上部葉的生長。

表4 蚯蚓對肉桂酸的趨性測試

表5 釋放蚯蚓對上部葉葉長的影響

3 討論

3.1 蚯蚓的現狀

雖然土壤檢測數據中的大量元素等指標一漲再漲，但土壤中蚯蚓數量越來越少。菜園子維持著相對較高的蚯蚓密度，這可能與離得較近且使用農家肥較多有關。相對而言，樹苗地則有著和拋荒較相近的自然修復過程，因此，蚯蚓的密度回升也是比較正常的。試驗表明，蚯蚓并非不喜歡煙田土而潛逃向周圍的小路碎土，其田間密度的減少與煙草栽培過程有著必然的關聯。

3.2 蚯蚓與連作障礙

肉桂酸是煙草根系分泌物的成份之一，也是煙草連作土壤中穩(wěn)定積累的物質之一，同時也抑制根系的生長[4]。張克勤等[5]研究表明，煙草連作土壤中的肉桂酸含量顯著高于輪作土。于會泳等[6]研究表明，肉桂酸含量在0～20 cm土壤中以連作2年最高，在0～40 cm土壤中的含量隨連作年限的增加而減少。顯然，土壤中的肉桂酸含量梯度是區(qū)分2年之內的煙草根際土的標志性化學成份。

蚯蚓對15 mg·kg-1的肉桂酸含量梯度表現出顯著的趨性。對于蚯蚓來說，肉桂酸就是其判斷和取食根系分泌物的信號物質。每株10 g的蚯蚓通過30 d左右的取食活動，就能在上部葉的生長指標上產生差異，說明在十多年連作的煙田，通過蚯蚓的取食活動，煙草的連作障礙得到有效破除。而蚯蚓的活動既能夠促進植物殘體降解為酚酸，也能夠促進酚酸的降解。畢艷孟等[7]推測蚯蚓的選擇性加速了某些化感物質的降解，這種選擇性在本試驗中得以確定。

而蚯蚓對高濃度的肉桂酸沒有興趣，可能是將其判斷為正在旺盛分泌化感物質的鮮活根系。

綜上所述，蚯蚓并非只是簡單的改變了土壤的某些物理性能，而是深度的參與和溶合入整個土壤生態(tài)系統(tǒng)，而蚯蚓和作物根系之間的信息傳遞和協同默契程度遠超當前的認知。

3.3 蚯蚓與煙草青枯病

龍建亮等[8]研究表明，在赤細壤中，通過蚯蚓的活動，變形菌門變形菌綱的豐度由0.94%降至0.62%，但遺憾的是他們并未進一步對變形菌門下的雷爾氏菌進行豐度檢測。當然，厭氧的消化道環(huán)境顯然不利于煙草青枯菌的繁殖，這在蚯蚓釋放試驗中也錄得發(fā)病進程上的差異，但由于釋放時煙草青枯病已處于發(fā)病階段，這種間接的影響未達到顯著水平。

楊章明等[9]研究表明，有機酸能顯著刺激青枯菌的定殖與生長，而由強到弱依次為肉桂酸、肉豆蔻酸、延胡索酸。因此，蚯蚓和煙草青枯菌形成實質上的營養(yǎng)競爭和消減是大概率事件。

3.4 蚯蚓的恢復性栽培制度

根據檀曉萌[10]的研究，60%蕎麥皮+40%玉米芯是對蚯蚓生長相對最優(yōu)的配方。因此，需將蕎麥、玉米、胡羅卜及適當的鈣源考慮到與煙草的輪、套、間作中來，用上述作物作為有機物的主要來源，用壓青、堆肥、秸稈還田等措施來優(yōu)化蚯蚓田間生長的食物來源。

3.5 蚯蚓生長的限制性因子的排除

蚯蚓并非跑掉，也并非憑空消失，因此對煙田土壤中存在的限制性因子需展開全面排查工作。

3.5.1 振動因子對蚯蚓的影響

在恩施州廣泛存在的鄰近交通主干道的煙田大量出現較多的不早發(fā)的田塊，這一現象與蚯蚓比較喜歡安靜的習性形成合理的解釋，也即蚯蚓總是在各種不同的影響因子的權衡中，選擇相對理想的生長環(huán)境，這個問題很可能需要用偏施農家肥的辦法來解決。

3.5.2 農藥對蚯蚓的影響

熊康等[11]對溴敵隆、氰戊菊酯和哌蟲啶對蚯蚓的毒害和生物富集進行了研究確認。肖遠卓[12]研究表明，板蚓對啶蟲脒、呋蟲胺、噻蟲胺、噻蟲啉、烯啶蟲胺和吡蟲啉六種新煙堿類殺蟲劑具有回避行為。蚯蚓的產繭數量對新煙堿類殺蟲劑較敏感，在較低濃度下與對照組有顯著性差異。繭重和繭的形態(tài)也與農藥的濃度有關，高濃度農藥使繭重減輕，使繭體積變小變畸，若煙株本身產生的天然煙堿成份也有類似的副作用，就必須用輪作、套種、間作等栽培手段進行必要的調節(jié)，從而把田間的蚯蚓保持在一定的可持續(xù)水平。

在蚯蚓釋放中發(fā)現，2個月后，翻開釋放蚯蚓的煙壟，蚯蚓的保有數量很少，幾乎80%的蚯蚓未被再次找到。

4 小結

在現有的煙草栽培制度下，蚯蚓正在快速的減少，接近絕跡。試驗表明，蚯蚓對15 mg·kg-1梯度的肉桂酸有著良好的取食偏好。當梯度達到60 mg·kg-1時蚯蚓則不表現取食偏好。顯然其是通過肉桂酸的含量梯度感知來判斷根際分泌物及新鮮根系的不同。肉桂酸就是蚯蚓判斷和取食根系分泌物的信號物質。

同一田塊，煙草青枯病較重的區(qū)域，蚯蚓的數量較少，而肉桂酸是蚯蚓和煙草青枯病菌尋找新鮮的煙草根際分泌物的共同信號物質。因此，蚯蚓對煙草青枯菌的影響不僅僅是腸道內厭氧的環(huán)境，還有通過取食肉桂酸定向影響煙草青枯菌根際環(huán)境的作用，蚯蚓與煙草青枯病之間存在確定的關聯性。