蚯蚓是衡量土壤健康的重要指标
蚯蚓的粪便中含有丰富的氮、磷、钾等无机盐，可以增加土壤有机质并改土壤善结构，还能中和酸性或碱性土壤，增加磷等速效成分，使土壤适于农作物的生长。如果农田中的蚯蚓消失了，土壤健康指标是很差的。因为蚯蚓不仅能使土壤疏松、增加土壤肥力还能改土壤善结构。
蚯蚓是土壤肥力转化师，是象征土壤质量好坏的生物体，农田里没有蚯蚓代表着土壤已经出问题了！那么你是否留意过，土壤里已经好久没看到蚯蚓了？
蚯蚓是用湿润的体壁进行呼吸的，大雨过后，水淹，雨水把土壤缝隙中的氧气排挤出来，土壤中的氧气减少，蚯蚓在土壤中无法呼吸，为了呼吸蚯蚓纷纷钻出地面。蚯蚓在土壤中的活动，能疏松土壤，增加土壤中的氧气，有利于根系的呼吸和生长。
为什么我们现在在耕地里看不到蚯蚓
五十年代以来，农作物施肥主要靠化肥。由于我们长期的偏重于提高作物的单位面积产量，大量使用化学肥料，农药和杀虫剂，造成土壤理化性质劣变，土壤肥力下降，加速表土冲蚀，土壤板结，化学特性劣化（土壤酸化，土壤盐碱化，土壤肥力的流失等）以至于造成土壤中的蚯蚓生存环境被破坏从而导致蚯蚓的减少或灭绝，蚯蚓减少可代表土壤生态被破坏，土壤质量降低！
土壤离不开它
蚯蚓在生态系统中的角色有：消费者、分解者和调节者。
蚯蚓能破碎、分解和混合有机质。蚯蚓的取食活动加强了植物残体分解中的生物过程，富含易水解氮的蚓粪又加快了周围凋落物的矿化过程。
蚯蚓活动能改变土壤有机质的空间分布，使土壤有机质呈斑块状分布，并能将有机质与矿质土混合，形成富含有机质的土壤微粒。
蚯蚓能提高土壤中可利用氮和磷的水平。蚯蚓活动能提高土壤矿化氮的浓度，原因是蚯蚓消费了大量的土壤微生物，加速了微生物组织的矿化和周转。
蚯蚓的掘穴行为及取食偏好与土壤有机磷源的特性关系密切，蚯蚓的活动便于磷向下移动，提高了磷在土壤中的斑块分布，同时在蚯蚓粪或洞穴等“热点”区域能显著改变磷的状态，如可溶性、有机磷库、碱性磷酸酶活性等。
对土壤理化性质的影响
蚯蚓对土壤结构、团聚体形成以及植物生长和养分吸收所需的物理条件有十分重要的影响。蚯蚓主要通过其排泄物及孔道影响土壤结构，能促进了土壤团聚过程，使空气和水容易抵达植物的根部。
蚯蚓的活动还能对土壤pH值、氧化还原状态、土壤温度等土壤调节因子有所影响。如蚯蚓排泄物pH值明显高于周围土壤，能起到一定的调节作用。
对植物、微生物及其他动物的影响
对植物的影响：蚯蚓对土壤中可利用氮、磷有重要影响，可以促进植物生长，还可能使植物体内化学物质发生变化，进而影响植物与其他生物的相互作用。对植物种子的散布、埋藏以及植物幼苗的恢复和空间分布均有明显的影响。
对微生物的影响：在有蚯蚓作用的土壤中微生物总量减少，而可利用的营养物质增加。而且通过蚯蚓肠道后，虽然微生物总量减少，但有活性的微生物生物量增加。
对其他土壤生物的影响：蚯蚓的活动也常有利于其他土壤动物的生存，比如它能通过多种途径影响跳虫的丰度和多样性。蚯蚓能通过很多途径，如直接摄食土壤和凋落物中的线虫，或通过蚓粪间接改变线虫群落结构。蚯蚓粪中几乎没有植物寄生性线虫，但食细菌线虫比例明显升高。
另外：蚯蚓粪含氮磷钾分别为1.4％、1％、1％，含腐殖酸46％，含23种氨基酸，丰富的蚯蚓蛋白酶，每克蚯蚓粪有105×8个有益微生物（老化土壤只有105-106个），并具颗粒均匀、透气保水、无味卫生、肥效持久等特点。含水85％的20厘米厚蚯蚓粪在酷暑中晒15天，含水量仍可以达到45％，大大增强土壤的抗旱能力。蚯蚓粪中的蚯蚓酶还可以杀死土壤中的病毒、有害菌和对植物生长有抑制作用的物质。蚯蚓粪是一种理想的天然生物肥。除此之外，蚯蚓还能降解、疏散土壤中的污染物。
蛐蟮是一种常见的土壤动物。
蛐蟮是一种环节动物，也被称为地蚯蚓或黑蚯蚓。它们主要生活在土壤下层，通过松土和摄食有机物质来促进土壤的通气和肥沃。这种生物在全球各地的多种生态系统中都有分布，特别是在湿润的土壤和腐殖质丰富的环境中更为常见。
蛐蟮的身体特征使其适应了土壤生活。它们的身体细长且柔软，由许多环节组成，每个环节都有肌肉附着，这使得它们能够在土壤中灵活移动。此外，蛐蟮的表皮具有渗透性，可以通过皮肤呼吸。这种生物主要以腐植质、有机废弃物和微生物为食，有助于分解有机物质，促进土壤肥力的提高。
蛐蟮在生态系统中扮演着重要角色。它们是土壤健康的指示器，通过松土和改善土壤结构，提高土壤的保水能力和通气性。同时，它们还是许多捕食者的食物来源，如鸟类、哺乳动物和昆虫等。因此，蛐蟮在维护生态平衡方面起着不可或缺的作用。
总的来说，蛐蟮是一种重要的土壤生物，它们通过自身的活动和食物选择，对土壤的健康和生态系统的平衡发挥着重要作用。由于其独特的生态功能，蛐蟮在生物学和生态学领域都受到了广泛关注。
土壤微生物是土壤中我们肉眼难以看得见的所有微小生物的总称，主要包括细菌、真菌、放线菌和藻类等。
它们是土壤的重要组成成分，但个体微小，一般以微米或毫微米来计算。
在土壤中微生物的数量和种类惊人，1克土壤中能有几亿到几百亿个，种类也有数千乃至数万种。
其中细菌最多，放线菌、真菌次之，藻类较少。它们在土壤的数量和种类是会根据土壤环境而不断变化的。
显微镜下的微生物图片来源：Veer图库
01
土壤微生物的“食谱”
土壤微生物对土壤的形成发育、物质循环和植物生长等都十分重要。
可以说是土壤能够生产产品、净化水源，并成为最有效的二氧化碳封存场所的根本。
和我们人类一样，微生物为了生存和保持健康的身体，也需要不断的从外界环境中获取食物。
我们人类的食物都是按食物名称来称呼的，比如大米、西红柿、牛肉等等。
而微生物的食物主要是根据在它们身体里的生理作用来分类，如碳源、氮源、生长因子、水等。
微生物经常食用的碳源物质主要有糖类、有机酸、二氧化碳、蛋白质等。
而能被它们利用的氮源物质主要包括蛋白质及其降解产物、铵盐、硝酸盐、分子氮、脲、胺、酰胺等。
除此之外，微生物还需要食用维生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶等来满足自身生长的需要。
无机盐也是微生物生长所需的物质，一般有磷酸盐、硫酸盐以及含有钠、钾、钙、镁、铁等元素的化合物。
水也是微生物生长的关键一环，主要是起到溶剂与运输介质的作用，不仅如此，水还能参与其细胞内一系列化学反应。
02
土壤微生物残体
森林土壤碳库的重要组成部分
森林土壤碳库是指存在于森林中的含碳的有机物质，是陆地生态系统中最重要的碳库。
树木通过光合作用吸收大气中二氧化碳，维持自身的生长，并产生一些枯枝落叶和死亡的根系。
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我们在日常生活中看到的枯枝落叶、枯死木、树桩和枯死的树根等都是森林土壤碳库的来源。
土壤微生物将这些有机物作为食物来满足自身的生长和繁殖。
土壤微生物的生命很短，一般为几十分钟到几小时或者几天，它们的繁殖能力比较强，在短时间内可以繁殖数倍乃至数十倍。
微生物死亡后，其体内的一部分物质会被其他微生物吸收利用，而剩下的那些难分解物质就保留在土壤中。
我们称这些保留在土壤中的物质为土壤微生物残体，通常情况下能够长时间保留在土壤中，是森林土壤有机碳库的重要组成部分。
森林生态系统中常见的微生物图源：参考文献1
03
细菌残体与真菌残体
到底有啥不一样？
土壤微生物残体主要包括细菌残体和真菌残体，它们都是森林土壤碳库的重要组成部分，但它们之间却又有不同。
首先，细菌和真菌吃的“食物”不完全相同，对食物的吸收能力也存在差别。
细菌由于自身的酶系统弱，“消化”这些食物消耗的能量较多，更多的碳以呼吸的形式排放出去，而用于合成生物量的碳相对较少。
反之，真菌由于自己“消化能力强，吸收好，对食物利用率高”的原因，能产生更多的生物量。
另外，土壤微生物死后细胞质会被其他微生物重新利用。
而细胞壁经过周转逐渐形成微生物残体，但细菌和真菌之间在细胞壁组成物质的差异也会影响其微生物残体对土壤碳库的贡献。
细菌细胞壁主要是由肽聚糖等相对易分解物质组成，而真菌细胞壁主要是由几丁质和黑色素等难分解的物质组成。
因此，相比于细菌残体，真菌残体的可食性不好，大部分微生物不喜欢食用。
经过日积月累，真菌残体对森林土壤有机碳库的贡献就会高于细菌残体。
04
微生物：天这么冷，
我也不想干活啊！
我国幅员辽阔，南北气候差别大，森林类型丰富。
寒冷地区的森林以针叶树为主，生长季相对较短，枯枝落叶含有很多微生物不喜欢吃的难分解物质，不能满足土壤微生物的“胃口”。
同时，和我们人类一样，微生物也挺“娇气”的，太热或太冷都不利于它们活动。
寒冷的气候使得土壤微生物在漫长的冬季进入“冬眠”状态，没有被微生物完全利用的有机物质就残留在土壤中；
最终使得土壤微生物残体对寒冷地区森林土壤有机碳库的贡献低于温暖地区的森林。
森林土壤微生物残体动态变化示意图图源：参考文献2
森林是陆地生态系统最大的碳库，在维持土壤肥力、保障粮食安全和调控气候变化等方面发挥着至关重要的作用。
而土壤微生物残体对森林有机碳库的贡献差不多达到了50%。
因此，通过促进土壤微生物残体的形成有利于提高森林碳固存能力，增强森林生态系统的碳汇功能。
所以，年复一年的积累使得土壤微生物残体对森林有机碳库的贡献不容忽视，千万别小瞧了这些小家伙哦！
参考文献：
[1]Peay，K.G.，Kennedy，P.G.，Talbot，J.M.，2016.DimensionsofbiodiversityintheEarthmycobiome.NatureReviewsMicrobiology14，434-447.
[2]Zhao，X.，Tian，P.，Liu，S.，Yin，P.，Sun，Z.，Wang，Q.，2022.MeanannualtemperatureandcarbonavailabilityrespectivelycontrolledthecontributionsofbacterialandfungalresiduestoorganiccarbonaccumulationintopsoilacrossChina'sforests.GlobalEcologyandBiogeography1–12.
出品｜科普中国
作者｜王清奎赵学超（中国科学院沈阳应用生态研究所）
监制｜中国科普博览
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