蚯蚓被称为土壤中的“生态系统工程师”。让我们了解它的一些真实面目。

译者: 陈能场（广东省生态环境技术研究所研究员、中国科协环境生态领域首席传播专家）
作者：俄亥俄州立大学克莱夫·爱德华兹（Clive A.Edwards）
原题：Earthworms
出处：https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detailfull/soils/health/biology/?cid=nrcs142p2_053863


       在土壤食物网的所有成员中，蚯蚓被描述的最少。大多数人在很小的时候就熟悉这些柔软、黏糊糊的无脊椎动物。蚯蚓雌雄同体，这意味着它们既具有雄性特征又具有雌性特征。

       蚯蚓是死亡的和正在腐解的有机物的主要分解者，并从这些物质里的细菌和真菌中获取营养。它们使有机物破碎，并为回收其所含的营养做出重大贡献。

       蚯蚓存活在大多数温带土壤和许多热带土壤中。它们有23个科，700多个属和7,000多种。它们的长度从一英寸到两码长不等，季节性出现在土壤的各种深度。

       就生物量和整体活动而言，蚯蚓在包括节肢动物在内的土壤无脊椎动物世界中占着主导地位。
 

蚯蚓

       每年蚯蚓在每英亩的土地上产生以吨计的蚯蚓粪，极大地改变了土壤结构。图片来源：Clive A. Edwards, The Ohio State University, Columbus。请联系水土保持协会pubs@swcs.org，以帮助获取受版权保护（经过认证）的图片。

夜行蚯蚓将玉米叶拖入洞穴

       一片玉米叶被拉进了夜行蚯蚓的洞穴。图片由Soil and Water Management Research Unit, USDA-Agricultural ResearchService, St. Paul, Minnesota提供。请联系水土保持协会pubs@swcs.org，以帮助获取受版权保护（经过认证）的图片。

蚯蚓做什么？
       蚯蚓会极大地改变土壤结构、水分运动、养分动态和植物生长。它们并非对所有健康的土壤系统都必不可少，但是它们的存在通常是健康系统的指标。蚯蚓具有多种有益功能。
      1. 刺激微生物活动。尽管蚯蚓的营养来自微生物，但它们的粪便或粪便中存在的微生物多于其吃掉的微生物。当有机物通过肠道时，它会破碎并接种微生物。微生物活性的提高促进了有机物质中养分的循环以及将其转化为植物容易吸收的形式。
       2. 混合并形成土壤团聚体。 当蚯蚓摄入有机物和矿物质时，会以粪便（一种土壤团聚体）的形式排泄废物。查尔斯·达尔文（Charles Darwin）计算得出，蚯蚓可以将大量土壤从较低的地层移至地表，还可以将有机物带入更深的土壤层。很大一部分土壤会穿过蚯蚓的内脏，它们可以在十到二十年内混合地表6英吋（15厘米）的土壤。
       3. 增加渗透。 蚯蚓在土壤中移动时会增加孔隙率。一些物种在土壤深处构筑永久的洞穴。这些洞穴可以在其死亡后很长一段时间内持续存在，并且可以成为土壤排水的主要管道，尤其是在强降雨时。同时，洞穴使地表水的侵蚀最小化。在土壤的表面几英寸处其他蚯蚓物种的水平挖洞增加了总体孔隙度和排水能力。
       4. 提高持水能力。通过使有机物破碎，增加土壤的孔隙度和聚合度，蚯蚓可以显着提高土壤的持水能力。
       5. 提供根生长的渠道。蚯蚓深挖形成的渠道内衬着容易获得的养分，使根更容易渗入土壤。
       6. 埋藏并切碎植物残渣。植物和农作物的残留物被沉积在地表上的蚯蚓粪逐渐掩埋以及当蚯蚓将地表残留物拉入洞穴时。

蚯蚓洞穴中的有机物

       洞穴内的土壤和有机物的混合物。 蚯蚓将大量有机物掺入土壤中。图片来源：Clive A. Edwards, The Ohio State University, Columbus。请联系水土保持协会pubs@swcs.org以帮助获取受版权保护（经过认证）的图片。

垂直蚯蚓洞

垂直蚯蚓洞

       有些蚯蚓生活在诸如此类的永久垂直洞穴中。其他蚯蚓则在地表附近水平移动，并在移动时用蚓粪填充洞穴。图片来源：North Appalachian Experimental Watershed, USDA-Agricultural ResearchService, Coshocton, Ohio。请联系水土保持协会pubs@swcs.org以帮助获取受版权保护（经过认证）的图片。

蚯蚓在哪里？
       不同种类的蚯蚓栖息在土壤的不同层次，并具有不同的饲养策略。根据它们的觅食和穴居习惯，它们可以分为三个主要的生态类别。这三类蚯蚓对土壤结构是共同的且重要的。
       表层土壤和凋落物种类–表层型种类。这些物种生活在地表植物凋落物中或附近。它们通常很小，并且适应土壤表面高度变化的湿度和温度条件。堆肥堆中的蚯蚓是表层型蚯蚓，在土壤有机物含量低的环境中不太可能生存。
       上层土壤物种–内生型种类。一些物种在上层土壤中移动和生活，主要以土壤和相关的有机物质（食土的）为食。它们没有永久的洞穴，并且它们的临时通道会被他们体内肠道排出的蚓粪所充填。
       深层种–Anecic种。这些蚯蚓以“夜行蚯蚓” Lumbricus terrestris为代表，它们或多或少地栖息在可能延伸到土壤几米深的永久性洞穴中。它们主要以表面垃圾为食，然后进入洞穴。他们可能会留下堵塞物，有机物或蚓粪（排出的土壤和矿物颗粒）堵塞洞穴。

寻找蚯蚓？
       很容易确定土壤中是否有足够数量的蚯蚓。在土壤表面寻找一小堆的土壤、矿物和有机质形式存在的蚓粪。可以看到它们在土壤表面移动甚至繁殖，尤其是在温暖潮湿的夜晚。将充满潮湿土壤的铁锹倾倒在桶中或塑料片上，然后分拣出蚯蚓。你能识别不同的蚯蚓物种吗？要找到深层种，请将稀芥末溶液倒在土壤上。许多蚯蚓会因这种刺激而迅速跑到土壤表面。


蚯蚓的数量和分布
       大多数温带土壤和许多热带土壤都支持大量蚯蚓。在美国，一平方码的农田可以容纳50-300只蚯蚓，甚至在高度有机的土壤中也可以容纳更多的数量。草原或温带林地的类似区域将有100至500只蚯蚓。基于它们的总生物量，蚯蚓是大多数土壤中无脊椎动物的主要群体。
       在增强农业土壤方面最重要的蚯蚓家族是正蚓科，其中包括带丝蚓属、Aporrectodea属和其他几种。带丝蚓属蚯蚓起源于欧洲，并通过人类活动被运送到世界许多地方。美国本地只有一种或两种蚯蚓。其它种类蚯蚓则由定居者带到这个国家（可能是来自欧洲的盆栽植物），并沿水道分分布。
       一般来说，带丝蚓属蚯蚓在北部和东部比在美国南部和西部较干燥的地区更常见。它们往往比在壤土、黏壤土甚至在粉壤中比在沙土和厚粘土中更丰富。人在灌溉土壤中蚯蚓也可不断攀多。蚯蚓种群往往随着土壤有机质水平的增加而增加，并且随着土壤扰动（如耕作和潜在的有害化学品）而减少。

蚯蚓粪

     
       土壤表面的蚓粪是蚯蚓正在粉碎、混合和掩埋表面残留物的证据。图片来源：Soil and Water Management Research Unit, USDA-Agricultural ResearchService, St. Paul, Minnesota。请联系水土保持协会pubs@swcs.org，以帮助获得版权（经过认证）图片。

蚯蚓洞穴结壳土壤表面

     
       这个土洞是原本结壳的土壤表面的开口。图片来源：Clive A. Edwards, The Ohio State University, Columbus。请联系水土保持协会pubs@swcs.org，以帮助获得版权（经过认证）图片。

 
蚯蚓与食品网其他成员的互动
        蚯蚓和微生物的生命紧密交织在一起。蚯蚓的营养来自真菌、细菌，可能还有原生动物和线虫，它们通过切碎和增加有机物的表面面积，使其更容易提供给小生物，从而促进这些生物体的活性。
      蚯蚓还通过改变有机物和微生物种群的数量和分布来影响其他土壤栖息的无脊椎动物。有确凿证据表明，蚯蚓活动影响土壤微节虫群落的空间分布。
      除了扁虫和寄生苍蝇之外，蚯蚓几乎没有无脊椎动物的敌人。它们的主要不时动物是各种各样的鸟类和哺乳动物，蚯蚓在土壤表面被捕食。

蚯蚓与水质
         蚯蚓提高了水渗透和蓄水能力，因为它们的粉碎、混合和排便增强了土壤结构。此外，洞穴为水进入土壤和通过土壤提供快速通道。高渗透率有助于最大限度地减少径流、侵蚀和化学运输到地表水来防止污染。
      人们担心，洞穴可能会增加硝酸盐或农药等污染物向地下水中的迁移。然而，潜在污染物通过土壤的流动并不是一个简单的过程，目前还不清楚何时，蚯蚓活动是否会对地下水质量产生负面影响。
       污染物是否到达地下水取决于许多因素，包括污染物在地表或土壤内的位置、降雨的数量和强度、水如何进入和穿过土壤的其他部分以及洞穴的特征。蚯蚓（如中西部田地常见的Aporrectodea tuberculata）的水平洞穴不像夜间蚯蚓（L.terrestris）和其他异常物种的垂直洞穴那样深入地输送水和溶质。然而，即使是垂直洞穴，也并非完全竖直供水流动。它们具有弯曲和转弯，内衬着有机物，吸附水中的许多潜在污染物。
       尽管有更多的需要了解的蚯蚓如何影响水在土壤中的流动，但它们显然有助于通过提高渗透率和减少径流来尽量减少地表水的污染。

蚯蚓洞穴入口

       一堆有机物被移到一旁，露出了洞穴的入口。如果去除了土墩，L. terrestris 将迅速重新钻入其洞穴。图片来源： North Appalachian Experimental Watershed, USDA-AgriculturalResearch Service, Coshocton, Ohio。请联系水土保持协会pubs@swcs.org，以帮助获得版权图片。

蚯蚓交配

L. terrestris交配和蚯蚓茧。 全年都会定期交配，除非环境条件不利。蚯蚓形成粘液管，以在交配过程中帮助彼此粘附，这个过程可能需要长达一个小时。

蚯蚓茧

       交配的蚯蚓分开后，它们各自产生一个茧。几周后，一两个小蚯蚓将从茧中孵出。L. terrestris 的茧大约四分之一英寸长。图片来源：Clive A. Edwards, The Ohio State University, Columbus。请联系水土保持协会pubs@swcs.org，以帮助获得版权图片。

虫子传记：夜行蚯蚓与耕作
       用免耕或保护性耕作代替常规耕作在美国和其他地区越来越普遍，并被广泛采用。在这种情况下，蚯蚓，尤其是“夜行蚯蚓” Lumbricus terrestris L.特别重要。 夜行蚯蚓通过将一些农作物残余物拉入其洞穴中，并将其剩余物缓慢掩埋在土壤表层之下，成为将农作物残余物掺入土壤的主要媒介。
       在减少耕作的系统中，表面残留物积聚并引发蚯蚓种群的生长。蚯蚓需要表面残留物提供的食物和栖息地，它们所吃的真菌在免耕土壤中变得越来越多。随着蚯蚓种群的增加，它们将越来越多的残留物带入洞穴，从而有助于将有机物混入土壤中，从而改善土壤结构和水的渗透性。