作者:徐锐 来源: 中国科学报 发布时间:2023-9-28
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每条面包有一片是蚯蚓贡献的

 

蚯蚓有利于提高作物产量。图片来源:STEVEN FONTE

每到雨天,大片湿润的泥土或道路上总有蚯蚓出没。有些人看到这种缓慢蠕动的“虫子”或许感到不适,但对农民和园丁来说,它们是勤劳的“小可爱”,帮助植物茁壮成长。

那么,蚯蚓对植物生长到底有多大帮助呢?9月26日,一项发表于《自然-通讯》的研究给出了答案。根据第一次全球范围内无脊椎动物对作物产量贡献的估计,蚯蚓每年使粮食增产超过1.4亿吨。仅就小麦收成而言,这大致相当于每条面包中都有一片是蚯蚓贡献的。换句话说,如果蚯蚓是一个国家,它将是全球第四大谷物生产国。

“这是一个非常重要且有趣的发现。”未参与该研究的加拿大圣玛丽大学生态学家Helen Phillips说,“它凸显了蚯蚓这种无脊椎动物以及其他土壤生物作为生态系统功能和服务供给者的重要性。”

蚯蚓是腐食性动物,以死亡腐烂的植物或其他有机物为食。它们释放营养物质的速度比土壤微生物自身释放营养物质的速度快得多,从而使土壤更加肥沃。

此外,蚯蚓消化食物后会排泄出微小但稳定的颗粒团,而蚯蚓的洞穴改善了土壤的物理结构,使其更加疏松多孔,能够吸收更多的雨水,并且让植物根系更易生长。

为了计算这些沉默的“土壤工程师”在全球范围内帮助增加了多少粮食产量,美国科罗拉多州立大学土壤和农业生态系统学家Steven Fonte与同事,将全球蚯蚓丰度图谱与农业收成情况图相结合进行了分析。

研究人员发现,蚯蚓对全球近7%的粮食收成有贡献,这些粮食作物包括水稻、小麦、玉米等。而蚯蚓对包括大豆、扁豆在内的豆类作物收成的贡献则较小,约为2%。由于这类作物可以与微生物合作产生所需的氮,因此不太依赖于蚯蚓提供的营养。

在南方的许多地区,蚯蚓带来的增益更高。例如,在撒哈拉以南的非洲,许多地区的土壤养分耗尽、肥料稀缺,而蚯蚓可以使粮食产量提高10%。

然而Fonte指出,关于该地区增产预估还需要更多的研究,因为绘制蚯蚓丰度图谱的大多数研究都来自北温带地区的国家。

Fonte希望他们的研究能鼓励政策制定者、土地管理者更详细地研究土壤无脊椎动物和微生物的作用。

“对农民来说,让土壤环境更适于蚯蚓生存的一种方法就是减少耕地次数。因为大力耕作对蚯蚓有害。”Fonte说,尽管有强大的再生能力,拖拉机把它们切成两半的结果也不会太好,这并不会使其变成两条蚯蚓。

未参与该研究的荷兰瓦格宁根大学土壤科学家Jan Willem Van Groenigen指出,培育蚯蚓说起来容易做起来难,尤其是对于那些较贫穷的热带地区。通过给贫瘠土壤增加水分或添加有机物来增加蚯蚓数量,这个成本农民们可能负担不起。

“在蚯蚓最不可能出现的地方,其潜在有益影响才最大。这是一个巨大的挑战。”Van Groenigen说。(徐锐)

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41467-023-41286-7

《中国科学报》 (2023-09-28 第2版 国际)
 
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