蚯蚓堆肥对干旱区不同质地土壤功能的差异化改良机制研究

针对半干旱区土壤退化问题，伊朗研究人员通过12个月田间试验，探究蚯蚓堆肥(15±2 t ha?1)对黏壤土与壤土的改良效果。结果显示：壤土团聚体稳定性提升最显著（容重降低11.93%），黏壤土有机碳增加84.76%，饱和导水率最高提升110.85%，为干旱区土壤质地特异性改良提供了实证依据。

　　

在气候条件严苛的半干旱农业生态系统中，土壤生产力正面临严峻挑战。降雨稀少、蒸发强烈与有机质匮乏导致这些地区土壤退化加剧，传统化学肥料长期使用更使土壤结构恶化。如何通过可持续方式恢复土壤功能，成为伊朗等干旱地区农业发展的核心命题。蚯蚓堆肥(vermicompost)作为有机废弃物转化的高效改良剂，虽在改善土壤肥力方面已有广泛认知，但其对不同质地土壤的差异化改良机制仍不明确。

针对这一科学问题，伊朗布阿里西纳大学（Bu-Ali Sina University）的研究团队在哈马丹省开展了为期12个月的田间试验。研究选取黏壤土（33%黏粒）和壤土（20%黏粒）两种典型质地土壤，设置蚯蚓堆肥施用（15±2 t ha^?1）与对照处理，系统评估了其对土壤物理、化学和机械特性的改良效果。这项发表于《Journal of Arid Environments》的研究首次将土壤机械参数（塑性限度、耕作适宜含水量等）纳入有机改良剂评价体系，为干旱区精准土壤管理提供了新见解。

研究采用双因素方差分析设计，在拉赞（黏壤土）和马莱尔（壤土）试验点各建立12个小区（3重复×2处理）。通过测定饱和导水率(Ks)、水稳性团聚体、塑性指数(PL)等21项指标，结合扫描电镜(SEM)观察微观结构变化。特别关注了耕作关键参数——最优耕作含水量(θ_opt)与土壤可塑性之间的关系。

土壤化学特性

蚯蚓堆肥使黏壤土有机碳(SOC)含量提升84.76%，阳离子交换量(CEC)增加20.51%。电导率(EC)在黏壤土处理组(CL-AV)达2.89 dS m^?1，但研究者指出需警惕盐分累积风险。

物理结构改良

壤土表现出更显著的孔隙优化：饱和导水率提升110.85%，容重降低11.93%；黏壤土导水率增幅为56.30%。水分散性黏粒(WDC)减少55.42%，表明结构稳定性增强。SEM显示堆肥处理组土壤颗粒间形成更多有机-矿物复合体。

机械性能突破

黏壤土的塑性下限(PL)从18.2%增至21.5%，最优耕作含水量窗口拓宽37%。研究者首次量化发现：每增加1%有机质，壤土的耕作适宜含水量区间扩大0.6%。

这项研究证实土壤质地显著调控有机改良剂效应：壤土因初始孔隙度高，更易通过堆肥输入形成稳定团聚体；而黏壤土则依赖有机质改善其持水与耕作性能。研究创新性地提出"质地特异性改良阈值"概念——当黏粒含量>30%时，蚯蚓堆肥对导水率的改善效率会降低42%。这些发现为干旱区农业实践提供了重要指导：在壤土区可优先采用蚯蚓堆肥提升渗透性，而在黏壤土区则应侧重其耕作适耕性改良功能。该成果不仅为减少化学肥料依赖提供了科学方案，更建立了土壤机械参数与有机管理的定量关系框架，对全球干旱区农业可持续发展具有启示意义。