蚯蚓讓土壤肥沃鬆軟,但它最怕四件事:農藥、過量施肥、犁田、鋪抑草蓆

蚯蚓一向被視為農田的好幫手,也是大地的清道夫。但是你知道嗎?蚯蚓在農地中其實危機四伏,要健康生存繁衍並不容易!

土壤生態系在國際研究上越來越受重視,而蚯蚓就是代表物種,《上下游》特別訪問了近年來專研蚯蚓養殖與應用的賴亦德博士,詳細說明蚯蚓對農田的貢獻在哪裡?並且替大家詳盡回顧了多篇國內外重要文獻,一一指出哪些農耕行為會對蚯蚓造成負面影響。簡言之,對蚯蚓好一點,也就是對土地好,對人們的健康好!

蚯蚓有三種,分解有機質讓植物更好吸收

雖然黏黏滑滑有點噁心、呈長條狀好像麵線,不過蚯蚓在民眾心目中的形象普遍都很正面。蚯蚓更是廣大的土壤生態系的代表物種,其數量和活躍度,常常被視為土壤健康程度的指標。

《台灣蚯蚓蛭類圖鑑》的作者賴亦德博士介紹,台灣大約有110種以上的蚯蚓(陸續發現新種),可依存活的土壤深度分成三種類型:表層型、底層型、貫穿型。表層型的蚯蚓住在土壤表面,在枯枝落葉堆中很容易發現。底層型蚯蚓是住在土表下30公分以內,通常橫向移動。貫穿型蚯蚓的隧道則是直直一條從土表往下,甚至可達一公尺深,通常體型比較大、比較強壯。

表層型蚯蚓之一:爛香蕉莖裡的掘穴環爪蚓(攝影/賴亦德)
底層型的蚯蚓─黃頸蜷蚓,台灣最常見的四種蚯蚓之一,知名外來入侵種(攝影/賴亦德)
貫穿型蚯蚓之一:參狀遠環蚓,又名平地蛇蚯蚓(攝影/賴亦德)

賴亦德解說,蚯蚓對於農地的貢獻可分為兩個層面:一個是蚯蚓的進食與排放,促進了有機質的「礦化」作用,幫助有機質被分解成更小的形式,就更容易被植物吸收。蚯蚓之所以被譽為清道夫,就是因為牠們會吃植物的殘體、有機質碎屑,最後變成蚓糞排出。表層型蚯蚓就符合這個「植食性」的印象,而在土中活動的蚯蚓,有些則是「土食性」,就是吃土、無法明顯看出牠吃的是什麼,或是兼具兩種食性。

鬆土長工——改善土壤通氣排水、增加土壤團粒和肥效

蚯蚓對農地貢獻的第二個層面也非常重要,就是牠會在土中鑽洞,製造土壤裡面的隧道和孔隙、粉碎板結的土塊,改善土壤的通氣和排水,也就是改善了土壤的物理性質。如此一來,「作物的根就比較好生長,因為已經有人開好路了,對根系發展很有幫助。」

賴亦德表示,蚯蚓還能調節土壤菌相,「蚯蚓腸道有自己的菌相,所以大便出來會讓土壤微生物的種類增加,這對土壤來說是好事,微生物相越豐富越多元越好。」

而蚯蚓的大便因為混合了牠體內的黏液,呈現顆粒或條狀,可以增加土壤團粒,提升土壤養分的效度。國外有些文獻還證實蚯蚓的活動能增加土壤酵素活性、降低作物的真菌病害。

平地蛇蚯蚓的蚓糞(攝影/賴亦德)

哪些行為會傷害蚯蚓?大批研究指向農藥對蚯蚓不利

最近發表在《環境科學前沿》(Frontiers in Environmental Science)期刊上的文獻(註1),系統性地回顧了近400篇關於農藥如何影響土壤中無脊椎動物的研究,涵蓋了275種以上的物種和284種農藥。科學家發現,從71%的測試參數能觀察到農藥對生物的負面影響,28%沒有顯著影響,僅1%顯示出正面影響。

針對蚯蚓,實驗室的研究顯示農藥大多對蚯蚓不利:殺蟲劑對蚯蚓的測試結果中有89%為負面影響,殺草劑為79%,殺真菌劑有82%,而殺細菌劑則有54.5%。

田野研究結果也顯示,農藥會嚴重傷害蚯蚓的存活率、豐度、生質量、多樣性、生殖力、以及生存所需的各種行為,例如益達胺、氯氧化物和有機磷系列的殺蟲劑都會抑制蚯蚓生長。

農藥對蚯蚓的傷害不只是死亡這麼簡單,而是從體內的生化反應層級開始就有危害。「因此蚯蚓就算不死也剩半條命,乍看之下農藥對蚯蚓的急毒性並不高,但慢性毒性其實會蠶食鯨吞蚯蚓的族群量和生質量。」賴亦德說,農藥不僅讓蚯蚓承受生存、生殖、生長和構造上的異常,在攝食、活動、鑽穴、排糞、分解植物殘體、躲避危害、以及呼吸的各種行為上都可見廣泛的不良影響。

過量化肥會傷蚯蚓,適當使用並補充有機質肥料才是正解

造成蚯蚓苦難的還不止是農藥。過量施用化肥,也可能會對蚯蚓和其他土壤動物有嚴重傷害。

化肥對蚯蚓的影響並不完全是負面的。根據一篇2016年的回顧研究指出(註2),因為化肥讓植物生長更旺盛,連帶增加枯枝落葉,提昇地表的植物殘體和土壤有機質含量,因而讓蚯蚓有更多的食物可吃,並且長得更多更大。

然而,過量的化肥卻會對蚯蚓造成傷害,尤其是施用過量的硫酸銨,會使得土壤酸化,讓土壤的化學性質、物理性質,以及土壤中的微生物相都變差,於是蚯蚓在不健康的土壤中也難以存活。「不僅如此,蚯蚓以外的其他土壤動物大概也都一起苟延殘喘,這時土壤除了保有栽種介質的功能之外,其他生態功能大概都失去了。」賴亦德說,這樣的農田作物也容易出問題,農夫的對策則是下更多的肥料或農藥,繼續惡性循環。

有機質是蚯蚓的食物,但台灣土壤的有機質在高溫潮濕的氣候下,流失相當快。所以農民不能只著重化肥,也要補充有機質肥料,以及木屑、稻草桿等可以改良土壤的纖維資材,否則就會連帶影響蚯蚓和其他土壤動物的生路。

土後腔環蚓,秋天清晨容易大量在地表出沒而被訛傳地震要來的種類(攝影/賴亦德)

犁田對蚯蚓是翻天覆地的災難

耕犁打田、用重機械把土壤壓實,這些農業行為其實也會影響蚯蚓多樣性和密度,卻經常被忽略。

2016年的回顧研究(註2)就指出,犁田會直接干擾土壤環境,減少土壤動物的數量。過去就有研究顯示,連續五年耕犁的土地中,蚯蚓數量大降了70%。另有研究結果顯示,25年的傳統耕犁,使得土地中蚯蚓數量僅存11-16%。而在不耕犁的土地中,蚯蚓數量是慣行耕犁土地中的30倍,每平方公尺的地表蚓糞和蚯蚓數量也是24倍和6倍之多。

首先,耕犁的同時就會直接打到蚯蚓。「很多人以為蚯蚓有再生能力,但其實大多數種類的蚯蚓的再生能力並不算好,若是被切成兩段,只有前段會活下來,後段通常就是死亡,並不像傳言所說的切成兩段變兩隻。」賴亦德解說。

就算沒有直接傷到蚯蚓,犁田也會讓蚯蚓被翻出來、暴露在地表,而被天敵捕食。此外,耕犁過程還會破壞蚯蚓的卵繭和隧道。如果可以的話,減少犁田、或是以最淺的方式耕犁,對蚯蚓以及各種土壤動物們都比較友善。

農業重機械進到田間,壓實土壤,也會造成蚯蚓族群的傷害。2014年發表的一篇法國研究(註3)顯示,被重機械壓過的森林土地,蚯蚓族群即使過了四年都難以完全恢復。

都市土地的水泥化,是蚯蚓族群減少的重要因素(攝影/賴亦德)

大鋪抑草蓆,不只抑草也抑制了蚯蚓生機

許多農友為了抑制雜草,在農地表面鋪上銀黑色的塑膠布抑草蓆,但在台灣高溫高溼的季節裡,抑草蓆對土壤動物和土壤本身卻是大災難。

根據一篇1998年的研究(註4),科學家發現在一季番茄收成以後,乾草覆蓋區域底下的蚯蚓幾乎是黑色塑膠抑草蓆覆蓋的兩倍。另一篇2018的研究(註5)更指出,草莓園的塑膠抑草蓆明顯降低了土壤無脊椎動物相以及微生物相,當然也包括蚯蚓在內。還有一篇2020年的十年期種樹研究(註6)指出,塑膠抑草蓆下的蚯蚓總重和數量都是下降的。

賴亦德建議,農友要抑制雜草應多多改用稻草或粗糠,「這樣同時還可以覆蓋土壤、保溼保溫透氣、又補充土壤有機質,又減塑,還對土壤中的蚯蚓與其他動物有益,一舉數得。」塑膠抑草蓆雖然購買方便、價錢便宜、鋪設簡單,但是越來越多證據顯示,大量鋪設塑膠抑草蓆,長期來看不僅傷害土壤、減損地力,甚至還會影響收成,很可能得不償失。

塑膠布抑草蓆下的蚯蚓數量明顯減少,同時根據土壤專家陳興宗實測,中午時刻塑膠布上溫度飆升至78度,導致根系上浮燙傷(上下游資料照)

蚯蚓健康,連帶著土地和人類的健康

就在我們看不見的腳底下,其實生機勃勃,根據聯合國的報告,土壤生態系占地球生物多樣性將近1/4。然而我們卻對土壤中的生物知之甚少,即便在學界,研究者也是寥寥可數。而蚯蚓已經是土壤生物裡頭最受矚目的物種,蚯蚓的遭遇,也就是整個土壤生態系命運的縮影。

撇除少數入侵外來種的有害蚯蚓不論,蚯蚓在大多時候對農田生產都是利大於弊,然而我國農地的蚯蚓數量卻普遍偏低,這也顯示我們的農業土壤和生態都不夠健康。好好對待蚯蚓,也就是善待土地,蚯蚓健康,也連動著人類的健康。

註1:Pesticides and Soil Invertebrates: A Hazard Assessment

註2:Relation between chemical indices of soil and earthworm abundance under chemical fertilization

註3:Slow recovery of earthworm populations after heavy traffic in two forest soils in northern France

註4:Effects of Mulches on Soil Properties and Tomato Production II. Plant-Available Nitrogen, Organic Matter Input, and Tilth-Related Properties

註5:Plasticulture changes soil invertebrate assemblages of strawberry fields and decreases diversity and soil microbial activity

註6:Trading tree growth for soil degradation: Effects at 10 years of black plastic mulch on fine roots, earthworms, organic matter and nitrate in a multi-species riparian buffer