Earthworm community development in reclaimed colliery spoil amended with organic matter

Abstract

Earthworms were sampled after two and eleven years following experimental addition of organic matter to a semi-restored colliery spoil site at Chisnall Hall in Lancashire. Organic matter (OM) in the form of anaerobic digestate (AD) and/or organic growth medium (OGM) was incorporated into 200 m2 plots on site using a mechanical digger. Six treatments, including a control with no amendment were replicated 3 times. A quarter of each plot was planted with ash, cherry, willow or reed canary grass. After 2 years, results showed that addition of OM gave rise to significantly higher community densities of earthworms with the greatest (638 m-2) in a high (1875 t ha-1) digestate application treatment, compared with 192 m-2 in the unamended control (p<0.05). Of the nine species found, Allolobophora chlorotica and Aporrectodea caliginosa, both shallow-working, and Aporrectodea longa, a deep burrowing earthworm, contributed to greatest numbers. Eleven years after OM addition, the density of earthworms had fallen significantly in most of the OM-amended plots (maximum of 428 m-2 in high anaerobic digestate) with no change in the control. Overall, earthworm community biomasses had also fallen but not significantly. Species composition on site had changed during the intervening period with less epigeic species present (e.g., Bimastos rubidus no longer present after eleven years) and a change in dominance of endogeic species to A. rosea. Tree-related species, e.g., Dendrobaena octaedra were also found more recently. Experimental plant species used did not affect earthworm abundance or biomass. Addition of organic matter to a colliery spoil site initially enhanced earthworm community density, most likely through a combination of immigration from surrounding areas and through increased reproduction associated with the abundance of food. After eleven years, the reduction in earthworm numbers was most likely a function of nutrient depletion.Dżdżownice pobrano po dwóch i jedenastu latach od eksperymentalnego dodania materii organicznej do częściowo zrekultywowanego składowiska odpadów kopalnianych w Chisnall Hall w Lancashire. Materię organiczną (OM) w postaci beztlenowego pofermentu (AD) i/lub podłoża organicznego (OGM) wprowadzono na poletka o powierzchni 200 m2 za pomocą koparki mechanicznej. Sześć zabiegów, w tym kontrolę bez modyfikacji, powtórzono 3 razy. Jedną czwartą każdej działki obsiano jesionem, wiśnią, wierzbą lub mozgą trzcinowatą. Po 2 latach wyniki wykazały, że dodanie OM spowodowało istotnie wyższe zagęszczenie populacji dżdżownic, z największą (638 m-2) wartością w przypadku zastosowania dużej ilości (1875 t ha-1) pofermentu, w porównaniu ze 192 m-2 w kontroli, bez modyfikacji (p<0,05). Spośród dziewięciu znalezionych gatunków, Allolobophora chlorotica i Aporrectodea caliginosa, oba płytko kopiące, oraz Aporrectodea longa, głęboko kopiąca dżdżownica, osiągnęły najwyższą liczebność. Jedenaście lat po dodaniu OM zagęszczenie dżdżownic znacznie spadło na większości działek, na których zastosowano OM (maksymalnie 428 m-2 w beztlenowym pofermencie), bez zmian w kontroli. Ogólnie rzecz biorąc, biomasa zbiorowisk dżdżownic również spadła, ale nieznacznie. Skład gatunkowy na miejscu zmienił się w okresie badań, z mniejszą liczbą gatunków epigeicznych (np. Bimastos rubidus nieobecny już po jedenastu latach) i zmianą dominacji gatunków endogeicznych na A. rosea. Gatunki związane z drzewami, np. Dendrobaena octaedra, zostały również znalezione niedawno. Eksperymentalne gatunki roślin nie wpłynęły na liczebność ani biomasę dżdżownic. Dodanie materii organicznej początkowo zwiększyło zagęszczenie populacji dżdżownic, najprawdopodobniej poprzez połączenie imigracji z okolicznych terenów oraz wzmożonej reprodukcji związanej z obfitością pożywienia. Po jedenastu latach spadek liczebności dżdżownic był najprawdopodobniej funkcją wyczerpywania się składników odżywczych.