寧 夏農(nóng)林科技 Ningxia Journal of Agri and Fores Sci Tech 2024 65 07 28 36 基金項目 甘肅省自然科學(xué)基金一般項目 2JR5RA26 作者簡介 武樂樂 1999 女 內(nèi)蒙古赤峰人 碩士在讀 研究方向為土壤微生物 通信作者 鮑婧婷 1980 女 甘肅蘭州人 博士 副教 授 研究方向為微生物技術(shù)應(yīng)用 收稿日期 2024 04 22 隨著農(nóng)牧業(yè)的快速發(fā)展 全球每年產(chǎn)生約 5 1 億 t 有機固體廢棄物 主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 農(nóng)產(chǎn)品加工產(chǎn)生 的農(nóng)業(yè)廢棄物 畜禽糞便及園林廢棄物等 1 2 這些農(nóng) 業(yè)有機廢棄物中含有大量作物生長所需的氮 磷 鉀 等營養(yǎng)物質(zhì) 而大部分農(nóng)業(yè)有機廢棄物并未被有效處 理與利用 不僅造成大量資源浪費 還導(dǎo)致各種病蟲 害發(fā)生等問題 進而造成環(huán)境問題 3 目前 堆肥已被證 實是一種有效處理農(nóng)業(yè)有機廢棄物的方法 4 其產(chǎn)物可 作為有機肥料 為植物提供長期且快速的養(yǎng)分 蚯蚓作為土壤生態(tài)系統(tǒng)中極為重要的環(huán)節(jié)動物 常見種之一 對維持生態(tài)平衡發(fā)揮著關(guān)鍵作用 5 蚯蚓 堆肥是指蚯蚓在常溫有氧條件下吞食有機物 通過其 腸道的物理破碎作用及內(nèi)部豐富的功能性酶和微生 物的共同作用 實現(xiàn)對有機固體廢棄物的有效降解 并 將其轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)價值高的蚯蚓糞 6 在國內(nèi) 外 蚯蚓 已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)廢棄物 7 8 城市污泥 9 廚余垃 圾 10 畜禽糞便 11 及復(fù)配栽培基質(zhì) 12 等多個領(lǐng)域的處 理轉(zhuǎn)化中 并取得了顯著效果 在堆肥應(yīng)用中 蚯蚓堆肥在優(yōu)化堆肥過程及提升 堆肥產(chǎn)品的營養(yǎng)價值等方面表現(xiàn)了顯著優(yōu)勢 13 14 在 蚯蚓堆肥過程中氮磷鉀等營養(yǎng)元素含量 酶活性 重 蚯蚓堆肥技術(shù)在處理農(nóng)業(yè)有機廢棄物中的研究進展 武樂樂 鮑婧婷 袁亞玲 李善家 蘭州理工大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院 甘肅 蘭州 730050 摘 要 農(nóng)業(yè)有機廢棄物中還含有許多未被利用的營養(yǎng)物質(zhì) 隨著農(nóng)牧業(yè)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 農(nóng)業(yè)有機廢棄物量日 益增多 其資源化利用也愈發(fā)重要 發(fā)酵處理是農(nóng)業(yè)有機廢棄物資源化利用的主要途徑之一 研究表明 蚯蚓堆 肥處理在農(nóng)業(yè)有機廢棄物中應(yīng)用廣泛 通過對蚯蚓堆肥技術(shù)在農(nóng)業(yè)有機廢物中的應(yīng)用及影響因素解析 闡述了 蚯蚓堆肥產(chǎn)物對土壤性狀及作物生長的影響 提出未來蚯蚓堆肥研究方向 以期為蚯蚓堆肥處理技術(shù)在農(nóng)業(yè)有 機廢棄物上進一步發(fā)展應(yīng)用提供科學(xué)參考和依據(jù) 關(guān)鍵詞 資源化利用 農(nóng)業(yè)有機廢棄物 蚯蚓堆肥 理化性質(zhì) 中圖分類號 S141 4 X71 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1002 204X 2024 07 0028 09 doi 10 3969 j issn 1002 204x 2024 07 005 Advancements in Research of Earthworm Composting Technology for Treatment of Agricultural Organic Waste Wu Lele Bao Jingting Yuan Yaling Li Shanjia School of Life Science and Engineering Lanzhou University of Technology Lanzhou Gansu 730050 Abstract Agricultural organic waste contains many unused nutrients With the development of agriculture animal husbandry and other industries the amount of agricultural organic waste is increasing and its resource utilization is becoming more and more important Fermentation treatment is one of the main ways to recycle agricultural organic waste The research shows that the compost treatment of earthworm is widely used in agricultural organic waste Based on the analysis of the application of earthworm compost technology in agricultural organic waste and its influencing factors the influence of earthworm compost products on soil shape and crop growth was analyzed and the future research direction of earthworm compost was proposed aiming to provide scientific reference and basis for the further development and application of earthworm compost treatment technology on agricultural organic waste Key words Resources utilization Agricultural organic waste Earthworm compost Physiochemical properties 28 金 屬含量等理化性質(zhì)轉(zhuǎn)化過程成為堆肥研究中普遍 關(guān)注的問題 項目組針對以上問題開展相關(guān)研究 分 析蚯蚓堆肥技術(shù)在有機固體廢棄物中的應(yīng)用及影響 因素 旨在為深入探索蚯蚓堆肥技術(shù)處理有機固體廢 棄物的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù) 1 蚯蚓堆肥技術(shù)在農(nóng)林廢棄物中的應(yīng)用 目前 蚯蚓堆肥技術(shù)已被廣泛用于園林廢棄物 牛 糞 羊糞等畜禽糞便 食用菌菌渣 農(nóng)作物秸稈等多種 有機固體廢棄物的處理 15 研究人員為了獲得更好的 堆肥產(chǎn)品 常常將 2 種或 2 種以上的有機廢棄物混合 進行蚯蚓堆肥 王琳等 16 將園林廢棄物與菌渣按照不 同比例進行蚯蚓堆肥 為期 10 d 研究 結(jié)果表明各 處理有機碳含量下降 8 76 16 72 腐殖酸含量增 加 5 02 22 93 全氮含量增加 0 53 21 91 全 磷 全鉀含量均有不同程度增加 楊帆等 17 將牛糞與 番茄秧作為蚯蚓堆肥原料進行研究 結(jié)果表明蚯蚓的 加入使蚯蚓堆肥處理組的 C N 從 30 58 降至 19 43 且較常規(guī)堆肥更低 更適合作為有機肥施用 同時 蚯 蚓堆肥處理的總溫室氣體排放量較常規(guī)堆肥處理低 35 9 王亞利等 18 將蔬菜廢棄物和秸稈混合進行蚯 蚓堆肥并作為有機肥料來種植雞毛菜 結(jié)果表明蚯蚓 堆肥處理顯著增加雞毛菜的株高及葉面積 并提高雞 毛菜對氮素等營養(yǎng)素的利用率 蚯蚓雖有較強的環(huán)境適應(yīng)能力 但不適宜的環(huán)境 條件會導(dǎo)致其休眠甚至死亡 因此 在室內(nèi)蚯蚓堆肥 研究中 通常選擇干燥潔凈的不透光容器作為蚯蚓堆 肥的反應(yīng)容器 保持堆體溫度為 20 35 濕度 為 60 70 19 pH 值為 6 0 8 0 20 C N 為 25 21 在這 個環(huán)境條件下蚯蚓生長繁殖 堆肥產(chǎn)物品質(zhì)均最好 同時 在堆肥容器底部或者側(cè)邊打孔 保持蚯蚓堆肥 過程中通氣良好 以保證蚯蚓生長的良好環(huán)境 值得 注意的是研究人員在用畜禽糞便等進行蚯蚓堆肥前 通常會預(yù)堆肥一周或更長時間 因為新鮮的畜禽糞便 中含有大量的尿酸鹽和氨氣 對蚯蚓有毒害作用 同 時 新鮮的畜禽糞便直接用于蚯蚓堆肥時會產(chǎn)生大量 熱量 改變蚯蚓的生存環(huán)境 使蚯蚓出現(xiàn)逃逸或死亡 現(xiàn)象 因此 畜禽糞便堆肥在加入蚯蚓之前進行預(yù)堆 肥是有意義的 2 蚯蚓堆肥技術(shù)對基質(zhì)性質(zhì)的影響 2 1 蚯蚓堆肥對基質(zhì)物理性質(zhì)的影響 經(jīng)蚯蚓消化降解后的基質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿∏屹|(zhì)輕的 深褐色蚯蚓糞 蚯蚓體內(nèi)的消化作用使得蚯蚓糞均 一 無臭 穩(wěn)定 且具有良好的排水性 通氣性和保水 性 22 相較于其他有機肥料 蚯蚓糞具有比表面積大 多孔結(jié)構(gòu)等特點 其多孔的特點為許多微生物提供了 生存空間 使蚯蚓糞具有良好的吸收和保持營養(yǎng)物質(zhì) 的能力 研究表明 蚯蚓糞能顯著降低土壤容重并增 加土壤孔隙度 23 在改善土壤理化性質(zhì)和營養(yǎng)成分等 方面展現(xiàn)了明顯優(yōu)勢 24 25 2 2 蚯蚓堆肥對基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響 蚯蚓堆肥對不同農(nóng)業(yè)有機廢棄物的影響不同 可 能與廢棄物本身特性不同有關(guān)系 研究結(jié)果 表 1 表 明 各物質(zhì)含量雖有不同的變化規(guī)律 但經(jīng)蚯蚓堆肥 后各物質(zhì)含量變化結(jié)果相同 例如 pH 值 不同有機 固體廢棄物的初始 pH 值不同 蚯蚓堆肥過程中 pH 值有降低亦有升高 但最終結(jié)果皆趨于中性 同樣 蚯蚓堆肥會影響基質(zhì)中電導(dǎo)率 但無論如何變化皆 低于4 mS cm 1 可以安全施用于土壤 26 此外 蚯蚓堆 肥可增加基質(zhì)中氮 磷 鉀含量 增加相關(guān)酶 微生物 活性與數(shù)量及蚯蚓生物量等 同時降低重金屬 27 抗 生素抗性基因 Antibiotics resistance genes ARGs 等 有害物質(zhì)含量 總的來說 蚯蚓堆肥技術(shù)在改善堆肥 基質(zhì)方面具有顯著作用 2 2 1 對有機質(zhì)的影響 堆肥中有機質(zhì)的降解程度可反映基質(zhì)的腐熟水 平 28 與好氧堆肥相比 加入蚯蚓可以進一步促進堆 肥有機質(zhì)降解及基質(zhì)腐熟 研究認為 蚯蚓活動與微 生物協(xié)同作用下 蚯蚓活動在堆肥中期占主導(dǎo)位置 微生物則是在前期和后期 29 有機質(zhì)被分解為 CO 2 和 H 2 O 釋放到空氣中 同時 蚯蚓的掘洞行為會改善基 質(zhì)中氧氣含量 從而促進微生物的生長繁殖和呼吸代 謝活動 結(jié)合蚯蚓腸道內(nèi)豐富的酶 共同強化有機質(zhì) 的降解效率 30 而微生物活動又提高了蚯蚓的吞食量 加快蚯蚓生長繁殖活動 促進因蚯蚓呼吸作用增強降 解有機質(zhì)的速率 17 2 2 2 對 pH 值 氮磷鉀營養(yǎng)物質(zhì)等的影響 無論是常規(guī)堆肥還是蚯蚓堆肥均會導(dǎo)致基質(zhì) pH 值變化 這一現(xiàn)象可能是由于有機物在礦化過程中經(jīng) 生物轉(zhuǎn)化所產(chǎn)生的有機酸 微生物和蚯蚓呼吸作用產(chǎn) 生的二氧化碳 31 所引起 值得注意的是 蚯蚓的加入 會使基質(zhì)的 pH 值下降幅度超過常規(guī)堆肥 32 原因在 于蚯蚓促進了有機物的快速分解 在提高基質(zhì)腐殖化 程度的同時產(chǎn)生了富里酸和腐殖酸等易被植物吸收 利用的酸類營養(yǎng)物質(zhì) 33 氮磷鉀是植物生長發(fā)育 繁殖及代謝過程中至關(guān) 重要的營養(yǎng)元素 蚯蚓堆肥已被廣泛證明能夠有效提 升基質(zhì)中全氮 全磷 全鉀及速效態(tài)氮磷鉀含量 理論 武樂樂 等 蚯蚓堆肥技術(shù)在處理農(nóng)業(yè)有機廢棄物中的研究進展 65 卷 07 期 29 6 5 卷 07 期武樂樂 等 蚯蚓堆肥技術(shù)在處理農(nóng)業(yè)有機廢棄物中的研究進展 廢棄物種類 有機 質(zhì) 氮 磷 鉀 pH 值 電導(dǎo)率 EM 堿性 磷酸酶 脲酶 過氧 化氫酶 其他 酶 重金 屬 微生物 多樣性 園林廢棄物 畜禽糞便 牛糞 羊糞 雞糞 豬糞 農(nóng)業(yè)廢棄物 食用 菌菌渣 農(nóng)作 物秸稈 其他有機廢棄物 桔柑皮 表 1 蚯蚓堆肥對農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物中各物質(zhì)含量的影響 注 表示該項物質(zhì)含量上升 表示該項物質(zhì)含量下降 表示文獻中未測定該項指標(biāo) 蚯蚓生物量 包括蚯蚓量 日增質(zhì)量倍數(shù) 日增殖倍數(shù)等 其他酶 包括纖維素酶 蔗糖酶 蛋白酶等 蚯蚓 生物量 ARGs 參考文獻 20 22 21 23 28 29 31 30 32 27 33 34 14 16 35 37 23 26 38 39 上未加入外部氮源時堆肥的全氮含量不會增加 但在 蚯蚓堆肥過程中 蚯蚓與微生物共同作用導(dǎo)致有機質(zhì) 快速分解和水分減少 使得基質(zhì)總量下降 從而增加 了全氮的相對含量 34 同理 全磷 全鉀含量的增加也 有可能是基質(zhì)總量的減少而引起的濃縮效應(yīng) 35 研究 指出 蚯蚓堆肥過程中全氮增加部分歸因于蚯蚓排泄 物 尿液及粘液等含氮物質(zhì)的釋放 36 37 此外 蚯蚓在 堆肥基質(zhì)中的活動增強了通氣 以最大限度地減少硝 化過程中氮以 NH 3 和 NO 2 形式的損失 促進氮素在 基質(zhì)中的保留 38 40 固氮菌的固氮作用也有助于提升 基質(zhì)中全氮含量的增加 41 蚯蚓堆肥中速效氮含量的 增加主要由 2 個因素驅(qū)動 蚯蚓攝入緩效氮 經(jīng)其 腸道內(nèi)酶與微生物的作用轉(zhuǎn)化為速效氮 蚯蚓的活 動刺激了堆肥基質(zhì)中微生物活性 加速了氮素的循環(huán) 和釋放 研究指出 蚯蚓堆肥中基質(zhì) pH值的降低有助 于減少速效氮的損失 因為硝態(tài)氮在酸性條件下更加 穩(wěn)定 34 蚯蚓的存在促進了微生物和酶的活性 增加 了速效磷 速效鉀含量 42 蚯蚓在消化有機物時 胃 部的砂囊和消化道分泌的酶類物質(zhì)能夠粉碎 分解有 機磷或固定態(tài)磷 蚯蚓糞中含有促進微生物生長和酸 性或堿性磷酸單酯酶 磷酸雙酯酶的活性 有助于將 緩效磷轉(zhuǎn)化為有效磷 43 2 2 3 對抗生素抗性基因 ARGs 的影響 畜禽糞便中的抗生素抗性基因?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境和人 類健康的潛在風(fēng)險已經(jīng)成為全球關(guān)注的熱點 研究表 明 蚯蚓的加入能夠顯著降低基質(zhì)中抗生素含量和抗 生素抗性基因的豐度 增加細菌群落 顯著降低有害 菌屬的豐度 44 45 進而對 ARGs 豐度產(chǎn)生影響 可移動基因單元 Mobile genetic elements MGEs 是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的可移動 DNA 分子 可以攜帶外 源基因及使 ARGs 在染色體和質(zhì)粒之間轉(zhuǎn)移 在 ARGs 的傳播中發(fā)揮著重要作用 且在不同菌種之間 攜帶著 MGEs 的質(zhì)粒所介導(dǎo)的水平轉(zhuǎn)移是堆肥中 ARGs 的主要傳播方式 46 48 徐俊杰等 49 的研究結(jié)果表 明 蚯蚓組的 MGEs 與 ARGs 的相關(guān)性較對照組更加 密切 且環(huán)境因子會對 ARGs MGEs 的豐度有一定抑 制作用 因此 蚯蚓堆肥引起的環(huán)境因子變化會影響 ARGs MGEs 的豐度 從而影響 ARGs 的水平轉(zhuǎn)移 此 外 在蚯蚓堆肥過程中添加不同配比的添加劑 會通 過改變基質(zhì)的理化性質(zhì)對 ARGs 的遷移產(chǎn)生影響 如 在蚯蚓堆肥過程中添加富含稻殼和玉米芯的生物 炭 可提高污泥基質(zhì)中 ARGs 的去除率 50 當(dāng)然 畜禽 糞便中的污染物也會通過相互影響 協(xié)同作用等方式 對 ARGs 產(chǎn)生聯(lián)合作用 進而影響蚯蚓堆肥過程中 ARGs 的遷移消長 51 2 3 蚯蚓堆肥對基質(zhì)微生物多樣性及酶活性的影響 研究表明 添加蚯蚓組在早期出現(xiàn)了 16S rDNA 豐 度增加現(xiàn)象 表明蚯蚓的加入可顯著提高基質(zhì)中微生 物數(shù)量 且 Chao1 指數(shù)與 Shannon 指數(shù)也顯著高于未 接種蚯蚓的組別 說明蚯蚓對細菌種群多樣性具有提 升作用 52 經(jīng)蚯蚓堆肥處理后 細菌和真菌操作分類 單元 Operational taxonomic unit OTU 的數(shù)量顯著 增加 且蚯蚓堆肥中的細菌 OTU 數(shù)量高于真菌 53 54 蚯蚓腸道是一個包含多種微生物種群的穩(wěn)定且動態(tài) 的微生物庫 蚯蚓將有機質(zhì)經(jīng)腸道消化排到外部環(huán) 境 與此同時腸道中的微生物隨糞便排到基質(zhì)中 該 過程使有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為微生物更易利用的形態(tài) 從而進 一步刺激微生物的生長 55 56 經(jīng)堆肥的蚯蚓糞中細菌物種豐度優(yōu)勢門主要有 變形桿菌門 Proteobacteria 擬桿菌門 Bacteroidetes 放 30 6 5 卷 07 期 武樂樂 等 蚯蚓堆肥技術(shù)在處理農(nóng)業(yè)有機廢棄物中的研究進展 線桿菌門 Actinobacteria 等 真菌物種豐度優(yōu)勢門主 要有子囊菌門 Ascomycota 擔(dān)子菌門 Basidiomyco ta 等 上述微生物群體的增加 主要歸因于蚯蚓的加 入改變了基質(zhì)的理化性質(zhì) 促進了特定微生物的生 長 據(jù)報道 缺氧環(huán)境和蚯蚓腸道對厭氧微生物如擬 桿菌門的生長尤為有利 而擬桿菌在諸多有機物的降 解過程中起著關(guān)鍵作用 因為擬桿菌的次生代謝物可 以為某些特定細菌提供生長所需物質(zhì) 進而賦予擬桿 菌對有機物質(zhì)的特定分解代謝能力 57 同時 在蚯蚓 堆肥過程中觀察到某些微生物如金黃桿菌屬 Chry seobacterium 無色桿菌屬 Achromobacter 假絲酵母 Candida 的豐度降低 這些菌種中包含多種對人類 具有致病性的微生物 蚯蚓堆肥有助于減少基質(zhì)中潛 在的人類病原體 58 蚯蚓堆肥中病原體的減少可能與 蚯蚓釋放的抗菌性體腔液和腸道酶有關(guān) 這些物質(zhì)具 有殺滅病原體的能力 59 60 此外 蚯蚓的活動還有助于 在堆肥過程中形成特定的物理化學(xué)環(huán)境 同樣有助于 降低病原體的豐度 61 62 在蚯蚓堆肥中 基質(zhì)內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)含量與微生物活 性密切相關(guān) 例如變形桿菌門 放線桿菌門 子囊菌門 等的微生物 在纖維素 木質(zhì)素分解過程中扮演重要角 色 蚯蚓堆肥能夠提高上述微生物群落的豐度 63 蚯蚓 的加入加速了基質(zhì)中纖維素和木質(zhì)素的降解 64 65 微 生物數(shù)量的增加之所以可以促進某些特定物質(zhì)的快 速轉(zhuǎn)化 主要原因是眾多微生物通過分泌各種高活性 酶來實現(xiàn)這一過程 如增強過氧化氫酶 磷酸酶 纖維 素酶 蔗糖酶等的活性 促進過氧化物的氧化 有機磷 轉(zhuǎn)化為速效磷 纖維素和木質(zhì)素的分解 蔗糖的水解 以及降解酚類物質(zhì)以減小其毒性等 66 67 SHI Y J 等 68 研究發(fā)現(xiàn) 蚯蚓堆肥處理菌渣與豬糞混合物在堆肥 56 d 纖維素 木質(zhì)素大量降解 纖維素酶及多酚氧化 酶 Polyphenol oxidase PPO 的活性得到增強 3 蚯蚓堆肥產(chǎn)物 蚯蚓糞對土壤及作物生 長的影響 3 1 對土壤理化性質(zhì)及肥力的影響 蚯蚓糞具有獨特的物理結(jié)構(gòu) 對于改善土壤理化 性質(zhì)有特殊意義 蚯蚓糞自身是團粒結(jié)構(gòu) 且富含多 糖和腐殖質(zhì) 多糖和腐殖質(zhì)有助于土壤團粒結(jié)構(gòu)的形 成 進而影響土壤的通氣性 蓄水性 透水性和耕性 且腐殖質(zhì)為保水能力強 導(dǎo)熱性小的親水膠體 利于 土壤保水保溫 69 李彥霈等 24 研究表明 3 的蚯蚓糞 用量即可有效促進黃綿土和黑壚土大團聚體的形成 5 用量對風(fēng)沙土效果最佳 具備良好通氣性 持水 性 排水性和好氧環(huán)境的土壤 對植物根系生長和營 養(yǎng)物質(zhì)的有效利用具有重要意義 同時 蚯蚓糞 呈 中性 具有良好的酸堿緩沖容量 無論施于酸性土壤 還是堿性土壤 均可以使土壤 pH 值趨于中性 69 能更 好滿足大多數(shù)作物的生長要求 蚯蚓糞含有豐富的養(yǎng)分 具有很好的供肥 保肥 能力 是一種天然 可逐漸釋放營養(yǎng)物質(zhì)的肥料 施用 蚯蚓糞能將大量有機質(zhì)帶入土壤 有機質(zhì)分解產(chǎn)生有 機酸 通過酸溶作用可以促進土壤礦物風(fēng)化和養(yǎng)分釋 放 通過絡(luò)合 螯合 作用可以增加土壤礦質(zhì)養(yǎng)分的有 效性 70 劉學(xué)才等 71 發(fā)現(xiàn) 施用蚯蚓糞處理組 撒施 溝 施 較對照組土壤有機質(zhì)含量分別提高了 19 0 和 15 2 堿解氮含量分別提高了 31 9 和 39 速 效磷含量分別提高了 39 5 和 50 1 速效鉀含量分 別提高了 88 1 和 56 5 同時 蚯蚓糞的施入可以 提高酶 微生物活性 促進土壤中養(yǎng)分的活化 72 73 蚯 蚓糞自身帶入大量活性微生物 并為微生物生長提供 良好的環(huán)境和新的能源 74 土壤酶和微生物活性的改 變有助于提高土壤養(yǎng)分離子的有效性及養(yǎng)分保持能 力 施用蚯蚓糞可以減輕土傳病害的發(fā)生 研究表 明 植物土傳病害的發(fā)病率與土壤細菌 放線菌數(shù)量 呈負相關(guān) 而與土壤真菌數(shù)量呈正相關(guān) 75 76 楊麗娟 等 77 認為 施用蚯蚓糞使土壤微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)更加合 理 可以預(yù)防或者減輕土壤病害的發(fā)生 這種微生物 結(jié)構(gòu)的變化一方面歸因于蚯蚓糞中含有大量的有益 微生物 有機物質(zhì)和無機礦物質(zhì) 有助于土壤有益微 生物的活化和定殖 另一方面 有益微生物通過產(chǎn)生 抗生素和細胞壁降解酶等抗 抑 菌物質(zhì) 競爭作用及 誘導(dǎo)作用抑制了病原真菌的繁殖 78 除此之外 蚯蚓糞具有良好的重金屬吸附特性和 鈍化能力 在土壤重金屬污染修復(fù)方面具有較大的應(yīng) 用前景 劉會展等 79 研究表明 相較于對照組 添加蚯 蚓糞的實驗組對 Cd 的吸附容量提高 29 8 有效態(tài) Cd 含量降低 17 48 說明蚯蚓糞可顯著增加土壤對 Cd 的吸附容量 降低土壤中 Cd 的有效性 蚯蚓糞中 豐富的礦物元素可以降低 Cd 的解吸率 80 此外 蚯蚓 糞大的比表面積能夠為重金屬提供更多的吸附點位 減少對重金屬的解吸量 3 2 對作物生長的影響 蚯蚓糞在養(yǎng)分供應(yīng)方面優(yōu)勢較大 對促進作物生 長 提高產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義 王星林等 81 研究 表明 添加蚯蚓糞處理的甜瓜植株株高 莖粗 根系活 力 生物量和光合參數(shù)均優(yōu)于未添加處理 當(dāng)蚯蚓糞 添加量為 40 時 甜瓜的生長及養(yǎng)分吸收綜合效果最 為顯著 徐仲楠等 82 在蚯蚓糞與土壤復(fù)配對韭菜生長 31 6 5 卷 07 期武樂樂 等 蚯蚓堆肥技術(shù)在處理農(nóng)業(yè)有機廢棄物中的研究進展 和品質(zhì)的影響實驗中發(fā)現(xiàn) 與對照相比 添加蚯蚓糞 的處理組韭菜新根提高 5 75 22 23 可溶性蛋白總 量提升了 1 84 5 97 倍 可溶性糖總量提升了1 49 1 60 倍 研究指出 蚯蚓糞對作物生長的促進作用不僅 來源于養(yǎng)分 還有大量微生物活動可以增加土壤中礦 質(zhì)營養(yǎng)和腐殖質(zhì)含量 酶的活性 刺激作物釋放多種 生長激素 從而促進作物根系發(fā)育 增強抗病能力 影 響作物生長 83 李歡等 84 通過蚯蚓糞對夏季玉米生長 的影響研究發(fā)現(xiàn) 蚯蚓糞主要通過影響夏玉米關(guān)鍵生 育時期土壤微生物量碳的變化 進而影響土壤碳向植 物的輸入 最終調(diào)控玉米產(chǎn)量 蚯蚓糞中還含有大量 氨基酸 植物生長激素等活性物質(zhì) 能夠促進作物根 系發(fā)育 刺激作物生長 胡佩等 85 利用高效液相色譜 法檢測蚯蚓糞中含有較豐富的吲哚乙酸 IAA 和赤霉 素 GA3 等激素物質(zhì) 蚯蚓糞作為有機肥施用在提高作物產(chǎn)量的同時 還能夠抑制病蟲害傳播 研究人員在盆栽實驗中發(fā)現(xiàn) 蚯蚓糞能有效提高番茄的防御酶活性 從而提高對根 結(jié)線蟲病的抗性 86 不同于菌渣常規(guī)堆肥對土壤理化 性質(zhì)的改善效果 菌渣蚯蚓糞在抑制病原體方面更具 優(yōu)勢 ALIEI S A 等 87 在受赤霉病侵染的土壤中添加 了 25 菌渣蚯蚓糞 發(fā)現(xiàn)玉米枯萎病的發(fā)生概率顯著 降低 將菌渣進行蚯蚓堆肥后獲得的蚯蚓糞施入土壤 能夠充分促進土壤生態(tài)系統(tǒng)和土壤健康的改善 88 89 陳 彬等 90 用菌渣與牛糞復(fù)配蚯蚓堆肥后的產(chǎn)品種植草 莓 黃瓜 番茄 3 種農(nóng)作物 顯著提高了果實中維生素 C 和可溶性糖等營養(yǎng)物質(zhì)含量 同時降低硝酸鹽含量 與常規(guī)堆肥方式相比 蚯蚓堆肥在提高果蔬產(chǎn)量和品 質(zhì)方面更為有效 91 4 結(jié)論及展望 相較于傳統(tǒng)堆肥 蚯蚓堆肥作為一種利用蚯蚓獨 特生態(tài)功能的堆肥方法 能夠更有效地促進基質(zhì)的降 解和腐熟 在蚯蚓繁殖的同時不僅促進有機質(zhì)降 解 還提升氮 磷 鉀等營養(yǎng)成分含量 提高微生物多 樣性和酶活性 從而提高土壤的營養(yǎng)價值 對促進作 物生長 改善作物品質(zhì)與口感等都有著積極意義 展現(xiàn) 了其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的高度利用價值 為加速蚯蚓堆肥 在有機固體廢棄物資源化和產(chǎn)業(yè)化方面的利用 未來 研究可以聚焦于以下關(guān)鍵方面 蚯蚓的加入被發(fā)現(xiàn)可以有效降低脲酶的活 性 72 同時脲酶活性的下降在一定程度上有利于氮素 的緩釋 92 這對利用蚯蚓糞開發(fā)緩釋有機肥料具有積 極意義 由于蚯蚓腸道內(nèi)微生物群落的復(fù)雜性 關(guān) 于蚯蚓堆肥過程不同養(yǎng)殖條件 不同轉(zhuǎn)化階段 ARGs 遷移轉(zhuǎn)化的影響研究較少 且目前蚯蚓堆肥過程中的 內(nèi)在調(diào)節(jié)機制尚不明確 仍需對蚯蚓堆肥過程中堆肥 基質(zhì)性質(zhì)的影響進行進一步探究 以期為后續(xù)選擇添 加劑種類及含量提供理論依據(jù) 以降低最終產(chǎn)物中 ARGs 傳播的風(fēng)險 研究表明 基質(zhì)中全氮含量 有機碳含量以及酶活性不僅為微生物生長提供所需 的必要養(yǎng)分 還會對微生物群落的組成產(chǎn)生顯著影 響 93 反之 微生物在分解基質(zhì)礦物質(zhì)和有機質(zhì) 參與 基質(zhì)中氮 磷 鉀等元素的循環(huán)發(fā)揮了重要作用 基于 土壤的化學(xué)性質(zhì) 酶活性和微生物群落之間的耦合關(guān) 系 89 未來研究可以著重于通過調(diào)整這些因素 以制 備具有特定功能的堆肥產(chǎn)品 從而優(yōu)化蚯蚓堆肥的效 率與效果 參考文獻 1 BHAT S A SINGH S SINGH J et al Bioremediation and detoxification of industrial wastes byearthworms Vermicompost as powerful crop nutrient in sustainable agriculture J Bioresource Technology 2018 252 172 179 2 CHEN Y X ZHANG Y SHI X et al The contri bution of earthworms to 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家畜生態(tài)學(xué)報 20 41 7 85 89 12 黃奇 蚯蚓堆肥在番茄育苗與栽培上的應(yīng)用效果研究 D 南京 南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014 13 JOSHI T N NEPALI D B SAH R et al A com parison of composting and vermicomposting for the disposal of poultry waste J Animmal Production Science 2020 60 7 986 992 14 劉忠華 趙帥翔 劉會芳 等 條垛堆肥 蚯蚓堆肥聯(lián) 合處理對堆肥產(chǎn)品性狀的影響 J 中國土壤與肥料 2019 14 200 207 15 廖朝選 楊林 貴州有機固體廢棄物及其蚯蚓堆肥利 用 J 中國資源綜合利用 2017 35 5 3 35 16 王琳 李素艷 孫向陽 等 不同配比園林綠化廢棄物 和蘑菇渣混合蚯蚓堆肥的效果 J 浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué) 報 2019 36 2 326 334 17 楊帆 李國學(xué) 江滔 等 蚯蚓輔助堆肥處理蔬菜廢棄 物及其溫室氣體減排效果 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 201 28 16 190 196 18 王亞利 楊光 熊才耘 等 蔬菜廢棄物蚯蚓堆肥對雞 毛菜生長的影響 J 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報 2017 36 10 2129 2135 19 高文 祝匯江 許磊 等 不同溫濕度條件對蚯蚓生長 的影響 J 上海農(nóng)業(yè)科技 2018 41 51 5 20 王玉潔 朱維琴 金俊 等 農(nóng)業(yè)固體有機廢棄物蚯蚓 堆制處理及蚓糞應(yīng)用研究進展 J 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2010 49 3 722 726 21 NDEGWA P M THOMPSON S A DAS K C Ef fects of stocking density and feeding rate on vermi composting of biosolids J Bioresource Technology 2000 71 1 5 12 22 LIM S L WU T Y LIM P N et al The use of vermi compost in organic farming overview effects on soil and economics J Journal of the Science of Food and Agri culture 2015 95 6 1143 1156 23 徐仲楠 王沖 朱逴 等 蚯蚓糞與土壤復(fù)配比例對基 質(zhì)微生物性狀及韭菜生長和品質(zhì)的影響 J 植物營養(yǎng) 與肥料學(xué)報 2019 25 3 519 524 24 李彥霈 邵明安 王嬌 蚯蚓糞施用量對黃土區(qū)典型土 壤團聚體及其有機碳分布的影響 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2021 37 3 90 98 25 許永利 張俊英 李富平 蚯蚓糞的綜合利用研究現(xiàn)狀 J 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 207 23 719 7180 26 段曼莉 鄢入泮 周蓓蓓 等 去電子水對牛糞秸稈好 氧堆肥進程及細菌群落的影響 J 環(huán)境科學(xué)學(xué)報 2022 42 2 249 257 27 ANSARI K KHANDESHWAR S WAGHMARE C et al Experimental Evaluation of Industrial Mushroom Waste Substrate Using Hybrid Mechanism of Vermi composting and Effective Microorganisms J Materials 2022 15 9 2963 28 陶佳慧 許夢 李旭 等 好氧堆肥階段對蚯蚓堆肥的 影響 J 科學(xué)技術(shù)與工程 2015 15 23 26 230 29 MAJUMDAR D PATEL J BHATT N et al Emis sion of methane and carbon dioxide and earthworm survival during composting of pharmaceutical sludge and spent mycelia J Bioresource Technology 2006 97 4 648 658 30 楊巍 不同有機物料的蚯蚓堆肥及其作為蔬菜育苗基 質(zhì)的研發(fā) D 南京 南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017 31 史殿龍 張志華 李國學(xué) 等 堆高對生活垃圾中 15 mm 篩下物堆肥腐熟的影響 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2010 26 324 329 32 繆麗娟 王依凡 張明月 等 餐廚垃圾生化尾渣蚯蚓 堆肥中礦物的調(diào)節(jié)效應(yīng) J 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報 20 41 425 433 3 李浩 多元物料蚯蚓堆肥中有機質(zhì)和重金屬的轉(zhuǎn)化規(guī) 律研究 D 成都 成都理工大學(xué) 2021 34 魏佳倫 利用蚯蚓堆肥處理羊糞和菇渣及蚓糞肥效的 研究 D 沈陽 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017 35 FERNANDEZ GOMEZ M J ROMERO E NO GALES R Feasibility of vermicomposting for vegetable greenhouse waste recycling J Bioresource Technology 2010 101 24 9654 9660 36 SUTHAR S Vermicomposting potential of Perionyx sansibaricus Perrier in different waste materials J Bioresource Technology 2007 98 6 1231 1237 37 KALININA O Y CHERTOV O G POPOVA A I Changes in the composition and agroecological prop erties of livestock waste during vermicomposting with Eisenia foetida J Eurasian Soil Science 2002 35 9 951 958 38 SHARMA K GARG V K Comparative analysis of vermicompost quality produced from rice straw and 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