蚯蚓糞在農業方面的應用研究進展

李彩琴，劉荔貞，王 琴，姚 宇，郭靖榮

（山西大同大學化學與化工學院，山西大同 037009）

隨著社會經濟的發展，我國畜牧業得到了迅猛發展，人民的生活水平也不斷提高。畜禽業糞便及其廢棄物的不斷增多使環境污染問題也日益突出。目前，伴隨著各項污染處理技術的發展，蚯蚓處理技術也隨之興起。用蚯蚓處理城市的有機垃圾，可達到保護環境，防止污染，化害為好，抑制病害的目的，同時蚯蚓糞在土壤改良、緩解連作障礙、防控土傳病害、保護生態環境等方面發揮著許多作用。因此，蚯蚓被稱為“生態系統工程師”[1]。

自然界中的各種有機廢物通過蚯蚓的分解，分解成易于被其他生物體使用的營養物質，最終以蚯蚓糞便的形式排泄出體外[2]。在這個過程中，有機廢棄物在蚯蚓體內被細化分解，并使其微生物數量活性提高，腐殖質、微量元素、蛋白質含量升高。

隨著蚯蚓養殖技術的廣泛應用，產生的蚯蚓糞也慢慢增多。蚯蚓糞作為新型有機肥料之一，最大優勢是增加土壤中微生物、營養物質、以及酶的含量，從而達到增肥、保持水分、增加養分的目的?，F今，綠色農業、綠色食品等市場日益壯大，使得蚯蚓糞變成一種不可替代的綠色肥料，尤其是隨著國家相關有機蚯蚓糞農業和鄉村振興等政策的實施，人們的環保意識逐步得到提高，因而蚯蚓糞在我國大部分地區得到了廣泛應用[3]。

蚯蚓糞是一種無臭沒有味道的黑色的均勻顆粒，具有一定的穩定性、排水性和通氣性。如圖1 所示。蚯蚓糞還具有較大的比表面積、一定的空隙結構，這些特點有利于細菌、放線菌和真菌等微生物對營養物質的吸收利用。此外，蚯蚓糞中含有大量微生物、酶、有機質、腐植酸以及氮、磷、鉀等大量元素和鐵、錳、鋅、銅等微量元素。還有吲哚乙酸、赤霉素、細胞分裂素等多種植物生長調節劑，可促進生長發育，改善生長性能。堆制物料在蚯蚓體內經消化分解后，堆制物料的粒徑會變小，堿性降低，穩定性增加，保水性提高，營養有效性提高。擬從作物生長、修復土壤、抑制作物病蟲害、緩解作物連作障礙方面闡述蚯蚓糞在農業方面的應用。

圖1 蚯蚓糞

1 蚯蚓糞在農業方面的應用

1.1 促進植物生長

蚯蚓糞作為一種興起、綠色、高效的有機肥料，在近幾年的社會實踐生產中被越來越廣泛地應用。尚慶茂等[4]研究表明，與草炭相比，用蚯蚓糞作番茄育苗基質更加安全無污染、價格適宜、效果好。用混有蚯蚓糞的基質來培育番茄幼苗后，可使番茄幼苗的植株增高、葉面變大、根系粗壯，同時增加番茄的產量、提升番茄的口感品質，推動農村經濟發展。由表1可以看出，蚯蚓糞復合基質對番茄總的出苗率沒有大的影響，但對出苗時間有一定影響。播種后4 d內，對照出苗率達到72.22%。徐月明等[5]研究表明，蚯蚓糞、草炭、珍珠巖以不同的配比混合施用有一定的持水性、通氣性，可提高該基質的養分含量和肥沃性。在草炭、珍珠巖、蚯蚓糞按體積比為4∶1∶5 的基質處理下的黃瓜幼苗生長狀態最好，葉綠素含量最高，莖粗、根長、根干長度及壯苗指數均高于其他處理，顯著改善了黃瓜的品質和產量。王恩煜等[6]研究了用不同種配比的蚯蚓糞做肥料對西瓜產量和品質的影響。結果表明，施用添加了蚯蚓糞的肥料可明顯增加西瓜果實中的葡萄糖、多糖、維生素、蛋白質的含量，增加西瓜的甜度和營養度，使西瓜的產量和質量顯著提高。陸萍等[7]研究中得出結論，施用蚯蚓糞可以明顯提高草莓的產量，加入蚯蚓糞有機肥30 t/hm2時產量可達24 405 kg/hm2，增產效果最明顯，加入蚯蚓糞有機肥45 t/hm2時，可以更好地促進草莓株高增長、果實發育、葉面積增大，效果優于其他處理，有利于提高草莓的品質口感和產量。李歡等研究表明[8]，把蚯蚓糞加入土壤中做肥料，能夠提高土壤中大量元素的濃度，進而增加植物對營養物質的吸收，促進植物生長，減少化學肥料的用量?？傊?，越來越多的研究表明，蚯蚓糞便在農業部門中發揮著提高作物產量和質量的作用。

表1 蚯蚓糞復合基質對番茄出苗率的影響

1.2 抑制作物土傳病害

作物土傳病害是指病原菌通過土壤傳播造成范圍更廣、危害更重的病害，主要發生在作物根部。因為病原菌具有一定的抗藥性和存在性，且土傳病害的防治成本高、藥劑毒性較高，使其防除工作繁重、防治難度大、對環境也有影響[2]。傳統的一些防治措施由于對殺蟲劑的使用不當和殺蟲劑中的化學成分對環境有一定的危害，造成了一些環境問題。比如在使用化學殺蟲劑殺滅有害生物的同時也會殺害對環境及生態系統有益或非有害的生物，并且這些有毒性的化學物質會隨著動植物進入食物鏈，最后進入人體，危害人體健康。所以這類殺蟲劑不僅僅會破壞環境和生態系統，也會給人們的身體健康帶來了威脅，成為可持續農業發展戰略的阻礙。開發研究新型殺蟲劑，合理控制作物土源性疾病，是發展鄉村振興和綠色可持續農業需要解決的必要問題。

大量的研究表明，蚯蚓糞具有一定的防治土傳病害的作用。胡艷霞等[9]研究得出結論，對于由立枯絲核菌和鐮刀菌引起的立枯病和枯萎病,當蚯蚓糞與土體積比為1∶5 作為基質時防控病害程度最大，防治效果最高可達到96.1%。在土壤中加入蚯蚓糞后能大大改善土壤中微生物的數量和活性，抑制土壤中對植物有害的病菌的活性，調節土壤中各種微生物的相互作用。同時,蚯蚓糞還可以分離出活性較強的拮抗微生物，胡艷霞等用從蚯蚓糞中分離出的拮抗性較強的菌株發酵液做實驗，從微生物的拮抗作用角度發現，加入菌株發酵液可以較好地抑制多種病原菌活性并且加強植物的防御能力，使其產生抗病性、提高免疫力，抑制植物土傳病害。以上各項研究結果均說明,蚯蚓糞中含有的微生物能抑制土傳病害，促進植物生長。因此,在發展現代農業生產、推動鄉村經濟發展方面蚯蚓糞有巨大的作用。

1.3 修復土壤

作為作物生長的必要條件，土壤的性質會直接影響作物的產量和品質。在目前社會情況看來，環境保護是社會的一大熱點，土壤污染也日益被重視起來。重金屬在各大領域被不斷使用，在其被排放到土壤中后會被動植物吸收且在食物鏈中逐級富集，最終進入人體或參與生態循環，不僅可能危害人體健康還會影響生態環境危害地球。

蚯蚓糞在改善土壤結構和吸附土壤中的重金屬方面都有一定的作用。蚯蚓糞中有大的比表面積、適宜的孔隙率、大量的腐植酸，有較強吸附能力，所以可以利用蚯蚓糞的吸附性能，綠色高效的富集土壤中的重金屬，使土壤中的重金屬降低到規定值以下，從而修復土壤環境。此外，蚯蚓糞中含有多種微生物種群，當其與土壤中的膠體物質結合時，一方面有可以使重金屬沉淀的作用，另一方面也可以與重金屬絡合，絡合后的分子不易被植物吸收。最終均會抑制重金屬進入食物鏈危害人類健康[10]。蚯蚓糞的主要作用是改善土壤理化性質，培養土壤肥力。土壤中加入蚯蚓糞后，通過微生物的不斷作用，土壤可產生更多的養分和腐殖酸，降低土壤堿性，增加土壤養分，使其結構性質更加穩定。

崔玉珍等[11]研究表明，蚯蚓糞可以改善土壤的孔隙率，從而提高脲酶活性使其高效降解土壤中的尿素提高含氮量。此外對土壤中的各類細菌和多種酶的活性起積極作用，保證了土壤中有機質的含量，促進動植物生長。張榮濤等研究中得出結論，蚯蚓糞能夠有效提高土壤中植物生長所需元素的含量，平衡土壤的pH，提高陽離子交換能力，穩定土壤理化性質，為動植物生長提供合適的環境[12]。陳小錦等[13]研究中得出結論，施用的蚯蚓糞體積達到5%～10%時，土壤理化性質的改善情況達到最佳效果，能夠使土壤的養分含量達到理想情況。蚯蚓糞改善重金屬土壤已經得到了一定范圍的應用。

1.4 緩解作物連作障礙

在農業生產中經常用連作的栽培方式，但這種方式是不合理的，易使作物發生連作障礙。連作障礙是指同種作物或關系相近的作物在同一土壤中連續種植兩茬以上，在采取了預防病蟲害措施的情況下還會出現嚴重病害的現象[14]。連作障礙多發生在各種農作物中，如在經濟作物的生產過程中，人們會因當地天氣、經濟效應、市場需要等多種因素的影響，對農作物采用連作的種植方式。但使用連作的種植方式會對農作物造成病害的積累，使其易產生連作障礙而出現嚴重的病蟲害現象，而且連作障礙的防治工作及其繁重，費用也較高。連作可導致土壤板結、酸堿失衡，土壤中微生物數量減少、活性降低，病菌、害蟲積累，作物免疫力下降，果實品質下降，造成作物減產。蚯蚓糞有合適的孔隙結構和較大的比表面積，使土壤有一定的通氣性、保水性、吸附性，可增強作物對病害的抵抗力，為作物生長提供適宜的環境。蚯蚓糞中有較高含量的腐植酸，腐植酸能夠有效調節土壤理化性質；可以將土壤酸堿度穩定在合適動植物存活的范圍內；且能夠促進作物都營養物質的吸收，提高作物產量。蚯蚓糞在生物學性質方面也可以緩解連作障礙。加入蚯蚓糞提高了土壤中營養物質的濃度，改善了土壤中微生物和酶的數量和種類，例如降低了擬桿菌門、酸桿菌門等細菌的數量，為作物生長提供穩定的環境，降低連作障礙發生的幾率；提高了土壤中能夠降解尿素的脲酶等的活性，提高土壤中營養物質的濃度。

徐月明等做的研究中表明[5]，用蚯蚓糞和土壤培育黃瓜幼苗，具有透氣性好、保水性強、養分含量高等優點，基質中蚯蚓糞占50%時對黃瓜幼苗的影響最好，這一處理條件下的黃瓜幼苗生長性能最好，株高、地下根莖、莖桿、葉面積、葉綠素含量等指標均較高。曹云娥等研究表明，施加蚯蚓糞到土壤中后，提高了土壤中營養物質的濃度，改善了土壤中菌類的數量和種類，例如增加了能夠固定二氧化碳的綠彎菌門的細菌種類；提高了硝化螺旋菌門和放線菌門的細菌數量，其中前者有利于氮循環后者能夠促進動植物遺骸降解；降低了酸桿菌門等細菌的數量，有效降低了連作障礙的發生率。因而可以有效地緩解連作障礙[15]。鄭世英等研究表明[16]，施加蚯蚓糞可顯著改善土壤肥沃性，增加草莓葉片面積、提高光合速率，增加果實中糖分、維生素、可溶性蛋白的含量，提高草莓質量。

1.5 在食用菌栽培中應用

蚯蚓糞有機物含量高，通氣性、持水性超過一般土壤,是一種良好的材料?，F有多項研究表明食用菌栽培過程中常用的基質可用蚯蚓糞來替代。韋珂等[17]研究中，用不同比例的蚯蚓糞和傳統基質混合物做基質栽培鮑魚菇，結果表明與傳統的基質相比，加入蚯蚓糞的基質更利于鮑魚菇的生長，并且當蚯蚓糞在基質中所占體積為10%時的效果最好。張佐宗[18]等人的研究中表明了，在食用菌栽培基質中用蚯蚓糞作基料的可行性，創立了四位一體結構的循環利用模式。

2 結論與展望

綜上所述，蚯蚓糞在作物生長、修復土壤、食用菌栽培、抑制作物病蟲害、緩解作物連作障礙方面起著無足輕重的作用。此外，蚯蚓糞在除臭劑、污水處理劑、解毒劑等方面，也越來越受到關注。但蚯蚓糞的很多研究依舊處于實驗階段，未來應該大范圍應用于實際，結合實際情況深入研究開發。同時利用蚯蚓糞中富含的大量微生物、有機質、大量元素、腐殖質和蚯蚓糞通氣性、持水性、養分含量高的特點，加大蚯蚓糞在各領域的應用，深入研究蚯蚓糞的利用價值和作用機理，推動“持續植?！?、“綠色發展”措施的實施。