蚯蚓粪在防治土传病害中的应用现状及发展展望

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　　摘要    本文介绍了蚯蚓粪的生物学特性，阐述了蚯蚓粪防治土传病害的研究现状，并对其发展方向进行了展望，以期为蚯蚓粪更好地应用于现代农业提供科学参考。
　　关键词    蚯蚓粪;生物学特性;土传病害;防治
　　中图分类号    S141        文献标识码    A
　　文章编号   1007-5739（2019）13-0113-03                                                                                     開放科学（资源服务）标识码（OSID）
　　Application  Status  and  Development  Prospect  of Wormcast  in  Controlling  Soil-borne  Diseases
　　TIAN Gei-lin 1    TIAN Rui-xing 2
　　（1 College of Agricultural and Biological Engineering，Heze University，Shandong Province，Heze Shandong 274000; 2 Shandong Vitality Edible Mushrooms Research and Development Co.，Ltd.）
　　Abstract    The biological characteristics of wormcast were introduced，the research status of wormcast in the prevention and control of soil-borne diseases was expounded，and the development direction was prospected，in order to provide a scientific reference for better application of wormcast in modern agriculture.
　　Key words    wormcast;biological characteristic;soil-borne disease;control
　　土传病害是指主要发生在植物根部且病原菌通过土壤传播引起的植物病害。许多土传病原菌即使没有侵染植物，也可在土壤中存留很长时间，由于病原菌具有一定的隐藏性导致其防治非常困难[1]。土壤生物学特性的改变被认为是引起土传病害的重要原因[2-3]。
　　传统的生物防控措施功能微生物在接种后，由于环境改变、生态位被土壤原土著微生物占据、营养状况恶化及植物排异等原因，功能微生物进入土壤后数量迅速降低[4]，导致菌肥功效不佳。高品质蚯蚓粪是蚯蚓与其他生物共同作用的产物，其中含有大量有益微生物[5-6]，且不存在微生物有机肥内特种功能微生物在土壤中存活定殖难的问题[7]。因此，高品质蚯蚓粪在现代农业生产尤其是土传病害防控中具有很大的应用潜力。
　　1    蚯蚓粪的生产
　　自然界的各种有机废弃物在经过蚯蚓消化系统的过程中，经过蚯蚓消化道中脂肪酶、纤维素酶、蛋白酶和淀粉酶等的作用，迅速分解进而转化成易于其他生物利用的营养物质，最终以蚯蚓粪的形式排出。经过蚯蚓堆制过程处理后的产物称为“蚯蚓堆肥”[8]，也就是生产上的蚯蚓粪。目前，生产上养殖蚯蚓的主要品种属于正蚓科、爱胜蚓属、子爱胜蚓种，其商品品种主要有大平2号和北星2号等[9-10]。常用的养殖蚯蚓食料有牛粪、猪粪、污泥、菌渣、糖渣等[11]。
　　2    蚯蚓粪的理化性质及生物学特性
　　从形态学上看，蚯蚓粪是一种黑色、均一、有自然泥土味的细碎类优质有机肥料[9，12]，其理化性质由蚯蚓食料性质及蚯蚓消化程度决定[9]，其生物学性质较稳定，主要原因是蚯蚓对不同食料的微生物存在归一化作用[13]。一般食料经蚯蚓的取食、消化、分解后产生的蚯蚓粪有良好的通透气性、排水性和较高的持水量及较大的比表面积，从而为其中有益微生物的生存创造优良的环境条件[14]。
　　蚯蚓粪含有较高的有机质、腐植酸、微量元素、氨基酸[15-16]、植物生长促进物质等[17]，集有机肥、生物菌肥、氨基酸肥、腐植酸肥、微肥等于一体，但又不是这些肥料的简单组合，而是蚯蚓经过亿万年进化过程中逐渐形成的最适合植物生长的组合。
　　3    蚯蚓粪防治土传病害的研究现状
　　3.1    蚯蚓粪防治土传病害的应用研究
　　近年来，国内外对蚯蚓粪抑制土传病害进行了大量试验性研究。Szczech等[5]研究表明，在生长介质中加入蚯蚓粪后，西红柿的土传真菌Phytophthora nicotianae和Fusarium oxys-porum病害受到了抑制。以牛粪为原料的蚯蚓粪中分离获得对植物病原菌具有显著抑制作用的球孢链霉菌（Streptomy-ces globisporus）和丁香苷链霉菌（S. syringini），并将该蚯蚓粪施入黄瓜种植土壤，显著降低了黄瓜苗期立枯病和枯萎病的病情指数[6]。蚯蚓粪作为底肥施用能有效控制油菜根肿病的发生与危害[18]。最新研究也表明，蚯蚓粪复配生物炭能调控西洋参根际土壤细菌多样性进而调控由镰刀菌引起的根腐病的发生。以上研究均表明，蚯蚓粪能在一定程度上抑制土传病害的发生。 　　3.2    蚯蚓糞防治土传病害的原理研究
　　蚯蚓堆肥是中温和好氧的生物氧化过程的产物，因而生物群落结构更复杂，含有更丰富的植物促生菌和微型土壤动物[19-20]，也没有微生物有机肥内特种功能微生物在土壤中的存活定殖难的问题[7]。Gopalakrishnan等[21]从以植物秸秆为原料的蚯蚓粪中分离获得5株对镰刀菌有拮抗作用的细菌，能够有效防控鹰嘴豆枯萎病。Szczech等[5]通过施用正常蚯蚓粪和灭菌蚯蚓粪调控西红柿镰刀菌西红柿专化型（Fu-sarium oxyspoyum f. sp. Lycopersici）引起的根腐病研究证明，蚯蚓粪起核心作用的主要是其中的有益微生物，而不是化学成分因素。以上结果均表明，蚯蚓粪中有益微生物对蚯蚓粪品质，尤其是在调控土传病害中的作用方面起着核心作用。因此，在生产实践中，保持蚯蚓粪中有益微生物的活性至关重要。
　　植物分泌到土壤中的化感自毒物质会影响土壤微生物区系的变化及有害病原菌的增殖[22]，酚酸被许多学者认为是一类重要的化感物质[23]。酚酸能够选择性地促进或抑制某些有害或有益微生物的活性影响土壤微生物区系结构，在植物-微生物互作中起核心关键作用[24]。田给林等[25]研究表明，对于草莓连作土壤，无论灭菌与否，施用蚯蚓粪均较牛粪能减轻连作障碍中的酚酸化感效应、促进脲酶等土壤相关酶活性提高，是缓解连作障碍及连作土壤灭菌对草莓植株生长发育影响的有效措施。说明蚯蚓粪还可能通过调控化感物质间接影响病原菌的增殖，进而调控土传病害。蚯蚓粪能提高作物的系统抗性[26]，其中调控化感物质和提高作物系统抗性也主要是通过有益微生物实现。
　　4    蚯蚓粪防治土传病害研究展望
　　目前，尽管国内外对蚯蚓粪的功效进行了大量研究，但是国内市场蚯蚓粪销售价格仍然不高，且南北方价格差异明显，整体价格均低于发达国家。究其原因主要是相关企业缺乏技术支撑，蚯蚓粪品质良莠不齐。例如，大部分蚯蚓养殖户都不能及时回收高品质蚯蚓粪，1年甚至更长时间才收集1次，致使其功能微生物数量减少;另外，大部分蚯蚓粪直接晾晒后包装销售，导致蚯蚓粪功能尤其是有益微生物功能不能很好地发挥，甚至大部分有益微生物可能死亡[27]。国外发达国家高品质蚯蚓粪的销售是保湿桶装销售，这可能是其有益微生物能很好保持的原因。针对现状，应该在以下几方面加强研究创新。
　　4.1    创新蚯蚓养殖技术，生产高品质、高微生物活性的蚯蚓粪产品
　　目前，生产上蚯蚓的养殖主要以收集蚯蚓为核心产品，忽视蚯蚓粪产品属性，养殖时主要采用田间蚓床上层加料法养殖蚯蚓，致使蚯蚓养殖层逐渐上移，下层蚯蚓粪层逐渐夯实，直到1年甚至2～3年才最终收集1次蚯蚓粪，导致蚯蚓粪微生物性状严重劣变，严重影响蚯蚓粪的生物学性状。目前，课题组已经创新了一种适合大型奶牛养殖场的利用固液分离牛粪及粪浆快繁蚯蚓并生产高品质蚯蚓粪的技术，并申请了相关专利，为高品质蚓粪的生产奠定了良好的技术基础。
　　4.2    蚯蚓粪功能微生物放大技术研究
　　蚯蚓粪需要较大的施入量才能体现其良好功效，尤其是在土传病害防治方面需要达到20%的加入量才能有较好的效果[6]。究其原因是在土壤微生物区系形成过程中，土壤的组成、性质而不是接种微生物决定最终土壤微生物区系的结构[28]，这也是许多微生物菌肥不能起效的原因之一。针对这一现象，应该从农艺措施（如土壤灭菌、穴施蚯蚓粪等）、蚯蚓粪功能微生物功效放大等角度提高功效。在高端作物西洋参等土传病害防控方面已经取得了一定的效果，并且在防治由茄腐镰刀菌（Fusarium torulosum）引起的根腐病方面取得了显著的防治效果。
　　4.3    针对不同的高端作物，以蚯蚓粪为载体，复配其他基质，研究创新相应的功能肥料
　　目前，市场上以蚯蚓粪为核心载体的专用功能肥料还很少能见到，根据不同作物营养需求规律、主要土传病虫害特性及生活史，开展功能基质与蚯蚓粪的复配研究并开发相关功能肥料，尤其是针对西洋参、三七等高端保健中药材及催花牡丹和油用牡丹等特色作物等。目前，已经在相关方面展开系列研究并取得了一定的成果。
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