蚯蚓粪在农业生产中的应用研究进展

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　　摘要：在国家大力倡导化学肥料和农药减施增效即减肥减药的背景下，施用蚯蚓粪这种含有大量营养元素和有机质的新型生物有机肥已经成为绿色农业发展的趋势。蚯蚓粪不仅能够改良土壤，增加土壤有机质含量，提高作物产量，改善农产品品质，还能够缓解作物连作障礙，控制土传病害发生。综述了蚯蚓粪在农业生产中的应用进展。
　　关键词：蚯蚓粪;土壤改良;连作障碍;土传病害
　　中图分类号：Q959.9;S154.1         文献标识码：A
　　文章编号：0439-8114（2019）14-0008-04
　　Abstract： The application of vermicompost， a new bio-organic fertilizer containing a large amount of nutrient elements and organic matter， has become a trend in the development of green agriculture in the context of the national advocacy of reducing chemical fertilizers and pesticides. Vermicompost could not only improve the quality of soil， increase soil organic matter content， increase crop yield， improve the quality of agricultural products， but also alleviate continuous crop cropping barriers and control the occurrence of soil-borne diseases. The research advances of vermicompost in the field of agriculture were summarized.
　　Key words： vermicompost; soil improvement; continuous cropping obstacles; soil-borne disease
　　蚯蚓广泛存在于土壤中，是人们熟悉的一类土壤动物，在自然生态系统中具有非常重要的作用。它们能够促进植物残枝落叶的降解、有机物质的分解和矿化，还具有混合土壤，改善土壤结构，提高土壤透气、排水和深层持水的能力[1]。蚯蚓以土壤中的枯枝败叶、生物残体、排泄物和各类有机质为食，摄入后经消化系统以颗粒状排出体外，即为蚯蚓粪。蚯蚓粪作为一种有机肥料，质地均一细腻，表面积大，团粒结构优良，疏松无异味，具有良好的通气性和保水性[2，3]，同时富含大量的有益微生物和植物生长调节物质[4-7]，具有改良土壤、缓解连作障碍、提高作物产量和品质、防控土传病害等方面的作用。
　　1  蚯蚓粪的特性
　　蚯蚓粪是一种黑色、质地均一、有自然泥土味的细碎类物质，其物理性质是由蚯蚓的性质和蚯蚓消化有机物的程度决定的。蚯蚓粪具有很好的孔性、通气性、排水性和较高的持水量，还具有很大的表面积，使得许多有益的微生物得以生存并具有良好的吸收和保持营养物质的能力[8]。蚯蚓粪与其他禽畜粪便相比，其可溶性盐含量、阳离子交换性能和腐植酸含量明显增加。一般的有机废弃物，尤其是禽畜粪便呈碱性，而大多数植物喜好偏酸性（pH为6.0～6.5）的生长环境，通过蚯蚓的消化，在微生物新陈代谢的过程中分泌有机酸，从而使偏碱性的禽畜粪便经过处理后而趋于中性。蚯蚓粪中的营养物质含量由于原材料的不同而有差异，同时也与蚯蚓的活性有关[9]。蚯蚓在消化的过程中，随着食物和微生物进入体内的真菌营养体及大部分细菌被杀死，因此，蚯蚓粪中富含真菌、细菌和放线菌等微生物类群，营养物质十分丰富[8]。
　　2  蚯蚓粪的应用
　　2.1  蚯蚓粪可作为土壤改良剂
　　土壤作为作物生长的载体，是保证产量和品质的根本要素。大量的研究结果和生产实践表明，土壤中施用蚯蚓粪后，其理化性质、团粒结构、有机质含量等均有改善。邱江平[10]认为，由于蚯蚓粪的相互堆叠形成了许多特殊的网状孔道和孔隙，它们大大提高了土壤的透水性和通气性。陈小锦[11]研究表明，适量添加蚯蚓粪可以改善红壤的理化性质，调节红壤的养分状况，增加红壤中的微生物种群数量和种类，当蚯蚓粪的添加比例为5%～10%时，对红壤的改良效果最佳。杭琼等[12]探讨了添加蚯蚓粪对果园底土（30～60 cm）的改良效果，研究结果表明蚯蚓粪可以有效地改善果园底土的pH、有机质、硝态氮、速效磷含量等理化性质，为作物的生长提供良好的环境条件。张荣涛等[13]研究结果表明，施用蚯蚓粪可以明显提高盐碱土壤速效氮、磷、钾养分的含量，降低土壤的pH，增加土壤阳离子交换量，降低土壤的碱化度、总碱度和钠吸附比，从而减轻了盐碱土壤对作物的危害。在生产实践中施用蚯蚓粪改良土壤，已经在中国东北、华北、东南、西南等地区初具规模。
　　2.2  蚯蚓粪可缓解作物连作障碍
　　连作是现阶段农业生产中一种常见但并不合理的栽培方式。连作可导致土壤含盐量及酸碱度失衡，土壤微生物活性降低，病原菌积累，作物病虫害加重。大量的研究结果和生产实践表明，蚯蚓粪具有缓解连作障碍的作用。张俊英等[14]研究表明，大棚连作土壤中施用蚯蚓粪可以提高土壤的肥力，改善连作黄瓜根际土壤微生物环境，可以有效缓解黄瓜连作障碍的问题。赵凤艳等[15]探索蚯蚓粪对番茄连作土壤中真菌群落结构的影响，结果表明番茄连作土壤中添加蚯蚓粪后，不仅可以提高土壤养分的含量，还能降低优势真菌的相对丰度，解决了番茄的连作障碍问题。尹恩等[16]认为，蚯蚓粪不仅可以提高作物自身对土传病害的免疫能力，还可以帮助连作土壤逐渐恢复其微生物多样性，可以有效地解除安徽省生姜的连作障碍。张永平等[17]研究认为，蚯蚓粪作为基肥在一定程度上可以缓解花生的连作障碍问题，在生产中以6%的体积浓度最为适合。生产上利用包括蚯蚓粪在内的多种有机肥料来缓解连作障碍的应用屡见不鲜，在草莓、生姜、烟草、甘蓝等作物种植上均表现出较好的效果。 　　2.3  蚯蚓粪可提高作物产量和改良品质
　　蚯蚓粪作为一种新型、高效、优质的有机肥料，在近几年的农业生产应用和研究中发现，其具有提高作物产量和改良作物品质的功效。周东兴等[18]研究表明，蚯蚓粪能很好地改善番茄農艺性状，提高番茄的坐果率、维生素C含量、可溶性糖含量和可溶性固形物含量。李晓娜等[19]研究了蚯蚓粪施用量及其方式对陕南烤烟农艺性状和经济性状的影响，认为蚯蚓粪不仅能改善土壤结构及烟叶钾营养，还能提高烤烟的产量，在陕南的烟田中，以1 500 kg/hm2穴施方式效果最佳。吕振宇等[20]研究表明，在甘蓝种植中施用蚯蚓粪可改善甘蓝的品质，降低甘蓝硝酸盐含量，提高维生素C含量。张宁等[21]研究了不同配比的蚯蚓粪处理对西瓜产量和品质的影响，结果表明，添加蚯蚓粪明显提高了西瓜果实中的果糖、葡萄糖、蔗糖、维生素C、番茄红素和可溶性蛋白质的含量，使西瓜的品质得到了显著改善，同时增加了产量。于跃跃等[22]研究表明，施用蚯蚓粪可以提高草莓的产量，每公顷提高221.1～1 458.3 kg，同时还提高了果实固形物含量，降低了硝酸盐含量，明显改善了草莓的品质。李欢等[23]的研究表明，施用蚯蚓粪和生物有机肥对夏玉米的产量提高有促进作用，对夏玉米的增产意义重大，而且能够提高氮肥的利用率，减少施氮量。朱艳丽等[24]研究认为在大棚蔬菜种植过程中施用蚯蚓粪，可以改善番茄和黄瓜的品质。赵浩等[25]以小油菜为试验对象，研究用蚯蚓粪代替草炭基质对小油菜产量和品质的影响，结果表明蚯蚓粪处理的小油菜维生素C的含量远高于草炭处理，小油菜的品质得到明显改善。郑世英等[26]研究表明，施用蚯蚓粪后能提高土壤的肥力，增加土壤中酶的活性，提高草莓净光合速率和叶绿素含量，草莓的维生素C、糖分、可溶性蛋白质、可溶性固形物含量等均有所增加，酸含量减少，提高了草莓的品质和产量。井大炜等[27]研究认为，蚯蚓粪与尿素配施有利于改善豇豆的根系特性和根际土壤腐殖质组成，增强土壤的供肥性能，有助于促进豇豆生长并提高其产量和品质。将蚯蚓粪、沼渣、菌糠、芝麻渣、绿肥等有机废弃物用于提高和改善蔬菜、水果产量和品质的应用逐步被生产者所重视和利用，适时、适量、适地应用此类有机肥料已成为现阶段农业推广应用研究的重点。
　　2.4  蚯蚓粪可控制土传病害
　　土传病害是蔬菜生产过程中危害较为严重的一类病害，加之土传病害防治成本高、防除工作繁重、药剂毒性较高、菌量不断积累等原因，使其防治难度不断增加。利用多种方式合理有效地控制土传病害，是蔬菜生产中必须重视的问题。大量的研究结果和生产实践表明，蚯蚓粪具有防控土传病害的作用。王胜等[28]研究表明，施用蚯蚓粪对油菜根肿病具有较好的控制效果，防效达56.3%～61.4%，并且能降低土壤酸度，提高土壤中有机质含量，增产优势明显，在油菜生产中值得重视和推广。Edwards等[29]研究表明，在栽培基质中添加适量的蚯蚓粪对一些常见土传病害如立枯病、枯萎病、猝倒病等具有一定的防治作用。胡艳霞等[30]研究发现，蚯蚓粪对黄瓜苗期的立枯丝核菌（Rhizoctonia solani）引起的立枯病、镰刀菌（Fusarium oxysporum）引起的枯萎病有抑制作用，当蚯蚓粪与土体积比为1∶5时，控害能力最好，防治效果可达96.1%。添加蚯蚓粪后能显著提高土壤中的微生物含量和微生物活性，从而有效调节土壤中的微生物区系，间接抑制土壤中植物病原菌的生长和繁殖。同时，蚯蚓粪还可以通过诱导植物自身产生系统抗性，抵御病菌的侵袭。胡艳霞等[31]研究表明，盆栽基质中加入蚯蚓粪可以启动黄瓜体内的防御酶系，进而诱导黄瓜产生系统抗性，提高其对炭疽病的抵御能力，控制炭疽病的发生。刘丽等[32]采用稀释平板法从新鲜的蚯蚓粪中筛选出对黄瓜枯萎病菌有拮抗作用的生防细菌菌株28株，其中对枯萎病菌抑制效果最好的菌株为洋葱伯克霍尔德菌（Burkholderia cenocepacia）。
　　2.5  蚯蚓粪在其他方面的应用
　　蚯蚓粪不仅在保护地蔬菜种植和大田作物生产中被广泛应用，而且在蔬菜育苗、食用菌生产、除臭处理、吸附重金属等方面也有应用。王中旭等[33]研究了蚯蚓粪基质在茄子育苗中的应用效果，结果表明利用蚯蚓粪作为穴盘育苗基质，茄子幼苗质量好，生长健壮。崔文静等[34]的研究表明，蚯蚓粪可以代替不可再生的草炭，作为樱桃萝卜和茼蒿等阳台蔬菜的栽培基质。韦珂等[35]采用桑枝秆为秸秆培养基，并按适当比例添加蚯蚓粪替代麦麸，分成3组配方进行鲍鱼菇栽培试验，发现含蚯蚓粪的培养基较传统的麦麸培养基更有利于鲍鱼菇的生长，并且添加10%蚯蚓粪配方的效果最好。张玥含等[36]研究表明，蚯蚓粪浸提液可以促进黑麦草（Lolium perenne）、高羊茅（Festuca arundinacea）种子萌发和生长，以更好地满足种植需要。宋忠俭等[37]通过室内的模拟试验发现，蚯蚓粪对以氨气和硫化氢为代表的臭气的吸收效果良好，并且随着蚯蚓粪添加量的增加去除效果不断提高，在生产条件下，覆盖5 cm左右的蚯蚓粪对臭气的去除效果最显著。罗根华等[38]研究结果表明，蚯蚓粪吸附剂在常温条件下对溶液中的重金属Cu2+具有较强的吸附能力。刘艳娟等[39]研究表明，利用5 mol/L硝酸和5 mol/L氯化锌按1∶1复配作为活化剂来制备蚯蚓粪吸附剂，对低浓度含铅废水的处理效果最佳。蚯蚓粪不仅在农业生产领域表现出较高的应用价值，而且在其他领域也具有很大的应用潜力。
　　3  小结与建议
　　综上所述，蚯蚓粪作为一种新型的生物有机肥料，既可以缓解作物的连作障碍，减轻土传病原物对作物的危害，提高作物的产量和品质，还可以作为吸附剂、除臭剂和解毒剂等。随着中国“双减”项目的正式实施，应该对蚯蚓粪在农业生产中的综合利用进行深入地研究，探究蚯蚓粪对农作物生长发育影响的作用机理。生物防治是减少化学农药使用、保护生态环境的一种重要的植物病害防治措施。因此，要充分利用蚯蚓粪含有大量有益微生物的特性，分离出具有生防潜力的活性菌株，应用于植物病害的防治。今后，可以直接在土壤中养殖蚯蚓或者添加一定量的蚯蚓粪，可起到防病、增肥、改良土壤、促进作物生长的作用，这也是符合中国“持续植保”“绿色植保”的一种有效措施。 　　参考文献：
　　[1] 邱江平.蚯蚓与环境保护[J].贵州科学，2000，18（1-2）：116-133.
　　[2] EDWARDS C A，BURROWS I. Potential of earthworm composts as plant growth media[A].EDWARDS C A，NEUHAUSER E F. Earthworms in waste and environmental management[M].Netherlands：SPB Academic Press，1988.
　　[3] ATIYEH R M，EDWARDS C A，SUBLER S，et al. Pig manure vermicompost as a component of a horticultural bedding plant medium：Effects on physicochemical properties and plant growth[J].Bioresource technology，2001，78（1）：11-20.
　　[4] ZALLER J G. Vermicompost as a substitute for peat in organic potting media：Effects on germination，biomass allocation，yields and fruit quality of three tomato varieties[J].Scientia horticulturae，2007，112：191-199.
　　[5] MASCIANDARO G，CECCANTI B，GARCIA C. Soil agro-ecological management：Fertirrigation and vermicompost treatments[J].Bioresource technology，1997，59（2-3）：199-206.
　　[6] ATIYEH R M，LEE S，EDWARDS C A，et al. The influence of humic acids derived from earthworm-processed organic wastes on plant growth[J].Bioresource technology，2002，84（1）：7-14.
　　[7] 胡  佩，劉德辉，胡  锋，等.蚓粪中的植物激素及其对绿豆插条不定根发生的促进作用[J].生态学报，2002，22（8）：1211-1214.
　　[8] 周美荣，孙振江，申晓强.蚯蚓粪的研究及应用[J].山西农业科学，2012，40（8）：921-924.
　　[9] 汪孙军.蚯蚓对牛粪的转化作用及其产物的初步应用效果[D].江苏扬州：扬州大学，2009.
　　[10] 邱江平.蚯蚓及其在环境保护上的应用Ⅰ.蚯蚓及其在自然生态系统中的作用[J].上海农学院学报，1999，17（3）：227-232.
　　[11] 陈小锦.基于蚯蚓消解牛粪后的蚯蚓粪改良红壤的效果研究[D].江苏扬州：扬州大学，2016.
　　[12] 杭  琼，胡  伟，时佩佩，等.利用蚯蚓粪改良果园底层土壤的效果[J].江苏农业科学，2015，43（8）：351-353.
　　[13] 张荣涛，周东兴，申雪庆.蚯蚓粪对盐碱土壤速效养分和碱化指标的影响[J].国土与自然资源研究，2013（4）：83-86.
　　[14] 张俊英，许永利，刘志强.蚯蚓粪缓解大棚黄瓜连作障碍的研究[J].北方园艺，2010（4）：58-60.
　　[15] 赵凤艳，吴盼盼，李天来，等.蚓粪对设施番茄连作土壤真菌群落结构的影响[J].生态学杂志，2016，35（12）：3329-3334.
　　[16] 尹  恩，韩亚超，陈毛华，等.蚯蚓粪对生姜连作障碍的影响[J].安徽农业科学，2012，40（22）：11216-11218.
　　[17] 张永平，乔永旭，赵绪明，等.蚯蚓粪作基肥对夏播花生生长与产量的影响[J].江苏农业科学，2014，42（8）：97-99.
　　[18] 周东兴，申雪庆，周连仁，等.蚯蚓粪对番茄农艺性状和品质的影响[J].东北农业大学学报，2012，43（11）：28-33.
　　[19] 李晓娜，陈富彩，郑璞帆，等.施用蚯蚓粪对陕南烤烟土壤和烟叶钾营养、农艺与经济性状的影响[J].中国土壤与肥料，2016（3）：105-109.
　　[20] 吕振宇，马永良.蚯蚓粪有机肥对土壤肥力与甘蓝生长、品质的影响[J].中国农学通报，2005，21（12）：236-240.
　　[21] 张  宁，任亚丽，史庆华，等.蚯蚓粪对西瓜品质和产量的影响[J].中国蔬菜，2011（6）：76-79.
　　[22] 于跃跃，王胜涛，金  强，等.施用蚯蚓粪对草莓生长和土壤肥力的影响[J].中国农学通报，2014，30（7）：219-223.
　　[23] 李  欢，向  丹，李晓林，等.蚯蚓粪和生物有机肥对土壤养分及夏玉米产量的调控作用[J].土壤通报，2011，42（5）：1179-1183.
　　[24] 朱艳丽，郑有鹏，孟社利，等.一种新型有机肥——蚯蚓粪在蔬菜种植中试验[J].陕西农业科学，2016，62（10）：45，60.
　　[25] 赵  浩，乔  侨，张瑞芳，等.蚯蚓粪代替草炭对油菜产量及品质的影响[J].北方园艺，2017（10）：6-11. 　　[26] 郑世英，郑建峰，王宝泉，等.蚯蚓粪对草莓土壤肥力及产量和品质的影响[J].北方园艺，2017（10）：16-20.
　　[27] 井大炜，王明友，张  红，等.蚯蚓粪配施尿素对豇豆根系特征与根际土腐殖质的影响[J].农业机械学报，2017，48（1）：212-219.
　　[28] 王  胜，郑仕军，沈  丽，等.蚯蚓粪对油菜根肿病的控制效果评价[J].西南农业学报，2010，23（6）：1910-1913.
　　[29] EDWARDS C A，ARANCON N Q. Vermicomposts suppress plant pest and disease attacks[J].Biocycle，2004，45（3）：51-54.
　　[30] 胡艳霞，孙振钧，周法永，等.蚯蚓粪对黄瓜苗期土传病害的抑制作用[J].生态学报，2002，22（7）：1106-1115.
　　[31] 胡艳霞，孙振钧，孙永明，等.蚯蚓粪对黄瓜炭疽病的系统诱导抗性作用[J].应用生态学报，2004，15（8）：1358-1362.
　　[32] 刘  丽，张艳菊.蚯蚓粪中黄瓜枯萎病菌拮抗细菌的筛选及鉴定[J].东北农业科学，2016，41（3）：57-61.
　　[33] 王中旭，王  波，杜  光，等.蚯蚓粪育苗基质在茄子育苗中的应用研究[J].安徽农业科学，2012，40（25）：12439-12440，12443.
　　[34] 崔文静，孟祥霞，梁  斌，等.蚯蚓粪作为阳台蔬菜栽培基质的研究[J].北方园艺，2017（3）：182-187.
　　[35] 韦  珂，阮燕春，覃培升，等.蚯蚓粪—桑枝秆栽培鲍鱼菇的研究[J].广西农学报，2016，31（2）：14-15，29.
　　[36] 张玥含，赵树兰，多立安.垃圾堆肥与蚓粪浸提液对草坪植物种子萌发及初期生长的作用[J].草业科学，2008，25（8）：113-117.
　　[37] 宋忠俭，钱晓晴，柏彦超.蚯蚓粪覆盖对氨气和硫化氢的去除效果研究[J].现代农业科技，2012（20）：240，248.
　　[38] 罗根华，高東联，罗泽华，等.蚯蚓粪对重金属Cu（Ⅱ）的吸附性能研究[J].地球与环境，2014，42（6）：796-800.
　　[39] 刘艳娟，云玉娥.蚯蚓粪吸附剂的制备及对低浓度含铅废水吸附性能的研究[J].化工新型材料，2016，44（8）：215-217.
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