蚯蚓在农业生态系统中的应用

大量的研究表明,蚯蚓具有加速土壤结构形成,促进土、肥相融,加速有机质的分解转化,提高植物营养,改善土壤通透性和提高蓄水、保肥能力等重要功能 。因此,蚯蚓在农田生态系统中具有广泛的应用价值。蚯蚓在农业生态系统中的应用可从蚯蚓体本身和蚯蚓粪两个方面加以分析。
1　蚯蚓体本身的应用
1. 1　改良土壤结构　近年来人们利用高科技手段研究了蚯蚓对土壤结构形成的速度等,认为蚯蚓具有较高的水稳性以及优良的供肥保肥能力,称之为“微型的改土车间”。蚯蚓通过不断地纵横钻洞和吞吐排粪等生命活动,不仅能改变土壤的物理性质,使板结贫瘠土壤变成疏松多孔、通气透水、保墒肥沃而能促进作物根系生长的土壤。研究证明,有蚯蚓栖息的周围土壤中,许多无机盐的元素如磷、钾、钙、镁等会增加数倍。蚯蚓粪与原土养分相比,蚓粪中腐殖含量较原土提高36% ～160%,全氮增加75% ～105%,其中速效磷增加20%～68%,速效钾增加19%～36%。
1. 2　处理垃圾和农业废弃物　可利用园林中的落果,农村的秸秆、厩肥、沼气池内容物、废渣、食用菌渣、生活垃圾等有机物,并且还可与种蘑菇、养蜗牛、养猪、养牛等结合起来进行蚯蚓养殖,发展生态农业,不仅提高有机物中氮素、磷素的利用率,而且由于进行了综合利用,能产生明显的经济效益。美国从治理环境出发,利用蚯蚓处理生活垃圾,在全国推行“庭院蚯蚓堆肥法”,有效地从源头遏制了生活垃圾日积月累的堆积趋势。随着这一技术的产业化,洛杉矶市首先建立了一座蚯蚓养殖场,饲养蚯蚓1 000万条,每月处理垃圾达7. 5万kg。1978年,日本建成占地1. 65万m2 的养殖场,月处理废弃物3 000 kg。此后,德、法、英、加、澳、印等国及我国的台湾省纷纷建起了不同处理规模的处理有机垃圾的蚯蚓养殖场 。2000年悉尼奥运会利用4 000万条蚯蚓使奥运村的垃圾实现了“不出村处理”。我国从20世纪80年代中期才开始由清华大学环境工程研究所开展了养殖蚯蚓处理生活垃圾的可行性研究, 1989年通过成果鉴定,肯定了该方法的可行性与优越性 。20世纪90年代末,上海市环境工程学校从上海城市生活垃圾特点出发,开展了蚯蚓处理城市生活垃圾应用研究,确定了蚯蚓处理生活垃圾是一项很有发展前景的方法,并具有良好的环境、经济和社会效益。但这些成果尚处于试验阶段,未能继续中试和推广应用[ 5 ] 。直到2000年在北京市海淀区环卫局的支持下,在三星庄垃圾场建了一座中试基地,标志着这一技术在中国实现产业化正拉开帷幕 。
1. 3　作为饲料添加剂　蚯蚓肉能散发出特殊气味,极易引诱和刺激鱼类、其他水产经济动物以及水产名贵动物的食欲。如,应用“太平二号”蚓作为中国对虾索饵引诱物质时,试验结果表明,蚯蚓的效果比文蛤好。在饵料中添加10%的蚯蚓浆液可获得较好的引诱效果。蚯蚓为动物性饵料,蛋白质含量高,能刺激蛋白酶的分泌,使其活性提高。用异唇蚓、带丝蚓和爱胜蚓的冻存品养殖虹鳟,结果表明鱼类生长快,投喂冻存品爱胜蚓的净增重量达0. 01极显著水平,投喂异唇蚓和带丝蚓的净增重量分别比鳟鱼颗粒饲料提高10. 48%和20. 16%。另在亲龟的日粮中加入30%左右的鲜活蚯蚓,其产蛋、孵化、成活率综合提高8. 6%以上。
1. 4　在兽医临床上的应用[ 7 ] 　蚯蚓味咸,性寒,有清热镇痉,利尿通淋,滋补通乳,敛疮解毒,平喘通咯的功效,主治高热惊狂、肺热咳喘、痉挛抽搐、尿涩水肿等疾患,其疗效颇佳。在兽医临床上的应用主要治疗以下疾病:家畜高热不退、家畜小便不利、家畜尿血、牛马大便秘结、母畜产后缺乳、猪牛肛门脱出、家畜水火烫伤、家畜抽搐、家畜心热风邪、畜禽促长、催肥、增蛋。
2　蚯蚓粪的应用
蚯蚓粪可以改善作物生长的土壤环境;增加土壤酶活性;提高土壤全氮及几种有效养分含量,其中有效磷增加最显著。蚯蚓粪还可以显著提高草莓的产量及其品质[ 8 ] 。研究表明:在有蚓粪的土壤中栽培和种植豌豆、油菜、黑麦、玉米、稞麦或马铃薯,可增产豌豆3倍、油菜6. 2倍、黑麦0. 6倍、玉米2. 5倍、稞麦1. 64倍、马铃薯1. 35倍。土壤元素测定结果表明,蚯蚓粪中可溶性大量元素的含量:硝态氮0. 46mg/kg,氨态氮127. 47 mg/kg,磷1 062. 27 mg/kg,钾6 008. 83mg/ kg,微量元素含量:铁51. 00mg/kg,锰26. 05mg/kg,铜5. 70mg/kg,锌35. 05 mg/kg,硼3. 35 mg/kg,含水量82. 10%。
2. 1　蚓粪对土壤物理性状的影响　施用蚓粪可以明显降低土壤容重,增加土壤总孔隙度。不同施肥处理对土壤微团聚体组成也有显著的影响。施用垃圾肥和蚓粪能显著提高小于10μm粒级微团聚体的含量,其中蚓粪的效果又优于垃圾肥。
2. 2　施用蚓粪对土壤农化性质的影响　氮、磷、钾化肥配施蚓粪或垃圾肥后,土壤有效养分含量均显著提高,而蚓粪的效果要优于垃圾肥。氮、磷、钾化肥配合施用蚓粪处理的土壤全氮、碱解氮、有效磷和有效钾比单施氮、磷、钾化肥处理分别提高30%、32%、43. 4%和17% ,且稍高于配施垃圾肥的处理。其中,土壤有效磷含量提高最多。单施氮、磷、钾化肥处理由于采用了生理酸性肥料硫酸钾,使土壤pH值下降了0. 7个单位,配合施用蚓粪或垃圾肥则可调节酸碱度,保持土壤的pH值稳定,有利于植物生长发育。
2. 3　施用蚓粪对土壤酶活性的影响　施用蚓粪可提高土壤中性磷酸酶、蛋白酶、脲酶和蔗糖酶的活性,与对照处理相比,蚓粪比垃圾肥及单施氮、磷、钾化肥更有利于提高土壤中这些酶的活性,这主要是蚓粪中含有大量微生物类群所致。土壤中的蔗糖酶对增加易溶性营养物质起重要作用;蛋白酶是一类作用于肽键的水解酶,其活性大小对土壤氮素影响较大;磷酸酶可加速土壤有机磷的脱磷速度;脲酶的多少则决定土壤有机氮的矿化速度。蚓粪对提高上述4种土壤酶的活性,势必提高供试土壤的供肥性能,最终会表现在作物的生长发育乃至产量和品质上。
试验表明,蚯蚓粪在一定程度上能够控制蔬菜类植物黄瓜苗期土传病害的发生 ,并表现出明显的促生长效应。蚯蚓粪控制病害的程度与蚯蚓粪的量有一定的关系,当蚯蚓粪与土体积比为20%时,控制病害的程度最大,防效达
96. 1%。蚯蚓粪在一定程度上能够控制一些蔬菜类植物苗期土传病害的发生的解释可能是蚯蚓粪中含有一些拮抗微生物。
2. 4　吸除臭气,改善环境质量　蚯蚓可以减少动物粪便中的臭气化合物产量,改善畜舍环境。曾正清等(2004)研究表明,蚯蚓粉能降低粪便pH值、干物质和粪便中吲哚的含量,但同时能增加乙酸、丙酸和3 - 甲基吲哚的浓度;王颂萍(2006)试验证明,用蚯蚓粪做垫料可以明显降低鸡舍内臭气(主要成分是氨气和硫化氢气体)含量,去除效果比锯屑做垫料时浓度明显下降,为鸡舍提供良好环境条件的同时未发现鸡群有异常表现。