摘要：為解決畜牧生產中大量糞污和中藥渣對環(huán)境污染的問題，探索中藥渣和牛糞資源化利用的新途徑，試驗設處理A［牛糞+黃藿口服液藥渣（黃芪和淫羊藿煎煮后的藥渣）］、處理B（牛糞+黃芪）、處理C（牛糞+淫羊藿）和處理D（牛糞，對照）對蚯蚓的后期幼蚓進行飼喂，觀察各處理對蚯蚓的體重、體長以及最終的產繭量、蚓繭孵化時間和孵化率的影響。結果表明，4個處理下蚯蚓的生長趨勢均為先升高后降低，黃藿口服液藥渣可顯著提高蚯蚓的生長和繁殖性能；蚯蚓堆肥可提高物料全氮含量和pH，降低有機碳含量，黃藿口服液藥渣搭配牛糞進行堆肥還可提高堆肥產物全磷含量。

關鍵詞：牛糞；中藥渣；蚯蚓；生長繁殖；理化性質

中圖分類號：S899.8；S141.4" " " " "文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2023）03-0052-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.03.010 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of traditional Chinese medicine residue with cow dung on earthworms growth and material physicochemical properties

LI Yang， MA Zhan-fei， MA Xiao-yong， KANG Jun-gang， WANG Ya-bo，

ZHU Yun-di， ZUO Jin-yan， JIANG Guo-jun

（College of Veterinary Medicine（Traditional Chinese Veterinary Medicine）， Hebei Agricultural University， Baoding" 071000， Hebei， China）

Abstract： In order to solve the problem of environmental pollution caused by fecal waste in livestock production and traditional Chinese medicine residues， and to explore a new way of resource utilization of traditional Chinese medicine residues and cow manure， the experiment set treatment A （cow manure + residues of radix Astragalus and Epimedium after decoction）， treatment B （cow manure + Astragalus）， treatment C （cow manure + Epimedium） and treatment D （cow manure， control） to feed the late larvae of earthworms. The effects of these treatments on the weight， body length， cocoon production， incubation time and hatching rate of earthworms were observed. The results showed that the growth trend of earthworms increased first and then decreased under the four treatments. The residue of radix Astragalus and Epimedium after decoction could significantly improve the growth and reproductive performance of earthworms. Earthworm composting could increase the content of total nitrogen and pH of materials， and reduce the content of organic carbon. The composting of residues of radix Astragalus and Epimedium after decoction with cow manure could also increase the content of total phosphorus.

Key words： cow manure；traditional Chinese medicine residue；earthworm；growth and reproduction；physical and chemical properties

隨著養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，養(yǎng)殖過程中存在的糞污過?，F象成了制約養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展和環(huán)境友好的一個重要因素［1］。中國作為世界畜產品第一大生產和消費國，其養(yǎng)殖過程中糞污問題嚴重，超過了土地所能容納的最適負荷量［2］。糞污的大量堆積造成大量溫室氣體以及臭味氣體的排放，給空氣質量造成了很大影響［3］。牛糞中含有大量的氮、磷、鉀等元素，在堆積過程中糞便經過淋溶會影響土壤養(yǎng)分，并使水體受到污染［4］；另外，糞便中還含有一定量的病原微生物、藥物殘留和重金屬等，給人民生命健康帶來了威脅［5］。

據統(tǒng)計，中國每年中藥產量為7 000萬t，產生藥渣約3 000萬t。中藥生產過程中產生的藥渣多采取露天堆放、衛(wèi)生填埋、焚燒等方式處理，可能造成環(huán)境污染。然而，經提取后的中藥渣仍然含有藥用成分，其藥用活性成分殘留一般在30%～50%［6］。這些隨意堆置的大量藥渣不僅影響環(huán)境，更造成藥渣中營養(yǎng)及藥用成分的極大浪費。

蚯蚓堆肥處理糞污作為一項傳統(tǒng)技術能有效處理畜禽糞便以及植物垃圾，將其應用到牛糞與中藥渣的處理中具有很大的潛力，不僅可以使農業(yè)廢棄物得到資源化利用，更保護了生態(tài)環(huán)境，拓展了畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方式。黃藿口服液是由黃芪（Astragalus）和淫羊藿（Epimedium）提取制成，具有補氣扶正、助陽固本的功效，臨床上用于提高雞的免疫力，促進雞生長發(fā)育，防治蛋雞產蛋率的下降。本試驗利用牛糞與黃藿口服液藥渣進行蚯蚓堆肥處理試驗，探究中藥渣對蚯蚓適應性和生長發(fā)育的影響，研究其對物料理化性質的影響，為利用蚯蚓堆肥處理牛糞與藥渣提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗動物為赤子愛勝蚯蚓的后期幼蚓（若蚓），體質健康，體重在200～400 mg，購自河北省石家莊市蚯蚓養(yǎng)殖基地。試驗中藥為黃芪和淫羊藿，購自保定冀中藥業(yè)有限公司。

試驗所用試劑有二氧化硅、30%過氧化氫、鄰啡啰啉指示劑、二硝基酚指示劑、重鉻酸鉀、硫酸亞鐵、硼酸、濃硫酸、釩鉬酸銨、偏釩酸銨、濃鹽酸、濃硝酸、磷酸二氫鉀、氯化鉀、氫氧化鈉等，均為分析純，購于上海賢鼎生物科技有限公司；氯仿、異丙醇、無水乙醇，購于TRIZOL Ivvitogen公司；DEPC水，購于Sigma-Aldrich公司。

1.2 方法

1.2.1 試驗處理 試驗選用體質健康的赤子愛勝蚯蚓的后期幼蚓（若蚓），用中藥渣、牛糞配比為3∶7的物料飼喂，室外養(yǎng)殖32 d。試驗設A［牛糞+黃藿口服液藥渣（黃芪和淫羊藿煎煮后的藥渣）］、B（牛糞+黃芪）、C（牛糞+淫羊藿）和D（牛糞，對照）4個處理。各處理用牛糞和中藥或中藥渣（一層中藥或藥渣，一層牛糞）鋪設蚯蚓床完成后，灑水3遍使其完全潤濕，再將10條若蚓放置養(yǎng)殖床上，觀察其狀態(tài)，確定養(yǎng)殖床適宜。狀態(tài)適宜后，每組放入100 g蚯蚓，室外養(yǎng)殖32 d，每2 d檢查1次，定期灑水以保證養(yǎng)殖床濕度在60%～70%，常規(guī)養(yǎng)殖。0、8、16、24、32 d將盆內基料和蚯蚓全部倒出，每組隨機取20條蚯蚓，處理A、處理D各取物料100 g，備用。

1.2.2 蚯蚓生長繁殖指標測定 試驗前平均體重=隨機取20條蚯蚓總重量/20；試驗末平均體重=隨機取20條蚯蚓總重量/20；平均日增重=（試驗末平均體重-試驗前平均體重）/32；統(tǒng)計32 d試驗后1 000 g物料混合物中的蚯蚓繭數量，將其撿出，在相同環(huán)境中孵化，記錄蚯蚓繭孵化時間及蚯蚓繭孵化率。

1.2.3 物料理化指標測定 因戶外氣候影響，物料理化指標僅測定了0～24 d，具體測定指標如下。①pH測定。稱取風干物料2.5 g，用去離子水以料水比" " 1∶10稀釋混合，37 ℃搖床振蕩30 min，2 500 r/min離心5 min，取上清液，pH計測定pH。②有機碳的測定。按公式計算有機碳含量。w=c（V0-V）×0.003×100×1.5×5/m（1-X0），式中，c為標定標準溶液的濃度，單位為mol/L；V0為空白試驗時消耗標定標準溶液的體積，單位為mL；V為樣品測定時消耗標定標準溶液的體積，單位為mL；m為風干樣品質量，單位為g；X0為風干樣含水量。③全氮含量的測定。按照NYT 297—1995測定。④全磷含量的測定。按照NYT 298—1995測定。⑤全鉀含量的測定。按照NYT 299—1995測定。

1.2.4 數據統(tǒng)計分析 試驗數據采用SPSS 26.0統(tǒng)計軟件進行描述性統(tǒng)計與單因素方差分析，結果采用平均值±標準差來表示。

2 結果與分析

2.1 中藥渣對蚯蚓生長繁殖的影響

2.1.1 對蚯蚓生長的影響 由表1可知，8 d時，蚯蚓平均體重處理B最小，顯著低于處理D（Plt;0.05），極顯著低于處理A和處理C（Plt;0.01）；蚯蚓平均體長處理A顯著高于處理D（Plt;0.05），處理B、處理C與處理A、處理D差異均不顯著（Pgt;0.05）。16 d時，蚯蚓平均體重處理A極顯著高于其他處理、處理B極顯著低于其他處理（Plt;0.01），處理C與處理D差異不顯著（Pgt;0.05）；蚯蚓平均體長處理A極顯著高于其他處理（Plt;0.01）。24 d時，蚯蚓平均體重由高到低依次為處理A、處理B、處理C、處理D，處理A、處理B與處理C、處理D差異極顯著（Plt;0.01）；蚯蚓平均體長處理A顯著高于處理C、處理D（Plt;0.05）。32 d時，蚯蚓平均體重處理A極顯著高于其他處理（Plt;0.01），處理B極顯著高于處理C、處理D（Plt;0.01）；蚯蚓平均體長處理A顯著大于處理B（Plt;0.05），處理A、處理B極顯著高于處理C、處理D（Plt;0.01）。試驗表明，黃藿口服液藥渣具有促進蚯蚓增長的作用；黃芪在堆肥后期有促進蚯蚓增重作用；淫羊藿對蚯蚓生長沒有明顯作用。

2.1.2 對蚯蚓繁殖的影響 由表2可知，蚯蚓堆肥32 d后，基料中含蚯蚓繭數量由高到低依次為處理C、處理A、處理D、處理B，且各處理間差異極顯著（Plt;0.01）；孵化時間處理B極顯著長于其他處理" "（Plt;0.01），其他各處理孵化時間相近（Pgt;0.05）；孵化率處理B極顯著低于其他處理（Plt;0.01），其他各處理孵化率相近（Pgt;0.05）。試驗表明，黃藿口服液藥渣和淫羊藿均能提高蚯蚓的產繭量，但對蚯蚓繭的孵化時間和孵化率沒有明顯影響，黃芪對蚯蚓繁殖性能有抑制作用。

2.2 中藥渣對物料理化性質的影響

2.2.1 對物料pH的影響 由圖1可知，處理A物料的pH變化呈先升高后降低再升高的趨勢，0～16 d為先升高再降低的過程，此時pH在7.0～7.5波動；在16～24 d時，pH為升高過程，最終為7.8，為偏堿性的pH范圍。對照的pH呈先升高再緩慢降低的趨勢，0～8 d為pH升高過程，此時pH由低于7.0升高至接近8.0，為偏堿性的范圍；8～24 d pH緩慢降低，并穩(wěn)定在7.5以上。變化過程中，對照在8～16 d的pH一直高于處理A，但最終處理A的 pH比對照高。試驗表明，蚯蚓堆肥過程會提高物料的pH。

2.2.2 對物料有機碳含量的影響 由圖2可知，處理A的有機碳含量在0～16 d一直高于對照，且此時處理A的有機碳含量變化不明顯，在16～24 d時，有機碳含量明顯降低，由400 g/kg左右降至350 g/kg左右；對照的有機碳含量在0～24 d呈持續(xù)下降趨勢，最終有機碳含量也降至350 g/kg左右。試驗表明，中藥渣加入后提高了物料中的有機碳含量；物料經過蚯蚓堆肥處理，有機碳含量降低。

2.2.3 對物料全氮含量的影響 處理A與對照在0～24 d的堆肥過程中，全氮含量逐漸升高，且堆肥過程中兩處理物料全氮含量差異不明顯（圖3）。試驗表明，蚯蚓堆肥過程可提高物料中全氮含量，中藥渣的加入對堆肥過程中全氮含量沒有明顯作用。

2.2.4 對物料全磷含量的影響 處理A物料在" " "0～24 d堆肥過程中，全磷含量逐漸升高，由初始的接近5 g/kg升高至接近12 g/kg（圖4）。與對照相比，黃藿口服液藥渣的加入對物料全磷含量提升作用極顯著（Plt;0.01）。對照的全磷含量在整個堆肥過程中沒有明顯變化。試驗表明，黃藿口服液藥渣可極顯著" "（Plt;0.01）提升堆肥過程中物料全磷含量，而直接利用牛糞進行蚯蚓堆肥對堆肥過程中物料全磷含量沒有明顯作用。

2.2.5 對物料全鉀含量的影響 由圖5可知，處理A和對照堆肥過程中全鉀含量變化趨勢相同，均為先升高后降低的趨勢。堆肥過程中，處理A在8 d時出現全鉀含量最高值，對照在16 d時出現全鉀含量最高值；且處理A全鉀含量最高值高于10.00 g/kg，對照全鉀含量最高值低于10.00 g/kg。8～16 d堆肥過程中，處理A物料全鉀含量顯著（Plt;0.05）或極顯著（Plt;0.01）高于對照。在24 d時兩處理物料全鉀含量降低，且無明顯差異，與0 d時無明顯差別。

3 討論

3.1 中藥渣堆肥對蚯蚓生長繁殖的影響

堆肥試驗發(fā)現，黃藿口服液藥渣對蚯蚓體長和體重的增長有促進作用。在此過程中，藥渣中殘留藥物成分影響蚯蚓增重，物料的營養(yǎng)含量對蚯蚓的增重也有影響［7］。Balachandar等［8］的研究表明，綠色廢棄物和牛糞搭配進行堆肥可促進蚯蚓生長，并認為物料中有更多蚯蚓易消化的多糖和微生物，從而提高了蚯蚓能量的攝入。Biruntha等［9］的研究認為，物料中的菌群會影響蚯蚓的生長，且物料中的菌群與C/N有關。由此可知，中藥渣的加入會豐富物料的纖維含量，提高物料的適口性，改變物料中菌群數量及種類，最終促進蚯蚓生長。試驗發(fā)現，堆肥過程中搭配黃芪可使堆肥后期蚯蚓增重明顯，但很快又降低，這可能是由于前期黃芪中多酚、生物堿等成分對蚯蚓產生抑制作用，經堆肥后，多酚、生物堿等成分得到分解，使得物料更適宜蚯蚓的生長和食用，導致蚯蚓體重在后期增加。由試驗結果可知，淫羊藿促進蚯蚓繁殖產繭的作用最明顯，黃藿口服液藥渣作用次之，這主要與淫羊藿所含成分有關。而對于蚯蚓繭的孵化時間和孵化率，除黃芪加入后，蚯蚓繭的孵化時間變長，孵化率降低，其他處理均無明顯變化。蚯蚓繭的平均孵化時間在20 d左右，而孵化時間和孵化率更多與環(huán)境有較大關系，適宜的環(huán)境中蚯蚓繭孵化時間較短。中藥渣的搭配對蚯蚓繭孵化率、孵化時間沒有明顯影響。由此可見，蚯蚓的產繭與物料營養(yǎng)物質含量以及C/N有關。蚯蚓堆肥過程中蚯蚓的體長變化呈先增長后縮短的趨勢，與蚯蚓體重變化趨勢相似，這也與初期物料營養(yǎng)物質含量豐富，后期物料營養(yǎng)物質含量不足有關。另外，堆肥過程前期物料環(huán)境為中性環(huán)境，氧氣充足，更有利于蚯蚓的生長。因此，蚯蚓的體長變化也與物料的質量和所處環(huán)境有關。由此可知，堆肥過程中蚯蚓體長增長變化不是由單一因素所決定的，仍需進一步研究。

3.2 中藥渣堆肥對物料理化性質的影響

蚯蚓適宜生長環(huán)境為中性，在本研究中物料的pH先升高后降低，最終物料的pH偏堿性。有研究發(fā)現，蚯蚓堆肥過程中物料的pH由偏堿性降至偏中性范圍，并認為導致pH降低的原因為堆肥過程中氮、磷的礦化以及物料礦化過程中產生中間有機酸導致［10］。Jain等［11］的研究認為，物料中纖維素含量高時會使物料的pH降低。但也有研究認為，堆肥過程中pH的變化為動態(tài)過程［12］，這一觀點也與本試驗中加入黃藿口服液藥渣處理的pH變化規(guī)律相符合。堆肥過程中隨著牛糞的加入，牛糞中含氮物質會降解成為銨類化合物，從而導致物料pH升高，隨后在銨態(tài)氮、硝態(tài)氮逐漸形成穩(wěn)定狀態(tài)后，有機酸含量升高情況下又會導致pH降低［13］。但本試驗中，最終物料pH仍較高，可能與長期堆肥過程中會有未觀察到的死亡蚯蚓以及蚯蚓繭的存在有關，因為死亡的蚯蚓以及蚯蚓繭會導致物料中蛋白質含量升高，從而影響最終物料的pH。蚯蚓堆肥過程中有機碳含量呈逐漸降低趨勢，說明該過程物料中的纖維素在被逐漸降解。碳在代謝過程中會作為能量物質被消耗，堆肥過程中，蚯蚓會將其消耗轉化為二氧化碳排出。除蚯蚓腸道微生物會消耗有機碳外，物料中的微生物同樣會對有機碳進行消耗，最終以二氧化碳的形式釋放。Yu等［14］的研究中也有相同發(fā)現，在物料降解過程中碳的分解是被蚯蚓和物料中的微生物共同分解，并以二氧化碳的形式釋放。本試驗有機碳逐漸降低的趨勢也與前人研究的結果相似［15］。綜上所述，堆肥過程中，有機碳的變化是蚯蚓與菌群共同作用的結果。通過蚯蚓堆肥可以使物料中難以降解的纖維素得到有效降解，最終使物料中有機碳含量降低。

試驗組和對照組物料中全氮含量經堆肥后均增加，最終兩組全氮含量差異不大。堆肥過程中，全氮含量的增長與物料經蚯蚓消化后轉為蚯蚓的排泄產物以及蚯蚓在物料運動過程中留下身體含氮豐富的黏液有關［16］。試驗中，蚯蚓在物料中運動使得物料產生一個好氧環(huán)境，可減少硝化過程中二氧化氮的損失，使物料中全氮含量升高。研究發(fā)現，當物料中蚯蚓數量越多、蚯蚓繭越多時，物料全氮變化越明顯，由此可知蚯蚓與物料中全氮含量之間有密切聯系［17］。本試驗中藥渣對提升物料全氮含量沒有明顯作用，這與前人試驗中加入綠色廢棄物進行堆肥，最終導致堆肥物料的全氮含量更高結果不同［18］。這可能是堆肥過程改變了物料中纖維素酶的含量，從而影響蚯蚓的活動狀態(tài)，最終導致黃藿口服液藥渣處理對提高物料中全氮含量作用不明顯。

本試驗堆肥期間，黃藿口服液藥渣處理全磷含量顯著升高。研究認為，蚯蚓堆肥過程中會因為蚯蚓分解物料中的有機質，最終導致總磷含量增加［15］；堆肥過程中蚯蚓腸道酶會促使物料中有機酸、磷酸酶的形成以及腐植酸介導物料微生物活性改變，使得物料中含磷復合體分解，導致蚯蚓堆肥后物料總磷含量增加［19］；牛糞經過蚯蚓堆肥比普通堆肥物料中的全磷含量更高［20］。本試驗對照物料中全磷含量沒有顯著變化，與Varma等［16］的研究中全磷含量不變化或略有減少的結果一致。這說明牛糞直接進行蚯蚓堆肥不一定提高全磷含量，全磷含量的增加或減少還可能與堆肥過程中的微生物相關，蚯蚓對物料中全磷含量的影響仍需進行深入探討。

鉀在堆肥過程中均呈先升高后降低的趨勢。Gusain等［19］在堆肥的14～21 d出現了全鉀的峰值，與本試驗一致，說明堆肥過程中鉀含量不會持續(xù)增加。Ramnarain等［21］的研究發(fā)現，綠色植物廢棄物搭配牛糞進行蚯蚓堆肥后，物料中全鉀含量變化更明顯，與本研究結果相同。Boruah等［18］的研究發(fā)現，在纖維素含量更高的物料中溶鉀細菌更豐富，最終使物料中全鉀含量升高。物料中鉀的增長與物料中溶鉀微生物群落以及蚯蚓的活動有著密不可分的關系。

4 小結

蚯蚓堆肥可提高物料全氮含量和pH，降低有機碳含量；黃藿口服液藥渣可提高蚯蚓的生長和繁殖性能，搭配牛糞進行堆肥還可提高堆肥產物中全磷含量。

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