中圖分類號:S641.204 文獻標志碼:A 文章編號:1002-1302(2025)10-0275-05
蚯蚓糞被稱為有機肥之王,是蚯蚓吞食有機廢棄物經(jīng)過消化道及微生物的分解作用后排出的糞便。大量研究表明,蚯蚓糞富含細菌、放線菌和真菌等大量微生物和腐殖酸、氨基酸、多糖、維生素等大量生物活性物質(zhì),同時蚯蚓糞還含有過氧化物酶、蛋白酶、脫氫酶、淀粉酶、纖維素酶、脂肪酶等活性酶和赤霉素、生長素、細胞分裂素等植物激素[1-3]。隨著研究的深入,更多的生物活性物質(zhì)將被發(fā)現(xiàn),蚯蚓糞的生物活性是其優(yōu)于一般有機肥的主要原因,因而近年來得到廣泛關(guān)注。普遍認為,蚯蚓糞在發(fā)展有機農(nóng)業(yè)和優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)上最具潛力。但由于蚯蚓糞的性質(zhì)受到多種因素的影響,目前尚無統(tǒng)一的標準,為了能進入市場,很多蚯蚓糞企業(yè)都按照有機肥標準對其進行加工。其中,水分含量低于 30% 是商品有機肥產(chǎn)品的一項硬性指標(NY525—2021《有機肥料》)。多年實踐表明,按有機肥標準加工的蚯蚓糞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用效果并不顯著,多數(shù)情況下僅僅將其作為普通有機肥施用,大大浪費資源。鑒于此,本研究從蚯蚓糞生物特性和有機肥含水量限量標準出發(fā),探討不同含水量蚯蚓糞的性質(zhì)及其對番茄幼苗生長的影響,為蚯蚓糞的規(guī)范生產(chǎn)、加工及使用提供參考依據(jù)。
1材料與方法
1.1 試驗地點
試驗地點位于廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院試驗大棚內(nèi)。
1.2 供試材料
供試蚯蚓品種為大平2號(赤子愛勝蚓),購自廣西尚蚓農(nóng)業(yè)有限公司。用于生產(chǎn)蚯蚓糞的物料主要有牛糞、豬糞和雞糞,均購自附近的畜禽養(yǎng)殖場。蔗糖濾泥(碳酸法的制糖濾泥)和木薯淀粉渣(生產(chǎn)乙醇的木薯淀粉渣)從附近的糖廠和淀粉加工廠獲得。栽培用的番茄品種為美國石頭番茄。
1.3 蚯蚓糞制作
將含水量 35%~40% 的牛糞、豬糞、雞糞、蔗糖濾泥、木薯淀粉渣按質(zhì)量分數(shù) 50% ! 10% ! 10% 125% (20 5% 配制成混合料,將混合料發(fā)酵 10~15d ,再將發(fā)酵過的物料放置到密封桶中,添加水分達到70%~80% ,同時添加 1% EM菌,混合均勻后密封發(fā)酵 10~15d ,再次將物料攪拌成粥樣狀。
將 1kg 半干的碎牛糞按 2cm 厚度鋪到蚯蚓養(yǎng)殖框中,再投放蚯蚓;1d以后,將粥樣狀物料按斑塊式投放到牛糞堆體上,斑塊間距 5cm ,當蚯蚓將粥樣狀物料分解為細碎的顆粒以后,再次投喂,重復操作,連續(xù)投喂60d,收集蚯蚓糞待試驗。蚯蚓分解物料期間,蚯蚓堆體濕度維持在 65%~75% 。含水量為65% 的蚯蚓糞的理化性質(zhì):有機質(zhì)含量 20.65% ,含N 1. 00% ! P205 1. 54% ! K2O 0.51% 、堿解氮438.8mg/kg 、有效磷457.5 mg/kg 、有效鉀4169.0mg/kg,pH 值7.62。
1.4 試驗設(shè)計
將蚯蚓糞攤放在滅菌的托盤內(nèi),置于遮光大棚內(nèi)陰干,通過稱重法檢測蚯蚓糞的含水量。蚯蚓糞設(shè)置4個含水量: 65% (實際含水量 65.08% ) 50% (實際含水量48. 85% )、 36% (實際含水量36.24% ) .25% (實際含水量 25.06% )。當蚯蚓糞達到設(shè)定含水量時,取樣,測定脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性和可培養(yǎng)微生物量。取不同含水量蚯蚓糞作為美國石頭番茄的育苗基質(zhì)。為了保證各育秧盤蚯蚓糞的營養(yǎng)含量一致,設(shè)定各育苗穴的蚯蚓糞干基相同,做法是:先將 65% 含水量蚯蚓糞平鋪到育秧盤中,再將其倒出,稱重,根據(jù)其重量換算其他含水量蚯蚓糞的用量,最后將稱重后的不同含水量的蚯蚓糞平鋪到50孔育苗盤中。將經(jīng)過催芽以后芽長 0.1~0.2cm 的美國石頭番茄種子點播到育苗穴中,每穴1顆,播種結(jié)束后,所有育苗盤均勻噴水,保持基質(zhì)含水量在 60% 左右,培養(yǎng)期間不施用任何肥料,全程所有育苗盤水分供應(yīng)保持一致。不同培養(yǎng)時間測定番茄幼苗的株高及葉片SPAD值,培養(yǎng)結(jié)束后取代表性植株10株并測定葉面積、根系長度、體積、平均直徑、地上部及地下部干物重等指標。
1.5 調(diào)查指標及方法
1.5.1蚯蚓糞測定指標及方法有機質(zhì)含量、pH值、全氮含量 ?P205 含量 ??K20 含量按NY525—2012《有機肥料》標準中的方法測定,堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別按堿解擴散法、碳酸氫鈉法和乙酸銨-火焰光度法測定,所有基質(zhì)養(yǎng)分含量均以濕基計算[4]。土壤微生物數(shù)量采用常規(guī)培養(yǎng)法:細菌使用牛肉膏蛋白肺培養(yǎng)基,真菌使用馬丁培養(yǎng)基,放線菌使用改良高氏I號培養(yǎng)基[5]。采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定土壤脲酶活性;采用磷酸苯二鈉比色法測定土壤磷酸酶活性;采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶活性[6]
1.5.2番茄幼苗測定指標及方法株高:測定幼苗莖基部到莖頂生長點的高度。葉片SPAD值:在幼苗生長期內(nèi),用托普云農(nóng)TYS-BC12型葉綠素測定儀測定最大葉片的SPAD值。葉片面積和根系的體積、表面積、直徑、長度:小心從育秧盤種取出番茄幼苗的根系,用自來水沖洗干凈,再用EPSON-2400掃描儀測定葉片的表面積及根系的總表面積、總長度、總體積、平均直徑。地上部及地下部干物質(zhì)積累量:取整株番茄植株,分成根和地上部,105°C 殺青 30min ,再 65°C 烘干到恒重,稱重。根系活力:采用TTC法測定。
1.6 數(shù)據(jù)處理
采用Excel2013、SPSS23.0ANOVA模塊對試驗數(shù)據(jù)進行整理和方差分析。
2 結(jié)果與分析
2.1不同含水量蚯蚓糞的微生物含量和酶活性
2.1.1微生物數(shù)量由表1可知, 65% 含水量處理的蚯蚓糞的細菌數(shù)量與 50% 含水量處理相同,兩者顯著高于 36% ) 25% 含水量處理的蚯蚓糞,分別高出2.8倍, 36% 含水量處理也顯著高于 25% 含水量處理,高出3倍。但從真菌數(shù)量看,4個含水量處理間均無顯著差異。放線菌數(shù)量以 65% 含水量處理最低,其次是 25% 含水量處理, 50% 和 36% 含水量處理之間無顯著差異。
2.1.2酶活性由表1可知,蚯蚓糞的脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性隨著含水量的降低而降低。但 65% 含水量處理和 50% 含水量處理的脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性無顯著差異,而這2個處理的酶活性均顯著高于 36% 含水量處理和 25% 含水量處理。其中, 65% 含水量處理的脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性比 36% 含水量處理分別高 83.6% (2 ,36.8% 和 61.1% ,比 25% 含水量處理分別高 178.4%.68.83% 和 129.9% : 50% 含水量處理的脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性比 36% 含水量處理分別高 71.7% (204號 ,35.3% 和 53.5% ,比 25% 含水量處理分別高160. 32% 66.9% 和 19.02% 36% 含水量處理的脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性比 25% 含水量處理分別高 51.6%.35.3% 和 53.5% 。
2.2不同蚯蚓糞含水量基質(zhì)對番茄幼苗株高的影響
由表2可知,不同含水量處理的番茄幼苗株高差異在培養(yǎng)后 15d 表現(xiàn)出來,主要表現(xiàn)為低含水量處理顯著低于高含水量處理。在整個培養(yǎng)期間,65% 含水量處理與 50% 含水量處理的番茄幼苗株高無顯著差異,但在培養(yǎng)15d以后,兩者的株高顯著高于 36% 含水量處理和 25% 含水量處理。其中,25% 含水量處理的番茄幼苗株高在培養(yǎng)后15、20、25,30d 分別比 65% 含水量處理低 8.9% 28.91% 、28.57% (204號 ,30.83% 。
2.3不同含水量蚯蚓糞基質(zhì)對番茄幼苗葉片SPAD值的影響
SPAD值能表征植物葉片的葉綠素含量,間接反映植物的光合能力。不同含水量處理的番茄幼苗葉片的SPAD值出現(xiàn)顯著差異的時間是在培養(yǎng)20d后(表3),晚于番茄幼苗株高。但與番茄幼苗株高的趨勢相同, 65% 含水量處理與 50% 含水量處理的番茄幼苗葉片SPAD值在整個培養(yǎng)期間無顯著差異,兩者明顯高于 36% 含水量處理和 25% 含水量處理。在培養(yǎng) 20.25.30d 時, 36% 含水量處理的番茄幼苗SPAD值較 65% 含水量處理分別低 12.0% !22.4% 和21. 4% : 25% 含水量處理的番茄幼苗SPAD值較 65% 含水量處理分別低 18. 9% !26.5%o% 和 24.2% 。
2.4不同含水量蚯蚓糞基質(zhì)對番茄幼苗干物質(zhì)積累量、葉片總面積、根系生長的影響
播種后30d,調(diào)查單株番茄幼苗的地上部干物質(zhì)積累量、地下部干物質(zhì)積累量、葉片總面積和根系的總長度、總體積、總表面積、平均直徑等參數(shù),結(jié)果見表4。除了根系平均直徑指標外,其他指標均表現(xiàn)為 65% 含水量處理與 50% 含水量處理間無顯著差異,且均顯著高于 36% 含水量處理和 25% 含水量處理。其中, 25% 含水量處理的番茄幼苗的地上部十物質(zhì)重、地下部干物質(zhì)重、葉面積和根系的總長度、總體積、總表面積、平均直徑分別比 65% 含水量處理小 45.8%52.6%52.5% 和 23.82% ;葉片總面積則降低 45.12% 。
2.5不同含水量蚯蚓糞基質(zhì)對番茄幼苗根系活力的影響
根系活力是植物生長過程中的一個重要的生理參數(shù),它可以直觀地反映植物根系生命活動的強弱。播種后30d,取番茄幼苗并測定其根系活力,結(jié)果(圖1)表明,與番茄幼苗的株高和葉片SPAD值趨勢一樣,不同含水量蚯蚓糞對番茄幼苗根系活力有顯著變化。其中, 65% 含水量處理與 50% 含水量處理間無顯著差異,且均顯著高于 36% 含水量處理和 25% 含水量處理。 36% 含水量處理和 25% 含水量處理分別比 65% 含水量處理低44. 7% 和64.8% 。
2.6 相關(guān)性分析
將培養(yǎng) 30d 的番茄幼苗的株高、干物質(zhì)重、根系長度、根系體積、根系表面積、根系平均直徑、整株葉片面積與蚯蚓糞的微生物數(shù)量、酶活性進行相關(guān)性分析,結(jié)果見表5。由表5可知,蚯蚓糞的真菌、放線菌數(shù)量與番茄幼苗的生長性狀指標無顯著相關(guān),蚯蚓糞的脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性及蚯蚓糞的細菌數(shù)量均與番茄幼苗的生長性狀指標(根系總體積除外)呈極顯著相關(guān)。說明蚯蚓糞的酶活性及細菌數(shù)量對番茄幼苗的生長存在顯著影響。
3討論與結(jié)論
微生物是土壤的主要組成部分,在維持土壤健康、調(diào)節(jié)養(yǎng)分供給上發(fā)揮重要作用。蚯蚓糞含有大量的有益細菌,宋曉賀等利用ITS和16SrRNA高通量測序技術(shù)檢測到蚯蚓糞含有34個細菌菌門,優(yōu)勢菌門為變性菌門,其次為擬桿菌門、酸桿菌門、放線菌門和浮霉菌門,優(yōu)勢菌目為浮霉狀菌目、根瘤菌目和噬纖維菌等大量生防細菌[8]。在連作土壤上施用蚯蚓糞后,土壤微生物區(qū)系發(fā)生變化,真菌數(shù)量與細菌數(shù)量的比值呈現(xiàn)下降趨勢,土壤由“真菌型”向\"細菌型”轉(zhuǎn)變,連作障礙有所緩解[9]。趙鳳艷等研究發(fā)現(xiàn),蚯蚓糞施入設(shè)施番茄連作土壤后,土壤真菌門級優(yōu)勢菌(如擔子菌門)相對豐度比空白對照降低了 18% [10]。Zhao 等研究指出,在溫室黃瓜連作條件下,施用蚯蚓糞基肥可以提高黃瓜的產(chǎn)量和品質(zhì),并減少有益真菌和致病真菌的相對豐度,這對根際土壤微生物群落有著積極的影響[11]因此,維持蚯蚓糞的有益細菌數(shù)量對維持蚯蚓糞的功能有重要作用。在本試驗中, 65% 含水量處理與50% 含水量處理的蚯蚓糞細菌數(shù)量相同且顯著高于36% 和 25% 含水量處理,這表明適宜的含水量(50%~65% )對蚯蚓糞細菌的繁殖和生長較為有利。蚯蚓糞真菌數(shù)量在4個含水量處理間均無顯著差異,這表明蚯蚓糞的真菌數(shù)量受其本身的含水量影響不大。在本試驗中,蚯蚓糞放線菌數(shù)量沒有一定的規(guī)律,以 65% 含水量處理最少,其次是 25% 含水量處理, 50% 和 36% 含水量處理無顯著差異,這可能表明放線菌在特定蚯蚓糞含水量( 36% \~50% )區(qū)間內(nèi)能夠保持相對穩(wěn)定的數(shù)量,過高或過低的含水量都不利于其生存,但其相關(guān)機制有待進一步研究。
有研究表明,蚯蚓糞施入連作土壤后能不同程度提高連作土壤中的多酚氧化酶、蔗糖酶、脫氫酶、過氧化氫酶和脲酶的活性,進而促進養(yǎng)分循環(huán),提高土壤肥力[12-13]。劉嬋娟等研究發(fā)現(xiàn),減量化肥配施 25% 蚯蚓糞肥較常規(guī)施肥增加了土壤脲酶和過氧化氫酶活性,番茄的產(chǎn)量增加了 10.67% ,氮肥利用率提升了 37.00%~128.36% ,可見維持蚯蚓糞施用對酶活性的調(diào)節(jié)作用可以直接影響作物的養(yǎng)分吸收和生長[14]。本試驗結(jié)果表明, 65% 含水量處理和 50% 含水量處理的脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性無顯著差異,但均顯著高于 36% 含水量處理和 25% 含水量處理,說明適宜含水量對于維持蚯蚓糞本身較高的脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性有重要作用。
以不同含水量的蚯蚓糞作為基質(zhì)栽培番茄幼苗,番茄幼苗生長隨蚯蚓糞的含水量表現(xiàn)出顯著的規(guī)律性。番茄幼苗的株高、干物質(zhì)積累量、根系生長特性、根系活力、葉片面積、葉片光合特征等指標在蚯蚓糞含水量在 50%~65% 差異不顯著,說明這個含水量區(qū)間能穩(wěn)定維持蚯蚓糞的作物促生功能。但當含水量降低到 36% 時,番茄幼苗的各項指標均較 50%~65% 含水量處理顯著降低,當蚯蚓糞的含水量控制到 25% (按有機肥含水量標準)時,番茄植株各項指標隨之降低,說明過分干化可能會影響蚯蚓糞對作物的促生功能。
對蚯蚓糞性質(zhì)及番茄幼苗的指標進行相關(guān)性分析,發(fā)現(xiàn)番茄幼苗生長與蚯蚓糞的微生物數(shù)量、酶活性均有顯著的正相關(guān)關(guān)系。說明蚯蚓糞的微生物數(shù)量和酶活性與其作物促生功能密切相關(guān)。
綜上所述,蚯蚓糞的含水量對于其自身特性及功能的發(fā)揮具有相關(guān)性。當蚯蚓糞含水量維持在50%~65% 時,能夠有效保持其微生物活性和酶活性,同時充分發(fā)揮其對作物的促生功能,生產(chǎn)上應(yīng)該為蚯蚓糞制定相應(yīng)的標準。
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