蚯蚓堆肥前后對污泥肥力和小白菜種子發芽情況的影響

孫軍平 湯金鑫

摘要[目的]主要研究蚯蚓堆肥前后對污泥肥力和小白菜種子發芽情況的影響。[方法]利用蚯蚓堆肥處理污泥，通過測定堆肥前后污泥全氮、有效氮、全磷、有效磷、全鉀、有效鉀的變化，研究蚯蚓堆肥對污泥肥力的影響；利用堆肥處理后的污泥培養小白菜種子，通過測定發芽勢、發芽指數和發芽率，研究堆肥后污泥肥力變化對其發芽率的影響關鍵詞肥力；蚯蚓堆肥；污泥

中圖分類號S153.6文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）21-07011-03

Effect of Sludge Fertility and Pakchoi Germination Pre and Post Earthworm Composting

SUN Junping et al （Jiangsu Rotam Chemistry Co. Ltd， Kunshan， Jiangsu 215301）

Abstract[Objective]The research aimed to study the effects of sludge fertility and pakchoi germination pre and post earthworm compositing. [Method] Earthworm was used to compost sludge. And the changes of total nitrogen， available nitrogen， total phosphor， available phosphor， total potassium and available potassium were detected. The composted sludge was used to cultivate pakchoi， and the effects of fertility change on germination potential， germination index and germination rate were detected. [Result]The total nitrogen of experimental group A1 to A5 （except A2） was respectively reduced by 27%， 26%， 21% and 18%. The total phosphorus in group A2 increased by 1.6 times. Effective potassium in A2 was increased by 20%. The lowest germination percentage group was A5. [Conclusion] Earthworm composting enhanced the nitrogen content of sludge， while effectively reduced the total nitrogen. Both total phosphorus and available phosphorus content increased. Total phosphorus content was growing faster than the increase in available phosphorus in large. Total potassium and available potassium content changed in small. At the same time， the seed germination of Chinese cabbage earthworm composting test was conducted. The result showed that sewage sludge potential impact on germination energy and germination could be improved by adding accessories to the pakchoi， and the trend of germination index was in line with the germination.

Key words Fertility； Earthworm composting； Sludge

蚯蚓堆肥的原理是利用蚯蚓、土壤中微生物的作用，通過在土壤中養殖蚯蚓，利用兩者的代謝將土壤中的有機物降解。在整個過程中，土壤中的氮、磷、鉀等元素的濃度會發生變化。Kaushik等[1]進行過污泥、牛糞和農村廢物共同堆肥，并且檢測過程中各成分的含量變化；Aiancon等[2]發現利用蚯蚓堆肥后，土壤中以真菌和細菌為食的線蟲種群數量明顯增多，且氮磷、微生物種群均有一定程度的增加；Garg等[3]也曾做過蚯蚓堆肥對廚房垃圾、農村生活垃圾和工業垃圾等處理后的成分變化分析。蚯蚓堆肥最早在國外應用。我國在20世紀末才有一定的技術實踐和積累。邱江平[4]在2000年通過對國內外研究進展進行總結概括，指出蚯蚓在有機物含量高的廢物降解中成效顯著，并且系統介紹了蚯蚓與微生物對有機質降解的相互促進作用，同時介紹了蚯蚓堆肥的幾種應用實例。部分學者研究了蚯蚓堆肥后引起畜禽糞便中各種有機成分的變化、微生物種群分析[5]。劉莊泉等[6]在處理上海郊區存在的廢物利用的是蚯蚓堆肥和好氧堆肥兩者共同處理的方法。石磊等[7]致力于有機垃圾蚯蚓堆肥處理技術的研究和應用。劉亞納等[8]研究了特定蚯蚓——赤子愛勝蚓的堆肥效果，并對其處理后的產物碳、氮、磷含量進行分析、檢測。筆者對污泥蚯蚓堆肥前后污泥的肥力進行研究，比較總氮、有效氮、總磷、有效磷、總鉀、有效鉀的變化特點，同時用該蚯蚓堆肥進行小白菜種子發芽情況的試驗，測定發芽勢、發芽率、發芽指數。

1 材料與方法

1.1試驗材料試驗污泥為脫水污泥，來源為南京市鎖金村污水處理廠。所用土壤為黃棕土。供試污泥、土壤的基本理化性質見表1。試驗使用蚯蚓為赤子愛勝蚓大平二號[9]。

試驗用粉煤灰、磷礦粉鈍化污泥中的重金屬，利用鋸末、水稻殼增加污泥蓬松度；將菜市場采購的青菜葉、水果皮作為蚯蚓的營養物質。以上各添加物料的營養成分、特征如表2所示。

1.3試驗裝置用塑料桶進行堆肥，規格為45 cm，桶徑為30 cm。

1.4檢測項目與方法含水率的測定采用土壤水分測定法（NY/T 521987）；pH的測定采用玻璃電極法；有機質[10]的測定采用CJ/T 961999；全氮的測定采用土壤全氮測定法（GB717387）；有效氮的測定采用堿解蒸餾法；全磷、有效磷的測定采用鉬銻抗光度法（GB983788/ GB1229790）；全鉀、有效鉀[11]的測定采用火焰原子吸收分光光度法；種子發芽試驗參考GB/T 3543.41995 SN/T0800.141999。

2結果與分析

2.1堆肥處理引起的全氮及有效氮含量變化由圖1可知，堆肥后，A2組全氮高于初始值，而其他組則較初始值偏低，但最低不低于1.5%，說明蚯蚓和微生物的代謝作用使得泥中的有機物降解，試驗后期兩者的共同作用使得污泥中全氮含量下降加快。分析其原因，為蚯蚓和微生物代謝作用對氮的吸收及氮的微生物降解。從圖中D30/D0可以看出，全氮含量下降最快的為A1組，A5組下降最慢，A1～ A5組（A2組除外）全氮下降幅度分別為27%、26%、21%和18%。這可能是由于A5組蚯蚓生長繁殖速度慢，相應的降解速率較低有關；試驗結束時，A2組污泥中全氮較試驗初期升高13%。

研究還表明，在試驗結束時，各試驗組中有效氮含量均有不同程度的增加，膨松劑為水稻殼時有效氮增加量為初始值的0.5～1.0倍，膨松劑為鋸末時堆肥前后有效氮含量增加了1.5～2.0倍，無添加物的污泥中效氮增加量為初始值的1.3倍。由此可知，添加鋸末和水稻殼均有助于蚯蚓和微生圖1蚯蚓堆肥對污泥全氮和有效氮含量的影響物對有機質的降解，但鋸末效果優于水稻殼。

2.2蚯蚓堆肥對污泥中全磷和有效磷的影響由圖2可知，堆肥后全磷和有效磷較試驗初期均有所增加，由于蚯蚓、微生物的代謝作用，投加磷礦粉后污泥中的磷大幅度增加，試驗后A2組中全磷增加量為試驗前的1.6倍，A3組中全磷增加量為試驗前的1.3倍。蚯蚓及微生物活動和處理過程中污泥總量的降低都可能是導致污泥中磷升高的原因。相比于A5組沒有添加任何物質，全磷含量升高較少。從圖中D30/D0的變化趨勢可知，堆肥導致污泥中有效磷含量大幅升高，但全磷相對增加較少，推測污泥中蚯蚓、微生物活動加速其中全磷到有效磷的轉變，因此該堆肥技術能提高有效磷總量，進而增加污泥的肥效。

2.3蚯蚓堆肥對污泥中全鉀和有效鉀的影響由圖3可知，A5組全鉀、有效鉀含量略有降低，A2組有效鉀含量上升較大，上升了20%，其他蚯蚓堆肥試驗污泥中全鉀、有效鉀含量都稍有上升，變化很小，蚯蚓堆肥前后全鉀含量都穩定在1%。孫新利等[12]研究表明，堆肥過程中全鉀、有效鉀含量與是否添加蚯蚓無顯著相關關系。該研究結果與之相符。

42卷21期孫軍平等蚯蚓堆肥前后對污泥肥力和小白菜種子發芽情況的影響2.4污泥堆肥處理與小白菜種子發芽率的關系

2.4.1小白菜種子發芽勢與發芽率受污泥堆肥處理的影響。發芽勢通常用來反映種子出苗率。發芽勢高低直接反映種子出苗率的整齊度。發芽勢高的種子相對地萌發整齊，生長幅度一致，而發芽勢低的種子則出現幼苗生長大小高低不一，長勢混亂。由圖4可知，堆肥污泥和土壤混合時各自的比例會明顯影響小白菜種子的發芽勢，污泥所占比例越高，其發芽率則越低；若想保證出芽整齊度，其發芽勢應在80%以上，則除A5組中污泥所占比例不高于5%外，其余各組中污泥所占比例不能超過10%。污泥中投加輔料可以提高小白菜種子的發芽勢，而水稻殼對其發芽勢的提高程度大于鋸末。

圖2蚯蚓堆肥對污泥全磷和有效磷含量的影響圖3污泥全鉀和有效鉀含量受蚯蚓堆肥的影響因種子發芽是其順利成長的前提，因此常用發芽率直接衡量作物的出苗率。由圖4可知，在堆肥過程中，污泥和土壤的混合比例的差異導致種子最終出苗率即發芽率存在差異；污泥含量越高，相應地發芽率則越低，其中A5組發芽率最低，A2組和A3組的發芽率要高于A1組和A4組。為了保證種子的正常萌發，須控制種子的發芽率高于80%。因此，在用污泥培育種子時，試驗組中A1～A5組污泥所占最大比例分別為15%、20%、20%、15%和5%。由此可知，污泥中加入輔料能在一定程度上提高種子發芽率，而且磷礦粉對于發芽率的提高效果大于粉煤灰。

圖4蚯蚓堆肥對小白菜種子發芽勢、發芽率的影響2.4.2蚯蚓堆肥污泥對小白菜種子發芽指數的影響。 判斷堆肥過程中肥料是否腐熟需用到發芽指數（GI）的概念。當它高于50%時，才能達到堆肥效果[13]。

由圖5可知，當不同蚯蚓堆肥污泥比例與土壤的混合后，種子GI存在差異，可知污泥含量越高，小白菜種子GI越低；若想控制種子發芽指數不低于50%，則試驗組中A1～A5組污泥所占最高比例分別為15%、20%、20%、15%和5%。由此可知，污泥中投加輔料對小白菜種子GI有一定的促進作用，其中磷礦粉的促進效果比粉煤灰好。

3結論

（1）對蚯蚓堆肥試驗組A1、A2、A3、A4、A5試驗前后污泥中包含氮、磷及鉀在內的各物質含量的變化進行測定，可知改堆肥技術有助于加速全氮的降解，進而增加有效氮；對圖5蚯蚓堆肥對小白菜種子發芽指數的影響于污泥中磷的影響，全磷、有效磷均增加，且有效磷增加速度大于全磷；蚯蚓堆肥前后污泥中的鉀元素變化不明顯。

（2） 通過檢測不同污泥配比及不同物料添加對小白菜種子發芽狀況的影響，可知水稻殼對于種子發芽勢的提高大于鋸末；而磷礦粉對于種子發芽率的提高大于粉煤灰；蚯蚓堆肥對種子發芽指數的影響與發芽率變化基本相同。

參考文獻

[1] KAUSHIK P，GARG V K.Dynamics of biological and chemical parameters during vermicomposting of solid textile mill sludge mixed with cow dung and agricultural residues[J].Biores Techno1，2004，94（2）：203-209.

[2] AIANCON N Q，PAOLA G，EDWARDS C A，et al.The tropic diversity of nematode communities in soils treated with vermicompost[J].Pedobiologia，2004，47（56）：736-741

[3] GARG P，GUPTA A，SATYA S.Vermicomposting of different types of waste using Eisenia foetida：A comparative study[J]. Biores Technol，2006，97：391-395.

[4] 邱江平.蚯蚓及其在環境保護上的應用：III.蚯蚓在處理有機廢棄物和生活污水上的應用[J].上海農學院學報，2000，18（1）：53-58.

[5] 李輝信，胡鋒，倉龍，等.蚯蚓堆制處理對牛糞性狀的影響[J].農業環境科學學報，2004，23（3）：588-593.

[6] 劉莊泉，楊健.蚯蚓在城市垃圾處理中的綜合應用[J].貴州環保科技，2003，9（1）：39-48.

[7] 石磊，趙由才，李兵.小型有機垃圾生化處理機的開發與應用進展[J].中國沼氣，2004，22（3）：15-18.

[8] 劉亞納，楊世關，張百良.赤子愛勝蚓處理豬糞的試驗研究[J].農業環境科學學報，2005，24（4）：816-819.

[9] 楊文霞，鄭金偉，李志鵬，等.果皮、菜葉混合垃圾的蚯蚓堆制處理[J].生態與農村環境學報，2006，22（2）：49-53，64.

[10] 馮磊，RANINGER B，李潤東，等.城市有機垃圾蚯蚓堆肥處理的實驗研究[J].江蘇環境科技，2006，19（4）：10-12.

[11] 北京林業大學.土壤理化分析實驗指導書[M].北京：北京林業大學出版社，2002.

[12] 孫新利，陳彥.利用蚯蚓處理剩余活性污泥的研究[J].化工環保，1991（11）：200-203.

[13] ZUCCONI F，PERA A，FORTE M，et al.Evaluating toxicity of immature compost[J].Biocycle，1981，22：54-57