蚯蚓糞與果園底土混合培養對部分水溶性物質含量的影響

杭瓊等

摘要：為了評估果園底層土壤與蚯蚓糞等材料合成的技術新成土（Technosol）用于園林、道路綠化、污染退化土壤修復改良的安全性，對該混合物中水溶性物質的含量變化開展研究。以獼猴桃果園底層土壤（30～60 cm）為材料，分別添加0%（CK）、5%、10%、15%、20%的蚯蚓糞，充分混合，探討蚯蚓糞-底土混合物在培養過程中部分水溶性物質含量變化情況。結果表明：添加適量蚯蚓糞能增加該混合物中水溶性養分含量，滿足作物生長對氮、磷、鉀等養分的需求；過量加入蚯蚓糞會導致土壤水溶性物質含量過高，可能對作物造成一定程度的脅迫，并引起水環境污染；本試驗條件下，加入5%～20%的蚯蚓糞能在一定程度上降低混合物中水溶性有機碳含量。

關鍵詞：蚯蚓糞；底土；水溶性物質

中圖分類號： S156文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）09-0353-04

當前我國非農用地面積不斷增加，耕地資源越來越少，生態環境、地球氣候變化以及人為活動都在一定程度上給我國土地資源造成更多壓力，對現有耕地進行合理利用與保護顯得十分重要[1-5]。改良果園土壤的方法很多，如傳統獼猴桃果園土壤一般采用一年生作物的管理方式，以清耕、裸露、中耕為主要手段，還包括果園生草，施用無機、有機肥料等手段[6- 10]。以往對土壤改良的研究多集中于土壤表層，關于果園底層土壤改良的研究很少。底層土壤是土表30 cm以下的土壤，也稱為底土，它的特點是通氣性差、氧擴散率低，不同地區、不同土壤的底土化學性質不同[11-13]。一般而言，底土養分的有效性遠低于耕層土壤，這是由于植物根從底土吸收養分，通過養分循環進入耕層土壤，且耕層大量施用化肥。底土中較高的pH值和大量的活性膠體物質能將養分固定，導致養分很難被植物根利用[12]。當耕層的資源潛力無法利用或開發達到極限時，改良底土將成為提高農業生產力、增加糧食產量的重要措施。蚯蚓糞作為一種高效有機肥料，最大特點是富含活性有機物與微生物，與土壤混合后可以進行多種復雜反應，將植物各生長因子合理結合起來，改善土壤物理化學環境，最終達到增肥、抗病、養土的目的[14-15]。土壤有機質是保持土壤良好物理性狀的必要條件，也是植物營養的重要來源[16]。蚯蚓糞可促進土壤團粒結構的形成，提高土壤通透性、保水性、保肥力[17-20]。本研究以獼猴桃果園貧瘠底土為研究對象，在底土中充分混合不同比例的蚯蚓糞，探討蚯蚓糞-底土混合物在培養過程中部分水溶性物質含量變化情況，旨在為更好地開發利用底土提供參考依據。

1材料與方法

1.1材料

供試底土取自江蘇省南京市六合區某獼猴桃種植園土表以下30～60 cm土層。土壤基本性質：pH值5.74，電導率574 μS/cm，有機質含量9.37 g/kg，全氮含量1.063 g/kg，全磷含量0.509 g/kg，全鉀含量1.803 g/kg，硝態氮含量 5.33 mg/kg，銨態氮含量8.12 mg/kg，速效磷含量 11.0 mg/kg，速效鉀含量101.9 mg/kg。試驗前將土壤風干、磨細、過篩。蚯蚓糞（簡稱蚓糞）：取自揚州大學奶牛場蚯蚓養殖基地，為蚯蚓消解牛糞獲得的蚓糞；其養分含量：有機質468.9 g/kg，全氮39.55 g/kg，全磷14.86 g/kg，全鉀7.385 g/kg，硝態氮2.366 g/kg，銨態氮134.8 mg/kg，速效磷1.54 g/kg，速效鉀1.65 g/kg。

1.2試驗設計

試驗于2013年7—9月在揚州大學環境科學與工程學院資源環境科學實驗室進行。試驗采用室內模擬培養方式進行。設5個處理，以不加蚓糞的自然底土為對照（CK），其余4種處理是將自然底土加蚓糞，蚓糞的添加比例（按質量計算）分別為5%（T1處理）、10%（T2處理）、15%（T3處理）、20%（T4處理），充分混合，置于塑料周轉箱內，室溫條件下連續培養60 d。培養期間，維持土壤含水量在20%～30%。為了減緩水分蒸發，在混合物表面覆蓋1層塑料保鮮膜。每周取樣1次，測定混合物中部分水溶性物質含量。

1.3方法

采用水土比5 ∶1浸提混合物獲得待測液。采用靛酚藍比色法測定銨態氮含量，采用紫外分光光度法測定硝態氮含量，采用鉬藍比色法測定無機磷含量，采用總有機碳（TOC）全自動測定儀測定TOC含量，采用過硫酸鉀氧化后的紫外分光光度法測定全氮含量，采用鉬藍比色法測定全磷含量。

1.4數據統計與分析

采用Excel 2003、SPSS軟件統計分析數據。

2結果與分析

2.1混合物中水溶性無機磷含量變化情況

從表1可以看出，隨著培養時間的延長，5種處理混合物中水溶性無機磷含量基本呈現先增后降趨勢。不添加蚯蚓糞處理（CK）混合物在培養期間水溶性無機磷含量為0～3.4 mg/kg，變幅較小，低于多數作物對水溶性磷需求的適宜水平。T1處理下混合物中水溶性無機磷含量為15.1～39.1 mg/kg，達到了絕大多數作物對水溶性磷需求的適宜水平，T1處理下混合物水溶性無機磷含量最大值出現在培養第6周。隨著蚯蚓糞添加比例的增加，混合物中水溶性無機磷含量明顯增加。T2、T3、T4處理下混合物中水溶性無機磷含量變幅分別為46.3～61.7、49.2～108.0、74.3～115.0 mg/kg，培養1～2周達到最大值，并且維持在較高水平。培養8～9周后混合物中水溶性無機磷含量雖然趨于平穩，但仍保留在較高水平，遠超出一般作物對水溶性磷濃度要求的范圍。表1不同培養時間混合物中水溶性無機磷含量變化

取樣時間水溶性無機磷含量（mg/kg）CKT1處理T2處理T3處理T4處理第1周0.00Aa23.4±1.4Aab50.7±1.10ABCabc49.2±0.00Aa74.3±0.3Aa第2周0.00Aa21.6±0.0Aab59.5±1.70CDde108.0±0.90Fg115.0±4.9Ce第3周0.00Aa18.3±1.4Aab61.7±0.30De88.3±0.90DEef90.3±3.0ABabc第4周0.00Aa23.8±0.3Aab56.5±0.80BCDcde90.1±1.20Eef86.3±0.3ABbcd第5周1.06±0.00Aab19.3±0.5Aab54.5±0.80ABCDbcd76.3±0.90BCc94.4±0.3ABCabc第6周1.43±0.00Aab39.1±28.5Ab48.3±1.11ABab85.6±2.30CDEde108.0±17.9BCde第7周3.44±0.28Ab20.1±2.2Aab59.3±0.80CDde93.6±2.00Ef105.0±4.2BCcde第8周2.37±3.36Aab15.8±1.1Aab51.9±7.90ABCDabc68.6±8.20Bb77.3±0.9Aa第9周 1.27±1.79Aab15.1±1.1Aa46.3±0.60Aa79.2±0.90CDcd76.4±3.9Aa注：同列數字后標有不同大寫字母表示差異極顯著（P<0.01），標有不同小寫字母表示差異顯著（P<0.05）。下表同。

2.2混合物中水溶性全磷含量變化情況

從表2可以看出，添加不同比例的蚯蚓糞處理與對照相比，水溶性全磷含量波動較大。隨著蚯蚓糞添加比例的增加，水溶性全磷含量大幅提高，但波動性增大。培養1周后，不添加蚯蚓糞的對照（CK）和T1處理的混合物中水溶性全磷含量減少，T2、T3、T4處理下水溶性全磷含量均極顯著增加。隨著添加蚯蚓糞比例的提高，混合物中水溶性全磷含量增加；隨著時間的推移，水溶性全磷含量逐漸趨于平穩，但仍保持在較高水平，如果進入水體環境，水體磷元素富營養化風險較大。

2.3混合物中水溶性硝態氮含量的變化

從表3可以看出，隨著培養時間的延長，5種處理混合物中水溶性硝態氮含量呈增長趨勢，不添加蚯蚓糞（CK）處理混合物中水溶性硝態氮含量為14.5～26.9 mg/kg。T1處理下混合物中水溶性硝態氮含量范圍為37.7～77.6mg/kg，能較好地滿足多數作物生長的需求。隨著蚯蚓糞添加比例的不斷增加，培養中后期混合物中水溶性硝態氮含量都出現了大幅度上升。蚯蚓糞添加過多會導致混合物硝態氮含量增加，對水環境可能造成徑流污染。

2.4混合物中水溶性銨態氮含量的變化

中水溶性銨態氮含量均呈波動下降趨勢，但變化范圍均不大。所有處理下混合物中水溶性銨態氮含量都在1.3 mg/kg以下。盡管蚯蚓糞本身含有一定濃度的銨態氮，但可能由于底土的吸附、固定作用，或是培養過程中微生物的生物固定、硝化作用等，導致混合物中水溶性銨態氮含量并未隨蚯蚓糞添加比例的提高而顯著增加。

2.5混合物中水溶性全氮含量變化

從表5可以看出，不添加蚯蚓糞（CK）和添加5%蚯蚓糞（T1）2個處理下混合物中水溶性全氮含量變化幅度相對較小。T2、T3、T4處理下混合物中水溶性全氮含量隨著培養時間的延長基本上一直增加。隨著蚯蚓糞添加比例的提高，混合物中水溶性全氮含量提高，可以推測添加過高比例的蚯蚓糞存在一定的導致水體氮素富營養化風險。

2.6混合物中水溶性TOC含量的變化

從表6可以看出，隨著培養時間的延長，不同處理下混合物中水溶性TOC含量呈“下降-上升”多次波動變化趨勢。與對照相比，T1、T2、T3、T4處理下混合物中水溶性TOC含量均明顯降低，添加蚯蚓糞在一定程度上有助于減少混合物中水溶性總有機碳含量，有利于減少有機碳流失。隨著蚯蚓糞添加比例的增加，土壤有機質含量顯著增加的同時，也有利于抑制有機碳的流失及其引起的環境污染負荷。

3結論與討論

蚯蚓糞含有豐富的高品質有機質、大量的營養物質，添加蚯蚓糞既可以提高土壤綜合肥力，也可能引起高濃度電解質對作物滲透脅迫程度加重。添加適量蚯蚓糞，不但能使混合物中水溶性養分含量處于作物生長適宜水平，而且可以使水溶性養分含量在較短時間內達到相對平衡狀態。添加適量蚯蚓糞并不會對混合物中水溶性氮、磷含量產生很大影響，同時可以避免水體污染，降低混合物中水溶性總有機碳的含量及碳素流失的風險。過量添加蚯蚓糞，能較大幅度地提高混合物中水溶性氮、磷含量，對水體環境污染風險較大。表5不同培養時間混合物中水溶性全氮含量變化

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