蚯蚓糞抑制植物土傳病害研究嘗試

1.引言

隨著世界人口的不斷增長和集約畜牧業的興起，大量有機廢棄物也隨之產生。在中國，每年產生的工農業廢棄物大約有1.8×10m3。這些廢棄物占用大量土地并釋放出難聞的氣味。由于土地減少和資金短缺，80%以上的廢棄物被傾入河湖及其他水體中，造成水體污染等環境問題，致使廢棄物中的營養物質大量流失。在美國等發達國家，廢棄物的處理同樣是一個棘手的問題。

很早人們就知道蚯蚓在有機質分解和土壤營養物質釋放中發揮著極重要的作用。經過發酵的有機廢棄物，通過蚯蚓的消化系統，在蛋白酶、脂肪酶、纖維酶、淀粉酶的作用下迅速分解、轉化為其自身或其他生物易于利用的營養物質，即利用蚯蚓處理有機廢棄物，既可生產優良的動物蛋白，又可生產肥沃的生物有機肥。因此，用蚯蚓對有機廢棄物進行處理被認為是行之有效的一種方法。日本岡縣1977年就成立了蚯蚓繁殖事業協會，1978年建成了占地1.65×10m2的養殖場，每月可處理有機廢物3 000 t，此后蚯蚓養殖業迅速發展。日本學者前田古顏在1973年育成繁殖倍數極高、適于人工養殖的蚯蚓品種“大平2號”（一種用于處理有機廢棄物的赤子愛勝蚓），使這項生物技術得到了革命性的發展。0.373 kg蚯蚓只要48小時就能把0.373 kg易腐有機垃圾變成富有養分的糞便，而且用蚯蚓糞為肥料生產出來的食品無化學殘留污染。

北美蚯蚓養殖極為盛行，美國有9萬個蚯蚓養殖場在養殖和出售蚯蚓。據美國農業部估計，有25%的美國人至少每周購買1次用有機肥生產的食品。因此，施用有機肥的農民對蚯蚓糞的需求量大增，以致供不應求。在我國，雖然從上世紀80年代就開始了利用蚯蚓處理有機垃圾及農業廢棄物的實驗工作，但目前尚未形成有機廢棄物生物處理資源化的有效途徑，也沒有見到有關蚯蚓處理垃圾等有機廢棄物而收到明顯效益的規模化基地。因此，展開這方面的研究，不僅發展潛力大，意義也很深遠。

在蚯蚓綜合利用方面，由于傳統觀念束縛，僅僅停留在直接應用的初級階段。就蚯蚓糞而言，由于其特殊的成分及功能，可作為高效生物有機肥和某些魚類等動物飼料添加劑，且蚯蚓糞對一些土傳病害能起到一定的防治作用。通過與蚯蚓養殖相聯系，在蚯蚓餌料中添加一些特殊物質（如營養元素和生物制劑），既能提高蚯蚓的處理效率，又能使蚯蚓糞對植物病害產生持續的抑制作用。

2.蚯蚓糞的性質

2.1物理性質 蚯蚓糞是一種黑色、均一、有自然泥土味的細碎物質。其物理性質由原材料的性質及蚯蚓消化的程度決定，具有很好的孔性、通氣性、排水性和高的持水量。蚯蚓糞因有很大的表面積，使得許多有益微生物得以生存，并具有良好的吸收和保持營養物質的能力，同時經過蚯蚓消化，有益于蚯蚓糞中水穩性團聚體的形成。

2.2化學性質 和原材料相比，蚯蚓糞中可溶性鹽的含量、陽離子交換性能和腐殖酸含量有明顯增加，也就是有機質轉化成了穩定的腐殖質類復合物質。許多有機廢棄物，尤其是畜禽糞便一般呈堿性，而大多植物喜好的生長介質偏酸（pH 6-6.5）。在蚯蚓消化過程中，由于微生物新陳代謝過程中產生有機酸，使廢棄物的pH值降低，趨于中性。蚯蚓糞中營養物質的含量隨原材料不同而有差異，但一般來說，植物生長所必需的營養元素（包括微量元素）蚯蚓糞中不僅都存在，且含量較高，是植物易于吸收的形式。

2.3生物學性質 蚯蚓糞中富含細菌、放線菌和真菌。這些微生物不僅使復雜物質礦化為植物易于吸收的有效物質，而且還合成一系列有生物活性的物質，如糖、氨基酸、維生素等。這些物質的產生使蚯蚓糞具有許多特殊性質。

3.蚯蚓糞抑制土傳病害機理探討

將蚯蚓糞用于對土傳病害的抑制是一種新的嘗試。國外一些專業人士的研究結果表明，蚯蚓糞在一定程度上起到了生物控制病害的作用，但機制尚未完全明確。有研究表明，蚯蚓糞滅菌后失去了控制病害的活性。將滅菌后的蚯蚓糞水浸液在PDA培養基上反而刺激了鐮刀菌的生長，表明蚯蚓糞中的化學因素對病害沒有直接的抑制作用，而是生物因素在起作用，也就是強調了微生物及其代謝活性物質的作用。

蚯蚓糞中富含微生物等活性物質，蚯蚓消化道是某些細菌和放線菌等微生物的小型“活的培養室”。有人測試表明，從蚯蚓消化道前端到后端，微生物數量往往以指數級速度在增加，因而在排出來的蚯蚓糞中含有大量微生物。而且，由于蚯蚓糞營養豐富，蚯蚓糞排出后第1周內細菌數量還會成倍增加，直到數周后仍不下降。真菌菌絲通過蚯蚓消化道后會被破壞，Tiwaft等調查了30種不同地點的土壤及蚯蚓排泄物的真菌后發現，蚯蚓排泄物中真菌數量和種類都高于相應的土壤。由此可以推測，微生物種群可能是影響蚯蚓糞抑制病害作用的主要因素。一方面，施用蚯蚓糞后，提高了植物根系微生物的活性，很快控制了根系土壤中的有機營養物質。另一方面，據Szczech研究表明，把蚯蚓糞加到瓊脂培養基上，其拮抗真菌病菌的抑菌圈很明顯。高溫滅菌后，抑菌圈消失，表明微生物的拮抗作用和其代謝產物直接影響了病原菌的生長。

目前，從蚯蚓糞中分離出拮抗微生物，成功用于某些病原菌的生物防治的實例還未見報道，但從一般性的堆肥中分離出的許多拮抗菌，已成功用于立枯絲核菌的生物防治。

一般的生物防治劑對病害抑制缺少一致性是其最大缺點，使用生物防治劑的組合能部分解決這一問題。其原因是許多生物防治劑同時相互作用，能保證至少一種在環境條件變化時仍能起作用。因此，對于含有多種拮抗微生物的一般堆肥和蚯蚓糞來說，具有很好的生物防治性是合理的。

雖然蚯蚓糞控制病害的確切機制還不十分清楚，也沒有分離出有效的真菌和細菌生物防治劑，但許多研究都證實，蚯蚓糞中有大量拮抗微生物的存在。從一般性的堆肥中已分離出一些有效的拮抗真菌和細菌品種。能產生抗生素的微生物（比如熒光假單孢菌）可以替代土壤中的病原菌，并能分解植物殘余物質。因此，拮抗微生物通過一種或幾種生物學性質或生物化學性質（其中包括營養競爭、抗生、寄生和捕食、誘導抗性等）控制病原菌的生長繁殖，使富含微生物的堆肥和蚯蚓糞具備了控制植物病害的能力。

4.結語

蚯蚓糞作為蚯蚓養殖中的副產品，能顯著促進植物生長，是一種優良的有機肥料。把這種優質肥料應用于植物病害防治是蚯蚓糞應用的一個重要開拓。目前，蚯蚓糞對土傳病害抑制研究還只是一個開端，需要解決的問題很多，但蚯蚓糞在病害抑制中的潛力已明顯表現出來。所以，典型的利用特定拮抗微生物控制病害的概念正被以土壤調節（如在堆肥或蚯蚓糞中引入拮抗微生物功能群體）這種形式所代替。雖然用自然的生物防治物質完全代替化學制品是不可能的，但使用蚯蚓糞等不僅可以抑制病害，更為重要的是會減弱由于殺菌劑等化學藥品的使用而使病原菌產生抗藥性的可能，從而允許少量使用一些化學防治劑。為此，開展蚯蚓糞對土傳病害的研究是植物病害綜合防治中的重要部分。

生物防治的主要特征是有益微生物群體能強烈侵染到根系中，如對蚯蚓糞中拮抗微生物功能群體各自的作用及相互關系有進一步認識，就會引導產生更為有效的防治病菌的綜合措施。總之，只有對蚯蚓糞中微生物的作用機制做深入研究，才能使蚯蚓糞在病害綜合防治中發揮其最大作用。