蚯蚓糞有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境治理中的應(yīng)用與展望

摘 要：蚯蚓糞有機(jī)肥能改善土壤結(jié)構(gòu)、提升土地肥力、促進(jìn)作物生長。研究圍繞蚯蚓糞有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境治理中的應(yīng)用展開論述，介紹了其營養(yǎng)多元、物理性質(zhì)優(yōu)良、富含有益微生物等特點(diǎn)，闡述了其在設(shè)施農(nóng)業(yè)育苗中的應(yīng)用、對設(shè)施作物及土壤的影響，以及在生態(tài)環(huán)境治理中的脫臭、修復(fù)污染土壤和保護(hù)生態(tài)等作用，以促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

關(guān)鍵詞：蚯蚓糞有機(jī)肥；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)；生態(tài)環(huán)境；治理；應(yīng)用

中圖分類號：S141 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1674-7909（2024）18-92-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.18.021

0 引言

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也取得了較大進(jìn)步。化肥優(yōu)勢獨(dú)特，其營養(yǎng)物質(zhì)能被作物快速吸收，滿足作物生長需要，科學(xué)合理地施用化肥能夠提高作物產(chǎn)量，保障糧食安全［1-2］。然而，過量施用農(nóng)藥與化肥會對耕地土壤環(huán)境產(chǎn)生諸多不良影響（如土壤板結(jié)、生產(chǎn)力下降、農(nóng)藥殘留等），導(dǎo)致糧食產(chǎn)量無法得到平穩(wěn)增長、糧食質(zhì)量難以保障、環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)加劇［3-4］。目前，探尋綠色、高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式成為迫切需求。蚯蚓糞有機(jī)肥作為新型有機(jī)肥料，具有減少作物病蟲害、降解土壤有毒污染物等作用，其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境治理有積極影響。

1 蚯蚓糞有機(jī)肥簡介

蚯蚓糞有機(jī)肥是蚯蚓消化有機(jī)廢棄物與土壤融合的產(chǎn)物，呈細(xì)小的顆粒狀，具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)［5-6］。蚯蚓糞有機(jī)肥不僅含有有機(jī)質(zhì)，還包含N、P、K等大量元素和Fe、Mn、Cu等中微量營養(yǎng)成分，同時(shí)存在大量生物活性物質(zhì)，具有吸附性和保肥性。蚯蚓糞有機(jī)肥中的微生物能夠提升土壤中有機(jī)物質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化速度，提高土壤肥力，增強(qiáng)作物抗病能力。蚯蚓糞有機(jī)肥中的全氮、全磷和全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.3%～2.1%、0.7%～1.7%和0.4%～2.0%，比普通土壤全氮、全磷和全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別高出1～14倍、10～17倍、8～11倍［7］。

2 蚯蚓糞有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 培育優(yōu)質(zhì)種苗

我國大棚蔬菜的栽培大多采用育苗移栽的方式。蚯蚓糞有機(jī)肥含有豐富的營養(yǎng)元素，在設(shè)施蔬菜育苗中應(yīng)用前景廣闊。

ATIYEH等［8］利用不同量的蚯蚓糞進(jìn)行溫室育苗，對番茄苗的發(fā)育進(jìn)程進(jìn)行深入研究；試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)蚯蚓糞的添加比例為5%～50%時(shí)，番茄苗的生長指標(biāo)明顯優(yōu)于其他處理組；這一研究結(jié)果表明，適量添加蚯蚓糞可有效縮短番茄工廠化育苗時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效益。尚慶茂等［9-10］用蚯蚓糞作為主要原料，與蛭石混合制成育苗基質(zhì)，探討了育苗基質(zhì)對多種蔬菜種子萌芽和苗木生長的促進(jìn)作用，發(fā)現(xiàn)西瓜播種出苗率明顯提高，苗木出土生長能力得到提升。

2.2 提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，增強(qiáng)作物抗逆性

2.2.1 提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)

作物生長狀態(tài)對其產(chǎn)量與品質(zhì)有一定的影響。植物根系作為主要的營養(yǎng)吸收器官，可將多數(shù)營養(yǎng)物質(zhì)輸送至地上部分。要想確保植物健康生長，必須為植物根系提供適宜的生長環(huán)境和穩(wěn)定的養(yǎng)分。蚯蚓糞有機(jī)肥對促進(jìn)作物生長發(fā)育、提高作物產(chǎn)量和提升作物品質(zhì)有顯著作用。王小波等［11］研究發(fā)現(xiàn)，在設(shè)施栽培中，將蚯蚓糞有機(jī)肥與蛭石聯(lián)合施用，可使菠菜株高顯著增加，葉綠素含量大幅提升，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)，產(chǎn)量提高，品質(zhì)指標(biāo)得到顯著改善。吳鈺等［12］、葛立傲等［13］的試驗(yàn)表明，施用蚯蚓糞有機(jī)肥后，番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)均得到大幅提升。劉祥等［14］研究則表明，蚯蚓糞與化肥合理配合施用，紅小豆的長勢和品質(zhì)均有所提高。

2.2.2 增強(qiáng)作物抗逆性

蚯蚓糞有機(jī)肥中的有益微生物可分泌多種生物活性物質(zhì)（如抗生素、生長素等），這些物質(zhì)能增強(qiáng)作物的抗病、抗逆能力，提高作物的成活率和產(chǎn)量。崔麗娟［15］研究發(fā)現(xiàn)，蚯蚓糞含有多種酶類，能夠分解土壤中的有機(jī)物質(zhì)，促進(jìn)養(yǎng)分的循環(huán)，提高土壤中部分土壤酶的活性。王東紅［16］研究發(fā)現(xiàn)，在土壤中添加蚯蚓糞可顯著提高櫻桃蘿卜中類黃酮、總酚等抗氧化物質(zhì)含量，從而增強(qiáng)其抗氧化能力 。田給林［17］研究認(rèn)為，蚯蚓具有顯著降低作物殘?bào)w腐解過程中產(chǎn)生的酚酸類化感物質(zhì)濃度的能力，從而緩解化感自毒作用。

2.3 改善土壤環(huán)境

2.3.1 改良土壤結(jié)構(gòu)

蚯蚓糞有機(jī)肥可以促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，增加土壤孔隙度，降低土壤容重，提高土壤通氣性與透水性，有利于作物根系生長發(fā)育及其對水分和養(yǎng)分的吸收。李彥霈等［18］研究了蚯蚓糞施用量對黃土區(qū)典型土壤團(tuán)聚體及其有機(jī)碳的影響，發(fā)現(xiàn)施用適量蚯蚓糞可以顯著提高土壤有機(jī)碳含量并增強(qiáng)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性。吳軍虎等［19］在研究蚯蚓糞對土壤團(tuán)聚體的組成、抗水蝕穩(wěn)定性的影響及水分入滲過程中的運(yùn)移特性時(shí)發(fā)現(xiàn)，蚯蚓糞具有降低土壤容重、改善土壤團(tuán)聚體抗水蝕穩(wěn)定性的作用。程亞倩等［20］在連作煙田開展了以蚯蚓糞肥部分替代化肥的大田試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)配施蚯蚓糞肥能夠使土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量增加，同時(shí)降低了土壤容重。

2.3.2 提高土壤供肥水平

劉學(xué)才等［21］研究提出，施用蚯蚓糞有機(jī)肥可以提高設(shè)施土壤中有機(jī)質(zhì)、有效氮、有效磷、有效鉀的含量，番茄植株中氮和鉀的含量也有所增加。夏思瑤等［22］研究發(fā)現(xiàn)，將混合礦物加入蚯蚓糞中，基質(zhì)的全氮、速效磷含量都得到提高，西瓜幼苗根系對鐵、鈣和鎂等養(yǎng)分的吸收能力增強(qiáng)。周東興等［23］研究發(fā)現(xiàn)，將蚯蚓糞肥與化肥配施，土壤中的氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量在一定范圍內(nèi)顯著提高。趙永鑫等［24］研究表明，施用蚯蚓糞肥后小白菜栽培土壤中的全氮、速效磷、速效鉀及有機(jī)質(zhì)含量明顯增加。

3 蚯蚓糞有機(jī)肥在生態(tài)環(huán)境治理中的應(yīng)用

3.1 在畜禽養(yǎng)殖場環(huán)境治理中的應(yīng)用

集約化養(yǎng)殖場產(chǎn)生的臭氣危害極大，蚯蚓糞有機(jī)肥因孔隙度高、比表面積大、微生物含量多等特點(diǎn)，具有高效吸附臭氣、分解有機(jī)物及吸收凈化功能，是臭氣的高效吸附劑。韓立軍等［25］研究表明，在雞糞中添加蚯蚓糞可減少氨氣和硫化氫的釋放量，降低雞舍中氨氣和硫化氫的濃度。將蚯蚓糞添加到豬糞中，也能降低排泄物中臭氣的濃度［26］。

3.2 在土壤污染治理中的應(yīng)用

人口增長帶來的糧食需求上升及資源消耗增加，導(dǎo)致土壤重金屬污染加劇。將蚯蚓糞有機(jī)肥施入土壤，能夠有效改善土壤理化狀況和生物特性，吸附一定比例的重金屬。羅根華等［27］研究顯示，在常溫下，蚯蚓糞吸附劑對溶液中的重金屬Cu2?的吸附能力較強(qiáng)。郭茹等［28］開展盆栽試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，配施8%～12%的蚯蚓糞肥與7.2%的生物炭，鉛污染土壤中鉛的固定比例提升，生菜植物體內(nèi)的鉛含量有所下降。劉偉等［29］利用蚯蚓糞有機(jī)肥修復(fù)重金屬污染土壤，發(fā)現(xiàn)土壤中銅、鎘、鋅和砷的移動(dòng)性增強(qiáng)，紫花苜蓿對金屬的富集能力提升，改善了其修復(fù)重金屬污染農(nóng)田土壤的效果。同時(shí)，蚯蚓糞有機(jī)肥中的微生物在分解土壤有機(jī)污染物、凈化土壤環(huán)境方面也發(fā)揮著重要作用，能夠有效分解土壤中殘留的農(nóng)藥、化肥等有機(jī)污染物，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，從而有效修復(fù)有機(jī)污染土壤。姚曉華等［30］研究表明，蚯蚓糞有機(jī)肥對油葵修復(fù)菲污染土壤具有強(qiáng)化作用，可作為油葵吸收降解多環(huán)芳烴菲的強(qiáng)化劑。

3.3 維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定

蚯蚓糞有機(jī)肥的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)能夠顯著增加土壤的凝聚力和穩(wěn)定性，減少因水蝕或風(fēng)蝕而導(dǎo)致的水土流失。蚯蚓糞有機(jī)肥中的有機(jī)質(zhì)可提高土壤保水能力，改善土壤的滲透性，減少水分流失。同時(shí)，蚯蚓糞有機(jī)肥中的有益微生物可以通過分解有機(jī)質(zhì)、釋放養(yǎng)分、促進(jìn)植物生長發(fā)育等方式，改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力，促進(jìn)土壤中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，對維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定具有重要作用。

4 結(jié)論與展望

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，土壤健康問題（如土壤理化性狀退化、農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險(xiǎn)加劇、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降、土壤生態(tài)系統(tǒng)失衡等）日益突出。諸多研究表明，蚯蚓將有機(jī)廢料降解轉(zhuǎn)化為蚯蚓糞有機(jī)肥，該過程成本低、周期短。土壤施入蚯蚓糞有機(jī)肥，能夠發(fā)揮多方面的積極作用，包括改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤肥力、增強(qiáng)植物抗病能力并促進(jìn)其生長發(fā)育，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量、提升作物品質(zhì)，減少化肥和農(nóng)藥對環(huán)境的破壞，與可持續(xù)農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)的要求相符合。然而，利用蚯蚓糞有機(jī)肥也存在一些問題，需要進(jìn)一步研究解決，未來可從以下幾方面開展工作。

4.1 強(qiáng)化研究與開發(fā)

進(jìn)一步探究蚯蚓糞有機(jī)肥的作用機(jī)理和應(yīng)用技術(shù)，開發(fā)出更高效、環(huán)保的蚯蚓糞有機(jī)肥產(chǎn)品。加強(qiáng)對蚯蚓養(yǎng)殖技術(shù)的研究和推廣，提高蚯蚓糞有機(jī)肥的產(chǎn)量和品質(zhì)。

4.2 加大推廣應(yīng)用力度

加強(qiáng)對蚯蚓糞有機(jī)肥的宣傳推廣，提高農(nóng)民對蚯蚓糞有機(jī)肥的認(rèn)識和使用積極性。政府應(yīng)出臺相關(guān)政策，鼓勵(lì)和支持蚯蚓糞有機(jī)肥的生產(chǎn)與應(yīng)用。

4.3 與其他農(nóng)業(yè)技術(shù)結(jié)合

將蚯蚓糞有機(jī)肥與其他農(nóng)業(yè)技術(shù)（如生物防治、節(jié)水灌溉、精準(zhǔn)施肥等）相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

4.4 拓展應(yīng)用領(lǐng)域

除在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用外，蚯蚓糞有機(jī)肥還可拓展至園林綠化、花卉種植、環(huán)境治理等領(lǐng)域，發(fā)揮更大的作用。

總之，蚯蚓糞有機(jī)肥作為天然、高效的有機(jī)肥料，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境治理中具有廣闊的應(yīng)用前景。未來，隨著人們對環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展重視程度的提高，蚯蚓糞有機(jī)肥的應(yīng)用將更加廣泛，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)做出更大貢獻(xiàn)。

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基金項(xiàng)目：伊犁職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研項(xiàng)目（yzyxm2024008）。

作者簡介：何嬌（1984—），女，碩士，講師，研究方向：農(nóng)業(yè)生態(tài)；蔡翠萍（1985—），女，碩士，講師，研究方向：藥用植物栽培育種。

通信作者：王愛國（1985—），男，碩士，工程師，研究方向：生態(tài)環(huán)境保護(hù)。