淺談蚯蚓的實驗室飼養(yǎng)及其在環(huán)境安全研究中的應(yīng)用

黎鎮(zhèn)非 張寶蘭 何海堅 張宏濤

摘要：近年來，經(jīng)研究表明，蚯蚓所具有豐富的食用、藥用及研究價值逐步顯現(xiàn)出來。因此，提高蚯蚓飼養(yǎng)技術(shù)和管理水平將會極大地推動其在食用和研究中的廣泛應(yīng)用。同時，蚯蚓在環(huán)境污染的生態(tài)毒理學(xué)診斷方面具有重要的生態(tài)學(xué)意義，這是蚯蚓在環(huán)境安全研究中應(yīng)用的基礎(chǔ)。按照OECD（經(jīng)濟合作與發(fā)展組織）《化學(xué)品測試方法》207 蚯蚓急性毒性試驗的要求，用于實驗室飼養(yǎng)的蚯蚓品種為赤子愛勝蚓（又稱“太平2號”，拉丁名為Eisenia foetida）。本文主要概述了蚯蚓的飼養(yǎng)管理技術(shù)及其在生態(tài)環(huán)境毒理安全研究診斷中的一些應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：蚯蚓；價值；飼養(yǎng)管理；環(huán)境安全；研究

一、蚯蚓的生活習(xí)性和實驗室飼養(yǎng)管理

自然條件下，蚯蚓喜歡生活在溫暖、潮濕、黑暗、安靜的環(huán)境中，怕震動。適宜溫度為15℃-30℃，基土濕度在40%-60%，空氣相對濕度在60%-80%為佳，不可過于干燥或潮濕。為了創(chuàng)造最佳溫濕度，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)實驗室內(nèi)溫度在22℃左右，同時使用加濕器調(diào)節(jié)空氣相對濕度，每天在各個飼養(yǎng)盆中噴灑適量水，防止土層干燥。

蚯蚓一般是鉆在土層或基料中覓食，黑夜時也有爬出地面覓食的，因此為了避免在土壤中的蚯蚓爬出土面造成逃逸死亡損失，飼養(yǎng)環(huán)境除要盡量符合上述溫濕度條件下，飼養(yǎng)箱上面同時安裝約400 lx-800 lx的光源，使蚯蚓能長時間的呆在土壤中。飼養(yǎng)過程中，約1個月左右就需更換一次基料土。除此之外，飼養(yǎng)中應(yīng)盡可能地少震動或翻動飼養(yǎng)箱。蚯蚓喜吃酸甜食料，如西瓜皮和爛水果等，或者飼喂發(fā)酵牛糞更佳，同時在給基料增加濕度時應(yīng)使用蒸餾水，視基料的干濕程度每天灑水1-2次。

赤子愛勝蚓，其特點是繁殖率高，定居性好，耐熱抗寒，蚓體、蚓糞產(chǎn)量高。一般傳統(tǒng)中使用露天堆肥養(yǎng)殖，是大規(guī)模低成本生產(chǎn)蚯蚓產(chǎn)品的最佳方法。由于受到場地等因素的影響，實驗室中養(yǎng)殖蚯蚓就需要更加充分的利用空間，更多是采用立體箱式養(yǎng)殖。飼養(yǎng)箱可用木質(zhì)包裝箱、塑料食品箱等制作。箱大小形狀不定，每個箱面積以不超過1㎡為宜，便于移動和管理，飼料厚度一般不超過20㎝。養(yǎng)殖密度一般在5000-10000條/㎡，飼料層表面可用塑料薄膜、廢紙板覆蓋，使飼料保持潮濕，減少水分蒸發(fā)。蚯蚓養(yǎng)殖投餌時，應(yīng)盡可能地保持餌料碎細狀態(tài)，避免餌料成團塊，如出現(xiàn)團塊，可用水澆濕搗碎，保證蚯蚓快速生長。及時喂給蚯蚓充足的餌料，是保證蚯蚓快速生長的重要措施。隨著蚓體的生長，應(yīng)該適當(dāng)減小箱內(nèi)蚯蚓的養(yǎng)殖密度，可分離出部分成蚓至其他飼養(yǎng)盆。床體結(jié)構(gòu)可用角鐵焊接成鐵架床，將養(yǎng)殖箱置于鐵架床上，一般以4-5層為宜，注意承重安全。蚯蚓有夜間逃跑的習(xí)性，尤其是飼料不足、淋水過多、濕度過高或過低、放養(yǎng)密度過大，都會導(dǎo)致蚯蚓逃跑。此外，蚯蚓不易生病，但螞蟻和老鼠等是蚯蚓的敵害，應(yīng)同時做好防止敵害入土攝食，危害蚯蚓。

立體箱式養(yǎng)殖，可以充分利用空間，增加飼養(yǎng)量，使用人力少，便于管理， 生產(chǎn)效率比平地養(yǎng)殖高，適于專業(yè)化和實驗室內(nèi)常年養(yǎng)殖。通過以上試驗可以得知，只要提供了合適且充足的飼料，保持適宜的溫度、濕度，蚯蚓完全可以在實驗室內(nèi)進行小規(guī)模立體化的飼養(yǎng)，以滿足實驗研究的需要。

二、蚯蚓在環(huán)境安全研究中的應(yīng)用

蚯蚓在環(huán)境污染的生態(tài)毒理學(xué)診斷方面具有重要的生態(tài)學(xué)意義，這是蚯蚓在環(huán)境安全研究中應(yīng)用的基礎(chǔ)。

蚯蚓是一類廣布性的土壤動物，其廣泛分布于除冰川沙漠等極端環(huán)境之外的各種土壤環(huán)境中，這反映了其具有獨特的適應(yīng)能力。據(jù)估計，它是陸生生物量最大的一類動物，因而在陸地生態(tài)系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位。早在幾千年前，亞里斯多德就曾稱其為“土壤的腸”。19世紀(jì)80年代，蚯蚓生態(tài)學(xué)家運用現(xiàn)代生態(tài)學(xué)手段和原理進行了蚯蚓生態(tài)、行為、功能與遺傳特性的研究，推進了蚯蚓生態(tài)學(xué)研究的快速發(fā)展。研究表明，蚯蚓具有加速土壤結(jié)構(gòu)形成，促進土、肥相融，加速有機質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化，提高植物營養(yǎng)，改善土壤通透性和提高蓄水、保肥能力等。然而，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，特別是大量農(nóng)用化學(xué)品的使用和土壤環(huán)境的污染，土壤環(huán)境條件日益惡化，蚯蚓的種類和數(shù)量正在減少，這一問題引起了蚯蚓生態(tài)學(xué)家和環(huán)境學(xué)家的極大關(guān)注。

蚯蚓生態(tài)毒理學(xué)是指利用蚯蚓作為載體對可能造成土壤環(huán)境污染的化學(xué)物質(zhì)進行測試，并根據(jù)這些化學(xué)物質(zhì)對蚯蚓的毒害程度來評價其可能對生態(tài)系統(tǒng)及其組分的危害程度。因此，可以通過研究各種農(nóng)用化學(xué)品對蚯蚓的毒性，來評價這些化學(xué)品對環(huán)境安全的影響。關(guān)于蚯蚓的生態(tài)毒理與環(huán)境安全指示研究試驗方法可分為實驗室急性毒性試驗、真實生態(tài)系統(tǒng)中的田間毒性試驗、污染環(huán)境的生物檢測和生理、細胞及分子等微觀水平毒性指標(biāo)檢測等幾個方面。評價對象涉及到重金屬、有機農(nóng)藥和一些持久性有機物等幾大類化學(xué)污染物。

一般情況下，研究應(yīng)用領(lǐng)域最廣泛的是實驗室急性毒性試驗。實驗室內(nèi)進行的急性毒性試驗因其有一定的使用價值而得到了重視與發(fā)展，特別是該方法能簡單、快速地對化學(xué)品的生態(tài)毒性做出初步的判斷，鑒定出被測物質(zhì)對蚯蚓有無明顯的毒害作用，以避免錯誤的負面影響。然而，對于那些被測出在相應(yīng)濃度上對蚯蚓有明顯毒害作用的物質(zhì)則應(yīng)考慮進一步研究。關(guān)于實驗室急性毒性試驗方法，目前廣為采用的有以下4種方法。①濾紙接觸法：這種方法是通過成熟赤子愛勝蚓在填充標(biāo)準(zhǔn)化濾紙的玻璃器皿中與不同濃度的供試化學(xué)藥品接觸48h后測定其死亡率，并可通過統(tǒng)計學(xué)方法得出半致死濃度（LC50）。②人工土壤試驗法：通過將成熟赤子愛勝蚓置于含有不同濃度供試化學(xué)品的人工土壤中培養(yǎng)14d，觀察其行為和存活狀況，用統(tǒng)計學(xué)方法計算出半致死劑量（LD50）。通常，由10%的草炭培養(yǎng)土、20%的高嶺土和70%的石英砂組成人工土壤。③人造土壤試驗法：這是用一種無定形水和改性的二氧化硅粉，并在其中加入直徑為1.5-2cm的玻璃球以代替人工土壤的實驗方法。④自然土壤試驗法：即采用天然土壤為蚯蚓生活基質(zhì)，其他與人工土壤相同的實驗方法，這種方法對特定地區(qū)的環(huán)境安全評價具有重要意義。以上幾種急性毒性試驗方法，有各自特點。濾紙接觸法快速，簡便易行，但僅給出皮試毒性信息，難于評估污染物對環(huán)境的真實影響。人工土壤法則模擬了蚯蚓生活環(huán)境，盡可能反映了污染物對蚯蚓的影響，但方法繁雜，不同試驗結(jié)果可比性稍差。人造土壤法簡單易行，試驗結(jié)果可比性好，能較好反映污染物對蚯蚓的真實影響。自然土壤法則可用于具體地區(qū)污染物的環(huán)境安全性評價，但各地區(qū)試驗結(jié)果可比性不高。上述方法各具不同特點，其在生態(tài)環(huán)境安全研究指示中經(jīng)常需要綜合運用。

此外，利用蚯蚓還可以處理生活垃圾和農(nóng)業(yè)有機廢棄物。1978年，日本建成占地近兩萬余平方米的養(yǎng)殖場，月處理廢棄物數(shù)噸。此后，世界各地紛紛建起了不同規(guī)模的處理有機垃圾的蚯蚓養(yǎng)殖場。上世紀(jì)九十年代末，我國上海市環(huán)境工程學(xué)校從上海城市生活垃圾特點出發(fā)，開展了蚯蚓處理城市生活垃圾應(yīng)用研究，確定了這是一項很有發(fā)展前景的方法，并具有良好的環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益。但這些研究成果尚處于試驗室水平，暫時未能大規(guī)模推廣應(yīng)用。

蚯蚓垃圾處理是一項重建物質(zhì)循環(huán)的過程，在這一過程中蚯蚓以其特有的生態(tài)學(xué)功能與環(huán)境中的微生物協(xié)同作用，加速了垃圾中有機質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化。一方面解決環(huán)境污染問題；另一方面使資源得以再生，特別是蚯蚓糞是一種優(yōu)質(zhì)有機肥，可作為城市花卉、綠化和農(nóng)作物的肥料資源，同時蚯蚓作為一種高蛋白經(jīng)濟動物，亦可用于飼料、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)原料。

另外，還可以利用蚯蚓過濾處理生活污水等。生活污水的蚯蚓過濾處理是近年來在法國和智利發(fā)展起來的一項針對生活污水的處理技術(shù)。這項技術(shù)是根據(jù)蚯蚓具有提高土壤通氣透水性能和促進有機質(zhì)分解轉(zhuǎn)化等生態(tài)學(xué)功能而設(shè)計的。由于在處理生活垃圾、農(nóng)業(yè)有機廢棄物和生活污水方面，蚯蚓具有一定的解毒功能。

蚯蚓是與人類相伴的重要生物，其生態(tài)毒理學(xué)中的應(yīng)用在揭示化學(xué)品影響土壤為基質(zhì)的生態(tài)系統(tǒng)有關(guān)的環(huán)境安全指示方面具有重要科學(xué)意義。因此，利用蚯蚓為人類造福，進行環(huán)境污染脫毒的研究，這將具有重要的實踐意義。

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