蚯蚓糞與果園底土混合培養(yǎng)對(duì)部分水溶性物質(zhì)含量的影響

杭瓊等

摘要：為了評(píng)估果園底層土壤與蚯蚓糞等材料合成的技術(shù)新成土（Technosol）用于園林、道路綠化、污染退化土壤修復(fù)改良的安全性，對(duì)該混合物中水溶性物質(zhì)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(yǎng)過(guò)程中部分水溶性物質(zhì)含量變化情況。結(jié)果表明：添加適量蚯蚓糞能增加該混合物中水溶性養(yǎng)分含量，滿足作物生長(zhǎng)對(duì)氮、磷、鉀等養(yǎng)分的需求；過(guò)量加入蚯蚓糞會(huì)導(dǎo)致土壤水溶性物質(zhì)含量過(guò)高，可能對(duì)作物造成一定程度的脅迫，并引起水環(huán)境污染；本試驗(yàn)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(jī)碳含量。

關(guān)鍵詞：蚯蚓糞；底土；水溶性物質(zhì)

中圖分類號(hào)： S156文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2015）09-0353-04

當(dāng)前我國(guó)非農(nóng)用地面積不斷增加，耕地資源越來(lái)越少，生態(tài)環(huán)境、地球氣候變化以及人為活動(dòng)都在一定程度上給我國(guó)土地資源造成更多壓力，對(duì)現(xiàn)有耕地進(jìn)行合理利用與保護(hù)顯得十分重要[1-5]。改良果園土壤的方法很多，如傳統(tǒng)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(wú)機(jī)、有機(jī)肥料等手段[6- 10]。以往對(duì)土壤改良的研究多集中于土壤表層，關(guān)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(diǎn)是通氣性差、氧擴(kuò)散率低，不同地區(qū)、不同土壤的底土化學(xué)性質(zhì)不同[11-13]。一般而言，底土養(yǎng)分的有效性遠(yuǎn)低于耕層土壤，這是由于植物根從底土吸收養(yǎng)分，通過(guò)養(yǎng)分循環(huán)進(jìn)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(zhì)能將養(yǎng)分固定，導(dǎo)致養(yǎng)分很難被植物根利用[12]。當(dāng)耕層的資源潛力無(wú)法利用或開發(fā)達(dá)到極限時(shí)，改良底土將成為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、增加糧食產(chǎn)量的重要措施。蚯蚓糞作為一種高效有機(jī)肥料，最大特點(diǎn)是富含活性有機(jī)物與微生物，與土壤混合后可以進(jìn)行多種復(fù)雜反應(yīng)，將植物各生長(zhǎng)因子合理結(jié)合起來(lái)，改善土壤物理化學(xué)環(huán)境，最終達(dá)到增肥、抗病、養(yǎng)土的目的[14-15]。土壤有機(jī)質(zhì)是保持土壤良好物理性狀的必要條件，也是植物營(yíng)養(yǎng)的重要來(lái)源[16]。蚯蚓糞可促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)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(duì)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(yǎng)過(guò)程中部分水溶性物質(zhì)含量變化情況，旨在為更好地開發(fā)利用底土提供參考依據(jù)。

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(qū)某獼猴桃種植園土表以下30～60 cm土層。土壤基本性質(zhì)：pH值5.74，電導(dǎo)率574 μS/cm，有機(jī)質(zhì)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(tài)氮含量 5.33 mg/kg，銨態(tài)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(yàn)前將土壤風(fēng)干、磨細(xì)、過(guò)篩。蚯蚓糞（簡(jiǎn)稱蚓糞）：取自揚(yáng)州大學(xué)奶牛場(chǎng)蚯蚓養(yǎng)殖基地，為蚯蚓消解牛糞獲得的蚓糞；其養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)468.9 g/kg，全氮39.55 g/kg，全磷14.86 g/kg，全鉀7.385 g/kg，硝態(tài)氮2.366 g/kg，銨態(tài)氮134.8 mg/kg，速效磷1.54 g/kg，速效鉀1.65 g/kg。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年7—9月在揚(yáng)州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)采用室內(nèi)模擬培養(yǎng)方式進(jìn)行。設(shè)5個(gè)處理，以不加蚓糞的自然底土為對(duì)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(zhì)量計(jì)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(zhuǎn)箱內(nèi)，室溫條件下連續(xù)培養(yǎng)60 d。培養(yǎng)期間，維持土壤含水量在20%～30%。為了減緩水分蒸發(fā)，在混合物表面覆蓋1層塑料保鮮膜。每周取樣1次，測(cè)定混合物中部分水溶性物質(zhì)含量。

1.3方法

采用水土比5 ∶1浸提混合物獲得待測(cè)液。采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定銨態(tài)氮含量，采用紫外分光光度法測(cè)定硝態(tài)氮含量，采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定無(wú)機(jī)磷含量，采用總有機(jī)碳（TOC）全自動(dòng)測(cè)定儀測(cè)定TOC含量，采用過(guò)硫酸鉀氧化后的紫外分光光度法測(cè)定全氮含量，采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定全磷含量。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2003、SPSS軟件統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)。

2結(jié)果與分析

2.1混合物中水溶性無(wú)機(jī)磷含量變化情況

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

取樣時(shí)間水溶性無(wú)機(jī)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(shù)字后標(biāo)有不同大寫字母表示差異極顯著（P<0.01），標(biāo)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(duì)照相比，水溶性全磷含量波動(dòng)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(dòng)性增大。培養(yǎng)1周后，不添加蚯蚓糞的對(duì)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(shí)間的推移，水溶性全磷含量逐漸趨于平穩(wěn)，但仍保持在較高水平，如果進(jìn)入水體環(huán)境，水體磷元素富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)較大。

2.3混合物中水溶性硝態(tài)氮含量的變化

從表3可以看出，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，5種處理混合物中水溶性硝態(tài)氮含量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，不添加蚯蚓糞（CK）處理混合物中水溶性硝態(tài)氮含量為14.5～26.9 mg/kg。T1處理下混合物中水溶性硝態(tài)氮含量范圍為37.7～77.6mg/kg，能較好地滿足多數(shù)作物生長(zhǎng)的需求。隨著蚯蚓糞添加比例的不斷增加，培養(yǎng)中后期混合物中水溶性硝態(tài)氮含量都出現(xiàn)了大幅度上升。蚯蚓糞添加過(guò)多會(huì)導(dǎo)致混合物硝態(tài)氮含量增加，對(duì)水環(huán)境可能造成徑流污染。

2.4混合物中水溶性銨態(tài)氮含量的變化

中水溶性銨態(tài)氮含量均呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，但變化范圍均不大。所有處理下混合物中水溶性銨態(tài)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(tài)氮，但可能由于底土的吸附、固定作用，或是培養(yǎng)過(guò)程中微生物的生物固定、硝化作用等，導(dǎo)致混合物中水溶性銨態(tài)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(gè)處理下混合物中水溶性全氮含量變化幅度相對(duì)較小。T2、T3、T4處理下混合物中水溶性全氮含量隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)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(cè)添加過(guò)高比例的蚯蚓糞存在一定的導(dǎo)致水體氮素富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。

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(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，不同處理下混合物中水溶性TOC含量呈“下降-上升”多次波動(dòng)變化趨勢(shì)。與對(duì)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(jī)碳含量，有利于減少有機(jī)碳流失。隨著蚯蚓糞添加比例的增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著增加的同時(shí)，也有利于抑制有機(jī)碳的流失及其引起的環(huán)境污染負(fù)荷。

3結(jié)論與討論

蚯蚓糞含有豐富的高品質(zhì)有機(jī)質(zhì)、大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，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(zhì)對(duì)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(yǎng)分含量處于作物生長(zhǎng)適宜水平，而且可以使水溶性養(yǎng)分含量在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到相對(duì)平衡狀態(tài)。添加適量蚯蚓糞并不會(huì)對(duì)混合物中水溶性氮、磷含量產(chǎn)生很大影響，同時(shí)可以避免水體污染，降低混合物中水溶性總有機(jī)碳的含量及碳素流失的風(fēng)險(xiǎn)。過(guò)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(duì)水體環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)較大。表5不同培養(yǎng)時(shí)間混合物中水溶性全氮含量變化

參考文獻(xiàn)：

[1]駱永明，滕應(yīng). 我國(guó)土壤污染退化狀況及防治對(duì)策[J]. 土壤，2006，38（5）：505-508.

[2]趙沁娜，楊凱，張勇. 土壤污染治理與開發(fā)的環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)控對(duì)策研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2005（5）：49-50.

[3]梅祖明，袁平凡，殷婷，等. 土壤污染修復(fù)技術(shù)探討[J]. 上海地質(zhì)，2010，31（增刊）：128-132.

[4]林強(qiáng). 我國(guó)的土壤污染現(xiàn)狀及其防治對(duì)策[J]. 福建水土保持，2004，16（1）：25-28.

[5]徐詠文，段萍，羅志華. 淺析中國(guó)土壤分類的發(fā)生與現(xiàn)狀[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，33（10）：2003-2004.

[6]趙英杰. 獼猴桃果園生草效應(yīng)及栽培技術(shù)[J]. 落葉果樹，2010（3）：58-59.

[7]莊伊美. 試論亞熱帶紅壤果園土壤改良熟化[J]. 熱帶地理，1991（4）：320-327.

[8]來(lái)源，同延安，陳黎嶺，等. 施肥對(duì)獼猴桃產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，39（10）：171-176.

[9]徐愛春，陳慶紅，顧霞. 獼猴桃不同果園土壤和葉片營(yíng)養(yǎng)狀況分析[J]. 中國(guó)土壤與肥料，2011（5）：53-56.

[10]劉科鵬，黃春輝，冷建華，等. 獼猴桃園土壤養(yǎng)分與果實(shí)品質(zhì)的多元分析[J]. 果樹學(xué)報(bào)，2012（6）：1047-1051.

[11]Arancon N Q，Galvis P A，Edwards C A. Suppression of insect pest populations and damage to plants by vermicomposts[J]. Bioresource Technology，2005，96（10）：1137-1142.

[12]申建波，張福鎖，毛達(dá)如. 底土脅迫效應(yīng)與植物根系的適應(yīng)性[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2001，9（2）：60-63.

[13]王小彬，蔡典雄，華珞，等. 土壤保持耕作——全球農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展優(yōu)先領(lǐng)域[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39（4）：741-749.

[14]Arancon N Q，Edwards C A，Bierman P. Influences of vermicomposts on field strawberries：part 2. Effects on soil microbiological and chemical properties[J]. Bioresource Technology，2006，97（6）：831-840.

[15]Arancon N Q，Edwards C A，Babenko A，et al. Influences of vermicomposts，produced by earthworms and microorganisms from cattle manure，food waste and paper waste，on the germination，growth and flowering of petunias in the greenhouse[J]. Applied Soil Ecology，2008，39（1）：91-99.

[16]王鳳艷. 蚯蚓糞對(duì)土壤的影響[J]. 吉林農(nóng)業(yè)，2005（10）：25.

[17]斐慶海. 蚯蚓糞的優(yōu)點(diǎn)、作用和對(duì)土壤的影響[J]. 農(nóng)村實(shí)用科技信息，2005（10）：18.

[18]唐健，宋賢沖，王會(huì)利. 不同配比蚯蚓糞復(fù)合肥對(duì)桉樹生長(zhǎng)及土壤性質(zhì)的影響[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，43（3）：341-344.

[19]張榮濤，周東興，申雪慶. 蚯蚓糞對(duì)鹽堿土壤速效養(yǎng)分和堿化指標(biāo)的影響[J]. 國(guó)土與自然資源研究，2013（4）：83-86.

[20]張洪欽，董延濤. 蚯蚓糞改良老化土壤效果好[J]. 技術(shù)與市場(chǎng)，2004（1）：29.