蚯蚓糞抑制植物土傳病害研究嘗試

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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(yè)的興起，大量有機廢棄物也隨之產(chǎn)生。在中國，每年產(chǎn)生的工農(nóng)業(yè)廢棄物大約有1.8×1010m3。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(huán)境問題，致使廢棄物中的營養(yǎng)物質(zhì)大量流失。在美國等發(fā)達(dá)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(zhì)分解和土壤營養(yǎng)物質(zhì)釋放中發(fā)揮著極重要的作用。經(jīng)過發(fā)酵的有機廢棄物，通過蚯蚓的消化系統(tǒng)，在蛋白酶、脂肪酶、纖維酶、淀粉酶的作用下迅速分解、轉(zhuǎn)化為其自身或其他生物易于利用的營養(yǎng)物質(zhì)，即利用蚯蚓處理有機廢棄物，既可生產(chǎn)優(yōu)良的動物蛋白，又可生產(chǎn)肥沃的生物有機肥。因此，用蚯蚓對有機廢棄物進(jìn)行處理被認(rèn)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(yè)協(xié)會，1978年建成了占地1.65×104m2的養(yǎng)殖場，每月可處理有機廢物3 000 t，此后蚯蚓養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展。日本學(xué)者前田古顏在1973年育成繁殖倍數(shù)極高、適于人工養(yǎng)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(shù)得到了革命性的發(fā)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(yǎng)分的糞便，而且用蚯蚓糞為肥料生產(chǎn)出來的食品無化學(xué)殘留污染。

北美蚯蚓養(yǎng)殖極為盛行，美國有9萬個蚯蚓養(yǎng)殖場在養(yǎng)殖和出售蚯蚓。據(jù)美國農(nóng)業(yè)部估計，有25%的美國人至少每周購買1次用有機肥生產(chǎn)的食品。因此，施用有機肥的農(nóng)民對蚯蚓糞的需求量大增，以致供不應(yīng)求。在我國，雖然從上世紀(jì)80年代就開始了利用蚯蚓處理有機垃圾及農(nóng)業(yè)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(guān)蚯蚓處理垃圾等有機廢棄物而收到明顯效益的規(guī)?；亍Ｒ虼?，展開這方面的研究，不僅發(fā)展?jié)摿Υ?，意義也很深遠(yuǎn)。

在蚯蚓綜合利用方面，由于傳統(tǒng)觀念束縛，僅僅停留在直接應(yīng)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(yǎng)殖相聯(lián)系，在蚯蚓餌料中添加一些特殊物質(zhì)（如營養(yǎng)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(chǎn)生持續(xù)的抑制作用。

2　蚯蚓糞的性質(zhì)

2.1物理性質(zhì)蚯蚓糞是一種黑色、均一、有自然泥土味的細(xì)碎物質(zhì)。其物理性質(zhì)由原材料的性質(zhì)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(yǎng)物質(zhì)的能力，同時經(jīng)過蚯蚓消化，有益于蚯蚓糞中水穩(wěn)性團聚體的形成。

2.2化學(xué)性質(zhì)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(zhì)轉(zhuǎn)化成了穩(wěn)定的腐殖質(zhì)類復(fù)合物質(zhì)。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(zhì)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(chǎn)生有機酸，使廢棄物的pH值降低，趨于中性。蚯蚓糞中營養(yǎng)物質(zhì)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(yǎng)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(xué)性質(zhì)蚯蚓糞中富含細(xì)菌、放線菌和真菌。這些微生物不僅使復(fù)雜物質(zhì)礦化為植物易于吸收的有效物質(zhì)，而且還合成一系列有生物活性的物質(zhì)，如糖、氨基酸、維生素等。這些物質(zhì)的產(chǎn)生使蚯蚓糞具有許多特殊性質(zhì)。

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(yè)人士的研究結(jié)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(yǎng)基上反而刺激了鐮刀菌的生長，表明蚯蚓糞中的化學(xué)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(diào)了微生物及其代謝活性物質(zhì)的作用。

蚯蚓糞中富含微生物等活性物質(zhì)，蚯蚓消化道是某些細(xì)菌和放線菌等微生物的小型 “活的培養(yǎng)室”。有人測試表明，從蚯蚓消化道前端到后端，微生物數(shù)量往往以指數(shù)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(yǎng)豐富，蚯蚓糞排出后第1周內(nèi)細(xì)菌數(shù)量還會成倍增加，直到數(shù)周后仍不下降。真菌菌絲通過蚯蚓消化道后會被破壞，Tiwari等調(diào)查了30種不同地點的土壤及蚯蚓排泄物的真菌后發(fā)現(xiàn)，蚯蚓排泄物中真菌數(shù)量和種類都高于相應(yīng)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(yǎng)物質(zhì)。另一方面，據(jù)Szczech研究表明，把蚯蚓糞加到瓊脂培養(yǎng)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(chǎn)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(huán)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(xì)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(xì)菌品種。能產(chǎn)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(zhì)。因此，拮抗微生物通過一種或幾種生物學(xué)性質(zhì)或生物化學(xué)性質(zhì) （其中包括營養(yǎng)競爭、抗生、寄生和捕食、誘導(dǎo)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(jié)語

蚯蚓糞作為蚯蚓養(yǎng)殖中的副產(chǎn)品，能顯著促進(jìn)植物生長，是一種優(yōu)良的有機肥料。把這種優(yōu)質(zhì)肥料應(yīng)用于植物病害防治是蚯蚓糞應(yīng)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(xiàn)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(diào)節(jié)（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(zhì)完全代替化學(xué)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(xué)藥品的使用而使病原菌產(chǎn)生抗藥性的可能，從而允許少量使用一些化學(xué)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(guān)系有進(jìn)一步認(rèn)識，就會引導(dǎo)產(chǎn)生更為有效的防治病菌的綜合措施?？傊?，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(fā)揮其最大作用。

參考文獻(xiàn)（略）

（本文原載 《應(yīng)用生態(tài)學(xué)報》2003年第2期，署名作者為北京市農(nóng)林科學(xué)院綜合研究所胡艷霞和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)系孫振鈞、程文玲，編者對文題和內(nèi)容進(jìn)行了刪改）