蚯蚓原位處理牛糞產(chǎn)生蚯蚓糞對設(shè)施番茄產(chǎn)量和土壤改良的影響

摘要 比較蚯蚓原位處理牛糞產(chǎn)生蚯蚓糞和常規(guī)有機肥處理對設(shè)施番茄產(chǎn)量和土壤改良的影響，為設(shè)施蔬菜可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。以2個番茄品種為材料，利用上茬溫室蔬菜收獲后的栽培壟，在壟上直接接種蚯蚓種和牛糞，分析土壤理化性質(zhì)和番茄的產(chǎn)量、品質(zhì)。結(jié)果表明，合理的控溫、控濕度可以創(chuàng)造蚯蚓生存環(huán)境，蚯蚓原位處理牛糞產(chǎn)生蚯蚓糞降低了土壤容重（P＜0.05），提高了水穩(wěn)性大團聚體數(shù)量（P＜0.05），主要集中在2.0 mm≤Ф<3.0 mm和0.5 mm≤Ф<1.0 mm。對土壤全鹽含量的影響不顯著（P＞0.05），對不同鹽基離子的影響因品種的不同效果不同。土壤微生物含量無顯著差異（P＞0.05）。2個品種的番茄產(chǎn)量分別提高14.4%和24.7%。但對番茄品質(zhì)的影響因品種的不同產(chǎn)生不同結(jié)果。綜上所述，蚯蚓原位處理牛糞產(chǎn)生蚯蚓糞可顯著提高設(shè)施番茄產(chǎn)量，顯著改善土壤的物理指標，建議設(shè)施農(nóng)業(yè)周邊有蚯蚓養(yǎng)殖廠的條件下，推薦使用該方法。

關(guān)鍵詞 蚯蚓；原位處理；番茄；土壤改良

中圖分類號 S141 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2024）18-0140-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.18.030

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Effects of Earthworm in Situ Treatment of Cow Dung to Produce Earthworm Manure on Tomato Yield and Soil Improvement in Greenhouse

L Yang，ZHU Zhi-gang，ZHAO Jing et al

（Beijing Yanqing Agricultural Technology Integrated Service Center，Beijing 102100）

Abstract In this study，the effects of earthworm in situ treatment of cow dung to produce earthworm manure and conventional organic fertilizer treatment on tomato yield and soil improvement were compared，provide the basis for the sustainable development of facility vegetables.Two tomato varieties were used as materials，earthworm and cow dung were directly inoculated on the ridge after harvesting vegetables in the previous greenhouse，the physical and chemical properties of soil and the yield and quality of tomato were analyzed.The results showed that，reasonable temperature and humidity control could create the living environment of earthworms，earthworm in situ treatment of cow dung to produce vermicompost could reduce soil bulk density（P＜0.05），the number of water-stable macroaggregates was increased（P＜0.05），mainly concentrated between 2.0 mm≤Ф<3.0 mm and 0.5 mm≤Ф<1.0 mm.There was no significant difference in the effect on soil total salt content（P＞0.05），the effects on different base cations were different due to different varieties.There was no significant difference in soil microbial content（P＞0.05）.The tomato yields of the two varieties were increased by 14.4 % and 24.7 %，respectively.However，the effect on the quality of tomato was different due to different varieties.In summary，the in-situ treatment of cow dung by earthworms to produce earthworm manure could significantly increase the yield of greenhouse tomatoes and significantly improve the physical indicators of the soil.It was recommended to use this method under the condition that there are earthworm farms around the facility agriculture.

Key words Earthworm;In-situ treatment;Tomato;Soil improvement

基金項目 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系北京市創(chuàng)新團隊（BAIC08-2022）。

作者簡介 呂洋（1987—），男，北京人，獸醫(yī)師，從事耕地保護及廢棄物循環(huán)利用研究。*通信作者，高級農(nóng)藝師，碩士，從事土壤肥料試驗、示范和推廣工作。

收稿日期 2023-10-24；修回日期 2023-11-18

設(shè)施大棚是一種半開放的特殊農(nóng)業(yè)生境，由于復(fù)種指數(shù)高且隨著種植年限的增加，土壤會出現(xiàn)不同程度的養(yǎng)分過量［1］、連作障礙［2］、次生鹽漬化［3］、菌落結(jié)構(gòu)失衡［4］等退化和生態(tài)環(huán)境問題，從而導(dǎo)致蔬菜減產(chǎn)和品質(zhì)下降。近年來，利用蚯蚓糞進行土壤改良的研究逐漸增多，蚯蚓糞可以改善土壤物理特性，如團聚體穩(wěn)定性、總孔隙度等，也可以改善土壤鹽堿性［5］、設(shè)施蔬菜根際土壤環(huán)境［6］，增加土壤中細菌和放線菌數(shù)量，提高連作蔬菜土壤養(yǎng)分含量，顯著降低優(yōu)勢真菌相對豐度，從而緩解土壤障礙［7］。

常規(guī)堆肥是利用微生物發(fā)酵作用，將有機廢棄物進行分解轉(zhuǎn)化為有機肥料的過程。蚯蚓堆肥是蚯蚓通過研磨砂囊消耗有機廢物并將其破碎成更細小的顆粒，從生長在有機物上的微生物中獲取營養(yǎng)［8］。該過程加快了有機物的微生物分解速度，增加了微生物種群，并改變了材料的物理和化學(xué)性質(zhì)，最終形成穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的肥料［9］。此過程也是蚯蚓自身吞食大量有機廢棄物經(jīng)過腸道和微生物共同作用，將有機廢棄物分解和穩(wěn)定化的過程。蚯蚓堆肥不僅是將有機廢物轉(zhuǎn)化為有益生物副產(chǎn)品的有效方法，若用于土壤改良，也是克服連作障礙推薦方法［10］，可增加土壤的生物多樣性，促進有益微生物的生長，從而增加了微生物種群［11］。通過蚯蚓的運動促進了有機質(zhì)的分解，增加了植物對鹽分的耐受性［12］，刺激不同酶的產(chǎn)生來調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育［13］。

在眾多的土壤改良中通常是利用蚯蚓異位處理有機廢棄物料形成的蚯蚓糞對土壤質(zhì)量的提升和連作障礙的克服效果，而在設(shè)施栽培畦原位同時投入有機廢棄物料和蚯蚓種，利用蚯蚓原位處理廢棄物，克服土壤連作障礙的研究較少［10］，筆者利用蚯蚓生產(chǎn)技術(shù)在設(shè)施蔬菜大棚原有栽培畦進行蚯蚓原位堆肥，探討對設(shè)施蔬菜產(chǎn)量和土壤理化性質(zhì)的影響，為設(shè)施蔬菜可持續(xù)發(fā)展和土壤改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于北京市延慶區(qū)舊縣鎮(zhèn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園，試驗于2022年7月—2023年2月在園區(qū) 3號溫室大棚進行，棚齡16年，該區(qū)域?qū)儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，平均海拔500 m左右，平均氣溫8.3 ℃。試驗地土壤理化性質(zhì)：全氮1.95 g/kg，有機質(zhì)33.2 g/kg，堿解氮183.0 mg/kg，有效銨態(tài)氮6.25 mg/kg，有效硝態(tài)氮72.3 mg/kg，有效磷259 mg/kg，速效鉀530 mg/kg，全鹽1.84 g/kg，pH 7.9，K+含量78.2 mg/kg，Na+含量221.0 mg/kg，Ca2+含量63.8 mg/kg，Mg2+含量21.2 mg/kg，HCO3-含量333.0 mg/kg，Cl-含量112 mg/kg，SO42-含量168 mg/kg，細菌5.0×106個/g，放線菌7.0×105個/g，真菌1.7×104個/g，土壤容重1.48 g/cm3，土壤質(zhì)地砂質(zhì)黏壤土，采用美國制方法判定。

1.2 試驗材料

蚯蚓種為赤子愛勝蚓種（Eisenia foetida），由北京大地聚龍生物科技有限公司提供（從原始的蚯蚓生產(chǎn)壟直接獲得，蚯蚓種為蚯蚓體本身和蚯蚓糞的混合物）；牛糞由北京市延慶區(qū)舊縣鎮(zhèn)周邊養(yǎng)殖小區(qū)獲得，牛糞的性質(zhì)：有機質(zhì)45.2%，全氮2.2%，全磷1.9%，全鉀2.9%，碳氮比20.5。供試番茄品種為仙客8和櫻桃番茄409。壟寬1 m，種植密度為2.3萬株/hm2。

1.3 試驗方法

試驗設(shè)2個處理，處理①蚯蚓原位處理牛糞；處理②有機肥37.5 t/hm2。利用上茬溫室蔬菜收獲后的栽培壟，在壟上直接接種蚯蚓種，蚯蚓種接高度為5 cm，在蚯蚓種上覆蓋牛糞8 cm，為防止溫度過高棚上覆蓋遮陽網(wǎng)，鋪設(shè)原有微噴帶進行補水，2～3 d澆水一次，保證堆體的濕度在70%左右。蚯蚓原位處理牛糞的時間為7月22日—8月12日，歷時20 d。

1.4 測定指標與方法

采用遠程地溫溫度計進行實時測定堆體溫度，每5 min測定一次。番茄收獲后測定土壤全鹽含量和七大鹽基離子、細菌、放線菌、真菌。全鹽含量采用重量法檢測，水溶性HCO3-采用標準硫酸滴定法，水溶性Cl-采用標準硝酸銀溶液滴定法，水溶性SO42-、水溶性Ca2+、水溶性Mg2+、水溶性K+、水溶性Na+采用電感耦合等離子法；細菌、放線菌、真菌根據(jù)其特性采用選擇性培養(yǎng)基分離培養(yǎng)，采用平板計數(shù)法計數(shù)，容重采用環(huán)刀法。番茄品質(zhì)測定可溶性糖、可溶性蛋白、可滴定酸、還原型VC、可溶性固形物、硝態(tài)氮?？扇苄蕴遣捎幂焱壬ǎ扇苄缘鞍撞捎每捡R斯亮藍-G250染色比色法，可滴定酸采用酸堿滴定法，還原型VC采用2，6二氯靛酚滴定法，可溶性固形物采用折射儀法，硝態(tài)氮采用紫外分光光度法。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 采用 Microsoft Excel 2010 對數(shù)據(jù)進

行統(tǒng)計整理、SPSS 26.0 對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對蚯蚓原位處理牛糞堆體溫度的評估

蚯蚓接種后選取有代表性的一天進行溫度分析，原位處理牛糞的堆體溫度平均值高于對照的地溫（圖1）。大棚的平均溫度為25.2 ℃，蚯蚓處理牛糞的堆體溫度是28.0 ℃，對照的平均溫度是26.3 ℃，比對照高1.7 ℃。即使在11：00—17：00氣溫明顯較高的情況下也能保持在相對穩(wěn)定的高度。而28.0 ℃也在蚯蚓的最適生活溫度范圍內(nèi)。

2.2 蚯蚓原位處理牛糞對土壤鹽漬化的影響

土壤全鹽含量是土壤鹽漬化的指標，依據(jù)溫室蔬菜產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評價標準（HJ 333—2006），全鹽含量應(yīng)小于2 g/kg，溫室的初始全鹽含量為1.84 g/kg，未超過標準（未發(fā)生次生鹽漬化現(xiàn)象）。原位處理牛糞與有機肥處理對土壤鹽漬化的影響見表1。由表1可知，2種番茄的全鹽含量無顯著差異，從鹽基離子看，仙客8品種的離子與對照無顯著差異；櫻桃番茄409的鈉離子、碳酸氫根離子、氯離子和硫酸根離子顯著低于對照，其他離子無顯著差異，說明蚯蚓原位處理牛糞因蔬菜品種的不同而對土壤鹽基離子的影響不同。

2.3 蚯蚓原位處理牛糞對土壤微生物的影響

不同處理土壤微生物的變化見表2。由表2可知，細菌、真菌、放線菌和微生物總數(shù)4個指標，2個品種不同處理間土壤微生物無顯著差異。

2.4 蚯蚓原位處理牛糞對土壤水穩(wěn)性大團聚體的影響

水穩(wěn)性大團聚體是土壤結(jié)構(gòu)優(yōu)劣的主要指標。不同處理對土

壤水穩(wěn)性大團聚體的影響見表3。由表3可知，2個番茄品種原位處理的水穩(wěn)性大團聚體顯著高于對照處理，仙客8水穩(wěn)性大團聚體與對照相比提升9.4%，櫻桃番茄409水穩(wěn)性大團聚體與對照相比提升18.0%。水穩(wěn)性大團聚體提升較多的是2.0 mm≤Ф<3.0 mm的團聚體和0.5 mm≤Ф<1.0 mm的團聚體。

2.5 蚯蚓原位處理牛糞對土壤容重的影響

原位處理牛糞的土壤容重收獲后為0.92 g/cm3，與施肥前相比降低了0.57 g/cm3，差異達顯著水平。對照處理的容重收獲后為1.44 g/cm3，與施肥前相比降低了0.04 g/cm3，差異不顯著。說明蚯蚓處理牛糞對設(shè)施蔬菜土壤結(jié)構(gòu)有較大影響（表4）。

2.6 蚯蚓原位處理牛糞對番茄產(chǎn)量的影響

由表5可知，原位處理的仙客8產(chǎn)量為74 376.0 kg/hm2，對照產(chǎn)量是64 989.0 kg/hm2，較對照提高了14.4%，差異達顯著水平；原位處理的櫻桃番茄409產(chǎn)量為53 479.5 kg/hm2，對照產(chǎn)量為42 853.5 kg/hm2，較對照提高了24.8%，差異達顯著水平。

2.7 蚯蚓原位處理牛糞對番茄品質(zhì)的影響

從表6可以看出，原位處理的仙客8品種的可溶性糖、可溶性固形物、可溶性蛋白、還原型VC、可滴定酸、硝態(tài)氮與對照之間無顯著差異。櫻桃番茄409原位處理的可滴定酸和硝態(tài)氮與對照差異顯著，其他品質(zhì)指標無顯著差異。

3 結(jié)論

3.1 原位處理牛糞對溫濕度的控制

蚯蚓屬于變溫動物，體溫隨著外界環(huán)境溫度的變動而變動［14］，蚯蚓的最適溫度為20 ℃左右，活動溫度在5～30 ℃，在設(shè)施溫室條件下，氣溫最高可達35 ℃以上，該試驗通過遮陽網(wǎng)降溫可將堆體溫度控制在28 ℃左右。噴水即可降低堆體溫度也可以增加堆體含水量（70%左右為適宜），在蚯蚓原位處理牛糞過程中，第一次澆透水后，根據(jù)實際天氣情況每1～2 d澆水一次既可保持堆體濕度。因此溫室大棚中蚯蚓處理是可行的，不會因為溫度過高而導(dǎo)致蚯蚓死亡。

3.2 原位處理牛糞對土壤物理性質(zhì)的影響

蚯蚓糞是一種廢棄物堆肥產(chǎn)品，通過蚯蚓的消化系統(tǒng)和微生物的雙重作用進行降解得到的產(chǎn)物［15］。它對植物生長的有益作用體現(xiàn)在物理、化學(xué)和生物機制方面［16］，物理途徑是指土壤孔隙度和團粒微觀結(jié)構(gòu)的改善［17］。蚯蚓原位處理牛糞對土壤物理性質(zhì)改變較大，如土壤容重和水穩(wěn)性大團聚體，容重降低到0.92 g/cm3，這可能是翻耕后蚯蚓活動導(dǎo)致表層土更疏松且根系在表層發(fā)育較好引起的。水穩(wěn)性大團聚體數(shù)量有顯著提升，主要集中在2.0 mm≤Ф<3.0 mm和0.5 mm≤Ф<1.0 mm，這可能與蚯蚓糞含有大量的腐殖質(zhì)和更高的微生物活性有關(guān)，導(dǎo)致團聚體的形成。

3.3 原位處理牛糞對土壤化學(xué)及生物學(xué)性質(zhì)的影響

設(shè)施蔬菜大棚由于種植年限較長都會出現(xiàn)次生鹽漬化現(xiàn)象［18］。施用蚯蚓糞對恢復(fù)土壤鹽漬化減少鹽脅迫的有害影響具有有效作用［19-20］。該試驗中，蚯蚓原位處理與對照相比土壤全鹽含量無顯著差異，原因是試驗在一年的一茬蔬菜完成，時間短對全鹽含量的影響不大。在對土壤鹽基離子的影響方

面，番茄品種仙客8的原位處理對土壤鹽基離子的影響無顯著差異，對櫻桃番茄409品種土壤的鈉離子、碳酸氫根離子、氯離子和硫酸根離子有顯著降低作用，因此原位處理牛糞產(chǎn)生蚯蚓糞對土壤鹽基離子的影響因品種的不同會有不同的差異。對細菌、真菌、放線菌和微生物總量分析，不同品種的原位處理和對照無顯著差異。原因可能是微生物的生長繁殖需要一個緩慢的過程，在一茬蔬菜上試驗時間較短所致。

3.4 原位處理牛糞對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

研究發(fā)現(xiàn)［21-22］，蚯蚓糞的施用可以提高蔬菜產(chǎn)量，其主要原因是蚯蚓糞可以改善土壤的聚集性，補充蔬菜可利用養(yǎng)分，調(diào)節(jié)微生物環(huán)境，該試驗原位處理牛糞產(chǎn)生的蚯蚓糞對番茄產(chǎn)量有顯著影響，仙客8品種產(chǎn)量提升14.4%，櫻桃番茄409產(chǎn)量提升24.7%。這與前人研究結(jié)果基本一致［23］。對番茄品質(zhì)的影響方面，仙客8品種的品質(zhì)和對照之間無顯著差異。櫻桃番茄409原位處理的可滴定酸和硝態(tài)氮與對照差異顯著，這與劉曉嬌等［24］研究結(jié)果不一致，可能是蚯蚓糞對番茄的影響會因品種的不同有不同的影響。

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