木醋液對蚯蚓糞質量的影響

郝曉鳴等

摘 要： 采取單因素變量法設計試驗，采用主成分分析法（Principal component analysis，PCA）與單因素方差分析相結合，探討了蚯蚓對牛糞、木醋液對以牛糞為基質產生的蚯蚓糞的影響。結果表明：蚯蚓處理后，牛糞中有機質、磷含量顯著升高，全鉀含量、轉化酶和堿性磷酸酶活性顯著升高（P<0.05）；木醋液處理后以牛糞為基質產生的蚯蚓糞中有機質、全磷含量和轉化酶、堿性磷酸酶活性明顯降低（P<0.05），脲酶和β-葡糖苷酶活性明顯升高（P<0.05）。研究認為木醋液無法提升蚯蚓糞的質量。

關鍵詞：木醋液；蚓糞；理化性質；土壤酶活

中圖分類號：S141 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2015.

Abstract：This study is trying to find the influence of wood vinegar to the earthworm cast on the physico-chemical properties and the enzyme activity. In order to explore the effect of wood vinegar to worm cast， simple variable method was adopt to design the experiment， and the PCA（principal component analysis） with One-way ANOVA was used as analysis methods. The results shows that after adding earthworm，the content of OM、P and the activities of invertase and alkaline phosphatase activity increased significantly（P<0.05）；After adding the wood vinegar to wormcast，the content of OM、P and the activities of invertase and alkaline phosphatase activity decreased significantly（P<0.05）.This Research can provide a scientific basis on the use of wood vinegar.

Key words：wood vinegar；earthworm cast；physio-chemical properties；soil enzyme activity

木醋液是從植物炭化過程中提取的一種富含有機酸的赤褐色液體。魏德福等[1]的研究發現，木醋液與有機肥混合可以提高肥料利用率從而減少有機肥的使用，同時，木醋液還可以分解殘留土壤中的農藥，起到改良土壤的作用。賀海生等人在研究中發現，木醋液能對鹽堿地起到改良作用，通過向土壤中施用木醋液能使土壤中鹽度和pH值都下降，有機質含量上升[2]。蚯蚓糞是具有很好的通氣性、排水性的有機肥料，被廣泛地應用于土壤的改良。直接向土壤中施用蚯蚓糞可以改變土壤的理化性狀，提高土壤堿解氮、速效磷、速效鉀、土壤全氮、土壤全磷、有機質的含量[3]。

木醋液和蚯蚓糞都可以應用于土壤的改良，但關于木醋液對蚯蚓糞影響的研究很少。本研究旨在探究木醋液對蚯蚓糞質量的影響，用來確定木醋液和蚯蚓糞共同應用于農業生產是否能達到更好的效果。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

蚯蚓品種為大平二號，蚯蚓取自天津市靜?？h宜林好地技術有限公司。

木醋液由天津華銳生物工程有限公司提供。

供試牛糞為腐熟牛糞，即利用新鮮牛糞進行自然堆制60 d，腐熟后取回風干，碾碎，備用。由天津市靜?？h宜林好地技術有限公司提供。

儀器：分光光度計、pH計、遠紅外消煮爐、凱氏定氮儀、水浴鍋、火焰光度計、分析天平（精確度0.0001 g）。

1.2 試驗方法

1.2.1 蚯蚓對牛糞性質的影響 在花盆中用牛糞飼喂蚯蚓（每盆條件相同），不同時間（7，14，21，28，35 d）采集糞的樣品，采樣方法為隨機布點法，每個時間3個重復，-20 ℃保存待測。

1.2.2 木醋液對蚯蚓糞性質的影響 木醋液在蚯蚓糞產生過程中的影響試驗在室內的花盆中進行。選日齡接近，體重相近[（0.45±0.05）g]的蚯蚓180條和6個大小、質地均相同的花盆，每個花盆準確稱取1 kg牛糞，隨機分為2個處理組（每個處理組3個重復）：對照組投放蚯蚓并澆水；第2組投放蚯蚓噴灑木醋液，定期按組噴灑試驗液維持土壤濕度（表1）。每半月采樣1次，共培養1個月，采樣2次。采樣方法為隨機布點法。

1.3 測定方法

1.3.1 理化性質的測定 將樣品風干后碾碎，過孔徑為0.15 mm的篩后，來測定有機質、全磷、全鉀含量，土壤轉化酶、土壤β-葡糖苷酶、脲酶、堿性磷酸酶活性。牛糞和蚯蚓糞的基本理化性質（有機質、全氮、全磷、全鉀含量）都采用土壤常規分析法測定，其中含水量采用烘干法（105 ℃）有機質含量采用重鉻酸鉀—濃硫酸稀釋熱法測定，全磷含量用高氯酸-硫酸-鉬銻抗比色法測定，全鉀含量用火焰光度法測定。

1.3.2 土壤酶活性測定 土壤酶活性的測定方法參照關松蔭的方法[8]。其中土壤轉化酶（又稱蔗糖酶）用3，5-二硝基水楊酸顯色法測定，酶活性用葡萄糖mg·g-1（24 h）；磷酸酶活性測定采用磷酸苯二鈉比色法，酶活性以PNP μg·g-1·h-1表示；脲酶活性測定采用苯酚鈉比色法，酶活性用 NH3+-N mg·g-1（24 h） 表示；β-葡糖苷酶活性用PNPG（對-硝基酚-β-D-吡喃葡糖苷）比色法測定，酶活性用PNP μg·g-1·h-1表示。

1.3.3 數據統計分析 試驗數據采用SPSS17.0和Excel 2007統計軟件進行統計分析。使用SPSS軟件中One-way ANOVA 進行方差分析，LSD法結合Duncans法進行組間多重比較，并結合PCA作圖分析。

2 結果與分析

2.1 蚯蚓糞的理化性質和酶活性

由表2可知，在培養天數范圍內，蚯蚓的吞食和活動產生的蚯蚓糞中有機質明顯高于牛糞，糞中有機質含量和P含量隨蚯蚓培養時間的增加而顯著增加（ P<0.05 ），用蚯蚓處理過的糞中K含量降低，差異極顯著（ P<0.01 ）。

由表3可知，噴灑木醋液能顯著降低蚯蚓糞中有機質的含量（P<0.01），木醋液能降低糞中K含量（P<0.05），對糞中P2O5的含量沒有影響。

由表4可知，蚯蚓的吞食和活動產生的蚯蚓糞中轉化酶、堿性磷酸酶、脲酶活性明顯高于牛糞（P<0.05），堿性磷酸酶活性在7 d時達到最大，隨后降低，35 d時的活性比6組低，差異極顯著（P< 0.01 ）。

由表5可知，噴灑木醋液能顯著降低蚯蚓糞中轉化酶、堿性磷酸酶活性（ P<0.01 ），能提高糞中葡糖苷酶、脲酶活性（P<0.01）。

2.2 蚯蚓對牛糞性質的影響

分別測得不同時間采集到的牛糞樣品的理化指標（磷、鉀、有機質含量）和酶活性（轉化酶、脲酶、堿性磷酸酶、β-葡糖苷酶），并對其進行主成分分析法（Principal component analysis，PCA）分析，如圖1所示。圖1可以反映樣品在坐標圖中的關聯性，相似的樣品可以聚集在一起，存在差異的樣品就會分布在坐標圖的不同區域。由圖1可以看出，牛糞經蚯蚓處理不同時間后糞的理化性質和土壤酶活性均存在差異，且組間聚集較好，差異小、重復性好。通過觀察，發現各組間沒有重復區域，差異較大，還可以看出第1、第2和第6組分布在一條直線上的不同點，分析他們是經蚯蚓處理14 d后的樣品。將圖1和SPSS多因素分析相結合還可看出，有機質含量、P含量、轉化酶活性都與蚯蚓處理牛糞的時間呈顯著正相關關系，K含量、脲酶、β-葡糖苷酶活性都與蚯蚓處理牛糞的時間呈顯著負相關關系，堿性磷酸酶活性與蚯蚓處理時間關系不大。

2.3 木醋液對蚯蚓糞性質的影響

分別測得不同時間采集到的牛糞樣品的理化指標（磷、鉀、有機質含量）和酶活性（轉化酶、脲酶、堿性磷酸酶、β-葡糖苷酶），并對其進行主成分分析法（Principal component analysis，PCA）分析，如圖2所示。圖2可以反映樣品在坐標圖中的關聯性，相似的樣品可以聚集在一起，存在差異的樣品就會分布在坐標圖的不同區域。由圖2可以看出，第9組與各組均存在差異，且組間聚集較好，差異小、重復性好。

3 討 論

牛糞是牛場的主要污染物，且不能被很好地利用，通過蚯蚓的吞食和排便作用可以將新鮮牛糞轉化為蚯蚓糞，轉化過程中有機質、全鉀含量均降低，速效氮和硝態氮含量占全氮含量的比例升高，脲酶活性顯著降低，磷酸酶、蔗糖酶的活性顯著升高（柏彥超，2010）。蚯蚓糞可以廣泛應用于土壤的改良并起到良好的效果。本試驗中發現，通過蚯蚓的作用可以使有機質含量升高、脲酶活性顯著降低，這與柏彥超的研究結果不同，原因可能是使用的牛糞不同，本試驗所使用牛糞為腐熟60 d牛糞，柏彥超的試驗所使用牛糞為新鮮牛糞。

木醋液作為一種土壤改良劑有很廣泛的應用，李忠徽（2014）研究發現，灌施木醋液能提高土壤中的有機碳的含量，張亞蘭等[2]對南疆阿拉爾棉田施用木醋液發現木醋液對土壤的理化性質有一定的改良效果。通過觀察，第1組與第5組、第2組與第6組數據聚集，差異較小，觀察其樣品發現試驗組均未加蚯蚓且只是采樣時間不同，分析是由于未加蚯蚓的組不同采樣時間對樣品各項指標沒有影響；第3組與第4組在同一直線的不同點，它們之間采樣時間相同，分析其差異是由于木醋液的影響造成的。依據PCA分析可知，不同時間不同處理組的理化指標（磷、鉀、有機質含量）和酶活性（轉化酶、脲酶、堿性磷酸酶、β-葡糖苷酶）都有很大的差異。

依據圖2篩選出受木醋液影響較大的測量指標，如有機質、磷含量和轉化酶、脲酶、堿性磷酸酶活性，通過對比并進行統計學分析。木醋液對蚯蚓糞理化性質的影響見表3和表5，發現施用木醋液使有機質、P含量和轉化酶、堿性磷酸酶活性顯著降低（P<0.05），脲酶、β—葡糖苷酶活性顯著升高（P<0.05）；土壤轉化酶的活性能夠表征土壤生物學活性強度，也可以作為土壤肥力的重要指標[12]。土壤堿性磷酸酶是評價土壤磷素轉化方向和強度的指標[13]。上述試驗結果說明，木醋液對蚯蚓糞中的有機質、P含量有不良影響，木醋液會抑制土壤P轉化、土壤生物學活性強度等指標。脲酶可以促進土壤中的有機氮向有效氮的轉化[14]，β—葡糖苷酶是參與土壤中碳水化合物水解的一類重要的酶[15]。上述試驗結果說明，木醋液會促進氮素轉化和碳水化合物水解。木醋液對蚯蚓糞的質量既有良好的影響也有不良的影響，分析其不良影響可能是木醋液的酸性對蚯蚓的生長有不良影響所致的，良好的影響可能是由于木醋液為酶提供了酸性環境。

4 結 論

本試驗結果表明，蚯蚓的處理會提升牛糞的質量，使牛糞中有機質、全磷的含量均顯著升高，轉化酶、堿性磷酸酶的活性也都顯著升高；而木醋液對蚯蚓糞的質量能產生不同品質的影響，可以根據土壤的不同需要來確定蚯蚓糞與木醋液是否可一同用于土壤的改良。后續試驗將深入研究木醋液影響蚯蚓糞質量的機制，以便對木醋液進行改良從而使其對蚯蚓糞的質量有良好的影響。

參考文獻：

[1] 魏德福，高方，于學軍.木醋液對平貝母地的土壤改良試驗[J].黑龍江生態工程職業學院學報，2011，24（6）：22-23.

[2] 張亞蘭，孫金龍，李治宇，等.木醋液對鹽堿土改良效果研究[J]. 中國農機化學報，2014，35（6）：292-295.

[3] 秦芳，蘇利榮，蘇天明，等.蚯蚓糞對土壤理化性狀及菜心硝酸鹽含量的影響研究[J].農業研究與應用，2013，147（4）：10-15.

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

[5] 鮑士旦.土壤農化分析[M].北京：中國農業出版社，2000：25-114.

[6] Edwads C A. The Importance of earthworms as key representatives of the soil fauna[M]//Edwads C A. Earthworm Eeology. 2nd Ed. Boea Raton：CRC Press，2004：3-9.

[7] Scheu S. Microbial activity and nutrient dynamics in earthworm casts （ Lumbricidae） [J].Biology and Fertility of Soils， 1987 （5）：230-234.

[8] 關松蔭. 土壤酶及其研究法[M]. 北京： 中國農業出版社，1986.

[9] 全國農業技術推廣中心.中國有機肥料養分志[M]. 北京：中國農業出版社，1985：40-59.

[10] 周美榮，孫振江，申曉強.蚯蚓糞的研究及應用[J].山西農業科學，2012（8）：921-924.

[11] Samanya M，Yamauchi K. Morphological changes of the intestinal villi in chickens fed the dietary chareoal powder including wood vineger compounds[J].Joumal of Poultry Science， 2001， 38 （4）：289-301.

[12] 辛承友，朱魯生，王軍，等. 阿特拉津對不同肥力土壤蔗糖酶活性的影響[J]. 農業環境科學學報，2004，23（3）：479-483.

[13] 張建林， 陸欣， 王申貴. 有機物料配比施用對土壤堿性磷酸酶活性的影響[J].土壤通報，2001，32（2）： 75-79.

[14] 賈若凌，李麗，劉香玲，等.荔枝果園土壤脲酶活性與土壤肥力的關系研究[J].河南農業科學，2011（6）：79-81.

[15] 馬星竹， 陳利軍， 武志杰， 等. 長期施肥土壤β-葡糖苷酶動力學特性研究[J]. 浙江大學學報：農業與生命科學版，2008，34（5）：552-556.