（自然地理学专业论文）蚯蚓处理不同畜禽粪和秸秆组合试验研究.pdf

摘要 人工利用蚯蚓处理废弃物，与传统方法相比具有处理效率高、经济效益好、 无污染等优势。本文旨在研究蚯蚓对长春地区农业废弃物( 玉米秸秆、水稻秸秆、 马粪、鸭粪) 的处理能力。探究影响蚯蚓处理效率的因素，分析处理产物的养分 元素含量，寻求处理效率最高的畜禽粪及秸秆组合形式。 实验共进行4 0 d 。通过每1 0 d 测得的各废弃物组合中蚯蚓体重和蚓茧数量数 据，对不同种类、不同比例的组合中蚯蚓生长、繁殖状况进行分析比较：对有无 蚯蚓处理及经蚯蚓处理后各组合的理化性质、营养元素含量的差异进行分析比 较；分析不同处理效率的组合特性。 试验结果表明各组合中的蚯蚓生长、繁殖状况良好，且具有显著负相关性。 鸭粪混合物中蚯蚓体重波动大于马粪混合物，并在体重峰值时显著大于马粪混合 物中；水稻秸秆优于玉米秸秆。畜禽粪种类和秸秆种类是影响蚯蚓生长的两个主 要因素，混合物比例为非主要因素。各组合中蚯蚓的产茧量随时间变化总趋势是 递增，鸭粪混合物比马粪混合物更利于蚯蚓繁殖。 测量蚯蚓处理后的混合物养分含量，并与对照样品进行对比。混合物的全氮、 全磷、速效氮、速效磷和速效钾含量均显著提高，全钾含量的提高则不显著。从 元素含量及提高幅度上看，鸭粪混合物优于马粪混合物，3 ：1 比例优于1 ：1 比例。 处理后混合物的有机碳含量及c 烈均显著下降，各组合间有机碳和c 烈的 下降幅度无显著差异。鸭粪混合物的c n 较低而c n 下降幅度较高。 蚯蚓处理后各组合混合物的p h 值均显著降低，但仍偏碱性。各组合间p h 值差异变大；鸭粪混合物的p h 值显著低于马粪混合物。 对蚯蚓处理后混合物的理化性质数据与蚯蚓生长、繁殖数据进行相关分析， 结果表明二者具有相关性。在一定范围内，混合物中较高的全氮、全磷含量，较 低的c n ，更有利于蚯蚓的生长；同时，蚯蚓生长状况越好、蚯蚓活动越活跃， 对混合物中全氮、全磷、有机碳和c 烈的影响越强烈。而碱性较强的环境不利 于蚯蚓繁殖。 关键字：蚯蚓；畜禽粪；秸秆；生长；繁殖；元素含量 a b s t r a c t t 6u s ee a r t h w o r mt o 仃e a tw 级e ，c o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a lm e t h o d ，h a s m a n ya d v a n t a g e ss u c ha s1 1 i 曲e 伍c i e n c y ，9 0 0 de c o n o m i cb e n e 6 t s ，c l e a i l ，趴ds oo n t h i sp 印e ra i m st os m d yt h ea b i l 埘o fe a n h w o 胁t od e a lw i t hc h a j l g c h u l la g r i c u l t u r a l w a s t e ( c o ms t a l k s ，r i c es n a w h o r s em a n u r e ，d u c km a n u r e ) ，t oe x p l o r et h ef a c t o r st h a t i n l p a c tt h ee m c i e n c yo ft r e a t m e n t ，t ot a k et h ea n a l y s i so ft h en 嘶e n tc o n t e mi nt h e e n dp r o d u c t s ，a n dt os e e kt h em o s te f f i c i e n tc o m b i n e df o n no f 仃e a t i n gl i v e s t o c k m a n u i i ea n ds t l j a w i nt 1 1 i sp 印e r w ef o c u so n 溅n gt h ea n a l y s i so ft h eg r o w t ha 1 1 db r e e d i n gs t a t u s o fe a r t h w o r m1 i v i n gi nc o m b i n a t i o n so fd i 疗色r e n tt y p e so rp r o p o r t i o no fm a j l u r ea n d s t r a w ；t a k i n gt h ec o m p z u r i s o no fm ep h y s i c a la 1 1 dc h e m i c a lp r o p e i t i e sa n dm en 嘶e n t c o n t e n to ft h ec o m b i n a t i o n sw i t ho rw i t h o me a r t h w o 吼仃e 咖e m ：锄dt a l ( i n gt l l e a n a l y s i so ft h eu n i q u ec h 锄- a c t e s t i c so ft l l ec o m b i n a t i o n sw i t hd i f r e r e n te f h c i e n c v t h er e s u l t ss h o w e dt h a ta l lt h ec o m b i n a t i o n sw e r es u i t a b l ef b re 踟曲w o n nt o 鲰0 w a n db r e e d 6 m dt h e r ei sas ig n i f i c a n tn e g a t i v ec o n l a t i o nb e t w e e nt h eg r o 、v t ha n d b r e e d i n g e a r t h w o 丌nw e i g h tw e r es i g n i 6 c a n t l yi n c r e a s e da tt h ee n do ft 1 1 ee x p e 订m e n t 。 a n dt h ep e a kw e i g h tw a sf o u n do nt h e2 0 t hd e a n h w o mw e i g h tl i v i n gi nd u c k m a n u r ec o m b i n a - t i o n sh a sl a r g e rn u c t l l a t i o nt h a nt h o s ei nm eh o r s em a n u r e c o m b i n a t i o n s 。a n dw a l sa l s os i g n i f i c a n t l yh i 2 h e ra tt h ep e a kw e i g h t t h er i c es t r a w c o m b i n a t i o n sa r em o r es u i t a b l et h a nc o ms t a l k t h em a n u r e 西p ea 1 1 dt 1 1 es t r a wt v p e a u r em om a i nf a c t o r st h a ta f r e c tg r o w c ho fe a r t h w o m w h i l et h em i x t l l r er a t i oi st l l e n o n m a jo rf a c t o r e v e n rc o m b i n a t i o nh a st h ei n c r e a s i n gt r e n do fc o c o o n 锄o u n to v e r t i m e h o w e v e r t h ee 砷w o m si nt 1 1 ed u c km a n u r em i x t l l r em a d em o r ec o c o o n st h a r i t h o s ei nt h eh o r s em a n u r em i x t l l r e t h et o 诅ln i t r o g e n ，t o t a lp h o s p h o m s ，a v a i l a b l en i t r o g e na n dp h o s p h o m sc o n t e n t o ft h ec o m b i n a t i o n s 、v e r es i g n i f i c a n t l yi m p r o v e dw h e ne 砌w o 肌w a st r e a t e d a c c o r d i n gt ot h el e v e la n dr a t eo fi n c r e a s e ，t h ec o m b i n a t i o n so ft h e3 1r a t i oi sh i g h e r l a nt h e1 1r a t i o ，a n d 也ec o m b i n a t i o n so fd u c km a l l u r ei sh i 2 h e rt h a nm eh o r s e m a l l u r e p o t a s s i u mc o n t e n td o e sn o ts i g m i f i c a n t l vi m p r o v ei nt h ec o m b i n a t i o n so f h o r s em a n u r e ，w h i l es ig n i f i c a n t l vi n c r e a s ei nt h ed u c km a n u r e ，h o w e v e lt h ei n c r e a s e r a t ei ss m a l lw 址1 es t i l laf e wc o m b i n a t i o n so fd o t a s s i 啪c o m e n to fd e c l i n ei nt h e t o t a lp o t a s s i 啪t h ea v a i l a b l ep o t a s s i u mc o n t e n to fa l lt 1 1 ec o m b i n a t i o n sw a s s i 耐f i c a n t l vi m p r o v e d a c c o r d i n gt ot h ei n c r e a s eo ft o t a lp o 乜峪s i u ma n da v a i l a b l e p o t a u s s i u m t h e 3 1r a t i oo ft h em i x t u r ei sg r e a t e rt h a n1 1r a t i o ，w h i l et h e c o m b i n a t i o n so fc o ms t a l k sa r e 盯e a t e rt h a nt h e 订c es t r a 、v t h eo r g a n i cc a r b o nc o n t e n ta 1 1 dg ，no fa l lt h ec o m b i n a t i o i l sw e r es i g l l i f i c a n t l v d e c r e a s e d ，w h i l e 也e r e sn os i g n m c a n td i 位r e n c ea m o n gt h ec o m b i n a t i o n si nt h e d e c l i n er a t e t h ec o m b i n a t i o n so fd u c km a n u r eh a v et h el o w e rc na n dt h eh i g h e r “l t e o fc 厂nd e c l i n e t h ep hi n 出1t h ec o m b i n a t i o n sw e r es i g n i f i c a n t l yl o w e r b u ts t i l lp a r t i a la l k a l i n e t h ep hd i 毹r e n c e sb e 铆e e ne a c hc o m b i n a t i o nb e c 锄el a r g e rb yt l l et r e a t m e n to f e 枷l 、v o 册；t 1 1 ec o m b i n a t i o n so ft h ed u c km a n u r eh a v et 1 1 es i 嘶f i c a i l t l yl o w e rp ht h a n t h eh o r s em a n u r e t h ep h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so ft l l ec o m b i n a t i o n sa n e r 仃e a t e dh a v et h e s i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o n 、析t ht 1 1 ee a n h w o 砷毋o 、v t ha i l db r e e d i n gc o n d i t i o n s t ba c e r t a i ne x t e n t ，t h ec o m b i n a t i o n s 埘t hl l i 曲e ri l i t r o g e n ，l l jg h e rt o t a lp h o s p h o m sc o n t e n t ， a 1 1 dl o w e rc n 御em o r ec o n d u c i v et ot h e 擘t o 、机ho fe a r t h w o 肌s ，、v h 订et h eb e t 【e r g r o w t ha n da c t i v 毋o fe a n h w o 肌sa l s oc a u s e ss t r o n g e ri m p a c t i o nt ot h e1 1 i t r o g e n ， t o 伽p h o s p h o m s ，o r g a n i cc a r b o nc o n t e n ta i l dc ni nc o m b i l l a t i o n s t h es t r o n g a l k a l i n ee n v i r o n l e n ti sn o tc o n d u c i v et ob r e e de a n h ，o n n k e y w o r d s ：e a r t h w o m ； l i v e s t o c km a n u r e ； s t r a w ；g r o 、机h ；b r e e d i n g ； n 嘶e n t c o n d u c i v e 独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得 的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中作了 明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 2 玉加丫、f 3 o 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：东 北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、 汇编本学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士学位论文全文数据库 ( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文全文数据库( 中国科学技 术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：姓 日期：蝴2 氲3 0 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 指导教师签名： 电话： 邮编： 东北师范大学硕士学位论文 1 引言 蚯蚓是陆地生态系统中最重要的大型土壤动物之一。蚯蚓属环节动物门寡毛 纲后孔寡毛引1 1 ，终年穴居生活在土壤或凋落物层中，迁移能力相对较弱。全球 已记录的陆栖蚯蚓有1 2 科，1 8 1 属，约4 ，0 0 0 种1 2 】，广泛分布于除冰川、沙漠、 南北极等极端环境之外的各种土壤环境中【3 j 。中国己记录的蚯蚓有9 科，2 8 属， 3 0 6 种1 4 】，从地理分布来看可以分为古北界和东洋界这两个明显不同的区系。 蚯蚓以土壤中的凋落物、腐质物为食，处于陆地生态系统食物链底端。蚯蚓 是生态系统的重要物质分解者，是土壤得以持续利用的关键生物种，其生命活动 在土壤物质生物小循环中必不可少1 5 ，6 1 。由于蚯蚓具有分布广、数量大，生理上 对土壤环境敏感、与生态系统中诸多因子相关密切等特点，蚯蚓种群及多样性的 变化常常被当作土壤生态系统变化的响应标志之一。 1 1 蚯蚓处理废弃物研究的历史与现状 人类对蚯蚓的研究是从对蚯蚓的生态学意义研究开始的。最早对蚯蚓进行系 统研究的是达尔文，他于1 8 8 1 年发表著作蚯蚓作用下腐殖土的形成，使人们 对蚯蚓的认识从一直以来“可能非常有害和剧毒的害虫”的误解，转向较为客观 的“行星泥土的伟大创造者”。达尔文对蚯蚓的行为、食性及生态学意义进行了 较为科学的研究，在蚯蚓对土壤形成意义上得出了较为科学的结论，他认为“地 球上除了蚯蚓以外没有沃土”，并将蚯蚓誉为“地球上第一劳动者和最有价值的 生物”。 之后的1 2 0 年里，人类对蚯蚓的研究领域开始扩展，蚯蚓的分类学、形态学、 生理学和生态学相继发展，蚯蚓的生理生态特征被应用于人类生产生活的各个领 域。从2 0 世纪8 0 年代起，蚯蚓研究的内容主要包括蚯蚓种群特征、行为生态、 与土壤性质的关系、在物质循环中作用、蚯蚓与其它生物的关系、蚯蚓生理特征 及蚯蚓的应用价值等方面，都取得了长足进展1 7 j 。 利用蚯蚓处理废弃物的研究，当前己成为蚯蚓应用价值的研究中的热点。与 传统的废弃物处理方法相比，因具有多种优势而备受青睐。 1 1 1 传统的废弃物处理方法及存在问题 人类文明的进步的后果之一是废弃物剧增，这给生态系统的分解能力带来很 东北师范大学硕士学位论文 大压力。如何有效处理废弃物己经成为当今各国普遍关注的问题。据统计，我国 6 6 3 座城市生活垃圾年产量己超过1 4 1 0 8t ，并且正以每年8 1 0 的速度增 长。废弃物的传统处理方法包括焚烧、填埋、自然堆制和高温堆制4 种1 8 】，其中 自然堆肥和高温堆置均属于微生物堆肥。传统处理方法中存在着一些问题：填埋 和焚烧方法只对垃圾占据大量空间的状况有所缓解，而无法消除或减少其中的有 害成分，也浪费了其中可利用的资源；堆制法是利用废弃物中固有微生物的代谢 活动使其腐解，能够部分利用废弃物中的资源，产出有机肥，但堆置法处理速率 较低、耗时长，产出的有机肥则因理化性质及肥分较差，腐熟程度不均匀，其中 杂物( 如塑料、玻璃、金属等) 易对农田造成破坏并妨碍耕作，甚至含有重金属 等问题，在市场上缺乏竞争力【9 l0 1 。而在实际操作过程中，微生物堆肥需要对固 体废物进行分拣、破碎等预处理；堆肥产品也需要进一步的加工才可作为农业肥 料利用，这些过程需要大量的机械设备和能耗，对于尚未完全实现垃圾分类的国 家而言，操作难度很大。国际公认的废弃物处理原则是“减量化、无害化、资 源化”，传统的处理方法通常只满足了三个原则中的第一点，而在处理无害化、 资源化方面，则存在严重的不足。 用蚯蚓处理废弃物，是继填埋、焚烧、自然堆制和高温堆制之后的第五种可 行方法】。与前四种方法相比，蚯蚓处理的优势在于： 处理效率高：1 亿条蚯蚓一天可吞食4 0 5 0t 垃圾，排出2 0t 蚓粪； 可操作性强：在处理废弃物的过程中，蚯蚓同时担任的是活体破碎机、分 离机和堆肥产品的高效造粒机的角色，可以在很大程度上减小废弃物预处理和终 产物深加工的工作量，降低人工和能源的消耗。 经济效益高： 首先，处理产物蚓粪是一种优质的有机肥，对改良土壤有很大帮助。研究证 明，蚓粪颗粒比表面积大，物理化学性质稳定，非常适合微生物的增殖，具有很 高的微生物活性，有利于有机物中氮，磷，钾和钙被释放并且转化为易溶和易 被植物利用的成分。与氮、磷、钾化肥配合施用，可以使土壤有效养分含量均显 著提蒯1 2 ，1 3 】。蚓粪还能调节酸碱度，解决了单施氮、磷、钾化肥由于采用了生理 酸性肥料硫酸钾而使土壤p h 值下降的问题。对改良土壤物理性质来说，施用蚓 粪可以增加土壤总孔隙度并提高 o 0 5 ) 。 用双因素方差分析方法，分别检验每1 0 d 测得的各蚯蚓体重值( 表2 ) 和日 增重倍数( 表3 ) ，共进行4 次检验，结果为畜禽粪种类和秸秆种类这两个因素 各自对蚯蚓生长有显著影响( 尸0 0 5 ) ，但二者间不存在显著的交互作用( p 0 0 5 ) 。也就是说，不存在特定某个畜禽粪和秸秆的搭配方式可以取得极好或极 差的非线性结果。 综合以上检验结果，说明畜禽粪种类和秸秆种类是影响蚯蚓生长的两个主要 因素；混合物比例则为非主要因素；畜禽粪种类和秸秆种类的交互作用对蚯蚓生 长无显著影响。 3 1 1 1 蚯蚓在鸭粪与秸秆各组合中的生长 鸭粪4 种组合中，蚯蚓在4 0 d 内的生长状况随时间变化呈现较为一致的趋势 ( 见图2 ) 。在前2 0 d 时，4 种组合中蚯蚓体重均出现平稳的、大幅度的增长。在 第2 0 4 0 d 中则呈现统一的下降趋势，其中y y l 1 为在2 0 3 0 d 中下降最快， 1 6 东北师范大学硕士学位论文 在第3 0 4 0 d 中减缓；其他3 种组合则为2 0 3 0 d 中体重下降较缓，在第3 0 4 0 d 中加快。4 种组合中蚯蚓体重均在第2 0 d 出现明显峰值，依次为y y l 1 y d 3 1 y d l 1 y y 3 1 ，但前三者间无显著差异；该顺序与4 0 d 结束实验时4 种组合中 蚯蚓体重顺序有所不同，但实验结束时4 种组合间的蚯蚓体重没有显著差异。 对比4 种组合在第0 d 和第4 0 d 时的蚯蚓体重，均为显著增加，说明发酵后的鸭 粪与秸秆混合物是适宜蚯蚓生长的环境。 ( j 4 ( 1 u 0 j 一 ( j ： 龟 1 ：壬i ( j ：j 兰 i ( j2 ( ) 辑 ( ) 1 j 誊附阱鳓简 图2 鸭粪混合物中蚯蚓个体重4 0 d 燹化趋贽幽3 鸭粪混合物中蚯蚓| i 二1 增晕倍数4 0 d 变化状况 f i g 2t h en e n do fi n d i v i d u a lw e i g h tc h a n g eo f 眈p ，z i ( f j g 3t h ec h a n g eo fg r o 、v t hr a t ep e rd a yo f 括p 门i 日 如p f f d 妇i nd u c km a n u r ec o m b i n a t j o n si n4 0d a y s如g f i 出i nd u c km a n u r ec o m b i n a t i o n sc o m b i n a t i o n s 综合来看，y y l 1 虽然体重最大值高于其他( 但与y d 3 1 、y d l 1 差异不 显著) ，但随时间波动大、不稳定；y y 3 1 则在各阶段体重均较小。y d 两种组 合则始终保持体重较为领先的位置。就蚯蚓生长状况来说，y d 组合优于y y 组 合，又以y d 3 1 为最优。 对鸭粪4 种组合的蚯蚓日增重倍数进行比较分析，如图3 所示，在r 增重倍 数随时间的变化上，前2 0 d 蚯蚓增重的速率远远超过后2 0 d 体重减小的速率；以 第0 1 0 d 增重速率为最大，第3 0 4 0 d 体重减小速率为最大。0 1 0 d 中，除y d l 1 与y y 3 1 差异不显著之外，各组合中日增重倍数均有显著差异，以y y l 1 为最 大：第1 0 2 0 d 中，仅y d l 1 的同增重倍数显著大于其他三者；第2 0 3 0 d 中 仅y y l 1 显著小于其他三者；第3 0 4 0 d 中除y y 3 1 与y d l 1 差异不显著之外， 各组合中日增重倍数均有显著差异，以y y 3 1 为最大；可以认为从蚯蚓的体重 变化速率来看，鸭粪4 种组合既无较为固定的次序，又无较为明显的一致性。 3 1 1 2 蚯蚂f 在马粪与秸秆各组合中的生长 马粪4 种组合中，4 0 d 内蚯蚓体重随时间变化的趋势显现出较为一致的规律 性( 见图4 ) 。在0 1 0 d 呈明显上升趋势；在1 0 3 0 d 中除m d l 1 中明显上升 外，其他三种组合变化较为平缓：方差分析各组合蚯蚓体重在第1 0 d 、2 0 d 、3 0 d 时差异均不显著。3 0 4 0 d 4 种组合中均呈现明显的蚯蚓体重下降趋势。4 0 d 结束 实验时，蚯蚓体重最大的组合为m d l 1 ，依次为m d 3 1 、m y 3 1 、m y l 1 。 东北师范大学硕士学位论文 【j t jl u= ”d ，l j u4 “ 1 0 d! l j d i ( 川4 ( j l j - m d l ，l 9 一m d 3 ，1 m y l l * 一m y 3 ，l团m d l ，7 1 口m d 3 ，7 】口m y l j 】四m y 3 ，。1 幽4 马粪混合物中蚯蚓个体重4 0 d 变化趋势 幽5 马粪混合物中蚯蚓【 增覃倍数4 0 d 变化状；! _ ! f f i g 4t h et r e n do fi n d i v j d u a lw e i g h tc h a n g eo f 括p 门i 口 f i g 5t h ec h a n g eo fg r o w t hr a t ep e rd a ) o f r s 已胛z 臼 加p ，i d 臼i nh o r s em a n u r ec o m b i n a t i o n si n4 0d a y s加p ，j 出i nh o r s em a n u r ec o m b i n a t j o n sc o m b i n a t j o n s 4 种组合的体重最大值出现时间不同。m d l 1 与m y 3 1 出现在第3 0 d ；m d 3 1 出现在第2 0 d ：m y l 1 则出现在第1 0 d ；但经统计结果显示，第2 0 d 时4 种组合 的蚯蚓体重与该组合体重峰值均无显著差异，故人为判定第2 0 d 时蚯蚓生长状况 最佳。对比4 种组合在0 d 和4 0 d 的蚯蚓体重，均为显著增加，说明蚯蚓在发酵 后的马粪与秸秆混合物中可以生长。 从图4 中可以清晰看出，马粪4 种组合就生长状况而言从优到次依次为 m d l 1 、m d 3 1 、m y 3 1 、m y l 1 。水稻秸秆混合物中蚯蚓的生长优于玉米秸秆 混合物；1 ：1 比例和3 ：1 比例混合物间则不存在明显规律。 对马粪4 种组合中蚯蚓的同增重倍数进行比较分析，如图5 所示，在0 1 0 d 中，仅m d l 1 与m y l 1 同增重倍数有显著差异( p y d l l y y 3 1 y y l l ；其中 y d 3 1 为1 7 6 5 ，y y l 1 为1 4 4 1 。总体来看，y d 组合中全氮含量的提高程 度大于y y 组合，1 ：1 比例中全氮含量的提高程度大于3 ：1 比例( 图1 1 ) 。 经蚯蚓处理后马粪4 种组合，其全氮含量比对照中有显著提高( 图8 ) ；二 者极显著相关。蚯蚓处理后的全氮含量高低依次为m d 3 1 m d l 1 m y 3 1 m y l 1 ，与对照中顺序一致。m d 3 1 中全氮含量达到1 7 2 6 ，m y l 1 为1 1 9 2 。 m d 组合中全氮含量提高程度大于m y 组合，1 ：1 和3 ：1 两种比例间则无明显规 律- | 生( 图1 2 ) 。 2 1 东北师范大学硕士学位论文 2 0 一 汕劬 勃 协 y d l 1y d 3 1 口全n y y l 门y y 3 1 豳速效n 图1 l 鸭粪混合物氮含量提高幅度 2 0 1 5 吐 1 0 5 o咱籼 m d l 1 m d 3 1 口蚯蚓处理 图8 马粪混合物拿氮含量 m y l 1 m y 3 1 囝对照 f i g 8t b t a ln i 仃d g e ni nd i 行白- c n th o r s em a n u r e c o m b j n a t i o n 被e r 仃e a t m e n to fe a n h w o 肿 帅帅 m d l 1m d 3 lm y l lm y 3 1 口蚯蚓处理对照 图1 0 马粪混合物速效氮含量 f i g 1oa v a i l a b l en i t r o g e ni nd i 仃b r e n th o r s em a n u r ec o m b i n a t i o na n e rt r e a t m e n to fe a r t h w o 舯 1 o 0 8 o 6 o 4 o 2 o o ：闲广鼷 广震厂置 m d l 1m d 3 1 m y l 1m y 3 1 口全n圈速效n 图1 2 马粪混合物氦含量提高幅度 f i g 1 li n c r c a s i n ge x t to fn i 仃o g e ni nd i 仃e r e n t f i g 12l n c r e a s i n ge x t e n to fn i t r o g e ni nd i f r e r e n t d u c km a n u r ec o m b j n a t i o na f t e rt r e a t m e n to f h o r s em a n u r ec o m b j n a t j o na f t e rt r e a t m e n to f e a n h w o r n le a 九h w o r n l 蚯蚓对全氮百分含量具有提高作用，主要由于蚯蚓活动有力促进了混合物中 6 4 2 o 8 6 4 2 o 1 l 1 l o o o 0 o 东北师范大学硕士学位论文 大量有机物质( 其中含有大量碳) 的分解释放，造成混合物总量减小，使全氮含 量相对提高。理论上，在没有外来氮源的情况下，由于n h 4 n 存在挥发损失， 无论有无蚯蚓作用，混合物中全氮总量都应减少。鸭粪和马粪各组合全氮含量增 长幅度显示，增幅较大的组合，亦是本底全氮含量较高的，主要原因可以解释为 混合物总质量减少的程度超过了全氮总量减小程度；而这些本底全氮含量较高的 组合中，蚯蚓生长状况更好( 如m d 3 1 和y d 3 1 ) ，更为活跃的蚯蚓活动对这些 组合的有机物质分解促进作用更强，也是部分原因。 蚯蚓处理对鸭粪各组合速效氮含量的提高有极显著影响( 图9 ) 。速效氮含 量最高的组合是y d 3 1 ( 0 1 5 0 ) ，最低的组合是y y l 1 ( o 1 1 4 ) 。经蚯蚓处理 的各组合速效氮含量顺序为：y d 3 1 y d l 1 y y 3 1 y y l 1 ；蚯蚓处理后的速 效氮含量与对照中极显著相关，说明混合物速效氮含量的背景值与蚯蚓处理后结 果有很大联系。从速效氮提高幅度上来看，y d 和y y 两者间没有明显规律性； 1 ：1 和3 ：1 两种比例间也没有明显规律性( 图1 1 ) 。 蚯蚓处理后，马粪各组合速效氮的含量也有极显著提高( 图1 0 ) 。各组合间 差异不显著，速效氮含量最高的是m d 3 1 ( 0 1 2 6 ) ，最低的是m y 3 1 ( 0 1 1 2 ) 。 速效氮提高幅度最大的，是对照中速效氮含量最低的m y l 1 。蚯蚓处理后速效 氮含量与对照中含量相关性不显著。m d 和m y 两者间没有明显规律性；1 ：1 和3 ：1 两种比例间也没有明显规律性( 图1 2 ) 。 鸭粪和马粪混合物共同的规律是：对照中速效氮含量越高，蚯蚓处理对混合 物中速效氮的提高幅度反而低。这说明蚯蚓对速效氮含量的提高作用是绝对数量 的提高，而非由于混合物总质量减小造成的相对百分含量提高。增加的速效氮主 要来自蚯蚓矿化混合物中的缓效氮，具体过程包括两方面：一方面是蚯蚓摄食混 合物中的缓效氮，再通过自体代谢分泌和排泄作用，向混合物中输送富含速效氮 的物质，另一方面是蚯蚓活动提高了混合物中微生物活性，加快了微生物对氮的 周转和释放，使缓效氮更快的转化为速效氮。另外，有资料表明，蚯蚓活动还促 进了混合物中酸性环境的形成，向酸性方向转变的环境中，n h 4 + 得以被氧化为 更稳定的、不易挥发的n 0 3 + ，也减小了速效氮的损失，这是蚯蚓处理的混合物 中速效氮含量高于对照中的另一原因。 从总体看，鸭粪组合经蚯蚓处理后，全氮及速效氮的提高幅度均大于马粪组 合；全氮及速效氮含量最高值均出现在混合水稻秸秆3 ：1 比例的组合中。 3 2 2 全磷和速效磷的含量 磷是植物生长发育不可缺少的营养元素之一，对提高植物的抗病性、抗寒性 和抗旱能力有良好的作用。 全磷含量即磷的总贮量，通常可分为有机磷和无机磷两大类。其中无机磷主 东北师范大学硕士学位论文 要以钙、镁、铁、铝等形态结合为磷酸盐；有机磷以卵磷脂、核酸、磷脂为主； 此外还有少量吸附态和交换态磷。速效磷是指用浸提剂提取的与作物生长有良好 相关的各种形态的磷。速效磷是植物能直接吸收利用的一种磷的形态。全磷中大 部分以缓效状态存在，并且速效性磷量与全磷量往往不相关，全磷量高时，并不 意味着磷供应充足，而全磷量低于某一水平时，却可能意味着磷供应不足1 75 1 。 在自然界中蚯蚓对于土壤中磷的数量、存在形态和分布都有影响i 7 引。其中 主要是大量蚓粪对磷的富集作用，在土壤中形成富磷微域，这在缺磷土壤中十分 重要；另外，蚓粪以及蚓体分泌物具有较高的磷酸酶活性，可促进缓效磷转化为 速效磷；蚯蚓的混合作用可加速表施肥料或植物凋落物中的磷进入土壤，进而被 土壤微生物活化为速效磷。 在蚯蚓处理废弃物的微域实验中，蚯蚓对磷循环的影响较自然界中更为清 晰：直接过程是，蚯蚓吞噬有机物时，肠道内的沙囊和酶类物质具有粉碎和分解 有机磷或固定态磷的作用；间接过程是，蚯蚓在活动环境中，排泄含酸性或碱性 磷酸单酯酶以及磷酸双酯酶的蚓粪刺激了微生物的生长和活性，促进了磷从缓效 态向速效态转化1 4 。 鸭粪4 种组合混合物中，经蚯蚓处理后全磷含量均较对照中有显著提高( p 0 0 5 ) ，以y y 3 1 的全磷含量为最高( 1 1 6 8 ) ，其余三者差异不显著( 图1 3 ) 。 4 种组合的全磷含量从高到低排列顺序与对照中一致，经检验蚯蚓处理后混合物 的全磷含量与对照显著相关，说明全磷含量本底值与蚯蚓处理后结果有一定关 系。3 ：1 比例混合物的全磷含量要高于1 ：1 比例混合物；从全磷含量提高幅度上 看，3 ：1 比例混合物也高于1 ：1 比例( 图1 7 ) 。 马粪4 种组合混合物中，蚯蚓处理过的混合物全磷含量显著高于对照中( 尸 0 0 5 ) ，二者显著相关；全磷含量最高的m d 3 1 为0 9 3 0 。m d 组合的全磷含 量高于m y 组合( 图1 4 ) ；m d 组合的全磷含量增幅也高于m y 组合。3 ：1 比例 混合物与1 ：1 比例在含量和增幅上均无明显差异( 图1 8 ) 。 在速效磷含量上，鸭粪4 种组合经蚯蚓处理后与对照相比有显著提高( 尸 0 0 5 ) ；处理后混合物与对照中含量极显著相关( p 0 0 1 ) 。处理后的混合物速 效磷含量最高的是y y 3 1 ，为0 0 2 5 ；高低次序与对照中一致；3 ：1 比例混合物 中速效磷含量高于1 ：1 比例混合物( 图1 5 ) 。从提高幅度上看，亦是3 ：1 比例混 合物高于1 ：1 比例混合物；以y y 3 1 为幅度最大( 0 8 8 8 倍) ( 图1 7 ) 。鸭粪4 种 组合全磷含量高低顺序与速效磷含量顺序一致。 马粪4 种组合的混合物经蚯蚓处理后，速效磷含量明显高于对照中的；二者 极显著相关( p 0 0 1 ) 。最高的m d 3 1 为0 0 2 1 ，高低顺序与对照中速效磷含 量高低顺序大致相同；m d 组合高于m y 组合( 图1 6 ) 。3 ：l 比例混合物在速效 磷含量和速效磷含量提高幅度上都高于1 ：1 比例( 图1 8 ) 。 2 4 东北师范大学硕士学位论文 1 27 1 0 8 6 4 2 0 y d l 1y d 3 1 y y l 1y y 3 l 口蚯蚓处理对照 1 2 1 0i 8 6 4 2 o m d l 1m d 3 1 口蚯蚓处理 m y l 1m y 3 1 固对照 图1 3 鸭粪混合物全磷含量 图1 4 马粪混合物伞磷含量 f i g 13t o t a lp h o s p h o ri nd i f f 打e n td u c km a n u r e f i g 1 4t b 诅1p h o s p h o ri nd i f r e r t h o r s em a i l u r e c o m b i n a t i o na 丘e rt r e a 廿n e n to fe a r t h w o 加 c o m b i n a ：t i o n 心e r 订e 锄e n to fe a n h w o m 0 3 0 一 y d l ly d 3 1 口全p y y l 1 y y 3 1 豳速效p 图17 鸭粪混合物磷含量提高幅度 0 3 0 r o 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 0 5 o 0 0 m d l 1 如3 1m y l 1h n ，3 1 口蚯蚓处理豳对照 图1 6 马粪混合物速效磷含量 u r e f i g 16a v a i l a b l ep h o s p h o ri nd i 疗盯e n th o r s em 锄u r e c o m b i n 撕o na r e rt r e a t m e n to fe a i t h w o 蕊 1 0 0 8 7 0 6 0 4 i o 2 o 0 m d l l m d 3 1m y l 1m y 3 1 口全p固速效p 图1 8 马粪混合物磷含量提高幅度 f i g 17l n c r e a s i n ge x t e n to fp h o s p h o ri nd i a e r e n t f i g 18i n c r e a s i