（生态学专业论文）蚯蚓转化农业废弃物与蚯蚓粪有机肥应用效果研究.pdf

摘要 本研究班玉米秸杆与鸡粪为原料 将葵堆月巴预处理到一定程度最 由蚯蚓转纯 i j 蚯蚓粪 分 析了堆肥产物和蚯蚓粪的养分和生物学指标变化 研究了蚯蚓粪对士壤肥力和甘藏生长与晶磺的 影响 主要结果如下 第一部分 蚯蚓转化对玉米稿杆与鸡粪堆肥产物养分岛生物学指标的影响 堆肥化预处理过的玉米秸杆与鸡粪 在完全转化为蚯蚓粪届其葬分和生物学措标擐生了如下 变化 p h 债 有机质 垒n 全p 全k 含量分别降低了6 5 2 19 2 39 1 7 0 1 4 o 细盏 藏线菌 真蘸数量分别降低了3 6 1 3 3 5 4 4 8 腮酶活性 碱性磷酸酶活性分剐降 低了2 7 4 3 0 2 速效n p k 含量分别升高了7 1 争 8 7 1 3 6 8 发芽指数升嵩了 2 8 0 第二部分 蚯蚓粪的生物学效应及与堆肥和化艴的比较 以甘蓝为试验材料 进行 施蚯蚓粪 堆肥 蚯蚓粪 他肥 堆肥 化肥 施化肥及不施肥田 间比较试验 种植两茬 结果表明 1 蚯蚵i 粪有机肥与堆肥 化肥相比 有较强的酸碱缓冲能力 可降低土壤容重 2 蚯蜉l 粪提高了土壤的基l 出月巴力 与试翦相比 在第二茬收获后 藤蛾蚓粪处理有机痿 全n 全p 古量分别升离了7 8 7 3 8 4 4 0 8 蚯蚓粪 化肥处理有机质 全n 全p 含量 分别升高了3 8 4 2 1 9 2 8 2 3 蚯蚓粪提高了土壤供船能力 在整个生长季内 施用蚯蚓粪处理土壤的碱解氮 速效磷 速效钾含量都高于施用堆肥处理 4 蚯蚓粪改善了土壤生物活性 薷二蓑甘蓝收获后 士壤中细蔼 放线蓿 真蔼数量 施 蚯蝴粪处理眈不蔷酋肥处理分别提高了1 4 6 3 7 46 1 4 2 0 蚯蚓粪 化肥处理比不施肥处理 分别提高7 05 5 3 0 8 4 7 腙酶 磷酸酶括性也有不同耩虚韵提高 蚯蚓粪促进了 壤有 机凄的分解转化和速效养分的释放 5 l 蚯蚓粪促进 植株对养分的吸收 在1 1 4 蓝生育期 旆用蚯蚓粪 化肥处理楗株体内的氨 碡 钾三太营养元素含量高于其它处理 施用蚯弼粪妊理植株体内的氮 磷 钾三大营养元素含 量高于施堆肥处理 6 蚯蝴粪促避了作物午物质积累与叶镢积增长 提高了作物叶片叶绿素含量 在甘蓝生陡 期问 蚯蚓粪 化肥她理的h 蓝干物质 叶面积及叶绿秉含量始终蜃高 且蚯蚓粪处理的甘蓝千 物质 叶面积及n p 缫紊含量高 堆肥处理 7 蚯蚓粪不仅提商了作物产量 而且可以改善产品晶质 一 茬结束时 施蚯蛔i 粪处理 与施堆肥处理相比甘蓝产量分别高7 4 7 9 施蚯蚓粪 化肥处理与堆 i e 化肥处理相比甘蓝 产量分糍离6 0 6 1 t 与旌堆肥处理相比 施蚯蚓粪处理甘篮v c 古量分剐高7 5 65 硝酸曲含量分别低43 s 3 与拖堆肥 优 巴处理相比 旌蚯蚓粪 纯8 巴处理甘蓝v c 含量分铷 崭1 0 8 1 6o 硝羧盐含量分别低1 0 9 1 1 6 美键调 虹蚓 敏业废弃物 蚯蜮粪 作物牛殴 产品品质 j a b s t r a c t i nt h i se x p e r i m e n t t h em a i z es t a l kw a sp r e t m a t e da n dc o m p o s t e dw i t hc h i c k e nm a n u r e a n dt h e n i u r t h e t r e a t e dw i t he a f t h w o l mt oc o n v e r tt h ec o m p o s ti n t ov e r m i c o m p o s t a n da n a l y z e dt h e i rn u t r i t i o n a l a n db i o l o g i c a lf e a t u r e s t h ev e n n i c o m p e s tw a su s e da sa no r g a n i cf e r t i l i z e rn i laf i e l de x p e r i m e n tw i t h c a b b a g e t o i n v e s t i g a t e t h ee f f e c t s o n t h es a i l f e r t i l i t y p l a n tg r o w t h a n d p r o d u c e q t m l i t y s e c t i o n1 n u t r i t i o n a la n db i o l o g i c a le f f e c t so fm i x l u s eo fm a i z es t a l ka n dc h i c k e nt l a n n r eb y v e r m i c e m p o s t i n g a f t e rt h ee o n l p o s l e dm i x t o r eo fc h i e k e nm a n u r ea n d m a i z es t a l kw a sc o n v e r t e d i n t o v e r m i c o m p o s tc o m p l e t e l y b ye a r t h w o r m i t s n u t r i t i o n a la n d b i o l o g i c a l i n d e x e s w e r e c h a n g e d a s f o l l o w i t sp hv a l u e o r g a n i cm a i l e rj o l a ln pa n dkd e c r e a s e db y6 5 2 1 9 2 3 9 1 7 0 a n d1 4 0 r e s p e c t i v e l y i t sa n m b e r so fb a c t e r i a a c t i n o m y e s sa n df u n g id e c r e a s e db y3 6 1 3 3 5 a n d4 4 8 r e s p e c t i v e l y a n d i t sa c t i v i t i e so f n r e a s ca n d s o s p h a t a d e c r e a s e d 时2 7 4 3 0 2 r e s p e c t i v e l y h o w e v e ri t sa v a i l a b l en pa n dki n c r e a s e db y7 1 9 8 7 1 a n d 3 6 8 r e s p e c t i v e l y a n da tt h e s a m et i m ei t sg e r m i n a t i o ni n d e xi n c r e a s e db y2 8 0 s e c t i o n2 b i o l o g i c a le f f i c i e n c yo fv e r m i c o m p o s ta n dc o m p a r i s o n sw i t hc o m p o s ta n dc h e m i c a l f e r t i l i z e r a f i e l d e x p e r i m e n t w i t hc a b b a g e t oc o m p a r e b i o l o g i c a le f f l e i e n e i e s o f t h ev e r i m e o m p o s t c o m p o s l v e m i c o m p o s tw i t hc h e m i c a lf e r t i f i z e r c o m p o s tw i t hc h e m i c a lf e r l i l i z e r c h e m i c a lf e r t i l i z e ra n dn o f e r t i l i z e rw a so o n d u c t e d r e s u i t sw e r es h o w na sf o l l o w 1 c o m p a r e dw i t hc o m p o s ta n dc h e m i c a lf e r t i l i z e r v e m t i c o m p o s th a ds t r o n g e rb u f f e ra c t i o no f a c i da n da l k a l io fs o i l a n dc o u l dr e d u c es o i lb u l kd e n s i t y f 孙v e r m i e o m p o s lc o u l de n h a n c et h es o i lb a s i cf e r t i l i t y w h e nt h es e c o n dc r o ph a sb e e n 托a p e d c o m p a r e dw i t ht h es o i l b e f o r et h ee x p e r i m e n t t h eo r g a n i cm a t t e r t o t a lna n d po fa p p l y i n g v e r m i c o m p o s ti n c r e a s e db y7 8 7 3 8 4 a n d4 0 8 r e s p e c t i v e l y a n dt h o s eo fa p p l y i n gv e m i c o m p o s t w i t hc h e m i c a lf e r t i l i z e ri n c r e a s e db y3 8 4 2 1 9 a n d2 8 2 r e s p e c t i v e l y 3 v e r m i c o m p o s tc o u l d m c r e e t h ec a p a c i t y0 f s o i l n u t r i e n t p r o v i d i n g t h es o i la v a i l a b l e n pa n d k o f a p p l y i n g v e r r a i c o m p o s t w e r eh i g h e r t h a n t h o s e o fa p p l y i n gc o m p o s td u r i n g t h e w h o l e g r o w t h s t a g eo f c a b b a g e 4 v e m n j c o m p o s tc o u l di m p r o v es o i lb i o l o g i c a la c t i v i t i e s w h e nt h es e c t m dc r o ph a sb e e nr e a p e d t h e n u m b e r s o f b a c t e r i a f l m g i a n da c l i n o m y e e s i n s o i l o fa p p l y i n gv e r m i c o m p o a t w e r eh i g h e r l 4 63 7 4 6 a n d1 4 2 o r e s p e c t i v e l yt h a nn of e r t i l i z e r a n dt h o s eo fa p p l y i n gv e m i e o m p o s tw i t hc h e m i c a l f e r t i l i z e rw e l t h i g h e r7 0 5 5 3 0 a n d8 4 7 r e s p e c t i v e l yt h a nn of e r t i l i z e r t h ea c t i v i t i e so ft l r e a s e a n dp h p h a t a s ei n c r e a s e di nd i f f e r e n t d e g r e e s i t w a sf a v o r a b l et ot h ed e c o m p o s i t i o na n d t r a n s f o r m a t i o n o f t h e o r g a n i c m a t t e r a n d t h er e l e a s eo f s o i la v a i l a b l e n u t r i e n te l e m e n t s 5 v e r m i c o m p o s tc o u l da t x e l e r a t e t h e p l a n ta b s o r b i n g n u t r i e n te l e m e n t s d u r i n g t h e w h o l e g r o w t h s t a g eo fc a b b a g e t h ec o n t e n t so fn pa n dki nt h ep l a n to fa p p l y i n gv e r m i c o m p o s tw i t hc h e m i c a l f e r t i l i z e rw e r e 埘g l l e rt h a nt h o s eo ft h eo i l i e rt r e a t m e n t s a n dt h ec o n t e n t so fn pa n dki nt h ep l a n to f a p p l y i n g v e r m i e o m p o s t w e r eh i g h e r t h a n t h o s e o f t h ea p p l y i n gc o m p o s t 1 1 知识水坝 damdoc 知识水坝为您倾心整理 小店 如需格式转换服务请发豆丁站内信或联系qq 2218108823 6 v e r m i c o m p o s tc o u l dp r o m o t et h eg r o w t ho fl e a fa r e a a c c e l e r a t ea c c u m u l a t i o no fd r ym a t t e r a n de n h a n c et h ec h l o r o p h y l lc o n t e n t d u r i n gt h ew h o l eg r o w t hs t a g eo fc a b b a g e t h ec a b b a g el e a fa i c a d r ym a t t e ra n dt h ec h l o r o p h y l lc o n t e n to ft h ea p p l y i n gv e r m i c o m p o s tw i t hc h e m i c a lf e r t i l i z e rw e r et h e h i g h e s t a n dt h o s eo ft h ea p p l y i n gv e r m i c o m p o s tw e r eh i g h e rt h a nt h ea p p l y i n gc o m p o s t 7 v e r m i c o m p o s tc o u l di n c r e a s et h ey i e l do fc r o p s a n di m p r o v et h eq u a l i t yo fc r o p s w h e nt h e f i r s ta n ds e c o n dc r o p sh a v eb e e nr e a p e d t h ec a b b a g ey i e l do fa p p l y i n gv e r m i c o m p o s tw e r eh i g h e r 7 4 7 9 r e s p e c t i v e l yt h a nt h ea p p l y i n gc o m p o s t a n dt h o s eo fa p p l y i n gv e r m i c o m p o s tw i t hc h e m i c a l f e r t i l i z e rw e r eh i g h e r6 o 6 1 r e s p e c t i v e l yt h a na p p l y i n gc o m p o s tw i t hc h e m i c a lf e r t i l i z e r t h e c a b b a g ev i t a m i ncc o n t e n to ft h ea p p l y i n gv e r m i c o m p o s tw e r eh i g h e r7 5 6 5 r e s p e c t i v e l yt h a nt h e a p p l y i n gc o m p o s t a n dt h o s eo ft h ea p p l y i n gv e r m i c o m p o s tw i t hc h e m i c a lf e r t i l i z e rw e l eh i g h e r 1 0 8 1 6 0 r e s p e c t i v d yt h a nt h ea p p l y i n gc o m p o s tw i t hc h e m i c a lf e r t i l i z e r t h ec a b b a g en i t r a t e c o n t e n to ft h ea p p l y i n gv e r m i c o m p o s tw e r el o w e r4 3 5 3 r e s p e c t i v e l yt h a nt h ea p p l y i n gc o m p o s t a n dt h o s eo ft h ea p p l y i n gv e r m i c o m p o s t 州t l lc h e m i c a lf e r t i l i z e rw e r el o w e r1 0 9 1 1 6 r e s p e c t i v e l y t h a nt h ea p p l y i n gc o m p o s tw i t hc h e m i c a lf e r t i l i z e r k e yw o r d s e a r t h w o r m a g r i c u l t u r a lw a s t e s v e r m i c o m p o s t p l a n tg r o w t h p r o d u c eq u a l i t y i l l 知识水坝 damdoc 知识水坝为您倾心整理 小店 如需格式转换服务请发豆丁站内信或联系qq 2218108823 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果 尽我所知 除了文中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 也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明 确的说明并表示了谢意 研究生签名 器伽饧 时间 7 咿莎年 月 叩 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘 允许论文被查阅和借阅 可以采用影印 缩印或扫描等复 制手段保存 汇编学位论文 同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表 传播学位论文的全部或部分内容 保密的学位论文在解密后应遵守此协议 研究生签名 导师签名 易伽嚆 鳓 时间 o 弼年6 剧p 曰 时阃 硼6 年 r 幢e l 第一章绪论 1 1 农业废弃物处理的迫切性 农业废弃物是农业生产和再生产链环中资源投入与产出在物质与能量上的差额 是资源利用 过程中产生的物质能量流失份额 l j 农业废弃物主要来源于种植业 养殖业及农副产品加工等 主要表现为农作物秸秆与畜禽粪便 我国是农业生产大国 许多农作物的总产与畜禽的存栏量已 居世界前列 因此 各种农作物秸秆与畜禽粪便来源广泛 数量巨大 农作物秸秆是籽实收获后 剩留下的含纤维成分很高的作物残留物 包括禾谷类 豆类 薯类 油料类 麻类 以及棉花 甘蔗 烟草 瓜果等多种作物的秸秆 2 l 据统计1 9 9 9 年我国作物秸秆资源总量约6 4 亿t p 随 着农业产业结构调整力度的不断加大 养殖业特别是畜禽养殖业发展迅速 已成为许多地区农业 的一大支柱产业 而且集约化 规模化养殖比例大为增加 畜禽业生产逐步从农业生产体系中分 化出来 独立化和专业化已成为发展趋势 畜禽业的大发展 造成畜禽粪的排放量也特别巨大 2 0 0 0 年资料显示 全国畜禽粪便年产生量已达到约1 7 3 亿t 是工业废弃物的2 7 倍1 4 1 这些废弃 物得不到妥善处理会成为巨大的污染源 农作物秸秆的随意丢弃和无控焚烧 曾是我国广大农村 处置秸秆的主要方式 这不仅会造成资源浪费 环境污染 还可导致火灾及交通事故的频发 并 对人类健康和周围动植物的生态环境造成严重危害口1 畜禽粪便的排放具有连续性 量又特别巨 大 得不到及时处理更会严重污染环境 表现在以下几个方面 1 1 占地和污染农田得不到 及时处理的畜禽粪便不会凭空消失 只好占用着大量的土地 堆制期间畜禽粪便中的大量氮 磷 渗入地下 使地下水中硝态氮 硬度及有害微生物超标 2 污染地表水未经处理的畜禽粪便 直接排入河流湖泊 因其本身含较高的氮磷与有机成分 会造成地表水富营养化与恶臭 严重威 胁着水生生物的生命 3 恶臭新鲜粪便含有硫化氢 氨气 胺等有害气体 随着堆放时间的 延长恶臭气体成倍增加 不仅危害周围居民的身体健康 也影响着畜禽的生长 4 生物病源污 染 已患病或隐性带病的畜禽排出的粪便含有大量病源微生物的粪便 若不适当处理就会造成疫 病传播 不仅影响畜禽的健康 有的也会危及人类的健康 能否将农业废弃物化害为利 变废为宝关系到我国农业能否实现可持续发展 关系到人类的 农业生产活动能否与自然环境和谐相处 1 2 目前农业废弃物的资源化处理利用 实现农业废弃物资源化利用 是改善农村生态环境 促进农业持续发展的重要途径之一 目 前 人们已认识到农业废弃物是人类取之不竭 用之不完的资源 并开创了很多处理利用措施 1 2 1 用作有机肥 统计结果表明 2 0 0 0 年中国秸秆资源总量达5 5 4 1 x1 0 8 t 其中含有的n p 2 0 k o 分别为 4 9 3 9 x 1 0 6 1 5 6 7 1 0 6 9 8 2 5 x 10 6 t 总养分为1 6 3 3 1 0 7 t 相当于全国1 9 9 9 年化肥用量的 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 2 5 2 0 0 0 年资料显示 全国畜禽粪便中蕴藏有氮约为1 5 9 7 万t 磷约为3 6 3 万t 1 这些数 据说明农业废弃物是天然的良好有机肥源 利用微生物在一定温度 c n p h 值 湿度等条件下 使有机废弃物发生生物化学降解 形 成一种类似腐殖质的物质 用作肥料和改良土壤 这种方法一般称作堆肥化 将农业废弃物进 行堆肥化处理制作有机肥在我国具有悠久的历史 是目前农业废弃物主要的利用方式 长期以来 制约这项技术的重要因素之一是没有肥料质量标准 生产不规范 近年来 国内外广泛开展了高 温堆肥 机械化堆肥等研究 使这项技术朝方便 规范的方向发展4 1 1 2 2 获取能量 生物质能是仅次于煤炭 石油 天然气的第4 大能源 在世界能源消费总量中占1 4 农业 废弃物是生物质的一个部分 在利用其能量方面 有如下几项措旖 1 直接燃烧作物秸秆在广大农村地区 直接用作生活燃料比较常见 这种寅接用作燃 料处理方式 能量利用率较低 2 厌氧发酵生产沼气以秸秆 畜禽粪便等有机废弃物为原料 经厌氧发酵可以产生以 ch 为主要成份的沼气 作为能源 用来照明或作燃料 这种方法 不但解决了农村大量的废弃 物对环境造成的污染问题 而且提供了清洁 方便 廉价的能源 1 3 秸秆气化气化是指含炭物质在有限供氧条件下产生可燃气体的热化学转化 气化后 的可燃气体可作为锅炉燃料与煤混燃 也可作为管道气为城乡居民集中供气 还可进行气化发电 气化发电技术可咀在较小规模下实现较高的利用率 并能提供高品位的能源形式 是一个重要的 发展方蛊j 9 1 1 2 3 用作饲料 目前 农业废弃物的饲料化主要分为植物纤维性废弃物的饲料化和动物性废弃物的饲料化 因为农业废弃物中含有大量的蛋白质和纤维类物质 经过适当的技术处理 便可作为饲料应用 1 0 2 1 玉米秸 大豆秸等是天然的优良饲料 可直接喂养牛 羊等 2 氮化饲料利用碱 尿素等含氨物质经过与秸秆混合发生变化 使秸秆中的纤维素 木 质素细胞壁膨胀疏松 便于牲畜消化吸收 3 青贮饲料主要是利用自然的乳酸在厌氧条件下对青绿秸秆进行发酵处理 通过青贮处 理可以使原来粗硬的秸秆变软熟化 增加原料的营养价值和可消化率 青贮的形式主要有壕贮 窑贮和塔贮 目前普遍采用青贮壕 此种方法取料方便 造价低i 4 制生化蛋白饲料指应用微生物工业生产技术 采用生物工程手段 将谷物生产加工 下脚料 木屑 秸秆 畜产品加工废弃物等用作微生物培养料生产菌体蛋白产品 这种饲料营养 价值高 营养素配比合理 消化率高 5 用作培养料 可用来培养蝇蛆 养殖蚯蚓 生产食用菌等 需要指出的是 农业废弃物中的家畜粪便应慎作饲料 因为家畜粪便中的营养成分毕竟是 2 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 不能被消化吸收的部分 即使含量不低 但饲料利用价值不高 家畜配合饲料中含有矿物质 微 量元素 有些还是重金属 妇铜 锌 砷等 各种药物 抗球虫药 磺胺类药物等 以及抗生 素 激素等 这些添加剂有些可随粪便被浓缩而排出体外 家畜粪便一般还含大量的病原微生物 如青霉菌 黄曲霉菌 黑曲霉菌等常见的病原霉菌 1 2 4 用作工业生产原料 当前 作物秸秆工业用途广泛 它们不仅可作保温材料 纸浆原料 菌类培养基 各类轻质 板材和包装材料的原料 还用于编织业 酿酒制醋 生产人造棉 人造丝 饴糖等 或从中提取 淀粉 木糖醇 糖醛等 这些综台利用技术 不仅转化了大量的废弃秸秆 消除了潜在的环境污 染 而且具有良好的经济效益 实现了自然界的物质和能量循环 1 h 1 3 蚯蚓养殖业的兴起 进入二十世纪六 七十年代 工农业迅速发展 蛋白质饲料日感不足 再加上环境污染日趋 严重 单靠自然界的自净能力已无法维持生态平衡 这就迫使人们去寻求各种解决问题的办法 这样 蚯蚓就引起了人们的重视 蚯蚓养殖业应运而生 1 4 l 1 9 3 9 年 美国人巴立特开始利用含蚯蚓的泥土进行农业生产 并获得高产 以后不久 他开 始研究蚯蚓的习性 选育蚯蚓新品种 1 9 4 6 年巴立特出版了他的第一本书 介绍了其有关蚯蚓的 研究成果 1 9 5 9 年他培育出了新品种 红色杂种蚯蚓 该品种繁殖能力更高 寿命更长 有较 好工艺生产性能 能更好处理各种有机废弃物 到1 9 8 0 年 美国已有1 4 0 0 多个养殖蚯蚓的设施 在运转 其中许多大型设施一夜之间可以单独处理1 5 吨或更多的垫草厩肥 当前这些设施已超 过1 0 万个以上1 1 5 1o 在英国 r o t h a m s t e d 实验站于1 9 8 1 年开始了一项大规模致力于利用蚯蚓处 理畜禽生产中废弃物的研究 1 6 1 7 1 8 1 研究证实 一些蚯蚓品种对污泥 动物畜禽粪便 作物秸 秆 工业废弃物等有机废弃物的分解和稳定处理有很大潜力m 2 该实验站利用蚯蚓处理农业废 弃物 生活垃圾和污泥已达到工业化和商品化的规模i l 在日本 前田古颜于1 9 7 3 年育成了繁 殖倍数极高 适合于人工养殖的蚯蚓品种 大平2 号 学名为e i s e n i af e a a a 1 9 7 7 年成立了蚯 蚓养殖协会 1 9 8 7 年建成占地1 6 5 1 0 4 m 2 的养殖场 每月可处理有机废弃物3 0 0 0 吨 此后日 本蚯蚓养殖业得到迅速发展 2 2 1 我国于1 9 7 9 年从日本引进 大平2 号 蚯蚓和 北星2 号 蚯 蚓 自1 9 8 0 年开始 在全国进行了试验和推广 曾掀起一阵蚯蚓养殖热 2 3 1 目前我国规模较大 的有代表性的蚯蚓养殖场为 北京绿环靖宇科贸公司 年产蚯蚓5 0 0 吨 蚓粪5 0 0 0 吨 天津贾 立明蚯蚓养殖有限公司 年产各类蚯蚓2 0 0 3 0 0 吨 蚯蚓粪达2 0 0 0 吨 1 4 蚯蚓的生物学特性 蚯蚓 属于环节动物门 a n n e l i d a 寡毛纲 d 聪p 曲口p 细 1 外部形态 3 蚯蚓的形态通常为细长的圆柱形 头尾稍尖 其长短 粗细随种类不同而有很大变化 最长 的达1 2 3 0 毫米 体宽2 4 毫米 最小的体长仅0 4 4 毫米 体宽o 1 3 毫米 蚯蚓的环带 即生殖 带 是在成熟的蚯蚓身体上经常见到的一种戒指状物 是由蚯蚓身体前端若干体节特化而成 是 蚯蚓繁殖时的重要器官l 2 内部器官 蚯蚓的消化系统由较发达的消化管道和消化腺组成 蚯蚓一般没有专门的呼吸器官 它们 主要是通过湿润的 布满毛细血管网的皮肤进行气体交换 获得氧气 排出二氧化碳 蚯蚓的排 泄系统主要由许多肾小管组成 它们通过体表 消化道和肠上排泄管的开口 将代谢产物直接或 间接地以尿液的形式排出体外 蚯蚓的神经系统由中枢神经系统与外周神经系统组成1 2 4 3 蚯蚓的生长繁殖特性 蚯蚓的生长可通过不断使体节增加或增大体节的方式进行 环带的出现是蚯蚓性成熟的标 志 蚯蚓为雌雄同体的动物 但大多数为异体受精i z 4 蚯蚓一般交尾后7 1 0 天开始产卵 每隔 2 7 天产卵茧一粒 每一粒卵茧一般可孵化出2 1 4 条幼蚓 条件适宜时幼蚓孵化后4 0 天左右就 可交配产卵 1 蚯蚓的寿命 随种类与栖息环境的不同而有差别 寿命长短从几个月到几年不等 4 蚯蚓的自然生活习性 在自然界 蚯蚓以生活在土壤上层1 5 2 0 厘米深度以内者居多 越往下层越少 蚯蚓在土 壤中呈纵向地层栖息 头朝下吃食 有规律地把粪便排积在地面 蚯蚓喜欢温暖 潮湿和安静的 环境 蚯蚓对光线非常敏感 喜阴暗 怕强光 常逃避强烈的阳光 紫外线的照射 但不怕红光 趋向弱光 蚯蚓的活动表现为昼伏夜出 蚯蚓是杂食性动物 在自然界 生长在土壤中的蚯蚓喜 欢食腐败的残纸落叶 牲畜粪便和肥沃的土壤 5 蚯蚓的生态类型 根据蚯蚓特化的适应能力和生态功能可以将其划分为三种生态类型 表层种是指那些生活在土壤表层的有机腐殖质中的蚯蚓种类 它们以环境中丰富的有机腐 殖质为食 但是常常要经受恶劣气候条件 如寒冷 干旱等 的考验 并易被捕食动物捕食 因 而为适应这种生活环境 这类蚯蚓常常具有与环境一致的体色 以限制捕食动物的捕食 尤其是 以极高的繁殖力来补偿种群数量上的损失 同时以其具有抗旱抗寒的卵来抵抗不利的环境条件 2 6 1 内层种是指那些永久生活在土壤中的蚯蚓类群 它们以混合于土壤中的有机物质为食 没 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 有体色 其繁殖力和种群数量也较低 这是与其所处的生活环境相适应的结果口 深层种它们在土壤中挖掘垂直的洞穴 其深度可达数米 这类蚯蚓以其尾部附着于洞穴壁 上而将身体的大部分伸出地表 取食地表上的有机残落物质 并通过其消化道将这些有机物质与 深层土壤混合 然后以蚓粪的形式排在地表1 2 1 5 蚯蚓处理农业废弃物的可行性 蚯蚓在陆地生态系统中占有很重要的地位 它们参与土壤有机物质的分解和养分循环 蚯 蚓在正常代谢过程中产生蚯蚓粪便含有大量的微生物群落和复杂的有机化学成分 并具有特殊的 物理结构 因而在改良土壤的各种理化结构和提高土壤肥力方面具有非常重要的作用 被成为 农 业的犁手 和 改良土壤的能手 i 蚯蚓是一类低等的腐生动物 早在1 8 8 1 年c h a r l sd a r w i n 便提出了蚯蚓在分解有机质中具有重要作用 z s o 利用蚯蚓对农业废弃物进行资源化处理 是指在将农业废弃物好氧发酵后 利用蚯蚓在自然 生态系统中处于分解者的角色 具有吞食有机物质 并将其以颗粒状排出的功能 j 让蚯蚓将农 业废弃物吞食转化为蚯蚓粪 经过发酵的有机废弃物 通过蚯蚓的消化系统 在蛋白酶 脂肪酶 纤维素酶 淀粉酶的作用下 能迅速分解 转化成为自身或其它生物易于利用的营养物质 即利 用蚯蚓处理有机废弃物 既能获得优质的动物蛋白 又能获得肥沃的有机肥 在环境和原料适 宜的条件下 以 大平二号 蚯蚓为例 每年可增殖约1 万倍p 4 0 3 7 3 k g 蚯蚓只要4 8 h 就能把 0 3 7 3 k g 易腐有机垃圾变成富有养分的粪便 即经4 8 h 蚯蚓便可吃掉与其体重相同的废弃物 如此惊人的繁殖力与消化力 使蚯蚓处理大量农业废弃物得到了保证 物理性状杂乱无章的农业废弃物经蚯蚓消化排出后 变为椭圆形及长圆形的颗粒 蚯蚓粪不 仅富含植物所需营养物质 更为重要的是蚯蚓粪是微生物 植物激素 腐殖酸类等活性物质的载 体和基质 3 2 j 目前市场上蚯蚓粪价格 国内小包装可达每吨千元 大包装每吨3 0 0 元 在得到优 质有机肥蚯蚓粪的同时 蚯蚓的增殖产生大量蚯蚓 蚯蚓的用途广泛 可以作为药品生产的原料 饲料生产的蛋白质饲料 等等 蚯蚓处理农业废弃物工艺简单 投资很小 可以生产蚯蚓粪与鲜活蚯蚓 延长了农业废弃物 的价值链 具有显著的生态效益 经济效益 社会效益 是值得推广的新得农业废弃物处理方法 1 6 国内外研究进展 1 6 1 利用蚯蚓处理农业废弃物的研究进展 1 适合千处理农业废弃物的蚯蚓品种 目前 已知的蚯蚓品种有2 7 0 0 余种 我国有1 6 0 余种 适合人工养殖 能用于规模化处 理农业废弃物的蚯蚓品种并不多 需具有以下特点 地表生活 对有机废弃物具有较强分解消化 能力 种群呈集中分布 能高密度地旺盛生长 有较高的繁殖率 适应性 食性较广 当前 能用于人工养殖进行大规模商品化生产的蚯蚓品种主要有 赤子爱胜蚓 e i s e n i a f e t i d as a v i g n y 5 大平z 号 北星二号等爱胜蚓属 其次还有威廉环毛蚓 p h e r e t i m ag u i l l e m i m i c h a e l s e n 湖北环 毛蚓 p h e r e t i m 口h u p e i e n s i sm i c h a r i s e n 和叁环毛蚓 e h e r e t i m aa s p e r g i l l u m 恐r r 七r 等环毛蚓属 1 其中 爱胜属蚯蚓有近二十种 在欧洲 北美分布较广 在我国各省区都有发现 目前世界 上养殖最普遍的蚯蚓是该属的赤子爱胜蚓和红色爱胜蚓 赤子爱胜蚓是表居型蚯蚓 生活和 取食于地表的枯枝落叶层 主要以植物残落物为食 其肠道内纤维素酶活性高 能有效地利用主 要成分为纤维素的植物残体 1 2 蚯蚓对饵料与环境条件的要求 在温度为1 5 2 5 c 湿度为7 0 9 0 6 时蚯蚓生长迅速 适宜分解有机物 还有研究发现 蚯 蚓饵料适宜的碳氨 c n 比范围在1 0 2 0 之间 饵料含水率为6 5 p h 值在8 9 之间 1 蚯蚓 对氨和盐分含量很敏感 如果置于含有高于0 5 m g g 的氨和高于0 5 的盐分的废弃物中 蚯蚓会 很快死亡 同时需通气条件 蚯蚓喜欢食处于腐烂分解状态的有机残体 该状态的有机物营养 易被蚯蚓消化吸收 这样的有机残体上微生物较多 蚯蚓可能以其上的微生物为食 在利用 蚯蚓集约化 规模化地处理有机废弃物时 必须对原料进行预处理 因为未经腐熟的农业废弃物 在堆放期间 会随着时间的推移升温 出现7 0 8 0 c 左右的高温 而蚯蚓一般在5 3 0 c 温度范围 内活动 温度在4 0 4 c 以上时 常导致蚯蚓死亡 未经腐熟的农业废弃物在堆放期间 特别是畜禽 粪便 伴随着发酵的进行散发出大量氨气 硫化氢等恶臭有害气体 导致蚯蚓大量死亡 而且 大部分单一的农业废弃物其碳氮比 p h 值等指标也不适合蚯蚓快速生长繁殖 预处理主要内容包 含 饵料的调配 保证碳氮比 p h 值及营养元素能满足蚯蚓生长繁殖的要求 将饵料进行好 氧发酵 避免堆放期间温度的升高 同时消除有害成分 3 蚯蚓对不同农业废弃物的适应性 解世德等研究发现 9 0 发酵牛粪 1 0 9 6 发酵鸡粪蚯蚓繁殖最好 自然干燥牛粪 发酵牛粪 1 0 0 c 烘干牛粪蚯蚓繁殖较好 发酵猪粪 9 0 发酵猪粪 1 0 发酵鸡粪蚯蚓繁殖较差 而发酵鸡粪 1 0 0 烘干猪粪不能繁殖蚯蚓 发酵鸡粪投蚓后 蚯蚓根本不进粪样 只在表面不安活动两小时 以内全部死亡 自然干燥猪粪 也经过两次投蚓 均在一周内全部死亡 陈玉水研究结果表明 与对照稻草 牛粪腐熟料相比较 蚯蚓在菠萝皮渣 牛粪腐熟料上生长很正常 生长速度差不多 但成熟期和产卵期比对照早 蚯蚓在此饵料中的孵化率为3 5 8 条 个 在日平均气温1 9 2 2 范 围内 升高温度会加快蚯蚓的孵化 陈玉水等采用室内盆养方法研究了利用人工养殖蚯蚓的方 法处理闽南地区废弃的香蕉假茎叶和菠萝加工皮渣 结果表明 以香蕉茎叶直接调配成的腐熟料 不利于蚯蚓的生长 而菠萝皮渣腐熟料对蚯蚓生长无不良影响 香蕉茎叶经过浸水处理2 d 后 与菠 萝皮渣或蘑菇废菌料按照一定的比例混合腐熟 蚯蚓在其中的4 种混合饵料上生长良好 日增重倍 数为0 4 3 3 0 5 7 0 均显著高于c k 母蚓在香蕉假茎叶 菠萝皮渣 蘑菇废菌料以及牛粪的混合腐 熟料上的产卵数平均为4 3 6 7 粒条 廖新弟等用腐熟的猪粪和牛粪饲养日本大平2 号 澳洲1 号和本地等3 种蚯蚓 并比较研究其生长繁殖特性 结果表明 本地种的运动能力明显比其它两种 强 蚯蚓在3 0 咀上环境中活动减弱 大平2 号体型较澳洲1 号大 二者均能适应上述两种粪料并 6 生长 繁殖 大平2 号繁殖力比澳洲1 号强 蚯蚓利用后的物料呈黑褐色 泥土状 无臭 粒状质地 均匀 粗略推算 1 0 头猪1 天排出的粪便经完全腐熟后约可供给2 4 0 0 条澳洲蚯蚓或1 6 0 0 条日本 大平2 号蚯蚓1 星期的食料 仓龙等采用室内接种法研究了赤子爱胜蚓处理牛粪 猪粪及鸡粪 和药渣混合物的最适湿度和接种密度 结果表明 赤子爱胜蚓处理未腐熟牛粪 未腐熟猪粪及未 腐熟鸡粪和药渣混合物的最佳湿度分别为7 0 7 5 6 5 最佳接种密度为8 条 1 0 0 克 1 风干物料 赤子爱胜蚓的繁殖在未腐熟牛粪中最好 而其生长在未腐熟猪粪中最好 在未腐 熟鸡粪和药渣混合物中生长与繁殖均较差 刘子英等用腐熟的干玉米秸与干牛粪比例为0 1 l 1 2 1 3 1 1 0 的混合物喂养蚯蚓 发现5 个处理中蚯蚓生长良好 不同的秸秆与牛粪比铡 对蚯蚓增殖倍数与增重倍数没有显著影响 得出结论腐熟的玉米秸秆可以用作蚯蚓的饵料 4 蚯蚓处理农业废弃物的不同方式 利用蚯蚓处理有机废弃物生产蚯蚓粪的方式有简单的露天堆养 箱养 池养及复杂的自动连 续自动发生器等几种方式 1 利用蚯蚓规模化处理农业废弃物的方式主要为大田露天堆养 即将 经过预处理的农业废弃物堆成高宽分别为0 5 米 1 米左右的长条状 然后接种上蚯蚓进行处理 待蚯蚓充分取食磊过筛进行蚓粪与蚓体分离 较为有效的农业废弃物处理方式是利用蚯蚓生物反 应器 蚯蚓生物反应器是世界著名蚯蚓专家爱德华兹2 0 世纪8 0 年代中期设计的一种有机废弃物 处理装置 最初在英国用于处理植物生产废弃物 土豆加工废弃物 和动物粪便 进入2 0 世纪 9 0 年代以来 英 美科学家在原设计的基础上 对该反应器进行了较大改进 使之全过程运行自 动化 主要参数电脑控制 处理效率更高了 国内首台蚯蚓生物反应器在河北省唐山市研制成功 这台反应器是在中国农业大学孙振钧教授的指导下研制成功的 一个标准蚯蚓反应器日处理废弃 物6 吨 同时生产蚯蚓粪4 5 吨 1 6 2 蚯蚓粪特性的研究进展 蚯蚓粪是蚯蚓对有机废弃物生物降解的产物 蚯蚓粪与蚯蚓培养料明显不同 1 物理性质蚯蚓粪是一种黑色 均 有自然泥土昧的细碎类物质 3 2 蚓粪也是一种 团聚体 大多为0 5 3 毫米粒径的椭圆形及长圆形的团聚体 尤以1 以毫米者为多 有时也可再 粘结成团块状 蚓粪的水稳性往往比非蚯蚓形成的团聚体高 l 蚯蚓粪具有很好的孔性 通气性 排水性和高的持水量 3 蚯蚓粪因有很大的表面积 使得许多有益微生物得以生存并具有良好的 吸收和保持营养物质的能力 1 2 化学性质和原材料相比 蚯蚓粪中可溶性盐含量 阳离子交换性能和腐殖酸含量有明 显增加 也就是有机质转化成了稳定的腐殖质类复合物质1 4 9 1 1 5 0 1 人工养殖的蚓粪含有丰富的腐 殖质及氮 磷 钾 有机质2 0 一3 9 2 垒氮0 3 2 2 1 3 全磷0 7 2 1 7 2 全钾0 4 2 0 1 全氮量比一般土壤高1 0 1 4 倍 速效磷高1 0 一1 7 倍 速效钾高8 1 1 倍 另外还含有铁 锰 铜 硼等多种微量元素 1 4 1 利用蚯蚓处理猪粪 牛粪 鸡粪结果表明 蚯蚓粪有机质 全n p k 有降低的趋势 速效氮含量大大增加 猪粪经蚯蚓处理后 其有机氮更多地转换为无机氦 铵 态氨含量下降 硝态氨含量上升 c n 比下降p 牛粪经蚯蚓堆制处理后 与自然腐熟牛粪相比 7 矿质氦 速效钾含量及酶活性 微生物含量均增加 1 许多有机废弃物 尤其是畜禽粪便 一般 呈碱性 而大多数植物喜好的生长介质偏酸性 p h 6 6 5 在蚯蚓消化的过程中t 由于微生物新陈 代谢过程中有机酸的产生使得蚯蚓粪的p h 值降低了删 而趋于中性 4 1 1 1 州 蚯蚓粪中营养物质的 含量随培养料的差异而变化 以牛 羊 鸡 猪厩肥和家庭厨房垃圾为原料生产的蚯蚓粪的营养 物质含量差异很大 特别是p k z c i b