郝晓鸣等

摘 要： 采取单因素变量法设计试验，采用主成分分析法（Principal component analysis，PCA）与单因素方差分析相结合，探讨了蚯蚓对牛粪、木醋液对以牛粪为基质产生的蚯蚓粪的影响。结果表明：蚯蚓处理后，牛粪中有机质、磷含量显著升高，全钾含量、转化酶和碱性磷酸酶活性显著升高（P<0.05）；木醋液处理后以牛粪为基质产生的蚯蚓粪中有机质、全磷含量和转化酶、碱性磷酸酶活性明显降低（P<0.05），脲酶和β-葡糖苷酶活性明显升高（P<0.05）。研究认为木醋液无法提升蚯蚓粪的质量。

关键词：木醋液；蚓粪；理化性质；土壤酶活

中图分类号：S141 文献标识码：A DOI 编码：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

木醋液是从植物炭化过程中提取的一种富含有机酸的赤褐色液体。魏德福等[1]的研究发现，木醋液与有机肥混合可以提高肥料利用率从而减少有机肥的使用，同时，木醋液还可以分解残留土壤中的农药，起到改良土壤的作用。贺海生等人在研究中发现，木醋液能对盐碱地起到改良作用，通过向土壤中施用木醋液能使土壤中盐度和pH值都下降，有机质含量上升[2]。蚯蚓粪是具有很好的通气性、排水性的有机肥料，被广泛地应用于土壤的改良。直接向土壤中施用蚯蚓粪可以改变土壤的理化性状，提高土壤碱解氮、速效磷、速效钾、土壤全氮、土壤全磷、有机质的含量[3]。

木醋液和蚯蚓粪都可以应用于土壤的改良，但关于木醋液对蚯蚓粪影响的研究很少。本研究旨在探究木醋液对蚯蚓粪质量的影响，用来确定木醋液和蚯蚓粪共同应用于农业生产是否能达到更好的效果。

1 材料和方法

1.1 试验材料

蚯蚓品种为大平二号，蚯蚓取自天津市静海县宜林好地技术有限公司。

木醋液由天津华锐生物工程有限公司提供。

供试牛粪为腐熟牛粪，即利用新鲜牛粪进行自然堆制60 d，腐熟后取回风干，碾碎，备用。由天津市静海县宜林好地技术有限公司提供。

仪器：分光光度计、pH计、远红外消煮炉、凯氏定氮仪、水浴锅、火焰光度计、分析天平（精确度0.0001 g）。

1.2 试验方法

1.2.1 蚯蚓对牛粪性质的影响 在花盆中用牛粪饲喂蚯蚓（每盆条件相同），不同时间（7，14，21，28，35 d）采集粪的样品，采样方法为随机布点法，每个时间3个重复，-20 ℃保存待测。

1.2.2 木醋液对蚯蚓粪性质的影响 木醋液在蚯蚓粪产生过程中的影响试验在室内的花盆中进行。选日龄接近，体重相近[（0.45±0.05）g]的蚯蚓180条和6个大小、质地均相同的花盆，每个花盆准确称取1 kg牛粪，随机分为2个处理组（每个处理组3个重复）：对照组投放蚯蚓并浇水；第2组投放蚯蚓喷洒木醋液，定期按组喷洒试验液维持土壤湿度（表1）。每半月采样1次，共培养1个月，采样2次。采样方法为随机布点法。

1.3 测定方法

1.3.1 理化性质的测定 将样品风干后碾碎，过孔径为0.15 mm的筛后，来测定有机质、全磷、全钾含量，土壤转化酶、土壤β-葡糖苷酶、脲酶、碱性磷酸酶活性。牛粪和蚯蚓粪的基本理化性质（有机质、全氮、全磷、全钾含量）都采用土壤常规分析法测定，其中含水量采用烘干法（105 ℃）有机质含量采用重铬酸钾—浓硫酸稀释热法测定，全磷含量用高氯酸-硫酸-钼锑抗比色法测定，全钾含量用火焰光度法测定。

1.3.2 土壤酶活性测定 土壤酶活性的测定方法参照关松荫的方法[8]。其中土壤转化酶（又称蔗糖酶）用3，5-二硝基水杨酸显色法测定，酶活性用葡萄糖mg·g-1（24 h）；磷酸酶活性测定采用磷酸苯二钠比色法，酶活性以PNP μg·g-1·h-1表示；脲酶活性测定采用苯酚钠比色法，酶活性用 NH3+-N mg·g-1（24 h） 表示；β-葡糖苷酶活性用PNPG（对-硝基酚-β-D-吡喃葡糖苷）比色法测定，酶活性用PNP μg·g-1·h-1表示。

1.3.3 数据统计分析 试验数据采用SPSS17.0和Excel 2007统计软件进行统计分析。使用SPSS软件中One-way ANOVA 进行方差分析，LSD法结合Duncans法进行组间多重比较，并结合PCA作图分析。

2 结果与分析

2.1 蚯蚓粪的理化性质和酶活性

由表2可知，在培养天数范围内，蚯蚓的吞食和活动产生的蚯蚓粪中有机质明显高于牛粪，粪中有机质含量和P含量随蚯蚓培养时间的增加而显著增加（ P<0.05 ），用蚯蚓处理过的粪中K含量降低，差异极显著（ P<0.01 ）。

由表3可知，喷洒木醋液能显著降低蚯蚓粪中有机质的含量（P<0.01），木醋液能降低粪中K含量（P<0.05），对粪中P2O5的含量没有影响。

由表4可知，蚯蚓的吞食和活动产生的蚯蚓粪中转化酶、碱性磷酸酶、脲酶活性明显高于牛粪（P<0.05），碱性磷酸酶活性在7 d时达到最大，随后降低，35 d时的活性比6组低，差异极显著（P< 0.01 ）。

由表5可知，喷洒木醋液能显著降低蚯蚓粪中转化酶、碱性磷酸酶活性（ P<0.01 ），能提高粪中葡糖苷酶、脲酶活性（P<0.01）。

2.2 蚯蚓对牛粪性质的影响

分别测得不同时间采集到的牛粪样品的理化指标（磷、钾、有机质含量）和酶活性（转化酶、脲酶、碱性磷酸酶、β-葡糖苷酶），并对其进行主成分分析法（Principal component analysis，PCA）分析，如图1所示。图1可以反映样品在坐标图中的关联性，相似的样品可以聚集在一起，存在差异的样品就会分布在坐标图的不同区域。由图1可以看出，牛粪经蚯蚓处理不同时间后粪的理化性质和土壤酶活性均存在差异，且组间聚集较好，差异小、重复性好。通过观察，发现各组间没有重复区域，差异较大，还可以看出第1、第2和第6组分布在一条直线上的不同点，分析他们是经蚯蚓处理14 d后的样品。将图1和SPSS多因素分析相结合还可看出，有机质含量、P含量、转化酶活性都与蚯蚓处理牛粪的时间呈显著正相关关系，K含量、脲酶、β-葡糖苷酶活性都与蚯蚓处理牛粪的时间呈显著负相关关系，碱性磷酸酶活性与蚯蚓处理时间关系不大。

2.3 木醋液对蚯蚓粪性质的影响

分别测得不同时间采集到的牛粪样品的理化指标（磷、钾、有机质含量）和酶活性（转化酶、脲酶、碱性磷酸酶、β-葡糖苷酶），并对其进行主成分分析法（Principal component analysis，PCA）分析，如图2所示。图2可以反映样品在坐标图中的关联性，相似的样品可以聚集在一起，存在差异的样品就会分布在坐标图的不同区域。由图2可以看出，第9组与各组均存在差异，且组间聚集较好，差异小、重复性好。

3 讨 论

牛粪是牛场的主要污染物，且不能被很好地利用，通过蚯蚓的吞食和排便作用可以将新鲜牛粪转化为蚯蚓粪，转化过程中有机质、全钾含量均降低，速效氮和硝态氮含量占全氮含量的比例升高，脲酶活性显著降低，磷酸酶、蔗糖酶的活性显著升高（柏彦超，2010）。蚯蚓粪可以广泛应用于土壤的改良并起到良好的效果。本试验中发现，通过蚯蚓的作用可以使有机质含量升高、脲酶活性显著降低，这与柏彦超的研究结果不同，原因可能是使用的牛粪不同，本试验所使用牛粪为腐熟60 d牛粪，柏彦超的试验所使用牛粪为新鲜牛粪。

木醋液作为一种土壤改良剂有很广泛的应用，李忠徽（2014）研究发现，灌施木醋液能提高土壤中的有机碳的含量，张亚兰等[2]对南疆阿拉尔棉田施用木醋液发现木醋液对土壤的理化性质有一定的改良效果。通过观察，第1组与第5组、第2组与第6组数据聚集，差异较小，观察其样品发现试验组均未加蚯蚓且只是采样时间不同，分析是由于未加蚯蚓的组不同采样时间对样品各项指标没有影响；第3组与第4组在同一直线的不同点，它们之间采样时间相同，分析其差异是由于木醋液的影响造成的。依据PCA分析可知，不同时间不同处理组的理化指标（磷、钾、有机质含量）和酶活性（转化酶、脲酶、碱性磷酸酶、β-葡糖苷酶）都有很大的差异。

依据图2筛选出受木醋液影响较大的测量指标，如有机质、磷含量和转化酶、脲酶、碱性磷酸酶活性，通过对比并进行统计学分析。木醋液对蚯蚓粪理化性质的影响见表3和表5，发现施用木醋液使有机质、P含量和转化酶、碱性磷酸酶活性显著降低（P<0.05），脲酶、β—葡糖苷酶活性显著升高（P<0.05）；土壤转化酶的活性能够表征土壤生物学活性强度，也可以作为土壤肥力的重要指标[12]。土壤碱性磷酸酶是评价土壤磷素转化方向和强度的指标[13]。上述试验结果说明，木醋液对蚯蚓粪中的有机质、P含量有不良影响，木醋液会抑制土壤P转化、土壤生物学活性强度等指标。脲酶可以促进土壤中的有机氮向有效氮的转化[14]，β—葡糖苷酶是参与土壤中碳水化合物水解的一类重要的酶[15]。上述试验结果说明，木醋液会促进氮素转化和碳水化合物水解。木醋液对蚯蚓粪的质量既有良好的影响也有不良的影响，分析其不良影响可能是木醋液的酸性对蚯蚓的生长有不良影响所致的，良好的影响可能是由于木醋液为酶提供了酸性环境。

4 结 论

本试验结果表明，蚯蚓的处理会提升牛粪的质量，使牛粪中有机质、全磷的含量均显著升高，转化酶、碱性磷酸酶的活性也都显著升高；而木醋液对蚯蚓粪的质量能产生不同品质的影响，可以根据土壤的不同需要来确定蚯蚓粪与木醋液是否可一同用于土壤的改良。后续试验将深入研究木醋液影响蚯蚓粪质量的机制，以便对木醋液进行改良从而使其对蚯蚓粪的质量有良好的影响。

参考文献：

[1] 魏德福，高方，于学军.木醋液对平贝母地的土壤改良试验[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2011，24（6）：22-23.

[2] 张亚兰，孙金龙，李治宇，等.木醋液对盐碱土改良效果研究[J]. 中国农机化学报，2014，35（6）：292-295.

[3] 秦芳，苏利荣，苏天明，等.蚯蚓粪对土壤理化性状及菜心硝酸盐含量的影响研究[J].农业研究与应用，2013，147（4）：10-15.

[4] 张荣涛，周东兴，申雪庆.蚯蚓粪对盐碱土壤速效养分和碱化指标的影响[J].国土与自然资源研究，2013（4）：83-86.

[5] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，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] 关松荫. 土壤酶及其研究法[M]. 北京： 中国农业出版社，1986.

[9] 全国农业技术推广中心.中国有机肥料养分志[M]. 北京：中国农业出版社，1985：40-59.

[10] 周美荣，孙振江，申晓强.蚯蚓粪的研究及应用[J].山西农业科学，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，朱鲁生，王军，等. 阿特拉津对不同肥力土壤蔗糖酶活性的影响[J]. 农业环境科学学报，2004，23（3）：479-483.

[13] 张建林， 陆欣， 王申贵. 有机物料配比施用对土壤碱性磷酸酶活性的影响[J].土壤通报，2001，32（2）： 75-79.

[14] 贾若凌，李丽，刘香玲，等.荔枝果园土壤脲酶活性与土壤肥力的关系研究[J].河南农业科学，2011（6）：79-81.

[15] 马星竹， 陈利军， 武志杰， 等. 长期施肥土壤β-葡糖苷酶动力学特性研究[J]. 浙江大学学报：农业与生命科学版，2008，34（5）：552-556.