王 昊，杨 波，陈永伟，靳 韦，哈 蓉，徐 灿，张 敏，马文礼
（宁夏农垦农林牧技术推广服务中心，宁夏 银川 750001）
近年来宁夏畜禽养殖业快速发展，畜禽养殖排放量持续增长，据测算每年畜禽排放粪便量高达1 192.34万t[1]。而未经处理或短期自然堆放的畜禽粪便含有大量病原菌、寄生虫卵等，施用到农田中会对农作物生长及土壤环境产生不利影响[2]。此外，宁夏是重要的粮食作物产区，每年产生大量的农作物秸秆，而其中的50%不能得到有效利用[3]。如何科学、高效、环境友好地处理及利用这些畜禽粪便以及作物秸秆，是亟待研究解决的现实问题。
蚯蚓是一种具有环境保护功能[4—5]的动物，利用蚯蚓的生理活动将农业有机废物转化为蚯蚓堆肥，已是被广泛认可的生态处理工艺[6—7]。采用蚯蚓堆肥方式处理畜禽粪污，蚯蚓不仅能够迅速消化分解多种有机废物，还能通过其对重金属的富集作用[8]降低畜禽粪便中残留重金属的含量。此外，蚯蚓粪也是一种天然肥料[9—10]，将蚯蚓粪与秸秆混合后发酵可生成混合有机肥料。因此，蚯蚓堆肥是实现畜禽粪污及农作物秸秆无害化循环利用的重要技术手段。有研究表明，在不同畜禽粪基质中蚯蚓繁殖的速度、蚯蚓粪产量及质量存在差异。本试验分别将牛粪、猪粪、羊粪、鸡粪和玉米秸秆混合配制基质养殖蚯蚓，定期观测蚯蚓生长繁殖指标，研究不同畜禽粪对蚯蚓生长繁殖的影响，以期为蚯蚓堆肥养殖标准化提供试验依据。
1.1 试验地点
试验地点位于宁夏农垦平吉堡现代农业示范园区。供试温室为2代节能日光温室（80 m×8 m）。
1.2 试验材料
供试蚯蚓品种为大平2号。供试物料为未发酵的牛粪、猪粪、羊粪、鸡粪和玉米秸秆，均购买于附近的畜禽养殖场。
1.3 试验设计
试验共设4个处理，每个处理为1个小区，每小区设1个蚯蚓养殖池（蚓床），养殖池宽1.4 m、长6 m、深0.3 m，小区面积8.4 m2，小区间距0.8 m。养殖池底部用无纺布、侧面用废旧薄膜作隔离，以防蚯蚓逃逸。处理1（C1）：牛粪1.26 m3＋玉米秸秆1.26 m3；
处理2（C2）：鸡粪1.26 m3＋玉米秸秆1.26 m3；
处理3（C3）：羊粪1.26 m3＋玉米秸秆1.26 m3；
处理4（C4）猪粪1.26 m3＋玉米秸秆1.26 m3。每个处理重复3次。蚯蚓投放量均为1 kg/m2。试验前4种基质 的理化性质见表1。
表1 试验前4种基质的理化性质
1.4 调查指标
畜禽粪及蚯蚓粪理化性质测定：测定试验前畜禽粪和试验后产出的蚯蚓粪理化性质，包括pH、全盐（g/kg）、碳氮比、碱解氮（g/kg）、有效磷（g/kg）、速效钾（g/kg）、有机质质量分数（%）、有效活菌数量（×108个/g）、全钾（%）、全氮（%）、全磷（%）。按照五点法取样。样品均由宁夏菲杰特检测有限公司采用国标法测定。
蚯蚓生长情况调查：分别在投放蚯蚓后第30、60、90天时调查各处理蚯蚓数量、成蚓数量、蚯蚓卵茧数量和已孵化卵茧数量。采用样方调查法，每个处理分别取0.3 m×1.4 m小样方，在蚯蚓养殖池两边和中间各取1个，共3个样方，统计样方内的各调查指标。
底料腐熟情况及蚯蚓粪产量调查：采用观察法调查底料腐熟情况，观察养殖池中粪肥的颜色、气味、疏松程度等，确定各处理底料腐熟时间；
采用实测法调查蚯蚓粪产量，在养殖第90天时，将蚯蚓提取出来，测量池中蚯蚓粪质量。
1.5 数据处理
采用Excel 2013、SPSS 20.0 ANOVA模块对试验数据进行整理和方差分析。
2.1 不同畜禽粪肥对蚯蚓生长繁殖的影响
2.1.1 不同畜禽粪对蚯蚓生长量的影响以不同畜禽粪作为底料养殖蚯蚓，蚯蚓生长量存在一定差异（图1）。从蚯蚓数量看，其大小依次为C1、C2、C3、C4，这说明供试的鸡粪、羊粪、猪粪腐熟时间较长，蚯蚓取食较为缓慢。高娟等[11]研究认为，碳氮比为25～30时最适宜蚯蚓生长繁殖。基于蚯蚓数量和碳氮比，本试验得出以牛粪为底料养殖大平2号蚯蚓有利于其生长繁殖。随着养殖时间的推移，各处理的蚯蚓数量均表现出先增加后减少的趋势，养殖60 d时各处理的蚯蚓数量最多，养殖90 d时最少。从成蚓数量看，随着养殖时间的推移成蚓数量呈现递减趋势，第60、90天时以牛粪为底料的处理成蚓数量最多，这说明以牛粪为底料在一定程度上能够促进蚯蚓繁殖，且养殖60 d时蚯蚓的繁殖量最大。
图1 不同畜禽粪处理的蚯蚓数量和成蚓数量
2.1.2 不同畜禽粪对蚯蚓卵茧数量的影响4种不同畜禽粪处理的蚯蚓卵茧数量和已孵化卵茧数量存在一定差异（图2）。随着养殖时间的推移，卵茧数量呈现先减少后增加的趋势，养殖30 d时各处理的卵茧数量最多，其次是90 d，60 d时卵茧数量最少。养殖30 d时，处理C2的卵茧数量最多，其次是C1，而60、90 d时均为处理C1的卵茧数量最多。已孵化卵茧数量的变化趋势与卵茧数量的变化相似，已孵化卵茧数量在养殖90 d时为最大值，且处理C1的已孵化卵茧数量高于其他处理。本试验中，将牛粪与玉米秸秆混合作为底料的处理更有利于蚯蚓的生殖生长，养殖30 d左右是蚯蚓繁殖的高峰期，养殖90 d时第1批孵化的蚯蚓再次进入繁殖高峰期。
图2 不同畜禽粪处理的卵茧数量和已孵化卵茧数量
2.2 不同畜禽粪底料腐熟时间及蚯蚓粪产量
由图3可知，不同畜禽粪底料腐熟的时间及蚯蚓粪产量存在一定差异。底料腐熟时间长短依次为C4、C3、C2、C1，且各处理间差异显著，其中处理C4的腐熟时间最长，为45 d，C1最短，为28 d。蚯蚓粪产量大小依次为C1、C2、C3、C4，处理C1的蚯蚓粪产量为576.13 kg，比产量最少的C4高23.44%。这说明在相同体积底料和相同养殖时间下，牛粪和玉米秸秆混合底料腐熟的时间最短，且蚯蚓粪产量最高。本试验得出的不同畜禽粪腐熟时间可为养殖蚯蚓时添加底料的时间提供参考。
图3 不同处理对粪肥腐熟时间及蚯蚓粪产量的影响
2.3 试验前后畜禽粪理化指标的变化
如表2所示，投放蚯蚓90 d后，处理C1的pH比试验前有所增长，而C2、C3、C4的pH均降低，其中C4的pH最高，为8.68。处理C2的全盐质量比最高，为18.51 g/kg，较试验前降低了42.19%，其次为C3（8.91 g/kg），较试验前降低了58.75%，C1的全盐质量比较试验前降低了83.76%，C4的全盐质量比较试验前降低了68.70%，这说明蚯蚓的摄食活动有利于降低底料中全盐质量比。各处理中碱解氮的质量比在投入蚯蚓后有所下降，其中处理C2的碱解氮质量比最高（1.08 g/kg），C4的最小（0.56 g/kg），C4碱解氮质量比降幅最大，而C1和C3的降幅小，较稳定。养殖蚯蚓90 d后，各处理有效磷质量比最高的是处理C2，为0.93 g/kg，比试验前提高了36.76%，其次为C1（0.89 g/kg），与试验前相比提高了217.86%。投放蚯蚓后，各处理有效磷的质量比均有所增长，这说明蚯蚓的摄食活动有利于有效磷的积累。投放蚯蚓后，C1的有机质质量比降低了1.14%，C2降低了0.85%，而C3和C4分别提高了9.73%和12.03%。投放蚯蚓后C1、C2、C3的有效活菌数量比试验前均有所增长，其中C3的有效活菌数量最高，为7.00×108个/g，C4的有效活菌数量较试验前降低。试验结果表明，投放蚯蚓后各处理全盐、有效磷的质量比有所增长，而其他物理化学性质保持相对稳定。
表2 养殖蚯蚓90 d后4种基质的理化性质
蚯蚓养殖多以牛粪作为基质，而将其他畜禽粪用作基质的报道较少，在实际生产中也应用得少[12]。有试验表明，利用羊粪和猪粪养殖蚯蚓均具有可行性[13—14]，这与本试验的结果一致。不同禽畜粪均可作为养殖蚯蚓的基质，只是在蚯蚓繁殖速度、蚓粪产量及质量上存在些许差异。
环境因素、碳氮比及养殖密度是影响蚯蚓堆肥过程中蚯蚓生长发育及蚯蚓粪质量的主要因素[15]。本试验的4种混合基质pH为7.12～9.62，而蚯蚓粪的pH为7.16～8.68，养殖蚯蚓的底料较为适宜的pH为7～9，这与王军委[16]的研究结果一致。而本试验中蚯蚓粪pH的变化可能与水源的pH有关。不同畜禽粪与玉米秸秆混合作为基质，其碳氮比也存在明显差异，而碳氮比是最常用的腐熟度指标之一，基质的碳氮比对蚯蚓的生长繁殖有很大影响，当基质中的碳氮比过高时，氮元素缺乏，蚯蚓能够利用的蛋白质含量少，其生长发育迟缓；
碳氮比过低时，氮元素含量过高，容易引起蚯蚓蛋白质中毒，导致其死亡腐烂[17-18]。冯婧等[19]发现不同原料与畜禽粪便混合，鸡粪＋秸秆的碳氮比为25时比较适宜蚯蚓生长，蚯蚓繁殖较快，优于牛粪＋秸秆和猪粪＋秸秆。该试验采用的是已发酵的秸秆，而本试验所用的材料均未发酵，但是各种畜禽粪便与秸秆等比例混合后碳氮比为20～25，较为适宜。
蚯蚓堆肥过程中，畜禽粪便的理化性质对蚯蚓生长发育及蚯蚓粪产量产生影响。本试验中蚯蚓粪的营养成分增加得不明显，甚至有所下降，这可能与养殖方式有关。试验通过微喷为蚯蚓提供湿润的环境，而长时间的微喷使蚯蚓粪中的一些矿质元素被淋洗出去，造成一些养分含量有所降低，这可为实际生产提供借鉴。
牛粪、鸡粪、羊粪、猪粪均可作为养殖蚯蚓的基质，其中以牛粪为基质时，蚯蚓生长繁殖最快，基质腐熟效果最好，蚯蚓粪产量最高。通过蚯蚓摄食可以有效降低畜禽粪便全盐含量。
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