郝曉鳴等

摘 要： 采取單因素變量法設(shè)計(jì)試驗(yàn)，采用主成分分析法（Principal component analysis，PCA）與單因素方差分析相結(jié)合，探討了蚯蚓對(duì)牛糞、木醋液對(duì)以牛糞為基質(zhì)產(chǎn)生的蚯蚓糞的影響。結(jié)果表明：蚯蚓處理后，牛糞中有機(jī)質(zhì)、磷含量顯著升高，全鉀含量、轉(zhuǎn)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(zhì)產(chǎn)生的蚯蚓糞中有機(jī)質(zhì)、全磷含量和轉(zhuǎn)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(rèn)為木醋液無(wú)法提升蚯蚓糞的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：木醋液；蚓糞；理化性質(zhì)；土壤酶活

中圖分類(lèi)號(hào)：S141 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(guò)程中提取的一種富含有機(jī)酸的赤褐色液體。魏德福等[1]的研究發(fā)現(xiàn)，木醋液與有機(jī)肥混合可以提高肥料利用率從而減少有機(jī)肥的使用，同時(shí)，木醋液還可以分解殘留土壤中的農(nóng)藥，起到改良土壤的作用。賀海生等人在研究中發(fā)現(xiàn)，木醋液能對(duì)鹽堿地起到改良作用，通過(guò)向土壤中施用木醋液能使土壤中鹽度和pH值都下降，有機(jī)質(zhì)含量上升[2]。蚯蚓糞是具有很好的通氣性、排水性的有機(jī)肥料，被廣泛地應(yīng)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(jī)質(zhì)的含量[3]。

木醋液和蚯蚓糞都可以應(yīng)用于土壤的改良，但關(guān)于木醋液對(duì)蚯蚓糞影響的研究很少。本研究旨在探究木醋液對(duì)蚯蚓糞質(zhì)量的影響，用來(lái)確定木醋液和蚯蚓糞共同應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是否能達(dá)到更好的效果。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

蚯蚓品種為大平二號(hào)，蚯蚓取自天津市靜?？h宜林好地技術(shù)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(jìn)行自然堆制60 d，腐熟后取回風(fēng)干，碾碎，備用。由天津市靜?？h宜林好地技術(shù)有限公司提供。

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

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 蚯蚓對(duì)牛糞性質(zhì)的影響 在花盆中用牛糞飼喂蚯蚓（每盆條件相同），不同時(shí)間（7，14，21，28，35 d）采集糞的樣品，采樣方法為隨機(jī)布點(diǎn)法，每個(gè)時(shí)間3個(gè)重復(fù)，-20 ℃保存待測(cè)。

1.2.2 木醋液對(duì)蚯蚓糞性質(zhì)的影響 木醋液在蚯蚓糞產(chǎn)生過(guò)程中的影響試驗(yàn)在室內(nèi)的花盆中進(jìn)行。選日齡接近，體重相近[（0.45±0.05）g]的蚯蚓180條和6個(gè)大小、質(zhì)地均相同的花盆，每個(gè)花盆準(zhǔn)確稱(chēng)取1 kg牛糞，隨機(jī)分為2個(gè)處理組（每個(gè)處理組3個(gè)重復(fù)）：對(duì)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(yàn)液維持土壤濕度（表1）。每半月采樣1次，共培養(yǎng)1個(gè)月，采樣2次。采樣方法為隨機(jī)布點(diǎn)法。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 理化性質(zhì)的測(cè)定 將樣品風(fēng)干后碾碎，過(guò)孔徑為0.15 mm的篩后，來(lái)測(cè)定有機(jī)質(zhì)、全磷、全鉀含量，土壤轉(zhuǎn)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(zhì)（有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量）都采用土壤常規(guī)分析法測(cè)定，其中含水量采用烘干法（105 ℃）有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀—濃硫酸稀釋熱法測(cè)定，全磷含量用高氯酸-硫酸-鉬銻抗比色法測(cè)定，全鉀含量用火焰光度法測(cè)定。

1.3.2 土壤酶活性測(cè)定 土壤酶活性的測(cè)定方法參照關(guān)松蔭的方法[8]。其中土壤轉(zhuǎn)化酶（又稱(chēng)蔗糖酶）用3，5-二硝基水楊酸顯色法測(cè)定，酶活性用葡萄糖mg·g-1（24 h）；磷酸酶活性測(cè)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(cè)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(duì)-硝基酚-β-D-吡喃葡糖苷）比色法測(cè)定，酶活性用PNP μg·g-1·h-1表示。

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS17.0和Excel 2007統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。使用SPSS軟件中One-way ANOVA 進(jìn)行方差分析，LSD法結(jié)合Duncans法進(jìn)行組間多重比較，并結(jié)合PCA作圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蚯蚓糞的理化性質(zhì)和酶活性

由表2可知，在培養(yǎng)天數(shù)范圍內(nèi)，蚯蚓的吞食和活動(dòng)產(chǎn)生的蚯蚓糞中有機(jī)質(zhì)明顯高于牛糞，糞中有機(jī)質(zhì)含量和P含量隨蚯蚓培養(yǎng)時(shí)間的增加而顯著增加（ P<0.05 ），用蚯蚓處理過(guò)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(jī)質(zhì)的含量（P<0.01），木醋液能降低糞中K含量（P<0.05），對(duì)糞中P2O5的含量沒(méi)有影響。

由表4可知，蚯蚓的吞食和活動(dòng)產(chǎn)生的蚯蚓糞中轉(zhuǎn)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(shí)達(dá)到最大，隨后降低，35 d時(shí)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(zhuǎn)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(duì)牛糞性質(zhì)的影響

分別測(cè)得不同時(shí)間采集到的牛糞樣品的理化指標(biāo)（磷、鉀、有機(jī)質(zhì)含量）和酶活性（轉(zhuǎn)化酶、脲酶、堿性磷酸酶、β-葡糖苷酶），并對(duì)其進(jìn)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(biāo)圖中的關(guān)聯(lián)性，相似的樣品可以聚集在一起，存在差異的樣品就會(huì)分布在坐標(biāo)圖的不同區(qū)域。由圖1可以看出，牛糞經(jīng)蚯蚓處理不同時(shí)間后糞的理化性質(zhì)和土壤酶活性均存在差異，且組間聚集較好，差異小、重復(fù)性好。通過(guò)觀(guān)察，發(fā)現(xiàn)各組間沒(méi)有重復(fù)區(qū)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(xiàn)上的不同點(diǎn)，分析他們是經(jīng)蚯蚓處理14 d后的樣品。將圖1和SPSS多因素分析相結(jié)合還可看出，有機(jī)質(zhì)含量、P含量、轉(zhuǎn)化酶活性都與蚯蚓處理牛糞的時(shí)間呈顯著正相關(guān)關(guān)系，K含量、脲酶、β-葡糖苷酶活性都與蚯蚓處理牛糞的時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，堿性磷酸酶活性與蚯蚓處理時(shí)間關(guān)系不大。

2.3 木醋液對(duì)蚯蚓糞性質(zhì)的影響

分別測(cè)得不同時(shí)間采集到的牛糞樣品的理化指標(biāo)（磷、鉀、有機(jī)質(zhì)含量）和酶活性（轉(zhuǎn)化酶、脲酶、堿性磷酸酶、β-葡糖苷酶），并對(duì)其進(jìn)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(biāo)圖中的關(guān)聯(lián)性，相似的樣品可以聚集在一起，存在差異的樣品就會(huì)分布在坐標(biāo)圖的不同區(qū)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(fù)性好。

3 討 論

牛糞是牛場(chǎng)的主要污染物，且不能被很好地利用，通過(guò)蚯蚓的吞食和排便作用可以將新鮮牛糞轉(zhuǎn)化為蚯蚓糞，轉(zhuǎn)化過(guò)程中有機(jī)質(zhì)、全鉀含量均降低，速效氮和硝態(tài)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(yīng)用于土壤的改良并起到良好的效果。本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)蚯蚓的作用可以使有機(jī)質(zhì)含量升高、脲酶活性顯著降低，這與柏彥超的研究結(jié)果不同，原因可能是使用的牛糞不同，本試驗(yàn)所使用牛糞為腐熟60 d牛糞，柏彥超的試驗(yàn)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(yīng)用，李忠徽（2014）研究發(fā)現(xiàn)，灌施木醋液能提高土壤中的有機(jī)碳的含量，張亞蘭等[2]對(duì)南疆阿拉爾棉田施用木醋液發(fā)現(xiàn)木醋液對(duì)土壤的理化性質(zhì)有一定的改良效果。通過(guò)觀(guān)察，第1組與第5組、第2組與第6組數(shù)據(jù)聚集，差異較小，觀(guān)察其樣品發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)組均未加蚯蚓且只是采樣時(shí)間不同，分析是由于未加蚯蚓的組不同采樣時(shí)間對(duì)樣品各項(xiàng)指標(biāo)沒(méi)有影響；第3組與第4組在同一直線(xiàn)的不同點(diǎn)，它們之間采樣時(shí)間相同，分析其差異是由于木醋液的影響造成的。依據(jù)PCA分析可知，不同時(shí)間不同處理組的理化指標(biāo)（磷、鉀、有機(jī)質(zhì)含量）和酶活性（轉(zhuǎn)化酶、脲酶、堿性磷酸酶、β-葡糖苷酶）都有很大的差異。

依據(jù)圖2篩選出受木醋液影響較大的測(cè)量指標(biāo)，如有機(jī)質(zhì)、磷含量和轉(zhuǎn)化酶、脲酶、堿性磷酸酶活性，通過(guò)對(duì)比并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。木醋液對(duì)蚯蚓糞理化性質(zhì)的影響見(jiàn)表3和表5，發(fā)現(xiàn)施用木醋液使有機(jī)質(zhì)、P含量和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化酶的活性能夠表征土壤生物學(xué)活性強(qiáng)度，也可以作為土壤肥力的重要指標(biāo)[12]。土壤堿性磷酸酶是評(píng)價(jià)土壤磷素轉(zhuǎn)化方向和強(qiáng)度的指標(biāo)[13]。上述試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，木醋液對(duì)蚯蚓糞中的有機(jī)質(zhì)、P含量有不良影響，木醋液會(huì)抑制土壤P轉(zhuǎn)化、土壤生物學(xué)活性強(qiáng)度等指標(biāo)。脲酶可以促進(jìn)土壤中的有機(jī)氮向有效氮的轉(zhuǎn)化[14]，β—葡糖苷酶是參與土壤中碳水化合物水解的一類(lèi)重要的酶[15]。上述試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，木醋液會(huì)促進(jìn)氮素轉(zhuǎn)化和碳水化合物水解。木醋液對(duì)蚯蚓糞的質(zhì)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(duì)蚯蚓的生長(zhǎng)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(huán)境。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，蚯蚓的處理會(huì)提升牛糞的質(zhì)量，使牛糞中有機(jī)質(zhì)、全磷的含量均顯著升高，轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶的活性也都顯著升高；而木醋液對(duì)蚯蚓糞的質(zhì)量能產(chǎn)生不同品質(zhì)的影響，可以根據(jù)土壤的不同需要來(lái)確定蚯蚓糞與木醋液是否可一同用于土壤的改良。后續(xù)試驗(yàn)將深入研究木醋液影響蚯蚓糞質(zhì)量的機(jī)制，以便對(duì)木醋液進(jìn)行改良從而使其對(duì)蚯蚓糞的質(zhì)量有良好的影響。

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