赵海涛 蚓粪对植物有益作用机理研究 扬州大学博士研究生开题报告 蚓.doc

扬州大学博士研究生开题报告扬州大学博士研究生开题报告蚓粪对植物有益作用机理研究蚓粪对植物有益作用机理研究姓名：姓名： 赵 海 涛 学号：学号： D08036 导师：导师： 封 克 教授 二二〇〇〇〇八年十二月一日八年十二月一日赵海涛 蚓粪对植物有益作用机理研究2蚓粪对植物有益作用机理研究蚓粪对植物有益作用机理研究姓名：赵海涛 学号：D08036 导师：封克教授一、研究意义一、研究意义蚯蚓消解处理有机废弃物的技术是近年来发展起来的一项新型生物处理技术蚯蚓具有促进植物生长，增加植物产量的重要作用已经为许多研究工作所证明这一作用是蚯蚓通过对生态系统中有机物质的分解转化，促进 C、N 循环，从而提高土壤肥力和通过其在土壤中的活动对土壤结构的改善来实现的Sharpley et a1，Syers et a1，Cortez and Hameed，和 Hameed et a1 的研究表明蚯蚓具有增强土壤中 N、P 循环的作用Cortez et a1 指出在有微生物参与的情况下，蚯蚓明显促进土壤有机物质及植物残落物质中的 C、N 的循环转化，增加土壤中的可给态 C、N。

事实上，几乎所有的蚯蚓都参与环境中有机物质的降解过程由于蚯蚓具有惊人的吞噬能力(日吞食量可达其体重的数倍)，且其消化道可分泌蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、甲壳素酶、淀粉酶等多种酶类，对绝大多数有机废弃物有较强的分解作用有机物质被蚯蚓摄食后少部分被直接同化利用，大部分经蚯蚓体内的磨碎和挤压作用后以颗粒状排出，起到类似于挤压造粒的作用，从而达到物理改性的目的同时，蚯蚓能促进微生物的活性，它们间的联合作用加速了有机物的分解和转化，并能有效除去或抑制堆制过程中产生的臭味，此外，蚯蚓代谢活动还可产赵海涛 蚓粪对植物有益作用机理研究3生大量生物活性物质，有利于作物的生长和品质的改善；蚯蚓本身又是优质的饲料和生物医药原材料因此利用蚯蚓处理畜禽养殖有机废弃物，可促进畜禽养殖废弃物资源化的良性循环，实现可持续发展蚯蚓生物处理畜禽养殖废弃物的产物是大量的蚯蚓和蚓粪，资源化、高附加值利用蚯蚓和蚓粪是蚯蚓生物处理畜禽养殖废弃物技术能否被推广应用，是否具有生命力的重要条件蚯蚓资源化利用的途径大致为：①①农业方面农业方面：有机肥料、动物蛋白饲料、土壤改良、保鲜剂、水质净化剂、生物肥料生物农药原材料等②②工业方面工业方面：酵素、美容、SOD、保鲜、防腐、抗菌剂，氨基酸生产、 生物农药、生物制剂，荧光剂，纤维分解酵素，固氮解磷解钾菌剂。

③③制药工制药工业方面业方面：保健品（性保健强壯剂， 保心脑血管微循环） 、蚓激酶、溶栓剂、治慢性溃疡、静脉曲张、丹毒等 40 余种病症、解逝剂④④钓饵钓饵蚓粪是纯天然精微有机肥料，具有多孔状的团粒构造，保水、保熵、通气、肥效高、还有益菌生态肥功能，微量元素，尤其具有诱发作物免疫功能、更具有促进根细胞分裂生长天然激素、如IAA，IGA，GA3是其它有机肥不具备的特点在有机农业等方面具备独特的优势蚓粪主要用途为：①①营养基质营养基质Arancon 等的研究证明蚯蚓粪可以通过增加微生物的数量和活性来影响氮循环速度和分泌植物生长激素， 对草莓的赵海涛 蚓粪对植物有益作用机理研究4生长发育、产量有显著的促进作用②②有机肥施用蚯蚓粪改善甘蓝品质，降低甘蓝硝酸盐含量，提高维生素 C 含量施用蚯蚓粪还可提高土壤中性磷酶、蛋白酶、脲酶和蔗糖等的活性，增强土壤供肥性能Atiyeh 将蚯蚓粪浸提的腐殖酸加入到栽培基质中， 显著增加了西红柿和黄瓜的株高、叶面积和根干重等指标应用到草莓可显著提高草莓鲜果产量，并能改善其品质，配施蚓粪处理的肥料效应明显优于对照处理和单施 NPK 化肥处理③③抑制土传病害抑制土传病害。

适量添加蚯蚓粪可以抑制土壤害虫和土传病害Arancon 等发现添加蚯蚓粪后与对照相比， 可显著降低植物寄生线虫的数量， 降低植物的感病率Arancon 等证实添加适量的蚯蚓粪可以增强草莓的抗病性，使草莓能够抵御病原菌和线虫的侵害蚯蚓粪控制病害的程度与蚯蚓粪的量有一定的关系，当蚯蚓粪与土体积比为 20%时，控制病害的程度最大，防效达 96.1%蚯蚓粪的这种作用与蚯蚓粪中的微生物有关，蚯蚓粪能大大提高土壤中的微生物量和微生物活性，进而大大增强病土中与病原菌进行能源竞争的微生物的竞争能力胡艳霞等从新鲜蚯蚓粪中成功分离到拮抗活性强、抗菌谱广的拮抗微生物蚯蚓粪可诱导黄瓜产生炭疽病系统抗性，蚯蚓粪通过启动黄瓜体内的防御酶系，诱导黄瓜产生系统抗性，控制病害的发生，从而初步解释了蚯蚓粪的抑病机理④④脱臭剂蚯蚓粪具有高孔隙率和比表面积，是各种臭气的高赵海涛 蚓粪对植物有益作用机理研究5效吸附剂；蚯蚓粪中含有的大量微生物对臭气物质具有良好的吸收净化功能蚯蚓粪经简单加工可作为生物除臭剂，在养殖场脱臭等方面具有广阔的市场应用前景添加蚯蚓粪能降低猪排泄物中对甲酚、3-甲基吲哚和部分挥发性脂肪酸的浓度，从而有效降低厌氧发酵的猪排泄物中部分臭气化合物的含量。

蚯蚓粪可代替锯屑作养鸡场鸡舍垫料蚯蚓粪做鸡舍垫料去除硫化氢效果优于锯屑去除氨气的效果， 均达到 72%以上试验证明用蚯蚓粪做垫料可以明显降低鸡舍内臭气的主要成分氨气和硫化氢气体， 比锯屑作垫料氨气和硫化氢浓度明显下降，未发现鸡群有异常表现综上所述，蚯蚓粪可作为新型的育苗基质、生物肥料、生物防治剂及养殖场脱臭剂等，但对蚯蚓粪的各项研究仍处于初期阶段，国内的大多数研究还停留在试验阶段，目前亟需进行田间试验示范，以验证其田间应用的效果蚯蚓粪作为蚯蚓养殖的副产品，在国内的销售状况一直处于低迷状态，价格与国际市场相比也有一定差距，其原因是多方面的，目前蚯蚓粪的深加工不足，多数企业仅对蚯蚓粪进行简单加工即出售，从而使得多数蚯蚓养殖场处于微利运营的境况下，这对于蚯蚓养殖场自身发展和蚯蚓养殖业的长期稳定发展不利对蚯蚓粪的综合利用进行深入研究，开发蚯蚓粪的应用潜力，对于蚯蚓养殖业的发展具有积极的意义结合我国实际情况可对蚯蚓粪进一步进行加工，开发可适用于不同植物的专用育苗基质和肥料同时应利用蚯蚓粪富含多种微生物的特性，加大其在生物防治方面的深入研究，开发蚯蚓粪在生物防治方面的潜力拓展蚓粪在赵海涛 蚓粪对植物有益作用机理研究6环境保护方面的作用，也是蚓粪资源化利用的主要方向。

二、研究内容、研究目标、拟解决的关键问题二、研究内容、研究目标、拟解决的关键问题（一）研究内容（一）研究内容研究分为四个部分：第一部分为蚓粪基本性质研究主要研究蚓粪物理性质、化学性质和生物学性质；第二部分为蚓粪对植物有益作用研究主要研究蚓粪复合肥对黄瓜、番茄等作物品质、产量影响机理，蚓粪复配基质对青椒、黄瓜、番茄等蔬菜和花卉生长的影响第三部分为蚓粪对土壤有益影响机理研究主要研究蚓粪对土壤养分行为影响机理第四部分主要研究蚓粪对土壤微生物区系影响机理研究从微生物生态位和抗菌抗病活性物质的角度，重点研究蚓粪抑制土传病害（青枯病、立枯病）机理，对植物连作障碍（病毒、抑制物质）的效果与作用机理研究内容一：蚓粪基本性质研究研究内容一：蚓粪基本性质研究主要研究蚓粪物理性质、化学性质和生物学性质；①①蚯蚓消解后蚓粪物理性质特征蚯蚓消解后蚓粪物理性质特征→ 蚯蚓消解的生活污泥、牛粪等在含水量、体积上的改变；→ 蚯蚓消解后产生的蚓粪通气透水能力、颗粒大小、水稳定性等性质的变化；②②蚯蚓消解后蚓粪化学性质特征蚯蚓消解后蚓粪化学性质特征赵海涛 蚓粪对植物有益作用机理研究7→ 蚯蚓消解过程中生活污泥中有毒、有害有机污染物的降解特征；→ 蚯蚓消解前后 N、P、K 等大量营养元素含量和存在形态的变化；→ 蚯蚓消解前后污泥中有机质含量的变化；→ 蚯蚓消解前后污泥 pH 值、代换量的变化；③③蚯蚓消解后蚓粪生物化学性质特征蚯蚓消解后蚓粪生物化学性质特征→ 蚯蚓消解后污泥中微生物区系的变化；→ 蚯蚓消解后有害微生物如大肠杆菌、沙门氏菌、粪链球菌等的变化；→ 蚓粪中的有益酶类和激素含量与种类。

研究内容二：蚓粪对植物有益作用研究研究内容二：蚓粪对植物有益作用研究主要研究蚓粪复合肥对黄瓜、番茄等作物品质、产量影响机理，蚓粪复配基质对青椒、黄瓜、番茄等蔬菜和花卉生长的影响①① 蚓粪复合有机肥、蚓粪复配基对植物养分吸收、代谢及产品蚓粪复合有机肥、蚓粪复配基对植物养分吸收、代谢及产品品质的影响品质的影响→ 施用蚓粪对植物根系和整个植株发育的影响；→ 施用蚓粪对植物养分吸收的影响；→ 施用蚓粪对植物产量和品质的影响赵海涛 蚓粪对植物有益作用机理研究8研究内容三：蚓粪对土壤有益影响机理研究研究内容三：蚓粪对土壤有益影响机理研究主要研究蚓粪对土壤养分行为影响机理①① 蚓粪对土壤理化性质和生物学性质的影响蚓粪对土壤理化性质和生物学性质的影响→ 施用蚓粪后土壤耕性、通气透水性、团粒结构和水稳性能的变化；→ 施用蚓粪后土壤中有机质，N、P、K 等大量营养元素的转化迁移特征及生物有效性；→ 施用蚓粪后土中 pH 值、氧化还原电位、代换量的变化；→ 施用蚓粪后土壤微生物区系的变化；→ 施用蚓粪后土壤有益酶类和激素种类和含量的变化研究内容四：蚓粪对土壤微生物区系影响机理研究研究内容四：蚓粪对土壤微生物区系影响机理研究。

从微生物生态位和抗菌抗病活性物质的角度，重点研究蚓粪抑制土传病害（青枯病、立枯病）机理，对植物连作障碍（病毒、抑制物质）的效果与作用机理①①蚓粪对土壤微生物区系影响机理蚓粪对土壤微生物区系影响机理→蚓粪对土壤有益微生物区系生态位影响的研究→蚓粪对土传病害青枯病的抑制作用机理研究→蚓粪对植物病毒、植物生长抑制物质的作用机理研究（二）研究目标（二）研究目标赵海涛 蚓粪对植物有益作用机理研究9通过本研究的实施，计划全面了解蚓粪的基本性质；了解蚓粪对土壤 N、P 等养分生物有效性和迁移特征的影响；了解蚓粪对土壤有益微生物区系构建的影响机理；了解其对植物有益作用；探明蚓粪抑制土传病害和植物连作障碍机理通过蚓粪基本性质、蚓粪对土壤养分迁移特征、蚓粪对土壤微生物区系影响特征等探明蚓粪队植物有益作用机理，为蚓粪的资源化利用和产品开发提供理论依据三）拟解决的关键问题（三）拟解决的关键问题（1）蚓粪复配基质对青椒、黄瓜、番茄等蔬菜和花卉生长的影响机理2）蚓粪对土壤养分行为影响机理（3）蚓粪抑制土传病害和植物连作障碍机理三、拟采取的研究方案及可行性分析三、拟采取的研究方案及可行性分析（一）研究方法（一）研究方法（（1 1）研究内容一（蚓粪基本性质研究）的研究方法）研究内容一（蚓粪基本性质研究）的研究方法①①蚯蚓消解后蚓粪理化性质特征研究蚯蚓消解后蚓粪理化性质特征研究取一定量的污泥或牛粪，平铺在消解床上，长 2m，宽 2m，泥团间距 50 cm，高度设 20cm、40cm、60cm，按 3 种蚯蚓密度（高密度、适宜密度、低密度）接种，3 次重复，每个处理上方加盖防晒网。

在接种后每隔 30 天取样分析，共取样 5 次赵海涛 蚓粪对植物有益作用机理研究10→ 通过利用差减法测定蚯蚓消解生活污泥或牛粪前后体积、重量含水率的变化，通过观察法比较物理结构变化；利用模拟观察法测定蚯蚓消解前后通气透水能力、颗粒大小、水稳定性等性质变化机理；→ 通过凯氏定氮法和比色法测定氮在处理前后含量和存在形态的变化；→ 通过 H2SO4-HClO4消解法、NaCO3浸提法测定全磷和速效磷在处理前后含量的变化；→ 通过火焰分光光度法测定钾在处理前后的变化；→ 通过外加热法测定有机质在处理前后的变化； → 通过 5：1 水土浸提法测定蚯蚓消解过程中 pH 值的变化；→ 通过乙酸钠法测定蚯蚓消解过程中代换量的变化②②消解后蚓粪生物化学性质特征研究消解后蚓粪生物化学性质特征研究→采用有机溶剂萃取法提取蚯蚓处理前后的污泥或牛粪有害有机污染物、有益酶类和激素，利用层。