叢瑋瑋++陳永林+陳小錦++王衛(wèi)娟++曹雪林++承杰++張文清++姚粉霞++盛海君++錢曉晴

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.137

摘要：底泥利用是指將疏浚底泥直接或經(jīng)過改造后用于農(nóng)田、林地、草地、濕地、市政綠化、育苗基質(zhì)及嚴(yán)重?cái)_動(dòng)的土地修復(fù)與重建等方面，使底泥重新進(jìn)入自然界的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)。蚯蚓糞作為一種特殊的有機(jī)肥，富含植物生長(zhǎng)所需的多種營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)蚯蚓糞還具有良好孔性、通氣性和保水性。理論上用蚯蚓糞可以改善底泥物理性質(zhì)、平衡底泥中的養(yǎng)分和提高有機(jī)質(zhì)含量，將底泥改造成植物生產(chǎn)性能優(yōu)良的人造土壤（也稱技術(shù)新成土）。將蚯蚓糞與太湖底泥按一定比例混合、穩(wěn)定化，研究其物理、化學(xué)性質(zhì)及生物學(xué)性質(zhì)的變化。設(shè)置CK、T1、T2、T3、T4 5個(gè)處理，其中CK為空白，即太湖底泥（黑底泥），T1、T2、T3、T4處理的蚯蚓糞添加量分別為5%、10%、15%、20%。試驗(yàn)結(jié)果表明，添加一定量的蚯蚓糞能有效改變底泥的物理、化學(xué)性質(zhì)，使其能更好地適合植物生長(zhǎng)，其中當(dāng)蚯蚓糞添加量為10%時(shí)改良底泥效果達(dá)到最佳，最有助于白菜對(duì)氮、磷元素的吸收和莖葉的快速生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：太湖底泥；蚯蚓糞；人造土；白菜

中圖分類號(hào)： S156文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2016）10-0475-03

收稿日期：2015-08-14

基金項(xiàng)目：江蘇省產(chǎn)學(xué)研前瞻性聯(lián)合研究項(xiàng)目（編號(hào)：BY2013063-09）；江蘇省常州市科技計(jì)劃（編號(hào)：CE20142005）

作者簡(jiǎn)介：叢瑋瑋（1990—），男，江蘇南通人，碩士研究生，主要從事農(nóng)業(yè)資源利用方面的理論與技術(shù)研究。E-mail：1090702165@qq.com。

通信作者：錢曉晴，博士，教授，主要從事資源環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)與研究工作。E-mail：xiaoqingqian@163.com。近些年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人口的增加，大量的工業(yè)廢水、生活污水和農(nóng)業(yè)廢水排入水體，污水中攜帶的污染物（重金屬、難降解有機(jī)物等）和營(yíng)養(yǎng)物（氮、磷等）不斷積累于河流、湖泊和港灣等水體底泥中，使底泥成為潛在而又巨大的內(nèi)污染源，如果不及時(shí)治理，將嚴(yán)重影響水環(huán)境質(zhì)量甚至威脅到人們的日常生活。底泥作為水體的重要組成部分，是黏土、泥沙、有機(jī)質(zhì)及各種礦物的混合物在水體傳輸?shù)淖饔孟拢?jīng)過長(zhǎng)期的物理、化學(xué)及生物的共同作用后，沉積于水體底部而形成的。因此，底泥中富含大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但同時(shí)它又是多種污染物的蓄積庫(kù)[1]，它所積累的污染物質(zhì)可作為二次污染源直接或間接對(duì)底棲生物或上覆水生物產(chǎn)生毒害作用[2]，并通過生物富集等過程，進(jìn)入食物鏈影響人體健康。由于底泥的釋放作用而對(duì)河流水質(zhì)產(chǎn)生二次污染，會(huì)使水質(zhì)惡化。蚯蚓糞作為一種特殊的有機(jī)肥料，最大特點(diǎn)是能將有機(jī)物、微生物和一些作物生長(zhǎng)因子合理地結(jié)合起來改善土壤環(huán)境[3]，最終達(dá)到增肥、抗病、養(yǎng)土的目的[4]。蚯蚓糞保水透氣能力比一般土壤高3倍，有機(jī)質(zhì)含量達(dá)40%左右，經(jīng)過多次發(fā)酵和動(dòng)物消化，所形成的有機(jī)質(zhì)活性高。蚯蚓糞不僅易被植物利用，而且能促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，提高土壤通透性、保水性、保肥力[4-9]，蚯蚓糞在盆栽試驗(yàn)中取得了明顯的效果[10]，能提高作物生物量、果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量[11]。理論上講，蚯蚓糞可以改善底泥物理性質(zhì)，提高底泥中養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量，充分發(fā)揮底泥的作物生產(chǎn)功能。

本試驗(yàn)將蚯蚓糞與太湖底泥按一定比例混合、培養(yǎng)、熟化穩(wěn)定，改良底泥物理、化學(xué)性質(zhì)，平衡其養(yǎng)分含量，以充分發(fā)揮底泥中的營(yíng)養(yǎng)成分和蚯蚓糞促進(jìn)土壤團(tuán)粒形成的特殊功能，不同比例混合培養(yǎng)、穩(wěn)定后形成新的人造土壤，其養(yǎng)分濃度普遍得到提高與優(yōu)化，結(jié)構(gòu)、容重等得到改善。人造土壤既可以就地使用，也可以作為一種特殊商品進(jìn)入市場(chǎng)流通領(lǐng)域，作為市政綠化、污染土壤客土改良，或應(yīng)用于林業(yè)、草業(yè)等實(shí)際生產(chǎn)中。

1材料與方法

本試驗(yàn)于2014年6—12月年在揚(yáng)州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院盆栽實(shí)驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行。

1.1試驗(yàn)材料

供試底泥為取自太湖水體黑色浮泥層的底泥，簡(jiǎn)稱黑底泥。黑底泥有機(jī)質(zhì)含量168.96 g/kg，硝態(tài)氮含量 4.18 mg/kg，銨態(tài)氮含量9.88 mg/kg，速效磷含量6.56 mg/kg，速效鉀 含量183.24 mg/kg，pH值6.9，電導(dǎo)率152.3 μS/cm。

供試蚯蚓糞取自揚(yáng)州大學(xué)奶牛場(chǎng)蚯蚓養(yǎng)殖基地，為牛糞蚓糞，其有機(jī)質(zhì)含量418.55 g/kg，全氮含量39.55 g/kg，全磷含量14.86 g/kg，硝態(tài)氮含量2 364.1 mg/kg，銨態(tài)氮含量144.1 mg/kg，速效磷含量1 541.2 mg/kg，速效鉀含量 1 646.8 mg/kg，pH值6.6，電導(dǎo)率124.5 μS/cm。

供試作物白菜（Brassica chinensis），品種為四月慢。

培養(yǎng)盆缽為上口長(zhǎng)17 cm、寬10 cm、高7 cm的塑料花盆。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，蚯蚓糞的添加量（按質(zhì)量計(jì)算）分別為混合物（底泥+蚯蚓糞）的5%、10%、15%、20%，以不加蚓糞的自然底泥為對(duì)照（CK），各處理重復(fù)3次。每盆裝混合物 1 kg，備用。

白菜于10月30日播種，每盆播種50粒，薄層覆蓋后定量澆水，保持土壤濕潤(rùn)，置于日光下培養(yǎng)，試驗(yàn)期間根據(jù)實(shí)際情況適量補(bǔ)水，維持水分條件一致。11月7日采樣，進(jìn)行生物量測(cè)定與根系掃描分析，11月30日采收，對(duì)植株葉片進(jìn)行葉綠素含量與養(yǎng)分含量測(cè)定。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1土壤理化性質(zhì) pH值：水土質(zhì)量比5 ∶1，pH計(jì)測(cè)定；電導(dǎo)率：水土質(zhì)量比5 ∶1，電導(dǎo)計(jì)測(cè)定；銨態(tài)氮含量：KCl浸提，靛酚藍(lán)比色法測(cè)定；硝態(tài)氮含量：KCl浸提，紫外分光光度法測(cè)定；速效磷含量：0.5 mol/L NaHCO3浸提，鉬藍(lán)比色法測(cè)定；速效鉀含量：1.0 moL/L NH4OAc浸提，火焰光度法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)含量：重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定。

1.3.2作物生物量白菜生長(zhǎng)1周后，各處理采樣（3株）后用稱質(zhì)量法測(cè)定鮮質(zhì)量（包括新長(zhǎng)成的幼枝和根系），進(jìn)行差異性分析。

1.3.3根系參數(shù)白菜生長(zhǎng)1周后，各處理采樣后用流水沖洗白菜根系，采用數(shù)字化掃描儀（STD1600 Epson USA）進(jìn)行掃描，借助配套的WinRHIZO（Version 5.0a）根系分析系統(tǒng)（WinRhizo Regent Instruments，Canada）分析根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根尖數(shù)等根系參數(shù)。單株測(cè)量，并進(jìn)行差異性分析。

1.3.4莖葉營(yíng)養(yǎng)生理指標(biāo)葉片葉綠素含量：白菜生長(zhǎng)30 d后，取一定量的葉片，用95%乙醇溶液于40 ℃浸提，分別測(cè)定665、649、470 nm處吸光度，計(jì)算葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素含量。

葉片全氮、全磷、全鉀含量測(cè)定：白菜生長(zhǎng)30 d后，稱取一定量的葉片鮮樣，硫酸-雙氧水消煮后，分別采用靛酚藍(lán)比色法、鉬銻抗比色法、火焰光度計(jì)法測(cè)定全氮、全磷、全鉀含量。

1.4數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)方法

對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)采用Excel 2003、SPSS等軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1添加蚯蚓糞對(duì)土壤部分化學(xué)性質(zhì)的影響

添加不同比例蚯蚓糞后各處理土壤部分化學(xué)性質(zhì)見表1，可以看出，與自然底泥（對(duì)照）相比，添加蚯蚓糞后人造土pH值沒有明顯變化，保持在中性左右，能為植物生長(zhǎng)提供有利的環(huán)境條件。電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮、速效磷含量隨著蚯蚓糞添加量的增加，與對(duì)照相比出現(xiàn)顯著（P<0.05）的增加。在一定范圍內(nèi)，蚯蚓糞的添加會(huì)給白菜的生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境條件。本試驗(yàn)中銨態(tài)氮和速效鉀含量隨著蚯蚓糞添加量的增加并沒有出現(xiàn)明顯的變化。

2.2添加蚯蚓糞對(duì)白菜部分根系形態(tài)特征參數(shù)的影響

表2為生長(zhǎng)1周后白菜根系的一些特征參數(shù)，可以看出，隨著蚯蚓糞添加比例的提高，根長(zhǎng)、根尖數(shù)、根系面積、根體積、平均根直徑均呈現(xiàn)出一定的增長(zhǎng)趨勢(shì)。根尖數(shù)、根長(zhǎng)、根體積、根表面積都是添加10%蚯蚓糞的處理最大，進(jìn)一步提高蚯蚓糞添加量使這些特征參數(shù)呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。平均根直徑隨著蚓糞添加量的增加在不同處理間差異不明顯，但都顯著高于對(duì)照。

2.3添加蚯蚓糞對(duì)白菜地上部株高及硝酸鹽含量的影響

不同蚯蚓糞添加比例對(duì)白菜地上部株高及硝酸鹽含量的影響見圖1、圖2。圖1為各處理生長(zhǎng)1周后白菜的株高，可見5%、10%2個(gè)蚯蚓糞添加處理顯著高于對(duì)照，并在蚯蚓糞添加量達(dá)到10%時(shí)株高達(dá)到最大；然而隨著蚯蚓糞添加比例的不斷提高，白菜株高的增加幅度回落，T4處理的株高甚至出現(xiàn)顯著低于對(duì)照的現(xiàn)象（P<0.05）。從白菜株高的測(cè)量結(jié)果同樣可以看出，過多地添加蚯蚓糞反而會(huì)抑制作物的生長(zhǎng)。圖2比較各處理白菜葉片里硝酸鹽的含量，可以看出，除了5%蚯蚓糞添加量處理下的白菜硝態(tài)氮含量比對(duì)照低以外，白菜的硝態(tài)氮含量隨著蚓糞含量的增加不斷提高，說明蚯蚓糞的過度添加會(huì)導(dǎo)致白菜體內(nèi)硝態(tài)氮積累，從而影響白菜食用品質(zhì)。添加5%、10%蚓糞時(shí)硝酸鹽含量不超標(biāo)，但蚯蚓糞添加量達(dá)到15%、20%時(shí)則導(dǎo)致白菜硝態(tài)氮含量超標(biāo)。

2.4添加蚯蚓糞對(duì)白菜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)量的影響

蚯蚓糞添加比例在一定范圍內(nèi)對(duì)白菜的發(fā)芽率并沒有顯

著的影響（表3），然而當(dāng)蚯蚓糞添加比例達(dá)到一定水平后白菜的發(fā)芽率降低，可能是由于蚯蚓糞含有較高濃度的鹽，對(duì)白菜種子發(fā)芽產(chǎn)生一定的滲透脅迫。從表3還可以看出，各處理白菜在根質(zhì)量和莖葉質(zhì)量方面都隨著蚯蚓糞添加比例的提高呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，而且部分處理間存在顯著性差異。綜合來看，處理T2的根質(zhì)量、莖葉質(zhì)量及總生物量最大且明顯高于其他各處理。

2.5添加蚯蚓糞對(duì)白菜葉片葉綠素含量及氮、磷、鉀養(yǎng)分含量的影響

由表4可見，白菜的葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量均隨蚯蚓糞添加比例的增加大體呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，不過不是蚓糞添加量越高增加的趨勢(shì)越明顯，而是在T1、T2處理時(shí)達(dá)到相對(duì)最大值且與對(duì)照差異明顯，T3、T4處理反而出現(xiàn)了葉綠素的小幅度減少，但相對(duì)對(duì)照都有增加且差異顯著，說明蚯蚓糞添加比例為T1、T2的處理最有利于葉綠素和類胡蘿卜素的合成，有利于白菜生長(zhǎng)，過多的蚓糞可能會(huì)產(chǎn)生一定的鹽害脅迫，不利于白菜幼苗生長(zhǎng)和葉綠素含量的提高。葉片中全氮含量與葉綠素含量表現(xiàn)相同的趨勢(shì)。隨著蚯蚓糞添加比例的提高，葉片全磷的含量表現(xiàn)出明顯的先增加后減的的趨勢(shì)，且各個(gè)處理間差異顯著。隨著蚓糞添加量的增加，各處理白菜葉片中全鉀含量有所增加，但增加的幅度不明顯，其中T1、T2處理與對(duì)照不存在顯著性差異，T3、T4處理與對(duì)照差異顯著。

3結(jié)論

蚯蚓糞含有豐富的高品質(zhì)有機(jī)質(zhì)和大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，添加適量的蚯蚓糞可以改善底泥的有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮和速效磷含量等化學(xué)性質(zhì)，提高土壤綜合肥力，為作物提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境。

添加適量的蚯蚓糞會(huì)促進(jìn)白菜幼苗的根系生長(zhǎng)，有助于白菜對(duì)所需要的營(yíng)養(yǎng)成分的吸收，但超過一定范圍，添加蚓糞對(duì)白菜幼苗根系生長(zhǎng)的促進(jìn)作用會(huì)降低，這可能由于蚓糞含量過高對(duì)白菜幼苗所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)過剩，減緩了幼苗根系的生長(zhǎng)。綜合來看，在蚯蚓糞添加量為10%時(shí)，白菜幼苗根系生長(zhǎng)狀況最佳。

添加適量蚯蚓糞有利于提高白菜地上部分株高，并減少白菜硝酸鹽含量。然而并不是蚯蚓糞的添加量越多越好，過量的蚓糞添加量會(huì)抑制白菜的生長(zhǎng)，影響株高并使得葉菜中硝酸鹽含量增加，從而降低白菜的品質(zhì)，綜合來看，在蚓糞添加量為10%時(shí)，白菜的地上部分品質(zhì)最好。

蚯蚓糞的添加有利于白菜葉片的葉綠素含量和類胡蘿卜素含量的提高，增強(qiáng)葉片光合能力，提高白菜對(duì)氮、磷等養(yǎng)分元素的吸收，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。綜合來看，蚯蚓糞添加量在 5%～10%時(shí)更有利于白菜葉綠素的合成，有利于白菜對(duì)土壤氮、磷的吸收，適合作物生長(zhǎng)。

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