蚯蚓堆肥前后对污泥肥力和小白菜种子发芽情况的影响

孙军平 汤金鑫

摘要[目的]主要研究蚯蚓堆肥前后对污泥肥力和小白菜种子发芽情况的影响。[方法]利用蚯蚓堆肥处理污泥，通过测定堆肥前后污泥全氮、有效氮、全磷、有效磷、全钾、有效钾的变化，研究蚯蚓堆肥对污泥肥力的影响；利用堆肥处理后的污泥培养小白菜种子，通过测定发芽势、发芽指数和发芽率，研究堆肥后污泥肥力变化对其发芽率的影响关键词肥力；蚯蚓堆肥；污泥

中图分类号S153.6文献标识码A文章编号0517-6611（2014）21-07011-03

Effect of Sludge Fertility and Pakchoi Germination Pre and Post Earthworm Composting

SUN Junping et al （Jiangsu Rotam Chemistry Co. Ltd， Kunshan， Jiangsu 215301）

Abstract[Objective]The research aimed to study the effects of sludge fertility and pakchoi germination pre and post earthworm compositing. [Method] Earthworm was used to compost sludge. And the changes of total nitrogen， available nitrogen， total phosphor， available phosphor， total potassium and available potassium were detected. The composted sludge was used to cultivate pakchoi， and the effects of fertility change on germination potential， germination index and germination rate were detected. [Result]The total nitrogen of experimental group A1 to A5 （except A2） was respectively reduced by 27%， 26%， 21% and 18%. The total phosphorus in group A2 increased by 1.6 times. Effective potassium in A2 was increased by 20%. The lowest germination percentage group was A5. [Conclusion] Earthworm composting enhanced the nitrogen content of sludge， while effectively reduced the total nitrogen. Both total phosphorus and available phosphorus content increased. Total phosphorus content was growing faster than the increase in available phosphorus in large. Total potassium and available potassium content changed in small. At the same time， the seed germination of Chinese cabbage earthworm composting test was conducted. The result showed that sewage sludge potential impact on germination energy and germination could be improved by adding accessories to the pakchoi， and the trend of germination index was in line with the germination.

Key words Fertility； Earthworm composting； Sludge

蚯蚓堆肥的原理是利用蚯蚓、土壤中微生物的作用，通過在土壤中养殖蚯蚓，利用两者的代谢将土壤中的有机物降解。在整个过程中，土壤中的氮、磷、钾等元素的浓度会发生变化。Kaushik等[1]进行过污泥、牛粪和农村废物共同堆肥，并且检测过程中各成分的含量变化；Aiancon等[2]发现利用蚯蚓堆肥后，土壤中以真菌和细菌为食的线虫种群数量明显增多，且氮磷、微生物种群均有一定程度的增加；Garg等[3]也曾做过蚯蚓堆肥对厨房垃圾、农村生活垃圾和工业垃圾等处理后的成分变化分析。蚯蚓堆肥最早在国外应用。我国在20世纪末才有一定的技术实践和积累。邱江平[4]在2000年通过对国内外研究进展进行总结概括，指出蚯蚓在有机物含量高的废物降解中成效显著，并且系统介绍了蚯蚓与微生物对有机质降解的相互促进作用，同时介绍了蚯蚓堆肥的几种应用实例。部分学者研究了蚯蚓堆肥后引起畜禽粪便中各种有机成分的变化、微生物种群分析[5]。刘庄泉等[6]在处理上海郊区存在的废物利用的是蚯蚓堆肥和好氧堆肥两者共同处理的方法。石磊等[7]致力于有机垃圾蚯蚓堆肥处理技术的研究和应用。刘亚纳等[8]研究了特定蚯蚓——赤子爱胜蚓的堆肥效果，并对其处理后的产物碳、氮、磷含量进行分析、检测。笔者对污泥蚯蚓堆肥前后污泥的肥力进行研究，比较总氮、有效氮、总磷、有效磷、总钾、有效钾的变化特点，同时用该蚯蚓堆肥进行小白菜种子发芽情况的试验，测定发芽势、发芽率、发芽指数。

1 材料与方法

1.1试验材料试验污泥为脱水污泥，来源为南京市锁金村污水处理厂。所用土壤为黄棕土。供试污泥、土壤的基本理化性质见表1。试验使用蚯蚓为赤子爱胜蚓大平二号[9]。

试验用粉煤灰、磷矿粉钝化污泥中的重金属，利用锯末、水稻壳增加污泥蓬松度；将菜市场采购的青菜叶、水果皮作为蚯蚓的营养物质。以上各添加物料的营养成分、特征如表2所示。

1.3试验装置用塑料桶进行堆肥，规格为45 cm，桶径为30 cm。

1.4检测项目与方法含水率的测定采用土壤水分测定法（NY/T 521987）；pH的测定采用玻璃电极法；有机质[10]的测定采用CJ/T 961999；全氮的测定采用土壤全氮测定法（GB717387）；有效氮的测定采用碱解蒸馏法；全磷、有效磷的测定采用钼锑抗光度法（GB983788/ GB1229790）；全钾、有效钾[11]的测定采用火焰原子吸收分光光度法；种子发芽试验参考GB/T 3543.41995 SN/T0800.141999。

2结果与分析

2.1堆肥处理引起的全氮及有效氮含量变化由图1可知，堆肥后，A2组全氮高于初始值，而其他组则较初始值偏低，但最低不低于1.5%，说明蚯蚓和微生物的代谢作用使得泥中的有机物降解，试验后期两者的共同作用使得污泥中全氮含量下降加快。分析其原因，为蚯蚓和微生物代谢作用对氮的吸收及氮的微生物降解。从图中D30/D0可以看出，全氮含量下降最快的为A1组，A5组下降最慢，A1～ A5组（A2组除外）全氮下降幅度分别为27%、26%、21%和18%。这可能是由于A5组蚯蚓生长繁殖速度慢，相应的降解速率较低有关；试验结束时，A2组污泥中全氮较试验初期升高13%。

研究还表明，在试验结束时，各试验组中有效氮含量均有不同程度的增加，膨松剂为水稻壳时有效氮增加量为初始值的0.5～1.0倍，膨松剂为锯末时堆肥前后有效氮含量增加了1.5～2.0倍，无添加物的污泥中效氮增加量为初始值的1.3倍。由此可知，添加锯末和水稻壳均有助于蚯蚓和微生图1蚯蚓堆肥对污泥全氮和有效氮含量的影响物对有机质的降解，但锯末效果优于水稻壳。

2.2蚯蚓堆肥对污泥中全磷和有效磷的影响由图2可知，堆肥后全磷和有效磷较试验初期均有所增加，由于蚯蚓、微生物的代谢作用，投加磷矿粉后污泥中的磷大幅度增加，试验后A2组中全磷增加量为试验前的1.6倍，A3组中全磷增加量为试验前的1.3倍。蚯蚓及微生物活动和处理过程中污泥总量的降低都可能是导致污泥中磷升高的原因。相比于A5组没有添加任何物质，全磷含量升高较少。从图中D30/D0的变化趋势可知，堆肥导致污泥中有效磷含量大幅升高，但全磷相对增加较少，推测污泥中蚯蚓、微生物活动加速其中全磷到有效磷的转变，因此该堆肥技术能提高有效磷总量，进而增加污泥的肥效。

2.3蚯蚓堆肥对污泥中全钾和有效钾的影响由图3可知，A5组全钾、有效钾含量略有降低，A2组有效钾含量上升较大，上升了20%，其他蚯蚓堆肥试验污泥中全钾、有效钾含量都稍有上升，变化很小，蚯蚓堆肥前后全钾含量都稳定在1%。孙新利等[12]研究表明，堆肥过程中全钾、有效钾含量与是否添加蚯蚓无显著相关关系。该研究结果与之相符。

42卷21期孙军平等蚯蚓堆肥前后对污泥肥力和小白菜种子发芽情况的影响2.4污泥堆肥处理与小白菜种子发芽率的关系

2.4.1小白菜种子发芽势与发芽率受污泥堆肥处理的影响。发芽势通常用来反映种子出苗率。发芽势高低直接反映种子出苗率的整齐度。发芽势高的种子相对地萌发整齐，生长幅度一致，而发芽势低的种子则出现幼苗生长大小高低不一，长势混乱。由图4可知，堆肥污泥和土壤混合时各自的比例会明显影响小白菜种子的发芽势，污泥所占比例越高，其发芽率则越低；若想保證出芽整齐度，其发芽势应在80%以上，则除A5组中污泥所占比例不高于5%外，其余各组中污泥所占比例不能超过10%。污泥中投加辅料可以提高小白菜种子的发芽势，而水稻壳对其发芽势的提高程度大于锯末。

图2蚯蚓堆肥对污泥全磷和有效磷含量的影响图3污泥全钾和有效钾含量受蚯蚓堆肥的影响因种子发芽是其顺利成长的前提，因此常用发芽率直接衡量作物的出苗率。由图4可知，在堆肥过程中，污泥和土壤的混合比例的差异导致种子最终出苗率即发芽率存在差异；污泥含量越高，相应地发芽率则越低，其中A5组发芽率最低，A2组和A3组的发芽率要高于A1组和A4组。为了保证种子的正常萌发，须控制种子的发芽率高于80%。因此，在用污泥培育种子时，试验组中A1～A5组污泥所占最大比例分别为15%、20%、20%、15%和5%。由此可知，污泥中加入辅料能在一定程度上提高种子发芽率，而且磷矿粉对于发芽率的提高效果大于粉煤灰。

图4蚯蚓堆肥对小白菜种子发芽势、发芽率的影响2.4.2蚯蚓堆肥污泥对小白菜种子发芽指数的影响。 判断堆肥过程中肥料是否腐熟需用到发芽指数（GI）的概念。当它高于50%时，才能达到堆肥效果[13]。

由图5可知，当不同蚯蚓堆肥污泥比例与土壤的混合后，种子GI存在差异，可知污泥含量越高，小白菜种子GI越低；若想控制种子发芽指数不低于50%，则试验组中A1～A5组污泥所占最高比例分别为15%、20%、20%、15%和5%。由此可知，污泥中投加辅料对小白菜种子GI有一定的促进作用，其中磷矿粉的促进效果比粉煤灰好。

3结论

（1）对蚯蚓堆肥试验组A1、A2、A3、A4、A5试验前后污泥中包含氮、磷及钾在内的各物质含量的变化进行测定，可知改堆肥技术有助于加速全氮的降解，进而增加有效氮；对图5蚯蚓堆肥对小白菜种子发芽指数的影响于污泥中磷的影响，全磷、有效磷均增加，且有效磷增加速度大于全磷；蚯蚓堆肥前后污泥中的钾元素变化不明显。

（2） 通过检测不同污泥配比及不同物料添加对小白菜种子发芽状况的影响，可知水稻壳对于种子发芽势的提高大于锯末；而磷矿粉对于种子发芽率的提高大于粉煤灰；蚯蚓堆肥对种子发芽指数的影响与发芽率变化基本相同。

参考文献

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