城市生物垃圾回收产物对蚯蚓行为影响各异:探寻土壤生态优化新路径

《Applied Soil Ecology》:Compost, digestate, and vermicompost from the recycling of urban biowaste have different impacts on earthworm behavior: A mesocosm study

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Applied Soil Ecology 4.8

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  为评估城市有机生活垃圾(OFMSW)回收产物对蚯蚓行为的影响,研究人员开展实验。结果显示,堆肥对两种蚯蚓(Lumbricus terrestris 和 Aporrectodea caliginosa)活动促进作用明显,沼渣对 L. terrestris 有负面影响,蚯蚓粪有积极作用但弱于堆肥。该研究为评估 OFMSW 回收产物对土壤生态影响提供参考。

  在人类农业发展的漫长历程中,有机废物曾是土壤肥力的重要来源。然而,随着 20 世纪化学和食品工业的蓬勃兴起,有机废物逐渐被农民冷落。与此同时,城市化进程加速,大量城市垃圾涌现,给公共卫生和生态环境带来了沉重压力。城市有机生活垃圾(OFMSW)本是潜在的农业有机物质(OM)宝库,但由于农业集约化发展和城市垃圾的卫生管理,其与农业的联系被严重削弱。如今,将 OFMSW 回收再利用,重新将有机物质归还土壤,实现循环废物管理,成为了环保与农业领域共同关注的重要课题。
在众多 OFMSW 回收技术中,堆肥、厌氧消化(产生沼渣)和蚯蚓堆肥是常见的方法。这些回收产物施用于土壤后,对蚯蚓的影响却并不明确。蚯蚓作为土壤生态系统的重要 “工程师”,其行为变化会对土壤结构、肥力以及生态功能产生深远影响。因此,探究 OFMSW 回收产物对蚯蚓行为的影响迫在眉睫。

国外研究机构的研究人员针对这一问题展开了深入研究,相关成果发表在《Applied Soil Ecology》上。

为开展此项研究,研究人员采用了以下关键技术方法:利用中宇宙实验装置(30cm 深度和 16cm 直径)模拟自然土壤环境,在装置中填充农田土壤,并将不同产物与土壤按两种剂量混合,分别为每公顷相当于 80kg 氮(小麦作物正常施肥量)和 160kg 氮。同时,在土壤 2.5cm 深度处铺设硫酸钡作为对比剂,以便利用 X 射线断层扫描技术分析蚯蚓的挖掘活动。

研究结果如下:

  1. 蚯蚓个体重量和表面蚓粪重量:实验两个月后,71.4% 的 Lumbricus terrestris 和 80% 的 Aporrectodea caliginosa 被回收。双向方差分析(ANOVA)表明,实验前后两种蚯蚓的重量无统计学差异。而对于表面蚓粪重量,经两因素置换分析发现,不同产物(p < 0.001)和剂量(p < 0.001)之间存在差异,但两者无交互作用。
  2. OFMSW 回收产物对蚯蚓生物扰动活动的影响:不同产物对蚯蚓生物扰动行为(挖掘和产蚓粪)影响不同。堆肥存在时,L. terrestris 在 0 - 5cm 土层的挖掘量为 0.85cm3 ,多于沼渣(0.29cm3 )和蚯蚓粪(0.55cm3 )存在时,且当沼渣存在时,该物种有明显回避行为,挖掘深度更深(15 - 25cm 土层)。对于 A. caliginosa,堆肥存在时挖掘量为 3.22cm3 ,多于蚯蚓粪(2.64cm3 )和沼渣(0.97cm3 )存在时,沼渣对其行为无负面影响。通过硫酸钡标记发现,土壤层位移体积顺序为堆肥 > 蚯蚓粪 > 沼渣,160kg?N?ha?1 剂量的影响大于 80kg?N?ha?1 剂量。

研究结论和讨论部分指出,OFMSW 是农业潜在的有机物质来源。本研究通过实验室中宇宙实验,对堆肥、沼渣和蚯蚓粪这三种 OFMSW 回收产物短期内对蚯蚓行为的影响进行了评估。结果表明,堆肥对两种蚯蚓的活动有较高的积极影响;沼渣仅对 L. terrestris 有一定负面影响;蚯蚓粪虽有积极作用,但不如堆肥明显。不过,这些结果还需在田间条件下进一步验证。此项研究为评估 OFMSW 回收产物对土壤肥力和土壤生物的影响提供了重要参考,有助于推动有机废物在农业领域的合理利用,为实现可持续农业和生态环境保护提供科学依据。

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