为探究蚯蚓堆肥与生物炭对西瓜—白三叶草生境系统的作用机制,采用温室栽培试验,设置空白对照(西瓜植株,CK)、生物炭(B)、覆盖三叶草(W)、蚯蚓堆肥(V)及其组合WV、BV、WB和WBV等8个处理,比较分析蚯蚓堆肥与生物炭对西瓜—白三叶草复合系统的土壤养分、微生物群落结构及西瓜代谢组学特征的影响.结果表明,(1)与对照相比,复合处理的土壤容重降低,肥力提高,西瓜植株的养分吸收能力增强,WBV处理综合表现最优.(2)WBV处理土壤中微生物菌群丰富度相比对照下降,其中放线菌门、变形菌门、厚壁菌门细菌以及被孢霉门真菌的相对丰度明显提升,绿弯菌门、酸杆菌门和芽单胞菌门的相对丰度下降;各复合处理土壤中微生物菌群Shannon指数、Chao1指数均表现为BV＞WB＞CK＞WV＞WBV.(3)WBV处理组西瓜果肉检测到110种差异代谢物,其中19种代谢物为WBV处理独有,包括亚麻酸、裂解型磷脂酰胆碱、磷酰肌醇酸等脂质化合物,以及丙氨酸、天冬氨酸与谷氨酸等氨基酸.研究发现,覆盖三叶草+生物炭+蚯蚓堆肥复合系统可显著提高土壤养分含量,促进西瓜对氮、磷元素吸收,同时改善土壤微生物环境,改变西瓜植株代谢水平,提升其生物膜受保护能力和细胞渗透调节能力,从而增强其抗逆能力.

为减少畜牧业和食用菌生产中农业废弃物对环境造成的污染,循环利用农业废弃物资源,通过盆养和堆肥自由选择试验,就平菇废菌渣搭配猪粪、牛粪饲喂蚯蚓的生长和繁殖效果及蚓粪肥效开展了相关研究.结果表明:猪粪和牛粪在平菇废菌渣基质中的搭配能显著提高蚯蚓的生长繁殖效率,其中20％的猪粪和40％的牛粪质量配比最适宜蚯蚓的生长与繁殖.饲喂蚯蚓后各组基质的有机质和碳氮比均大幅下降,除40％牛粪组中的全氮含量未有显著变化,20％猪粪组全氮含量有显著降低外,各基质组中的全氮、全磷、全钾和速效氮、速效磷、速效钾的含量在蚯蚓消解后均有显著提高.蚯蚓体内未检测出汞、铅;铜和锌等重金属含量基本符合饲用安全标准;蚓粪经适当调制后适宜做优质有机肥.

办公废纸屑作为常见有机废弃物,由于体积小且转化为再生纸成本高,因而再利用很难.但其含有大量有机碳(特别是纤维素)可能有助于退化土壤修复.蚯蚓对土壤有机质分解和其他土壤功能有重要影响,办公废纸屑和蚯蚓共同作用如何影响养分贫瘠土壤质量至今未知.研究以赤子爱胜蚓为接种蚯蚓,将办公废纸屑添加到养分贫瘠土壤中,分别设置纯土壤培养为对照组(S)、单独添加废纸屑(SP)、单独接种赤子爱胜蚓(SE)和添加废纸屑并接种赤子爱胜蚓的处理(SPE),比较培养90 d后各处理理化指标(pH、有机碳、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、交换性阳离子钾、钠、钙、镁等)、微生物磷脂脂肪酸(PLFAs)总含量和微生物结构的差异,在此基础上综合评价土壤质量,阐明废纸屑和赤子爱胜蚓在养分贫瘠土壤改良修复中的作用.结果显示:SPE处理较SP处理显著提高废纸屑的分解率89.48％.与对照相比,SP处理能够显著提高土壤pH值2.94个单位,SPE处理能够使其维持在中性水平;前者显著提高土壤有机碳(SOC)125.76％,交换性钠钙镁(NaEx、CaEx,MgEx)154.00％、65.28％、55.25％,后者则明显增加SOC含量522.88％,全氮(TN)1365.29％,全磷(TP)36.26％,速效钾(AK)42.84％,交换性钾(KEx)、NaEx、CaEx、MgEx 42.69％、160.35％、386.00％、110.36％.与对照S相比,SP和SPE处理均能显著提高真菌、放线菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、一般细菌和总PLFAs含量以及真菌/细菌,显著降低了革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(P＜0.05).主成分分析中S、SP、SPE处理土壤综合质量差异显著(P＜0.05),不同处理的质量指数呈现废纸屑+蚯蚓处理＞废纸屑处理＞对照,且土壤质量与微生物结构及生物量的关系更为密切.综上所述,在养分贫瘠土壤中赤子爱胜蚓堆肥废纸屑可以通过调节微生物群落结构,改变土壤pH和养分含量来提高土壤综合质量.这为废纸屑的资源化利用和养分贫瘠土壤的改良修复提供科学参考.