蚯蚓粪生物有机肥技术研究
一、项目必要性
（一）目的意义
生物有机肥主要指农业和畜牧业的废弃物或有机垃圾经有益微生物发酵、加工而成的有机肥料。生物有机肥含大量有机质和活的有益微生物及微生物代谢产物，兼有微生物接种剂和有机肥料的作用，是21世纪最具发展潜力的新型肥料之一。传统畜禽粪有机肥生产成本低，应用效果好，施用后不仅增产，而且能提高或改善作物品质，在我国农业可持续发展中占有重要的地位（***）。但其生产方式落后，堆肥过程麻烦，劳动强度大，有效养分含量低，体积庞大施用不便，且存在“湿、臭、脏”污染大等缺点，不能适应现代农业和商品经济的发展。
蚯蚓粪是一种黑色、均一、有自然泥土味的细碎类物质，具有良好的孔性、通气性、排水性和高的持水量，蚯蚓粪具有很大的表面积，并具有良好的吸收和保持营养物质的能力，使得很多微生物得以生存（***）。蚯蚓粪与其饵料畜禽粪类相比，可溶性盐含量、阳离子交换性能和腐殖酸含量有明显增加，大部分有机质转化为稳定的腐殖质类复合物质,尤其在微生物新陈代谢过程中分泌有机酸，使得偏碱性的畜禽粪经过蚯蚓处理而趋于中性，成为多数植物更适宜的生长环境（pH6.0-6.5）(***)。实践证明，蚯蚓粪作为育苗基肥、作物追肥有不同程度地提高多种作物（包括谷物、豆科植物、花卉、蔬菜及其他大田作物）的种子发芽率，促进其生长，提高产量，改善品质的优点（***）。
自然界的各种有机废弃物经发酵后，在蚯蚓消化系统蛋白酶、脂防酶、纤维酶和淀粉酶的作用下，迅速分解，转化成为自身或易于其他生物利用的营养物质，经排泄后成为蚯蚓粪。因此，蚯蚓粪从本质上讲是大自然的产物，真正能全面地满足植物生长的各种需求和营养成分，对植物有难以置信的神奇肥效(***)。生物学家达尔文曾说蚯蚓是“地球上的第一劳动者和最有价值的生物”，“除了蚯蚓粪粒之外没有沃土”。蚯蚓粪含有丰富N、P、K、微量元素、激素、酶等，含有23％ 以上有机质，有23种氨基酸，是有机、绿色、无公害农产品的最佳肥料（***）。蚯蚓粪中的有益微生物还能产生拮抗活性强、抗菌谱广的抗生素，限制病原菌的生长，使植物土传病害得到抑制（***）。
综上所述，蚯蚓粪可作为新型的生物肥料及生物防治剂等，但对于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。蚯蚓粪作为蚯蚓养殖的副产品，目前国内的深加工不足，多数企业仅对蚯蚓粪进行简单加工即出售，这对于蚯蚓养殖业发展的长期稳定发展和营运不利。对蚯蚓粪的深入研究和加工应用、开发可适用不同植物的专用育苗基质和肥料，对生物肥料行业和蚯蚓养殖业都有积极的意义。
本项目主要立足于本地蚯蚓种类，进行适合蚯蚓粪生产的本地优势种筛选。我国南亚热带地区的优势蚯蚓种类主要是巨蚓科（Megascolecidae）的环毛蚓类（Pheretimoids）蚯蚓和寒宪蚓科(Ocnerodrilldae)的西土寒宪蚓（Ocnerodrilus）。本地蚯蚓种对其生存繁衍的土壤有着更强的适应性，对土壤生态系统的功能性作用及对土壤生物活性和土壤质量的影响也更为突出。相对于北方的温带蚯蚓种而言，南方的蚯蚓种适宜偏酸性土壤、温热气候及与不同的微生物群落相互作用。那么南方的蚯蚓种所产生的粪便，是否更具有改善土壤功能和生物活性呢？更适合南方土壤中伴生的微生物群落呢？蚯蚓粪的功能除了具有丰富的各类营养之外，其最大优势便是蚓粪中含有大量的有益微生物。只有筛选出适宜本地的有益微生物才能真正在土壤中发挥其改善土壤生物活性的功能，而首先，我们需要筛选出本地蚯蚓种及蚓粪，这样对本地土壤质量的提高才能发挥其最大功效。
本项目在筛选本地蚯蚓种进行蚓粪生产的过程中，重点就是本地蚯蚓种的养殖。目前关于蚯蚓养殖的技术已经比较成熟，但一般养殖品种都偏重于有经济价值的少有几个品种，对本地的野生种养殖并不多。且不同蚯蚓种对土壤条件、气温等的要求有所差异。对于本地种的养殖，本项目可以借鉴现有经济蚯蚓品种养殖技术和经验，但在饵料配制、堆肥发酵、饲养管理等方面，需要探索出更完善、更适合本地种饲养的一套技术和管理体制，这也是蚓粪生产及保证其质量的基础。
本项目最关键的技术研究在于蚯蚓粪的加工。目前市场上的蚯蚓粪一般都是简单加工便出售，且在加工、存放及运输过程中，养分容易损失，也极大的影响有益微生物的存活、生长及繁殖。在蚓粪加工技术上，尚有许多问题有待研究和解决，本项目预期提出有效的解决方案及生产出肥效显著的蚯蚓粪生物有机肥产品。并对蚯蚓生物有机肥技术进行广泛的推广和宣传，让更多的人认识到生物有机肥对绿色农业、有机食品、土壤环境及人类健康的潜在而长远的意义。
（二）国内外同类产品和技术情况
生物有机肥是一种重要的生物肥料产品，它集有机、无机、微生物三肥复合；长效、速效、缓效三效复合，产生供肥、防病、促生三位一体的功效。长期使用，不但可以增产增收、防病抑病、改善品质，还可以起到改良土壤结构、增肥地力的作用。其集中了微生物肥、有机肥、化肥的优点于一身，是肥料科学发展的方向。
1、有机肥发展现状
有机肥生产的主要物料包括畜禽粪便、城市污泥、生活垃圾、糠壳饼麸、作物秸秆、制糖和造纸滤泥、食品和发酵工业下脚料以及其他城乡有机固体废物（***）。目前，我国仅畜禽粪便、城市污泥和生活垃圾的年排放量就达到8亿t，但大部分有机废料没有得到处理，任其丢弃排放，不仅浪费资源，同时也严重危害着环境质量。有机肥使用不断萎缩，在很大程度上与传统有机肥的生产方式落后、不能适应现代农业和商品经济的发展有直接关系。我国在有机肥的作用效果和作用机制方面的研究取得了较大进展，但关于有机肥产业化及生产工艺的研究却不多。因此，为了提高有机肥的产业化生产效率和保证有机肥的商品质量，应进一步加强有机肥技术的基础研究和应用研究，以满足生产的实际需要（ ***）。
有机肥根据其加工情况和养分状况，分为精制有机肥、有机复混肥和生物有机肥。生产工艺主要包括两部分，一是有机物料的堆沤发酵和腐熟过程，其作用是杀灭病原微生物和寄生虫卵，进行无害化处理；二是腐熟物料的造粒生产过程，其作用是使有机肥具有良好的商品性状、稳定的养分含量和肥效，便于运输、贮存、销售和施用。解决有机肥产业化过程中所面临的技术问题，主要需要采取以下措施：采用科学的堆肥工艺，生产物理性状良好、营养全、肥效好的产品；开发有机无机复混肥，提高养分含量，增强速效性，发挥速效长效结合的特点；接种微生物制剂，开发生物有机肥等（***）。
2、微生物肥发展现状
微生物肥料是指由单一或多种特定功能菌株，通过发酵工艺生产的能为植物提供有效养分或防治植物病虫害的微生物接种剂，又称菌肥、菌剂、接种剂。微生物肥可分为单一菌种肥料和复合菌种肥料。单一菌种肥料包括根瘤菌肥、固氮菌肥、解磷、解钾菌肥等。复合菌种肥料大致有：微生物、微量元素复合生物肥料，联合固氮菌复合生物肥料，固氮菌、根瘤菌、磷细菌和钾细菌复合生物肥料，有机、无机生物复合肥料，多菌株多营养生物复合肥等（***）。
微生物肥料增产增收效果显著，其提供的能固氮、解磷、解钾等有益微生物，能在植物根际生长、繁殖。通过这些有益微生物的生命活动，分泌生长素、细胞分裂素、赤霉素、吲哚酸等植物激素，促进作物生长，调控作物代谢，按遗传密码建造优质产品。另一方面有益微生物在根际大量繁殖，其中间产物与植物分泌的黏液及矿物胶体、有机胶体相结合，形成土壤团粒结构，增进土壤蓄肥、保水能力。质量好的微生物肥料能促进农作物生长，改良土壤结构，改善作物产品品质和提高作物的防病、抗病能力，从而实现增产增收。
目前，已获得国家批准登记的微生物肥料只有100多种，实际生产的厂家已超过2000家（***）。市场上的微生物肥良莠不齐，广大消费者很难判断优劣，在推广应用中的确有很多微生物肥料增产增收效果不佳。所以，微生物肥经农业部指定单位检验和正规田间试验，充分证明其效益、无毒、无害是十分必要的。同时对有效活菌数达不到国家规定标准的微生物肥料不要使用。另外，由于技术水平的限制，目前我国绝大多数微生物肥料的有效菌成活时间超过1年的不多（***）。
3、蚯蚓生物有机肥研究现状
蚯蚓在其生命活动中大量吞食有机物质，通过砂囊的机械研磨、并在微生物的协同作用
下促进有机物质的分解、转化和C、N循环。蚯蚓粪中富含细菌、放线菌和真菌等微生物。通过蚯蚓粪里有益微生物的生命活动，可解析土壤中不能利用的化合态磷和钾为可利用态的磷、钾及微量元素等；通过有益微生物的生命活动，可分泌生长素、细胞分裂素、赤霉素、吲哚酸等植物激素，促进作物生长，调控作物代谢；通过有益微生物在根际繁殖，产生粘多糖，与植物分泌的粘液及矿物胶体、有机胶体相结合，形成土壤团粒结构，增进土壤蓄肥、保水能力；蚯蚓粪中的大量微生物增加了土壤中的微生物数量和活性，增强了病土中与病原菌进行营养和能源竞争的微生物的竞争力，限制了病原菌繁殖潜力的充分发挥（***）。蚯蚓粪与其饵料畜禽粪类相比，可溶性盐含量、阳离子交换性能和腐殖酸含量有明显增加，大部分有机质转化为稳定的腐殖质类复合物质（***）,尤其在微生物新城代谢过程中分泌有机酸，使得偏碱性的畜禽粪经过蚯蚓处理而趋于中性，成为多数植物更适宜的生长环境（pH6.0-6.5）(***)。实践证明，蚯蚓粪作为育苗基肥、作物追肥在不同程度地提高多种作物（包括谷物、豆科植物、花卉、蔬菜及其他大田作物）的种子发芽率，促进其生长，提高产量，改善品质（***）。
蚯蚓粪有机肥与普通有机肥的根本区别：1）普通有机肥因未完全发酵，存在施用后二次发酵而导致烧苗的问题，而且有异味，甚至异臭，而蚯蚓粪不存在这些问题；2）普通有机肥未把各种营养成分全部转化成简单、易溶于水的简单物质，各种养分是无规律的混合，不易被植物摄取，而蚯蚓粪极易被植物吸收；3）蚯蚓粪是坚固的团粒结构，保水性、排水性强，长期使用不会分散压密，这是普通有机肥无法办到的；4）蚯蚓粪富含腐殖酸和大量的有益微生物菌、18种氨基酸和多种微量元素，而这些在普通有机肥中含量都很少；5）蚯蚓粪中含拮抗微生物，可抑制土传病害，而有普通有机肥不存在有这种微生物。
但是，蚯蚓粪一般只作为蚯蚓养殖的副产品，对其研究也不够彻底。目前国内多数企业仅对蚯蚓粪进行简单加工即出售，这对于蚯蚓养殖业发展的长期稳定发展和营运不利。对蚯蚓粪的深入研究和加工应用，开发可适用不同植物的专用育苗基质和肥料，对生物肥料行业和蚯蚓养殖业都有积极的意义（***），而这些问题尚都处于试验阶段。目前蚯蚓养殖主要停留在有经济价值的少有的几个品种，而对本地种研究开发不足。不同蚯蚓品种养殖的经济用途不同，而作为蚯蚓粪的生产，又要能够改善本地土壤功能，提高土壤生物活性和土壤自我修复能力，选择本地蚯蚓种蚓粪是非常值得探索和研究的。
（三）市场预测和发展趋势
科技兴农是农业发展的根本道路。肥料是农业发展的重要物质基础。化肥的大量施用，造成土壤的板结和农产品品质退化，肥料利用率降低。近30年来,世界上越来越多的农业专家和政府都在积极倡导减少化肥的使用,多施用有机肥和生物有机复混肥等绿色肥料,兴起了肥料的“绿色革命”。
蚯蚓粪生物有机肥集微生物肥、有机肥、无机肥特点于一体，具有多功能、多效和全价养分的特点，且市场潜力大，投资回报率高。蚯蚓粪有着不同于其他饵料粪便的特点和效用，其作为生物有机肥的技术开发潜力很大。对蚯蚓粪的深入研究和加工应用、开发可适用不同植物的专用育苗基质和肥料，对生物肥料行业和蚯蚓养殖业都有积极的意义。
蚯蚓粪含有丰富N、P、K、微量元素、激素、酶等，含有23％ 以上有机质，有23种氨基酸，是有机、绿色、无公害农产品的最佳肥料。同样，还可开发成氨基酸、叶面肥、氨基酸农药、动物饲料的添加物等，其开发潜力和开发价值非常大，经济效益可观。
蚯蚓粪生物有机肥是一种多元的新型微生物有机复混肥，除有高效的固氮、解磷、解钾活性微生物外，还含有丰富的有机质和微量元素。它既有无污染、无公害，肥效持久，壮苗抗病，改良土壤，提高产量，改善作物品质等优点，又能克服大量使用化肥、农药带来的环境污染，生态破坏等弊端。且蚯蚓生物有机肥项目建设期短、投资回报高、风险小、回收期短。是一项经济效益、环境效益、社会效益俱佳的好项目。
主要参考文献：略
二、项目研发内容、方法及效益
（一）具体研究开发内容和要重点解决的技术关键问题
研究开发内容
1、蚯蚓的养殖
1）适合广东气候条件的品种筛选
2）本地蚯蚓种养殖方式的研究
3）本地蚯蚓种繁殖体系的建立和优化
4）（适合本地蚯蚓种的）饵料堆肥发酵和配制技术研究
5）本地蚯蚓种养殖技术和管理
6）蚯蚓粪收集
2、蚯蚓粪生物有机肥加工技术研究
1）精蚯蚓粪有机肥加工
进行加工精蚯蚓粪有机肥和作为蚯蚓粪混合复合肥原料。
2）混合复合蚯蚓粪技术研究
收集的蚯蚓粪与化肥、微肥、菌肥等配制复合肥，也可以与其他有机肥混合配备混合肥。根据不同作物的营养需求，配制作物蚯蚓粪为主的生物有机专用肥。
3、蚯蚓粪有机肥的大田比较试验
选择一定面积大田作物（蔬菜、经济作物等）进行蚯蚓粪生物有机肥及混合肥肥效比较试验。
重点解决的技术关键问题
本项目着重研究筛选本地蚯蚓种，进行蚯蚓粪生产技术研究。同时研究适合本地蚯蚓种养殖的堆肥饵料（农业废弃物、畜禽粪便、生活垃圾及工业废料）的选择和配方比例，及堆肥饵料中添加剂、复合菌种等的应用技术等；在保证蚯蚓顺利养殖和蚯蚓粪高效产出的基础上，对蚯蚓粪生物有机肥加工技术进行探索研究，并进行大田比较试验，测评蚯蚓粪有机肥及其产品的肥效。
（二）项目的特色和创新之处
1、立足于筛选本地蚯蚓种，进行养殖，生产蚓粪，进行蚯蚓粪生物有机肥技术研究。
2、从饵料堆肥技术到本地蚯蚓种养殖技术研究，从蚯蚓粪高效产出到蚯蚓粪生物有机肥及混合复合肥技术研究，再到大田肥效测定的比较试验，本项目有一整套系统性的技术研究。
（三）要达到的技术、经济指标及社会、经济效益
本项目通过对蚯蚓粪有机生物肥生产技术的系统研究，预期达到目标如下：1）掌握蚯蚓饵料堆肥技术、养殖技术，及蚯蚓粪高效产出和定期收集技术要领；2）提供蚯蚓粪生物有机肥及复合肥的加工、处理技术方案；3）对本项目技术产品肥效测定结果进行总结。通过本项目研究，以期完成一整套关于蚯蚓生物有机肥及复合肥生产技术的方案，为今后的生物有机肥产业提供技术参考和服务。
研究成果预期如下：发表核心论文3篇以上；专利2个以上；堆肥发酵、养殖技术、蚯蚓粪有机肥生产加工方面各有一篇试验论文，并提供一整套生产蚯蚓有机肥技术要领；加工配制一批蚯蚓粪生物有机肥及混合肥，针对不同作物试探性提出专用肥技术策略，并进行试验和肥效测定。
（四）采用的方法、技术路线或工艺流程
总技术路线图：
1.堆肥发酵
确定畜禽粪便、生活污泥、生活垃圾等固体废弃物占配方比例选择、堆肥发酵各项参数，检验堆肥对本地蚯蚓种生长繁殖的效果。确定合适的氮碳比例，有机质含量，含水量，pH值等参数。
2、本地蚯蚓种筛选试验和养殖试验
对筛选出适合广东气候条件的蚯蚓进行室内、大棚两种方式养殖，建立种子群、繁殖群和生产群。
3、蚯蚓粪收集、处理、加工
蚯蚓粪定期收集，进行加工精蚯蚓粪有机肥和作为蚯蚓粪混合复合肥原料。
4、多种蚯蚓粪有机专用肥、混合肥研发加工
收集的蚯蚓粪与化肥、微肥、菌肥等配制复合肥，也可以与其他有机肥混合配备混合肥。根据不同作物的营养需求，配制作物蚯蚓粪为主的生物有机专用肥。
5、进行大田试验，检验肥效
选择一定面积大田作物（蔬菜、经济作物等）进行蚯蚓粪生物有机肥及混合肥肥效比较试验。
（五）对环境的影响及预防治理方案
本项目对环境无污染，蚯蚓粪生物有机肥可以改善土壤环境，提高农产品质量、品质，对发展绿色农业和有机食品、改善生态环境有促进作用。
三、承担单位工作基础和条件
（一）承担单位概况（人员、资产、业务与管理状况）
（二）本项目现有的研究工作基础（包括现有科研装备条件）
（三）以往承担项目完成情况及主要成果（近五年内）
四、项目各参加单位工作分工及经费预算
五、项目阶段进度安排
