全 文 ：陈大志，刘顺会，吴燕. 温度对赤子爱胜蚓堆肥处理有机垃圾混合剩余污泥效率的影响[J]. 生态科学, 2012. 31(1): 8-12.
CHEN Da-zhi, LIU Shun-hui , WU Yan. Effect of temperature on efficiency of eisenia foetida vermicomposting on organic-waste-mixed
municipal sludge [J]. Ecological Science, 2012.31(1): 8-12.
温度对赤子爱胜蚓堆肥处理有机垃圾混合剩余污泥
效率的影响
陈大志 1，刘顺会 2*，吴 燕 1
1. 广东省工程技术研究所，广州 510440
2. 广东药学院 生命科学与生物制药学院，广州 510006

【摘要】为了探讨环境温度对蚯蚓的生物量及其堆肥效率的影响，进行了不同培养温度条件下赤子爱胜蚓堆肥处理有机垃圾混
合剩余污泥的研究。试验结果表明，在其他生态因子保持不变的情况下，赤子爱胜蚓的生长和繁殖具有一个适宜的温度范围，
可能在 20℃左右，温度太高或太低都对蚯蚓的生长和繁殖不利。赤子爱胜蚓对有机垃圾混合剩余污泥的堆肥效率在 20℃达到最
高，而在其他温度时较低，特别是低温（5℃、10℃）情况下堆肥效率显著降低，但温度较高（30℃、35℃）时其堆肥效率下降
不显著。从产业应用的角度，如果同时考虑蚯蚓维持种群繁衍的再生产能力以及蚯蚓堆肥效率这两个因素，环境温度维持在 20℃
附近可能最适宜赤子爱胜蚓处理有机垃圾混合剩余污泥。
关键词：赤子爱胜蚓；蚯蚓堆肥；有机垃圾；剩余污泥；温度
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2012.01.003 中图分类号：X712, Q14 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2012)01-014-04
Effect of temperature on efficiency of Eisenia foetida vermicomposting on
organic-waste-mixed municipal sludge
CHEN Da-zhi1, LIU Shun-hui 2*, WU Yan1
1. Institute of Engineering Technology of Guangdong, Guangzhou 510440, China
2. School of Life Sciences and Biopharmacology, Guangdong Pharmaceutical College, Guangzhou 510006, China

bstract：In order to investigate the effect of temperature on earthworm’s biomass and efficiency of vermicomposting, a simulated study
of Eisenia foetida vermicomposting on organic-waste-mixed municipal sludge was carried out under different temperatures in laboratory.
Results showed that under the condition with other ecological factors unchanged, there was an optimum temperature range for the
growth and reproduction of E. foetida. This range was probably around 20℃, and temperatures above or below this range would do harm
to earthworm’s growth and reproduction. The efficiency of E. foetida vermicomposting on the organic-waste-mixed municipal sludge got
the summit point when the medium temperature was 20℃, but declined under other temperatures, especially under low temperatures
(5℃, 10℃) where there were significant drops in the efficiency; while under higher temperatures (30℃, 35℃), the efficiency drops were
insignificant. In the view of industrial application, if the reproductive ability for the earthworm population and the efficiency of
vermicomposting are considered together, medium temperature of around 20℃ is possibly the optimum temperature range for the
vermicomposting of E. foetida on the organic-waste-mixed municipal sludge.
Keywords：Eisenia foetida; vermicomposting; organic wastes; municipal sewage sludge; temperature

收稿日期：2011-11-28 收稿，2012-01-10 接受
基金项目：广东省水环境污染控制重点实验室开放基金（2011001）
作者简介：陈大志（1966—），男，硕士，高级工程师，主要从事环境污染控制方面的研究，E-mail:cdz99998@163.com;
*通讯作者：刘顺会（1971—），E-mail: liushunhui@gdpu.edu.cn.
第 31 卷第 1 期 生 态 科 学 31(1): 8-12
2012 年 1 月 Ecological Science Jan. 2012
1 引言 (Introduction)

城市剩余污泥由于含水率高、脱水困难，其较
高的有机质含量又使得集中堆放容易发臭、生蛆，
污染周围环境，成为城市运营中排放的较难处理和
处置的有机固体废弃物。在安全处理有机固体废弃
物的技术方面，蚯蚓生物堆肥技术（或者称为蚯蚓
生物分解处理技术，vermicomposting）被认为是一
种新型的、很有前景的可持续环保技术[1-3]。该技术
利用蚯蚓特殊的生态学功能，与环境微生物协同作
用加速分解和转化有机物质，是有机固体废弃物无
害化、减量化和资源化的重要途径之一。近年来，
国内外对蚯蚓处理城市剩余污泥的研究开展了大量
的工作，这些研究主要集中在处理污泥时蚯蚓的生
长、繁殖情况以及污泥理化性质、营养物质和重金
属含量的变化等方面[1-7]，而对蚯蚓的堆肥效率以及
不同环境因子对其效率的影响的研究却鲜有报道。
从产业应用的角度来说，蚯蚓作为反应器的主体，
其对污泥处理效率的高低是决定蚯蚓堆肥技术应用
成败的关键因素[8]，而明确如何通过调控环境因子
提高蚯蚓的堆肥效率则是设计高效反应器的前提。
在实际的生产实践中，可控的环境因子不多，而温
度是其中最重要、也是比较容易控制的因子之一。
我们前期进行了利用餐厨、绿化等有机垃圾提高城
市剩余污泥的蚯蚓堆肥效率的试验，结果表明，在
保证剩余污泥占主体（70%）的情况下，餐厨和绿化
垃圾掺入比例为 15%：15%时，蚯蚓堆肥的效率达到
最高。本文即是基于上述混合污泥配方，并进一步
考虑产业化应用所要面临的四季温度变动对蚯蚓堆
肥效率的影响，通过试验探讨不同环境温度下蚯蚓
堆肥处理有机垃圾混合剩余污泥的效率以及堆肥过
程对蚯蚓的生长、繁殖的影响，以便为高效蚯蚓生
物反应器的设计提供参考依据。

2 材料与方法 (Materials and methods)

2.1 试验材料
蚯蚓品种采用适于高密度培养的赤子爱胜蚓
（Eisenia foetida），由本实验室蚯蚓繁殖基地提供。
餐厨垃圾（含水率 83.4%、总有机碳 505.6g.kg-1、全
氮 38.4g.kg-1）取自广东药学院学生食堂；绿化垃圾
（含水率74.1%、总有机碳402.1g.kg-1、全氮9.9g.kg-1）
取自广州大学城绿化垃圾堆放点；剩余污泥（含水率
80.5%、总有机碳 287.4g.kg-1、全氮 29.6g.kg-1）取自
广州市沥滘生活污水处理厂。
2.2 试验方法
2.2.1 基质处理和培养温度的选择
新鲜餐厨垃圾经分拣、脱盐后利用食物粉粹机破
碎至5 mm以下。绿化垃圾经粉粹机破碎至1cm左右。
新鲜污泥使用前要反复搅拌使有毒气体排尽并保证
物料均质。三种食物基质按干重质量比为剩余污泥
70%、餐厨垃圾 15%、绿化垃圾 15%，采用搅拌机混
合均匀待用。为了营造适宜蚯蚓生活的环境，采用经
充分淋洗并沥干后的蚯蚓粪（含水率 74.2%）作为蚯
蚓和食物基质之间的缓冲基质[9]。根据我国华南地区
的常年气温变化情况，选择 5 个培养温度，分别为：
5℃、10℃、20℃、30℃、35℃。
2.2.2 蚯蚓培养
在大小尺寸为 12 cm×12 cm×10 cm，上有盖、侧
面四周具透气孔、底部有透水孔（50 目细纱网覆盖
放逃逸）的塑料钵中培养蚯蚓。每钵接种个体质量为
200 mg（湿重）左右的蚯蚓 10 条和缓冲基质蚯蚓粪
300 g（干重），平衡 48 小时后投加相应蚯蚓 2 倍质
量（干重）的混合污泥基质，待 70%混合污泥转化为
蚓粪时，再覆盖添加同样质量的新的食物基质。另外，
为了消除蚯蚓代谢废物影响蚯蚓的生长和繁殖，在每
次添加食物基质前喷雾洗涤培养基质，并确保培养钵
内不积水。如此反复，直至培养结束。每个组别设 3
个重复，生化培养箱恒温（各组温度±1℃）培养，整
个试验周期为 7 周。试验期间，定期查看，使蚯蚓处
于最佳生存状态。

2.3 计数测量与数据处理
2.3.1 蚯蚓生物量和堆肥效率的计算
试验结束后，去除未被分解的混合基质，蚯蚓、
蚓茧、蚓粪分离。蚯蚓水洗后用滤纸吸干水分称重（鲜
重）；蚯蚓计数包括蚓茧数、成蚓数、幼蚓数，每个
蚓茧按 1 条蚯蚓计算；剩余基质、蚓粪称重（干重）；
培养时间以天计。蚯蚓生物量和堆肥效率按下述公式
计算。
混合基质降解速率＝（加入的基质总量－未降解
基质量）/（平均蚓重×培养时间），单位 mg.g-1.d-1，
其中平均蚓重＝（实验开始时蚯蚓总重＋实验终止时
蚯蚓总重）/ 2[9]；
蚓粪生产速率＝蚓粪净增加量 /（平均蚓重×培
养时间），单位 mg.g-1.d-1，其中平均蚓重同上[9]；
蚯蚓日增重倍数＝（实验终止时蚯蚓总重－实验
开始时蚯蚓总重）/（实验开始时蚯蚓总重×培养时间），
单位 d-1[10]；
蚯蚓日增殖倍数＝（实验终止时蚯蚓总数－实验
1 期 陈大志，等. 温度对赤子爱胜蚓堆肥处理有机垃圾混合剩余污泥效率的影响 9

表 1 温度对混合基质中蚯蚓生长和繁殖的影响
Table 1 Effect of temperature on earthworm’s growth and reproduction in mixed medium
温度组别
Temperature
(℃)
蚯蚓总数 (条)
Number of earthworm (ind.)
蚯蚓质量 (g)
Earthworm mass (g)
日增重倍数 (d-1)
Times of mass
increase per day
(d-1)
日增殖倍数 (d-1)
Times of number
increase per day (d-1) 实验开始时
beginning
实验终止时
ending
实验开始时
beginning
实验终止时
ending
5 10 10.0±0.0 a 2.004±0.011 2.397±0.012 a 0.004±0.000 a 0.000±0.000 a
10 10 13.0±1.7 b 2.013±0.009 3.197±0.015 b 0.012±0.001 b 0.006±0.001 b
20 10 38.3±3.1d 1.998±0.022 6.991±0.024 d 0.051±0.003 d 0.058±0.002 d
30 10 16.7±2.5 c 1.995±0.013 4.146±0.012 c 0.022±0.001 c 0.014±0.001 c
35 10 13.7±1.2 b 2.007±0.010 3.777±0.008 c 0.018±0.001 c 0.008±0.000 b
（注：同列字母相同者表示数值相邻两组间不存在显著差异（P>0.05）；同列字母不同者表示各组间存在显著差异（P<0.05）；*
表示同列相同字母组间存在显著差异（P<0.05）；不同列字母间无比较意义。下同。
Note: There is no significant difference between two neighboring groups for the same characters in the same column (P>0.05); while for
the different characters in the same column, the corresponding groups are different significantly (P<0.05); * denotes the significant
difference between the groups with the same characters in the same column (P<0.05); No sense between characters in different columns.
The same to the following table.）

开始时蚯蚓总数）/（实验开始时蚯蚓总数×培养时
间），单位 d-1[10]。
2.3.2 数据分析
采用 SPSS 13.0 统计软件，对各试验数据进行单
因素方差分析（ANOVA），在 95％的置信度下对不
同处理之间的差异性进行比较分析。

3 结果（Results）

3.1 温度对蚯蚓在混合基质中的生长和繁殖的影响
在整个 7 周的试验期间，各组蚯蚓均没有死亡
现象。本试验选取日增重倍数和日增值倍数评价蚯
蚓的生长和繁殖情况。数据表明（见表 1），在实验
结束时，不同温度各组蚯蚓无论是质量还是数量上
都出现了不同程度的增长。具体来说，按照蚯蚓日
增重倍数排序为：5℃组<10℃组<35℃组<30℃组
<20℃组。5℃组蚯蚓日增重倍数最低，仅为 0.004 d-1，
而 20℃组日增重倍数最高，达到 0.051 d-1。研究数
据发现，除了 20℃组和 30℃组在整个试验周期内能
够质量加倍（7周内分别达到初始质量的 2.08和 3.50
倍）外，其余各组只能达到初始质量的 1.20-1.88倍。
统计分析表明，除了 30℃组和 35℃组日增重倍数之
间比较没有显著差异外，其他各组都差异显著。与
蚯蚓质量增长排序相同，蚯蚓日增值倍数最大组也
属于 20℃组，为 0.058 d-1，而 5℃组增殖为零为最
低组。数据研究表明，整个试验周期内，仅 20℃组
蚯蚓数量能够加倍，为初始种群大小的 3.83 倍，而
其他各组则只能达到初始种群的 1.00-1.67 倍。统计
检验表明，与日增重倍数稍有不同的是，10℃组和
35℃组日增殖倍数之间比较没有显著差异，而其他
各组则差异显著。总之，蚯蚓日增重倍数和日增值
倍数的大小与温度关系密切，并且呈现单峰结构，
这说明在其他生态因子保持不变的情况下，蚯蚓生
长和繁殖所需的适宜温度具有一个最优的范围，温
度太高或太低都对蚯蚓的生长和繁殖不利。就本试
验来看，这一温度范围可能在 20℃左右。事实上，
在试验过程中可以观察到，当温度较低时（5℃组、
10℃组）时，蚯蚓往往在培养基质的底部群聚成团，
活动能力较弱；而在较高温度（30℃组、35℃组）
时，蚯蚓则喜欢逃逸出基质外沿培养钵边沿爬动，
而不是如 20℃组中蚯蚓呈分散居于基质中。

3.2 温度对混合基质中蚯蚓堆肥效率的影响
蚯蚓对混合基质的降解效率可以用混合基质的
降解速率和蚓粪生产速率来定量研究[9]，具体数据见
表 2。数据显示，混合基质的降解速率和蚓粪生产速
率的排序呈现出相当的一致性，具体排序为：5℃组
<10℃组<35℃组<30℃组<20℃组。总体来说，20℃
及以下时，随着温度升高，蚯蚓对混合基质的降解速
率显著提高，从 5℃组的 550.4 mg.g-1.d-1大幅提高到
20℃组的 951.9 mg.g-1.d-1，同时，蚓粪生产也相应快
速增加（从 313.7 mg.g-1.d-1增加到 548.3 mg.g-1.d-1），
但温度太高（30℃及以上），则蚯蚓的堆肥效率反而
随温度升高而降低，不过降低幅度不大，没有统计显
著性。显然，蚯蚓对有机垃圾混合剩余污泥的堆肥效
率具有一个较优的温度范围，从本试验数据来看，该
温度范围在 20℃左右，这从单位体积（即钵-1）混合
基质降解总量和蚓粪生产总量来考察可以更明显地
10 生 态 科 学 Ecological Science 31 卷

表 2 温度对蚯蚓堆肥效率的影响
Table 2 Effect of temperature on efficiency of vermicomposting

得出这一结论。事实 上，这两个指标在 20℃组数值
最高，而且与其他四组比较具有显著性差异。因此，
从实际应用的角度，比较蚯蚓堆肥的效率最好从单位
时间、单位体积以及单位质量蚯蚓这三个层面来考察，
因为堆肥效率一方面决定于蚯蚓的日常摄食活力，另
一方面，蚯蚓的生物总量也会对其产生较大的影响。

4 讨论 (Discussion)

对蚯蚓这种变温动物而言，温度是最重要的生
态因子之一，其一切生理和行为过程都要受到环境
温度的制约和调节，但是温度对蚯蚓堆肥效率的影
响，需要考虑多个方面的因素。蚯蚓对基质的降解
能力不仅取决于蚯蚓日常的摄食效率，还与其生物
量大小有关，因为蚯蚓之间的协同作用可以显著提
高基质的消解速率[8, 11]，因此，要考察蚯蚓的堆肥
效率，除了其直接的指标——基质降解速率和蚓粪
生产速率以外，还要考察蚯蚓在基质中的生长和繁
殖情况。从实际应用的角度来说，一方面要求蚯蚓
以较高的堆肥效率消解基质，另一方面，还需要蚯
蚓维持一定的种群再生产能力，以便使堆肥过程得
以持续进行。另外，基质的降解还有蚯蚓以外的因
素，比如物理的、化学的和微生物的因素，其中微
生物是蚯蚓堆肥过程中最重要的协同因子[8, 11, 12]。
一般来说，环境温度维持在较高的温度能够激活物
理、化学特别是微生物因子对基质的改性或转化，
以利于蚯蚓的摄食、消化和代谢等生理过程，从而
加速蚯蚓的生长、发育、成熟和繁殖等进程，而蚯
蚓的生物量及其生理和行为活力的提高又会反过来
加速基质的降解和同化[8, 11]。从本试验结果可以发
现，尽管高温（30℃、35℃）组蚯蚓生物量没有大
幅增长，但其堆肥效率却没有显著降低，这可能得
益于高温环境下物理、化学特别是微生物因子正面
协同效应的结果。王悦等[13]在实验室进行的温度影
响赤子爱胜蚓生理生态适应性的研究表明，在温度
较高时（25℃及以上），培养基质有机质、有机碳和
总氮含量下降程度显著增大，而且在35℃时，即使
在蚯蚓活性降低甚至在没有蚯蚓存在的情况下，由
于微生物活性增加，培养基质的降解速度也较5℃时
显著加快。另外，蚯蚓本身的活性强弱会直接影响
其堆肥效率。据韩雅莉[14]报道的温度对赤子爱胜蚓
呼吸强度的影响，在10-30℃区间内, 赤子爱胜蚓呼
吸强度随温度升高而呈增强趋势, 30℃以上呼吸强
度急剧下降, 5℃时则呈休眠状态。这与本文结果相
近，只是本文的最优温度在20℃附近，而且在5℃时，
蚯蚓虽然活性很低但并没有处于休眠状态。总之，
温度对蚯蚓堆肥效率的影响是一个综合作用，需要
设计更精细的试验来分别研究这些耦合因子的功能。
另外，上述结果是基于恒温室内条件, 但实际应用
过程需要面对室外变温等复杂情况，因此今后有必
要开展在变温条件下影响蚯蚓堆肥效率的日均温与
日温差研究, 以确定产业化应用的参数条件。

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温度组别
Temperature
(℃)
基质降解总量 (g.钵-1)
Total degraded medium
(g.bow-1)
基质降解速率
Medium degrading rate
(mg.g-1.d-1)
蚓粪生产总量
(g.钵-1)
Total worm manure (g.bow-1)
蚓粪生产速率
Worm manure producing rate
(mg.g-1.d-1)
5 59.3±3.9 a 550.4±12.8 a 33.8±2.5 a 313.7±10.2 a
10 108.0±9.2 b* 846.2±21.1 b 62.9±7.2 b* 492.8±17.5 b
20 209.6±21.3 c 951.9±38.2 c 120.8±15.8 c 548.3±35.4 c
30 140.8±7.6 b* 935.5±30.5 c 80.1±5.5 b* 532.6±25.6 c
35 131.5±5.7 b 928.3±25.5 c 75.1±3.8 b 530.1±30.1 c
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