全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 30(4)：513— 516 2O10年 7月
蚯蚓和铁处理对苹果根铁营养影响
崔美香1，台社珍1，赵志军 ，刘贵巧 ，刘子英1，薛进军 ，2
(1．河北工程大学 ，河北 邯郸 056021；2．广西大学 农学院，南宁 530005)
摘 要 ：试验于 2007~2009年在河北省永年县曹庄村和中国农业大学曲周实验站进行。在苹果树根际用不
同价态的 2 500、5 000、10 000、20 000 mg／kg的铁处理玉米秸秆后接种蚯蚓，研究蚯蚓和铁对苹果根系生长、
蚯蚓对铁的富集转移及根质外体铁的影响。结果表明：蚯蚓对铁有很大的富集量，在 20 000 mg／kg(试验所用
最高浓度)二价铁和三价铁处理的秸秆中可以成活并把秸秆转化为蚯蚓粪 ，促进根系生长 ，提高根的质外体铁
含量，蚯蚓对二价铁的适应性高于三价铁。蚯蚓可将有机物料中的铁转移到果树根系内，5 000 mg／kg铁处理
增加蚯蚓体内 Fe抖含量和根质外体铁含量效果最好 ，蚯蚓 、蚯蚓粪和根 中的全铁含量随铁处理浓度的增加而
增加。铁显著促进果树根系生长 ，没有用铁处理过的秸秆接种蚯蚓诱导的新根量职显少于用铁处理的，两种
不同价态的铁都是以 5 000 mg／kg的新根量最多。蚯蚓显著促进根系生长，没有接种蚯蚓的处理新根量显著
少于接种蚯蚓的处理 。
关键词 ：蚯蚓 ；铁 ；富集转移 ；苹果根铁营养
中图分类号：S153．6 文献标识码：A 文章编号：1000—3142(2010)04-0513—04
Effect 0f treating with earthworm and iron
0n iron nutrition 0f apple roots
CUI Mei—Xiang ， I She-Zhen1，ZHAO Zhi-Jun1，LIU Gui-Qiao1，
LIU Zi—Ying1，XUE Jin-JunI，2
(1．Hebei University of Engineering，Handan 056021，China；2．College of Agriculture，
Guangxi University，Nanning 530005，China)
Abstract：The experiment was carried out at Caozhuang Village of Yongnian County in Hebei Province and Quzhou
Experiment Station of China Agricultural Univesity from 2007 to 2009．The rhizosphere of apple trees was applied
earthworms inoculated by corn stalks treated with 2 500，5 000，10 000 and 20 000 rag／kg of iron and different va—
lence iron，the 8-year-old Fuji apple trees was taken．Effect of earthworm and iron on the growth of apple roots，
earthworm to iron riched，transloeation and iron of root apoplast was researched．The experiment showed that earth—
worm could survive in the corn stalks treated with 20 000 mg／kg iron(tested by the highest concentration)and turned
the straw into vermicast to promote root growth and improve the apoplast Fe content of apple roots，earthworm was
more adaptive to the two-valent iron than three-valent iron．The earthworm could transfer iron from organic materiel
to the roots of fruit trees，the best treatment about increasing Fe2+ content of earthworm tissue and the apoplast Fe
content of roots was 5 000 mg／kg．The total iron content of earthworms，vermicast and roots was increased as the
concentration of iron treatment increased．Iron significantly promoted root growth of apple trees．The number of new
roots was significantly less in the vermicast that earthworm inoculated with no iron than in the vermicast using iron
processing，the new roots was the most by 5 000 mg／kg treatment in two different valence of the iron．Earthworm
significantly promoted the root to growth，the number of new roots was significantly less in the treatment with 11o in一
收稿日期：2008—10—31 修回日期 ：2009—06—1 5
基金项目：国家自然科学基金(30671448)；邯郸市科技局项目(0922101101-23)[Supported bytheNationalNatural Science Foundation of China
(30671448)；Pr~ect of Science and Technology Burea of Handan City(0922101101—23)]
作者简介：崔美香(1969一)，女 ，河北省永年县人，副教授 ，主要从事植物保护方面科研与教学工作 ，(E-mail)zzgcmx@163．corn。
。通讯作者(Author for c0rrespondence，E—mail：xuejinjun@163．corn)
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ocu]ated earthworms than in the treatment which inoculated earthworms．The soil bulk density，soil pH，and pH val—
He of the root apoplast and organic matter content in the soil were significantly improved by the iron and earthworms．
Key words：earthworms；iron；enrichment and translocation；iron nutrinent of roots of apple trees
铁是植物必须 的矿物元 素之 一。自 1844年
Gris报道葡萄叶片失绿症黄化是 由于缺铁造成以
来，人类为根治植物缺铁失绿症进行 了 100多年的
艰苦研究。在植物缺铁机理，植物对铁的吸收，铁在
植物体内的运输与分配，植物体内铁的再利用，矫正
缺铁失绿症的方法和途径等方面都已取得巨大的成
果(周厚基等，1992；Peryea等，1997)。果树缺铁是
果园普遍存在的问题，因果树根系只能吸收土壤中
的Fe抖，石灰性土壤中的铁绝大部分以Fe”形式存
在，即使施入Fe。 肥，也大多被氧化成Fe抖，不能被
根系直接吸收(Fernandez等，2005)。铁肥 根系输
液、铁肥强力高压注射的效果，断根对铁的吸收、运
输、分配机理(王秀茹等，2006；崔美香等，2005；薛进
军等，2000)研究，对于在生产上解决石灰性土壤的
苹果树叶片黄化问题起到了重要作用。但是，这些
研究都没有能够改变果树根 系生长的生态环境，没
有解决根系对环境中铁的吸收问题。我们在研究利
用玉米秸 秆接种 蚯蚓成 功 的基础 上 (刘子英 等，
2004)，试图利用铁处理秸秆后接种蚯蚓 ，通过蚯蚓
活动和对铁的富集转移作用，改善石灰性土壤上苹
果根系生长的生态环境，从根本上解决石灰性土壤
上果树的铁营养问题。
1 枋料与方法
1．1材料及处理
试验于 2007~2009年在永年县曹庄果园和中
国农业大学曲周实验站苹果园中进行，试材为8年
生红富士苹果树(Maluspumila)，曹庄果园于2007
年4月 10日、曲周实验站果园于2009年 4月 7日
分别在每株树下不同的方向挖 4个深 5O cm、直径
4O cm的穴，穴 内填满玉米秸秆。玉米秸秆分别先
用 2 500、5 000、10 000、2O 000 mg／kg N—Fe(薛进军
等，1999)(二价铁)和 FeC1。(三价铁)处理，然后每
穴接种25条“进农六号”成蚓，并设两个对照：玉米
秸用去离子水处理不接种蚯蚓为对照 1(CK1)，玉
米秸秆用去离子水处理接种蚯蚓为对照 2(CK2)，
穴上用塑料布覆盖保湿。接种蚯蚓的处理均用尼龙
网将玉米秸秆和蚯蚓网住，以防蚯蚓逃匿。单株区
组 ，重复 5次。
1．2测试及方法
当玉米秸秆被转化为蚯蚓粪并诱导生根时，曹
庄果园于 2007年 9月 15日，曲周果园于 2009年 9
月 2日对不同处理新根生长情况进行拍照，测定不
同处理的新根鲜重和干重、新根的全铁含量，取蚯蚓
粪和蚯蚓测定全铁、Fe抖、Fe”含量。根系质外体
铁的测定：先用去离子水冲洗根系，放到饱和CaSO
溶液中浸泡 0．5 h，再用去离子水冲洗数次，将根系
移人 5O mL三角瓶 中，瓶外壁 以避光材料包裹 ，内
装 5O mL 含有 15 mmol／L 2，2-二 联 吡 啶 的 5
mmol／L CaSO 溶液。通人 N2 5 min后加入连二
亚硫酸钠，使之终浓度为 75 mmol／L，继续通人 N。
5 rain后取出植株根系，溶液在 520 rim波长处比
色，以无根溶液为空白，测定吸光值。根系质外体
pH值的测定：吸收根质外体汁液的收集参照 Dan—
nel等(1995)的方法 ，将吸收根在 4℃环境下 1 500
×g离心 5 min，收集的汁液去掉，然后 2 500×g离
心 15 min，所得汁液即为质外体汁液，用微电极测
定质外体汁液的pH值，每处理重复测定三次，取平
均值。用邓肯氏新复极法测定不同处理间差异的显
著性。
为进一步验证蚯蚓对铁不同价态和浓度的富集
效应，2008年 lO月5日在室内进行 2个试验：(一)玉
米秸秆分别用 0、2 500、5 000、10 000、20 000 mg／kg
的N—Fe、FeC1。溶液处理后，放人体积为 500 mL的
烧杯中，每烧杯中放入 1O条成蚓，用纱布覆盖杯口，
防止蚯蚓逃逸和保湿，放人25℃恒温恒湿培养箱内
培养，各处理重复3次；(二)把按上述处理过的玉米
秸秆放人直径为 20 cm 的培养皿 内，放入当天产的
蚯蚓卵5O粒，每处理 5皿，共45皿，2 250粒卵。盖
盖放 25℃恒温恒湿培养箱内培养。2009年 1月 15
日调查记录试验(一)的蚯蚓条数和重量，试验(二)
孵化的蚯蚓数。
2 结果与分析
2．1蚯蚓和铁显著促进苹果根系生长
不同形态、不同浓度铁处理玉米秸秆接种蚯蚓
4期 崔美香等 ：蚯蚓和铁处理对苹果根铁营养影响 515
的处理，都显著促进了苹果根系的生长 ，无论是二价
铁还是三价铁处理 ，均以 5 000 mg／kg处理秸秆接
种蚯蚓的诱导新根生长效果 最好，其 中 5 000 mg／
kg N—Fe处理新根鲜重达到 16．50 g，5 000 mg／kg
FeC1。处理达到 15．77 g。即使用 20 000 mg／kg的
二价铁和三价铁处理秸 秆后接种蚯蚓 ，蚯蚓也能够
将秸秆转化为蚯蚓粪 ，增加的新根量分别为 1O．08 g
和 6．42 g，显著高于没有用铁处理秸秆接种蚯蚓
(2．15 g)和秸秆处理 (0．66 g)(表 1)。说明蚯蚓粪
具有诱导生根的作用，这一结果与 已有的报道一致
(薛进军等，2003)。
2．2蚯蚓富集铁并转移到根。蚯蚓对二价铁 的适应
性高于三价铁
蚯蚓在 20 000 mg／kg的二价铁和三价铁处理
的秸秆中都可以成活，将秸秆中的铁转移到新生根
中。蚯蚓对二价铁的适应性高于三价铁，20 000
mg／kg二价铁处理促进根 的生长和根的全铁含量
都显著高于 20 000 mg／kg三价铁处理，表明蚯蚓能
够比较多地吸收二价铁 ，并将其转移到果树的根内；
蚯蚓将秸秆转化为蚯蚓粪后 ，根内的铁含量也显著
高于没有接种蚯蚓 的处理(表 1)。由于蚯蚓把秸秆
转化为了蚯蚓粪，使根系生长在蚯蚓粪中，改变了根
系生长的环境 ，从而促进 了根系对铁的吸收。
室内试验进一步证明，蚯蚓对二价铁适应性明
显强于三价铁，同一形态的铁随着浓度的增加 ，蚯蚓
卵孵化的幼蚓数减少。FeC13 2 500、5 000、10 000、
20 000 mg／kg每皿分别孵化出幼蚯蚓 30、10、9、5
条，N—Fe2 500、5 000、10 000、20 000 mg／kg分别孵
表 1 不同处理的新根重量和新根中铁含量
Table 1 The weight and iron content of new roots under different treatments
化出幼蚯蚓 44、4O、2O、1O条 。蚯蚓 的重量与条数相
对应，低浓度的比高浓度的大，二价铁比三价铁大
(表 2)。
2．3蚯蚓和蚯蚓粪中铁的含量
接种蚯蚓的有机物料经铁处理后，可显著提高
蚯蚓体内的铁含量。其中蚯蚓体内的三价铁含量高
于二价铁含量 ，蚯蚓体内的三价铁含量有随铁处理
浓度增加而增加的趋势，20 000 mg／kg N—Fe、FeC1。
处理蚯蚓体内三价铁含量分别为205．8、192．6 rag／
kg，显著高于其它处理。蚯蚓体内二价铁的含量以
5 000 mg／kg二价铁和三价铁处理最高，分别为
9．05、7．44 mg／kg，显著高于所有处理，这可能是由
于蚯蚓对 5 000 mg／kg的二价铁和三价铁处理的秸
秆最适应造成的，没有用铁处理的秸秆接种蚯蚓，蚯
蚓体内的 Fe抖只有 1．09 mg／kg。
蚯蚓粪 中全铁含量随铁处理浓度 的增加而增
加 。2 500、5 000、10 000、20 000 mg／kg FeCI3处理
产生的蚯蚓粪 中全铁 含量分别 为 177．40、227．20、
224．13、327．30 mg／kg；2 500、5 000、10 000、20 000
mg／kg N—Fe处理蚯蚓粪中铁含量分别为 182．47、
221．40、230．90、284．80 mg／kg，而对照 0 mg／kg铁
处理的蚯蚓粪含铁量为 68．10 mg／kg。其中高浓度
FeC1 处理蚯蚓粪中铁浓度高于 N—Fe(表 3)。
2．4蚯蚓提高根质外体铁含量 。改善根质外体 pH值
从表 4看出，铁处理秸秆接种蚯蚓显著增加了
根质外体铁含量，FeC1 和 N—Fe都是 5 000 mg／kg
516 广 西 植 物 3O卷
处理最高，分别为 49．2 nmol／g和 47．8 nmol／g这
是由于 5 000 mg／kg比较适 于接种蚯蚓，比较适于
根系生长的缘故 。所有铁处理根 中质外体铁含量都
显著高于去离子水处理。与去离子水处理接种蚯蚓
的对照相比，铁处理秸秆后接种蚯蚓也显著降低了
根质外体的 pH值，其中 5 000 mg／kg铁处理根质
外体 pH值较低，FeC1。和 N—Fe分别为 4．75、4．93，
说明该处理根质外体铁再利用率比较高。
表 3 不同处理蚯蚓粪和蚯蚓组织中铁(mg／kg)的含量
Table 3 Iron content in vermicast and earthworm tissue under different treatments
3 讨论
蚯蚓属于大型土壤动物，其生物量占据土壤动
物生物总量的 6O (袁方曜等，2004)。据科学家估
算，地球上形成 2 cm厚的土壤需要一千年的风化和
分解。但是通过蚯蚓在泥土中钻洞和分配养分，可
将这一过程缩短到5年左右。达尔文计算英国牧场
蚯蚓的年产粪量为 18．7～4O．3 t／hm。，即相当于每
年排出一层 5 cm深的土(李典友等，2005)。石灰性
土壤果园养蚯蚓 ，将有机物料转化为蚯蚓粪 ，诱导果
树的根系在蚯蚓粪中生长，相当于给部分根系生长
提供了一个全新的生态环境，可能是解决石灰性土
壤上果树缺铁问题的新途径。
蚯N CP．够将有机物料中的矿质元素传递到植物
体内。黑麦草叶和大豆叶剪碎后分别用丰度为
l1 和 12 的 15 N标记后掺人土 中，幼蚓在其 中
生活6周，当体内 15 N的原子百分浓度(丰度)为
2 9／6时将蚯蚓冷冻致死。把标记了的大约(1．0±
0．01)g鲜蚯蚓组织加入 120 mL容积盆中的表土层
下，每盆装 80 g土，种植 6株苗龄为 3周的黑麦草
苗。16 d后，蚯蚓组织内7O 9，6的N转移到黑麦草的
茎内(Whalena等，1999)。从本试验结果看，蚯蚓对
铁的富集量很大，能够成功地将20 000 mg／kg二价
铁和三价铁处理的玉米秸秆转化为蚯蚓粪，显著提
高蚯蚓粪中铁的含量，蚯蚓对二价铁的适应性比三
价铁好。5 000 mg／kg铁处理秸秆后接种蚯蚓对于
促进苹果根系生长、提高蚯蚓体内的Fe 含量和根
质外体铁含量效果最好。铁处理秸秆后接种蚯蚓促
进苹果根系生长的效果显著好于去离子水处理秸秆
后接种蚯蚓的处理，说明铁能够显著促进苹果根系
生长；去离子水处理秸秆后接种蚯蚓促进苹果根系
生长的效果显著好于没有接种蚯蚓的处理 ，说明蚯
蚓能够显著促进根系生长。
蚯蚓粪也是蚯蚓传递矿质元素的重要介质。用
激光折射仪观察 到，蚯蚓粪外形是直径 1 miTl的小
圆球，由矿质元素和有机质均匀混合而成，有机质体
积 10--100 m，有机质上通常由一层厚 10～30 gm
的粘土包裹，对有机质起保护作用(Jongmans等，
2003)。Priya Kaushik报道，牛粪中的总铁含量为
58 mg／kg，用于养蚯蚓 90 d变成蚯蚓粪后，蚯蚓粪
中的总铁含量为 54 mg／kg，虽然牛粪中的总铁含量
高于蚯蚓粪，但牛粪的 pH值 (7．50)高于蚯蚓粪
(7．1O)，铁 的生物 有效性低于蚯蚓粪 (Kaushik&
Garg，2003；陈宝书等，1998)。利用蚯蚓将有机物
料中的铁有效化，然后传递给果树根系，将大大改善
生长在石灰性土壤上的果树铁营养状况。
参考文献：
Chen BS(陈宝书)，Chen BJ(陈本建)，Zhang HX(张惠霞)
(下转第 439页 Continue On page 439)
4期 王文采 ：紫草科新分类群 439
(2)：45—66
廉永善，王镜泉．1 989．Eritrichium．中国植物志[M]．北京 ：科
学出版社，64(2)：l16—15l
Bentham G。Hoker JD． 1876． Eritrichium．Genera plantarum
[ ．London：Reeve&CO．，2：850
Johnston IM．1951．Studies in the Boraginaceae，X )2I．Sino-
Indian species of Onosma[J]．J AM Arb，32(3)：201—225；
(4)：344— 368
Popov MG．1953．Eritrichum[M]／／Schischkin BK(ed)．Flora
URSS．Leningrad，19：482— 521
Wang wT(王文 采)．1986．Notulae de Boraginaceis Sinensibus
(Ⅱ)(中国紫草科植物 小志 (二))l-J]．Bull Bot Res(植物研
究)，6(3)：79—98
Zhu GL，Riedl H，Kamelim R．1995．Eritrichium[M]／／Wu ZY，
Raven PH(edS)．Flora of China．Beijing：Science Press；St．Lou—
is：Missouri Botanical Garden Press，16：378— 390
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<(<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
(上接第 516页 Continue from page 516)
l998．The research of worm-cast nutritional constituents(蚯蚓
粪营养成分 的研究 )[J]．J Sichuan Grassland(四川I草原)，
(3)：22—24
Cui MX(崔美 香)，Xue JJ(薛进军)，Wang XR(王 秀茹 )，et a1．
2005．Application of iron fertilizer by use high-pressure trunk-
injection to remedy the iron deficiency chlorosis in apple trees and
its mechanism(树干高压注射铁肥矫正苹果失绿症及其机理)
_J]．Plant Nut Fert Sci(植物营养与肥料学报)，11(1)：133—
136
FernandezAA，MarcoSG，Lucena JJ．2005．Evaluation of synthet—
ic(1I)一chelates(EDDHAF／Fes+，EDDHA／Fe3+ and the novel
EDDHSA／FeZ+)to correct iron chlorosis[J]．Eur J Agron，22
(2)：119—130
Jongmans AG，Puleman MM 。Balabane M．2003．Structure and
characteristics of organic matter in two orchards differing in
earthworm activityl,J]．Appl Soil Ecol，24：219-232
Kaushik EP，Garg VK． 2003．Vermicomposting of mixed solid
textile mIl sludge and cow dung with the epigeic earthworm[J]．
Bioresource Technology ，90：311— 316
Li DY(李典友)，Pan GX(潘 根兴)，Xiang CG(向 昌国)．2005．
Study and progress on exploitability and applieation of e~dthworn
resource in soils(土壤中蚯蚓资源的开发应用研究及展望)I-J]．
锄Agric Sci Bull(中国农学通报)，21(10)：34O一347
Liu zY(刘子英)，Liu BM(刘保明)，Xue JJ(薛进军)，eta1．2004．
Research on dealing with crop stalks with earthworm(用蚯蚓处
理农作物秸秆可行性研究)[J]．Chin Agric Sci Bul(中国农
学通报)，20(4)：272—273
Peryea FJ，Kammereck R．1997．Use of minolta SPAD-502 chlo—
rophyl 1 meter to qrantify the effectiveness of mid-summer trunk
injection of iron on ehlorotic pear tree[J]．J Plant Nutr，20
(11)：1 457—1 463
Wang XR(王秀茹)，Xue JJ(薛进军)，Yang QQ(杨青芹)，et a1．
2006．The reaserch about the absorption，transportation and dis—
tribution of iron in apple trees by using different fertilize methods
(苹果不同施 肥方式对 铁 的吸 收、运输与分配 的影 响)[J]．
Acta Hort Sin(园艺学报)，33(3)：597—600
Whalena JK，Parmelee RW ，Meartney DA．1999．Movement of N
from decomposing earthworm tissue to soil，microbial and plant
N pools[J]．Soil Biol Biochem，31：487—492
Xue JJ(薛进军)，Yu IX；(余德才)，Tian ZW(田自武)，et a1．
1999．Effect of different fertilizering methods on chlorophyll and
iron cOntent in apple tree(施肥方式对苹果吸收、运输铁的影
响)[J]．JFruit Sci(果树科学)，(4)：246—249
Xue JJ，Wang XR，Yang QQ 2003． Lo ng-effect biological iron
fertilizer for fruit trees．Fertilization in the third milennium-fer—
tilizerl,J]．Food Security Environmental Protection，Proceed—
ings，Ⅲ：1 744—1 750
Yuan FY(袁方 曜)，Wang F(王玢 )，Niu ZR(牛振 荣)．2004．
Earthworm community structure of representative agrotypes and
its indicator function for heavy metals contamination in North
China(华北代表性农 田的蚯蚓群落与重金属污染指示研究)
口]．Res Environ Sci(环境科学研究)，17(6)：7O一72