Vermicomposting of sewage sludge: Effect of bulking materials on the growth and reproduction of the earthworm Eisenia andrei

The effect of different residual bulking agents (paper, cardboard, grass clippings, pine needles, sawdust and food wastes) in mixtures with sewage sludge (1:1 dry weight) on the growth and reproduction of Eisenia andrei, Bouché 1972 was studied in smallscale laboratory experiments with batches of sixty earthworms. The maximum weight achieved and the highest growth rate were attained in the mixture with food waste (755±18 mg and 18.6±0.6 mg day⁻¹ respectively) whereas the smallest size and the lowest growth rate was achieved in the mixture of sewage sludge with sawdust (572±18 mg and 11±0.7 mg day⁻¹ respectively). The earthworms showed much higher reproductive rates in the paper and cardboard mixtures (2.82±0.39 and 3.19±0.30 cocoons earthworm⁻¹ week⁻¹ respectively) compared to the control with sewage sludge alone (0.05±0.01 cocoons earthworm⁻¹ week⁻¹).     

Earthworms as seedling predators: Importance of seeds and seedlings for earthworm nutrition

Anecic earthworms have been shown to collect, concentrate and bury seeds in their burrows. Moreover, recent studies suggest that earthworms function as granivores and seedling herbivores thereby directly impacting plant community assembly. However, this has not been proven unequivocally. Further, it remains unclear if earthworms benefit from seed ingestion, i.e., if they assimilate seed carbon. We set up a series of three laboratory experiments in order to test the following hypotheses: (1) anecic earthworms (Lumbricus terrestris L.) not only ingest seeds but also seedlings, (2) ingestion of seedlings is lower than that of seeds due to a ‘size refuge’ of seedlings (i.e., they are too big to be swallowed), and (3) seeds and seedlings contribute to earthworm nutrition. L. terrestris readily consumed legume seedlings in the radicle stage, whereas legume seeds and seedlings in the cotyledon stage, and grass seeds and seedlings in the radicle and cotyledon stage were ingested in similar but lower amounts. Importantly, ingestion of seedlings, in contrast to seeds, was lethal for all plant species. Moreover, earthworm weight change varied with the functional identity and vitality of seeds and natural ¹⁵N signatures in earthworm body tissue underlined the importance of seedlings for earthworm nutrition. The results indicate that the anecic earthworm L. terrestris indeed functions as a granivore and seedling herbivore. The selectivity in seedling ingestion points at the potential of direct earthworm effects on plant community assembly. Further, seeds and seedlings most likely contribute significantly to earthworm nutrition potentially explaining the collection and concentration of seeds by L. terrestris in its middens and burrows; however, the present results call for experiments under more natural conditions.     

The use of invertebrate soil fauna in monitoring pollutant effects

A critical review of biological parameters used to indicate pollutant impact on soil quality was conducted. These parameters mention some soil invertebrates. The value of an indicative organism depends on its life expectancy, life style and specific importance. Nematodes, mites, collembolans, enchytraeids, earthworms, isopods and molluscs are good potential biological indicators. Biological indicators of bioaccumulation and biological indicators of effects (toxicological and ecological) can be distinguished. Bioaccumulation studies are difficult to interpret, as wide variations could be found, depending on taxonomic group, habitat, organ studied, soil type or even pollutant type. Some groups, such as Collembola, require in depth bioaccumulation studies. It is suggested to use a pool of macro-concentrators, including at least some earthworm, isopod and gastropod species. Toxicological indicators have been well studied and their lethal and sublethal pollutant effects are well known. However, studies have focused on only a few species, such as the earthworm Eisenia foetida or the collembolan Folsomia candida. These studies should be extended to other zoological groups, as well as to several species from the same group, to generate a representative test battery. Exposure biomarkers and physiological change studies should be emphasised, as they act as very early warning systems of contamination. Data are currently lacking on how soil biological processes malfunction due to pollution. We need to explore the links between pollutant effects on soil fauna and pollutant effects on soil functioning. Concerning ecological indicators, studies should develop sampling techniques and parameters, which are specific to ecotoxicological goals. Before-after impact control procedures should be carried out, to eliminate the background noise of the study site and only evaluate the influence of pollutants. On the other hand, ecological indices, such as taxonomic diversity or richness, should be used carefully especially concerning chronic pollution. Effects of pollutants on biological cycle studies seem very promising, but need further information on the life history strategies of many species. Furthermore, the pollutant tolerance of rare species should be considered. The different types of biological indicators yield complementary information on pollutant effects. They all need standard procedures. In this context, studies should be extended and diversified, and associate bioaccumulation, toxicological and ecological indicators to provide better information on soil quality.

Résumé

Une liste critique des paramètres biologiques utilisés dans certains travaux pour indiquer l'impact des polluants sur la qualité des sols a été établie. Ces paramètres font référence à un ou plusieurs invertébrés du sol. Le rôle d'organisme indicateur dépend de leurs caractéristiques biodémographiques, de leur mode de vie, de leur taille spécifique. Les nématodes, acariens, collemboles, enchytréides, vers de terre, isopodes et gastéropodes sont potentiellement des indicateurs biologiques. Indicateurs biologiques de bioaccumulation et indicateurs biologiques d'effets (toxicologiques et écologiques) peuvent être distingués. Les études de bioaccumulation sont difficiles à interpréter, car de fortes variations sont observées. Ces variations dépendent du groupe taxonomique étudié, de l'habitat, de l'organe étudié, du type de sol ou bien encore du type de pollution. Certains groupes, comme les collemboles demandent des études plus poussées à ce sujet. Il est suggéré d'utiliser un pool de macro-concentrateurs, avec au moins des espèces de vers de terres, isopodes et gastéropodes. Concernant les indicateurs toxicologiques d'effets, les études les plus nombreuses concernent les effets létaux et sublétaux. Toutefois ces études concernent peu de groupes taxonomiques (essentiellement le vers Eisenia foetida et le collembole Folsomia candida), et devraient être étendues à d'autres groupes zoologiques, ainsi qu'à différentes espèces du même groupe, afin de créer une batterie de tests représentatifs. Les travaux concernant les biomarqueurs et les changements physiologiques devraient être amplifiés, car ils permettent d'obtenir des systèmes d'alarme très précoces concernant l'impact des contaminants. Un manque persistant de données concerne les conséquences de pollutions sur le fonctionnement des écosystèmcs. Il est en effet important désormais d'explorer les liens entre les effets des polluants sur la faune du sol et les effets réels de ces mêmes polluants sur le fonctionnement des sols. Concernant les indicateurs écologiques, les travaux entrepris devraient développer des méthodes d'échantillonnage et des paramètres spécifiques au domaine écotoxicologique. Ainsi, il est préconisé d'entreprendre des études combinant les approches synchroniques et diachroniques. afin d'éliminer le bruit de fond induit par le site d'étude et évaluer uniquement l'influence du polluant. En outre, les indices écologiques, comme la diversité ou la richesse taxonomique, doivent être utilisés avec précautions, particulièrement lors des études de pollution chronique. Par ailleurs, les études concernant les effets de polluants sur les cycles biologiques semblent prometteuses, mais demandent de meilleures connaissances concernant les stratégies de vies des différentes espèces étudiées. De plus, la tolérance aux pollutions des espèces rares devrait être fortement prise en considération. Les différents types d'indicateurs biologiques fournissent des informations complémentaires. Ils demandent tous une standardisation des protocoles. Dans ce contexte, les études devraient être développées et diversifiées et associer les indicateurs de bioaccumulation avec les indicateurs biologiques d'effets pour améliorer l'information sur la qualité des sols.     

Schwermetallbelastung von Aporrectodea caliginosa (Oligochaeta,Lumbricidae) im Raum Kiel

Heavy metal content in Aporrectodea caliginosa (Oligochaeta, Lumbricidae) in the city of Kiel (Germany, Schleswig-Holstein) In November 1995 the content of lead, cadmium, copper and zinc in earthworms of the Aporrectodea caliginosa species was investigated at 28 sites of the Kiel area, as well as at one reference site (Belauer See, ca. 20 kilometres south of Kiel), and compared with the heavy metal content in the soil taken from all those sites. As for the lead and copper content, a positive correlation could be established between the earthworms and the soil. However, the lead content in the earthworms did not depend only on its amount in the soil, but also on soil pH and calcium content. Their copper content decreased exponentially as weight increased. The content of lead, cadmium and copper in A. caliginosa suggested an influence of urban soil pollution on the heavy metal content in earthworms. According to the grouping of heavy metal content in the earthworms, which was done in the course of the research work, the city of Kiel ranges among a minor to a medium degree of pollution caused by the investigated heavy metals.     

浅谈污泥的蚯蚓分解处理技术

指出了污泥中不仅含有植物所必需的营养成分氮、磷、钾、有机质等,同时也存在大量的重金属元素如Cd、Hg、As、Zn、Cu、Pb等有机有害成分以及病原菌,利用蚯蚓分解处理污泥,可以减少污泥对环境的二次污染,为实现污泥的稳定化、减量化、无害化、资源化提供可能。分别从蚯蚓蚓种的选择、污泥处理过程中蚯蚓的生长繁殖状况及受温度的影响、处理后对污泥中营养元素及理化性质的影响以及蚯蚓对重金属的吸收和富集作用等方面进行了探讨。     

牛粪基质中添加不同发酵菌剂对蚯蚓生长繁殖的影响

[目的]对比分析各个发酵菌剂对蚯蚓生长繁殖性能的动态变化,根据蚯蚓生长状况,筛选出适合蚯蚓生长的最佳牛粪发酵菌,为牛粪发酵菌剂的开发研究提供参考。[方法]试验共计75 d,采用室内培养法,选取新鲜牛粪等分为4组,分别添加3种成品牛粪发酵添加菌剂,留一组空白对照,置于塑料培养盆中,25℃室温条件下预发酵15 d。接种蚯蚓消解牛粪间隔15 d分别破坏性取样,记录各物料组合中蚯蚓重、幼蚓数以及蚓茧数,对各物料组合中的蚯蚓生长、繁殖状况进行比较分析。[结果]研究结果表明,Ⅰ组牛粪中添加EM发酵菌剂、Ⅱ组添加中药微生态发酵菌剂、Ⅲ组添加生物发酵菌剂(nuclear)进行自然发酵,Ⅳ组空白对照为牛粪自然发酵,3种成品牛粪饲喂蚯蚓观察产生环带、产生蚓茧的时间,并都能促进蚯蚓的生长繁殖,蚯蚓个体重明显增高,Ⅱ组促进作用最明显,其次是Ⅰ组和Ⅲ组,Ⅳ组对照组最次。     

蚯蚓和EM对果园土壤镉吸附－解吸及苹果镉含量的影响

 以果园棕壤土和3年生盆栽苹果（Malus domestica Borkh）为试验材料,研究了引入蚯蚓和有效微生物群（EM）后,土壤对镉离子（Cd²⁺）的吸附－解吸行为及苹果根系和果实镉含量的变化。结果表明,随着土壤Cd²⁺含量增加,土壤对Cd²⁺的吸附率降低,解吸率提高;Langmuir方程显示,经过蚯蚓和EM处理的土壤对Cd2+的吸附强度和对Cd²⁺的最大缓冲容量（MBC）下降;在土壤Cd²⁺含量较高时,蚯蚓和EM降低了土壤对Cd²⁺的吸附率,提高了解吸率,EM效果更明显。苹果根系和果实镉含量随着土壤施Cd²⁺提高而增加,蚯蚓和EM明显促进根系对镉的吸收及镉在果实中的积累,在土壤镉含量较高时,蚯蚓和EM的作用更显著。     

丘陵坡地油茶林下新型生态种养模式研究与实践

充分利用茶林间隙土地实施种养立体开发,对丘陵坡地水土保持以及促进农民增收、创收具有重要意义。以湖南应用技术学院农林科技学院丘陵坡地的千亩油茶林为试验基地,通过油茶林下利用牛粪、羊粪养殖蚯蚓和土鸡,探索与实践了一种“茶—蚓—禽”种养结合新型生态模式,对丘陵坡地油茶林下间隙养殖蚯蚓的技术参数和实际效果进行介绍,旨在利用丘陵坡地资源发展林下经济,提高立体综合利用效率,对解决当前丘陵坡地油茶种植普遍存在的前期投入大、产出低、树间土地利用少等现实问题,以及发展丘陵坡地区域经济具有重要的现实意义。