蚯蚓：隐秘而伟大的地下精灵

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MASTERS

赵琦

上海交通大学农业与生物学院资源与环境系副教授，上海生态学学会理事、上海市生态与自然教育专委会理事

土壤是万物之本。明代著名医学家李时珍认为“人乃地产”。人类95%的食物都来自土壤。最早提出“生态农业”的美国土壤学家阿尔布雷希特（WM. A. Albrecht）也指出：缺乏有机物质、主要元素和微量矿物质的土壤是造成农作物歉收、动物和人类生病的原因。目前，全世界有1/3的人口与“隐性饥饿”相伴，就是由于必要微量营养素摄入不均衡或缺乏导致的。而我国也是目前世界上面临“隐性饥饿”严峻挑战的国家之一。

土壤动物是土壤健康的基石、土壤功能的引擎。它们几乎参与了所有重要的土壤生态过程，在有机质分解、养分循环、维持土壤结构和稳定等方面发挥着重要作用，默默支撑着地球生态系统的健康和可持续发展。

在它们之中，蚯蚓尤为重要，占到土壤动物群生物量的60%。它们通过吞吐和掘穴等行为加速有机物的分解，并能将表层的落叶和土壤混合到下层土壤中，增加植物营养物质的吸收。亚里士多德曾把蚯蚓形象地比喻为地球肠道。达尔文也曾评价蚯蚓是“在世界历史进程中起到无可替代的重要作用”的生灵。

陆生蚯蚓起源于古生代，可由于其貌过于不扬，一直没有被人们重视。事实上，蚯蚓的存在对整个世界粮食生产的贡献率高达25%，每年有超过1.4亿吨的粮食都来自蚯蚓的耕作！但蚯蚓的重要性远不止于此，这个隐秘而伟大的地下精灵，从方方面面守护土壤健康和人类健康。

勤恳耕作的“朴实农夫”

蚯蚓以土壤为家，通过在土壤中进食并推动身体穿透压实的土壤来形成自己的洞穴。据统计，暴露在土壤不同深度的蚯蚓洞穴数可高达800个/m2。蚯蚓形成的洞穴不仅有助于增加土壤透气性和疏松度，同时还会帮助土壤形成良好的团粒结构，有效调控土壤水肥，影响土壤微生物和酶活性。从蚯蚓的生态类型来看，体型较小的表层种蚯蚓主要以地表腐烂的枯枝落叶为食，能够显著提高土壤中微团聚体的占比，而体型大的深层种和内层种蚯蚓则能够促进土壤中大团聚体的产生。同时，土壤颗粒间和团聚体间的孔隙也会显著增加，提高土壤的呼吸速率。可见，蚯蚓是维持土壤结构的重要主力军。

蚓穴（左，赵琦摄）和蚓粪（右，蒋际宝摄）

蚯蚓摄食和排泄的能量也十分惊人，对土壤中能量的再分配起关键作用。在热带稀树草原中，蚯蚓每年摄取食物的总能量可高达11750 kJ/m2，蚓粪可排出能量10700 kJ/m2（蚯蚓种群密度为20条/m2）。蚓粪还是提高土壤孔隙度的另一有效方法。从外观上看，蚓粪的粒径与优质土壤的团粒结构相吻合，其较高的孔隙度同样有助于形成和维持土壤结构。此外，蚓粪中还含有大量的氮、磷、钾等无机盐，腐殖酸，植物生长激素，有益微生物等，不仅大大提升土壤肥力，还可以防治病虫害。

近年来，机械化耕作方式和过度耕作大大降低了土壤动物的数量，引发土壤板结、退化等问题。要想从根本上恢复土壤健康并使其可持续，保护蚯蚓这样勤恳耕作的“朴实农夫”，以自然的方式疏松土壤、维持养分循环才是正确选择。

默默无闻的“济世良医”

土壤是一个“活的生命体”，虽然具有强大的缓冲能力，但若长年经历高强度的耕作和破坏，土壤也会生病。目前，我国盐碱土总面积约15亿亩，耕地中残留2×106吨地膜，耕地土壤重金属点位超标率19.4%，0~20 cm表层土壤中抗生素的平均检出率竟高达58%！污染土壤正在向我们求救。俗话说“上医治未病”。恰巧，一直生活在土壤中的蚯蚓早已形成一套独特的医疗手法帮助土壤防“未病”，并能在一定程度上治疗疾病。

蚯蚓活动强烈影响土壤特性，能够改变土壤微生物群落结构和多样性。蚯蚓还有独特的肠道环境：pH中性、厌氧、高数量/高质量的底物和本地微生物群落，能够为污染物的降解提供最佳场所。蚯蚓体内还有强大的解毒酶系统，因此，在保护自身免于胁迫环境条件下活性氧自由基造成的细胞结构损伤的同时，它可以为土壤有效解毒，如减少砷、镉、铬等重金属污染，促进抗生素、农药等污染物降解等。

我们课题组之前的研究发现上海农田土壤中常见蚯蚓——威廉腔蚓（Metaphire guillelmi）——就能帮助将土壤中四环素的降解率提升13.7%~29.0%，还能有效缩短四环素的半衰期，同时还提高了农田土壤中全氮、有效磷和全钾含量。

我们还发现，蚯蚓能够促进土壤中洛克沙砷的降解，增强土壤砷还原和甲基化功能。在盐碱化农田土壤中，蚯蚓和真菌还能协同降低土壤pH值，减少土壤中以氮为消耗源的微生物甲基杆菌属的数量，刺激土壤氮矿化，促进作物对氮的吸收。微塑料和抗生素抗性基因（ARGs）是新型的农田土壤污染物，也是全球性热点问题。而蚯蚓作为农田医者，对它们带来的污染也有一定疗效。研究人员发现蚯蚓不仅可以通过砂囊将大颗粒塑料磨碎为小颗粒，还可以有效降解微塑料，因为它肠道内含有可以降解微塑料的细菌。蚯蚓还可以减少土壤中ARGs的宿主细菌，并通过改变微生物的共现模式，减少细菌的连通性，减缓ARGs的扩散。

然而，万事皆有度。必须引起我们重视的是，作为医者，蚯蚓本身也在抵抗环境污染物对其造成的损伤，当污染物超过一定阈值，蚯蚓的生命也会受到威胁。朱永官院士曾多次在报告中指出，“土壤-植物-人群（动物）”连续体中的土壤健康是实现全球提倡的“全健康”的核心之一。而蚯蚓和其他土壤动物构成的土壤食物网又是土壤健康的基石，一旦它们受损，又有谁能为我们的健康保驾护航？！

正在处理牛粪的蚯蚓（赵琦摄）

变废为宝的“回收专员”

作为生态系统中重要的分解者，蚯蚓从不挑食。除了土壤，枯枝落叶、厨余垃圾、畜禽粪便等都能满足它的味蕾。蚯蚓的吞吐能力很强大。它们每天能摄取相当于自身体重1.0~1.7倍的食物，并排出约一半体重的蚓粪。蚓粪不是无情物，落入泥土更护花。由于营养物质含量丰富，且易于植物吸收利用，蚓粪常被誉为“有机肥之王”。也正因此，蚯蚓又扮演起“废弃物回收专员”的角色。据统计，每年每亩蚯蚓可消耗400吨有机废弃物，1吨粪便可以喂养60~70 kg蚯蚓，生产300~500 kg蚯蚓粪肥。

蚯蚓这一才能终于在20世纪70年代被人们发现。1978年，美国纽约州第一次举办了“污泥管理中土壤生物的利用”研讨会，重点讨论了蚯蚓对污水污泥和生物固体的处理；英国紧随其后，从1980年开始研究使用蚯蚓处理各种动物粪便，如猪粪、牛粪等；1985年在意大利举行的国际蚯蚓生态学大会首次设置了蚯蚓和废物管理的分论坛；1988年，蚯蚓废弃物处理和环境管理研讨会在英国剑桥举办。之后，许多国家陆续开展了商业化蚯蚓堆肥项目的研究。

我国是农业生产大国，在满足14亿人口粮食需求的同时，也产生了年产量超40亿吨的有机废弃物，主要包括作物秸秆（20%）和畜禽粪便（70%）。尽管我国农作物秸秆综合利用率达88.1%，畜禽粪便利用率达78.3%，但个别地区有机废弃物的处置率仍然较低，与我国农业高质量发展的目标存在差距。因此，利用蚯蚓堆肥技术改善农业废弃物资源化处理现状，能更好地实现农业废弃物的多元化利用和无害化效果，促进营养元素循环。

天然健康的“药食同源”

看过电影《流浪地球》的观众对“地下城的人们将蚯蚓干作为馈赠佳品”的场景一定不陌生。这可不是导演的随意杜撰，而是有科学依据的。和我们日常认为的高蛋白食物相比，蚯蚓可谓妥妥的赢家。以干物质计，蚯蚓体内蛋白质含量占54.6%~59.4%，是大豆的1.55倍、鸡蛋的5倍。各种氨基酸的含量也远超我们熟知的鱼、干果和牛肝。蚯蚓体内还富含多种维生素、矿物质和微量元素。只要在动物饲料中添加约5%的蚯蚓总量，就能明显促进畜禽生长，增强动物免疫力，提升肉蛋品质。我国蛋白源饲料严重缺乏，2022年进口大豆量为9108万吨，年进口价值4000多亿元。将蚯蚓作为蛋白原料是解决我国蛋白依赖的有效途径之一。

药食同源，蚯蚓很早就出现在我国的医书上。现存最早的中药学专著《神农本草经》中就提出蚯蚓可以“清热定惊、通络、平喘、利尿”。虽然蚯蚓作为重要的传统中药材使用已有超过2300年的历史，但目前被《中华人民共和国药典》（2020版）认可的“地龙”仅有4种蚯蚓的干燥体，分别为主要分布在江浙沪一带的3种沪地龙——栉盲远盲蚓（Amynthas pectinifera）、威廉腔蚓、通俗腔蚓（Metaphire vulgaris）——以及分布在两广地区的1种广地龙——参状远盲蚓（Amynthas aspergillum）。

地龙的化学成分主要为氨基酸类、碱基类、核苷类、脂肪酸类等，具有抗凝血、抗血栓、抗肿瘤、抗高血压、调节免疫、促进创面愈合等作用，临床常用于高热神昏、肺热咳喘、半身不遂等症的治疗，常以身痛逐瘀汤、补阳还五汤、脑心通胶囊等方剂形式治疗心脑血管疾病。除地龙外，其他蚯蚓的提取物也已经在临床上得到应用，如用于抑制血栓形成，减小脑梗死面积，改善脑缺血区供血的处方药蚓激酶，就是从人工养殖的赤子爱胜蚓（Eisenia foetida）中提取的。

结 语

截至目前，全球共有陆栖蚯蚓6000余种，我们国家就有706种（大都保存于我们建设的蚯蚓标本馆中）。它们与我们的环境健康、人类健康密切相关。然而，随着工业化、城市化的发展，包括蚯蚓在内的所有生物的生存区域不断被压缩，生存环境不断恶化。更有甚者，为了牟取经济利益，不断上演电捕蚯蚓事件。我们在每年例行的蚯蚓调查中也痛心地发现，很多蚯蚓的身影已经不见了。覆巢之下，安有完卵？

作为最重要的土壤动物之一，蚯蚓多样性和数量的急剧减少会导致土壤质量持续下降，植物无法健康生长。为了获取足够的食物，农户不得不施用更多的化肥农药，进一步加剧土壤的破坏，周而复始，成了一个近乎无解的死循环。任何一种现存生物与自然环境之间都是经过大自然亿万年的演化形成的平衡，最和谐，但也脆弱。若我们涸泽而渔，焚林而猎，长此以往，整个生态环境的平衡就会被打破，最终将影响人类的生存。

为保护我们的耕地，保护我们的农业，保护我们自己，“拯救蚯蚓”之路开启了。2022年农业农村部、国家林草局、国家市场监管总局等7个部门联合印发《关于加强野生蚯蚓保护 改善土壤生态环境的通知》。我们也与上海市长宁检察院、拼多多共同携手参与蚯蚓保护的“绿网计划”。2023年中央一号文件《中共中央国务院关于做好2023年全面推进乡村振兴重点工作的意见》首次提出“要严厉打击电捕蚯蚓等破坏土壤行为”。同年6月，国家林业和草原局也将利用强度大、资源消耗量高的四种蚯蚓列入《有重要生态、科学、社会价值的陆生野生动物名录》。

参状远盲蚓（蒋际宝摄）

作为长期从事蚯蚓研究的科研人员，我们这20年来，每年都会赴全国各地调查蚯蚓资源，目前我们的脚印已遍布近20个省市和自治区，于3500多个样点获得10万余条标本。2019年，我们建立了全国唯一的蚯蚓标本馆，所有采集的标本均保存于此，为蚯蚓物种多样性的保护提供有力支持。同时，为了打破公众对蚯蚓的刻板印象，激发公众对蚯蚓、土壤动物以及生态环境的重视和保护意识，我们还于2022年创建了微信公众号——“蚓言”——并通过海上科普讲坛、超星名师讲坛、上海新闻广播电台、上海自然博物馆等平台开展相关的科普讲座。

国内也有很多科研团队与我们一起致力于蚯蚓修复污染土壤、蚯蚓资源化利用有机废弃物、蚯蚓药用价值开发等方面的研究，不断挖掘小小蚯蚓的巨大价值。

当然，我们还希望更多的人参与到蚯蚓的相关研究或科普宣传中。如蚯蚓的产业化研究，以养代捕，用养殖的方式缓冲野生蚯蚓捕杀，既保证蚯蚓作为中药材的安全供应，也保障其种群的健康发展。同时，让包括蚯蚓在内的生物多样性的保护成为公众意识。此外，进一步健全相关法律法规，如考虑制定《土壤动物保护法》，用法律规范行为，切实立法保护蚯蚓在内的重要生物。而对于我们普通民众，如果可以不伤害蚯蚓，甚至在雨后把迷路的蚯蚓放回到草丛里或者泥土上，那都是对蚯蚓和生态环境保护的善举。

蚯蚓是个隐秘而伟大的地下精灵，保护蚯蚓就是保护我们赖以生存的土地，保护我们的家园。尊重自然、顺应自然、保护自然方能守护我们的全健康！

-本文根据笔者在上海市科学技术普及志愿者协会主办的“海上科普讲坛”上的报告撰写而成，刊载于《世界科学》杂志2024年8月刊“大家·科技前沿“栏目。文章作者李雪萌是上海交通大学2022级生态学硕士研究生，“蚓言”公众号创办成员之一；赵琦是上海交通大学农业与生物学院资源与环境系副教授，上海生态学学会理事、上海市生态与自然教育专委会理事-

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