J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y F o l i a r s p r a y o f E a r t h w o r m u r i n e t o i m p r o v e A m a r a n t h u s g r o w t h p e r f o r m a n c e a n d y i e l d K e y w o r d s : E a r t h w o r m u r i n e , h o r t i c u l t u r e , g r e e n g r o c e r y , p l a n t g r o w t h h o r m o n e , s p r i n k l e r a p p l i c a t i o n . A B S T R A C T : T h e e f f e c t s o f f o l i a r s p r a y o f e a r t h w o r m u r i n e o n p l a n t g r o w t h p a r a m e t e r s a n d g r e e n g r o c e r y v a l u e s w e r e s t u d i e d o n t h e l e a f v e g e t a b l e A m a r a n t h u s . T h e a p p l i c a t i o n c a u s e d 2 8 % i n c r e a s e i n p l a n t h e i g h t , 1 6 6 % i n c r e a s e i n p l a n t g i r t h t a k e n a t t h e g r o u n d l e v e l , 2 0 % i n c r e a s e i n t h e n u m b e r o f l e a v e s p e r p l a n t , 1 7 % i n c r e a s e i n l e n g t h o f l e a v e s , 1 5 % i n l e a f b r e a d t h a n d a b o u t 4 9 % i n l e a f a r e a . I t w a s a l s o o b s e r v e d t h a t t h e s t o m a t a l d i a m e t e r s i n c r e a s e d b y a b o u t 1 9 % . T h e s e r e s u l t s o f f o l i a r a p p l i c a t i o n i n d i c a t e t h a t e a r t h w o r m u r i n e c o n t a i n s s o m e p l a n t g r o w t h h o r m o n e t h a t c a n b e g a i n f u l l y u s e d t o i n c r e a s e n o t o n l y t h e y i e l d o f t h e v e g e t a b l e c r o p , b u t a l s o i n c r e a s e i t s m a r k e t v i s u a l a p p e a l w i t h r e s p e c t t o t h e l e n g t h o f a n A m a r a n t h u s s t i c k , t h e l e a f - d e n s i t y p e r s t i c k a n d t h e l e n g t h a n d a r e a o f a l e a f . O n a c o m m e r c i a l s c a l e e a r t h w o r m u r i n e a p p l i c a t i o n c a n b e m e c h a n i z e d u s i n g a s p r i n k l e r . 3 9 3 - 3 9 8 | J R B | 2 0 1 1 | V o l 1 | N o 5 © F i c u s P u b l i s h e r s . T h i s O p e n A c c e s s a r t i c l e i s g o v e r n e d b y t h e C r e a t i v e C o m m o n s A t t r i b u t i o n L i c e n s e ( h t t p : / / c r e a t i v e c o m m o n s . o r g / l i c e n s e s / b y / 2 . 0 ) , w h i c h g i v e s p e r m i s s i o n f o r u n r e s t r i c t e d u s e , n o n - c o m m e r c i a l , d i s t r i b u t i o n , a n d r e p r o d u c t i o n i n a l l m e d i u m , p r o v i d e d t h e o r i g i n a l w o r k i s p r o p e r l y c i t e d . S u b m i t Y o u r M a n u s c r i p t w w w . f i c u s p u b l i s h e r s . c o m w w w . j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m J o u r n a l o f R e s e a r c h i n b i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O p e n A c c e s s O n l i n e R e s e a r c h J o u r n a l A u t h o r s : 1 O w a S t e p h e n O l u g b e m i g a , 2 O j e d i r a n J o h n O a n d 3 F a d e y i O l u w a t o s i n . I n s t i t u t i o n : 1 . D e p a r t m e n t o f B i o l o g i c a l S c i e n c e s , L a n d m a r k U n i v e r s i t y , O m u - A r a n , K w a r a S t a t e , N i g e r i a , 2 . D e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g , L a n d m a r k U n i v e r s i t y , O m u - A r a n , K w a r a S t a t e , N i g e r i a , 3 . F o r m e r l y , D e p a r t m e n t o f P l a n t S c i e n c e a n d A p p l i e d Z o o l o g y , O l a b i s i O n a b a n j o U n i v e r s i t y , O g u n S t a t e , N i g e r i a . C o r r e s p o n d i n g a u t h o r : O w a S t e p h e n O l u g b e m i g a W e b A d d r e s s : h t t p : / / j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m / D o c u m e n t s / R A 0 0 4 6 . p d f . D a t e s : R e c e i v e d : 0 8 J u n 2 0 1 1 / A c c e p t e d : 2 1 J u n 2 0 1 1 / P u b l i s h e d : 2 8 S e p 2 0 1 1 A r t i c l e C i t a t i o n : O w a S t e p h e n O l u g b e m i g a , O j e d i r a n J o h n O a n d F a d e y i O l u w a t o s i n . F o l i a r s p r a y o f E a r t h w o r m u r i n e t o i m p r o v e A m a r a n t h u s g r o w t h p e r f o r m a n c e a n d y i e l d . J o u r n a l o f r e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 5 : 3 9 3 - 3 9 8 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O n l i n e O p e n A c c e s s P u b l i c a t i o n g r o u p O r i g i n a l R e s e a r c h P a p e r

I N T R O D U C T I O N : T h e i m p o r t a n c e o f e a r t h w o r m s t o t h e g e n e r a l h e a l t h o f c r o p s a n d s o i l h a s b e e n w e l l d o c u m e n t e d . T h e y a f f e c t t h e s o i l i n m a n y w a y s . B a y o n a n d B i n e t 2 0 0 1 r e p o r t e d t h a t e a r t h w o r m s u r f a c e c a s t s a f f e c t s o i l e r o s i o n b y r u n o f f w a t e r a n d p h o s p h o r u s t r a n s f e r i n a t e m p e r a t e m a i z e c r o p . T h e i r c a s t s i m p r o v e t h e s t a b i l i z a t i o n o f o r g a n i c m a t t e r i n f i n e s o i l f r a c t i o n s ( M c I n e r n e y , L i t t l e a n d B o l g e r 2 0 0 1 ) . T h e i r s u r f a c e m o v e m e n t i m p r o v e s s o i l p o r o s i t y a n d a e r a t i o n ( M a t h e r a n d C h r i s t e n s e n 1 9 8 8 ) . A c c o r d i n g t o S h a r p l e y , S y e r s a n d S p r i n g e t t ( 1 9 7 9 ) t h e i r s u r f a c e c a s t i n g i m p r o v e s t r a n s p o r t o f p h o s p h o r u s a n d n i t r o g e n i n s u r f a c e r u n o f f f r o m p a s t u r e . O n e m e c h a n i s m o f n i t r o g e n e f f i c i e n c y i n a g r i c u l t u r a l s o i l s i s d u e t o r e l e a s e o f n i t r o g e n f r o m h e r b a g e r e s i d u e s b y e a r t h w o r m s ( R u z J e r e z , B a l l a n d T i l l m a n 1 9 8 8 ) . A c c o r d i n g t o M a c k a y a n d K l a d i v k o ( 1 9 8 5 ) e a r t h w o r m s i m p r o v e t h e r a t e o f b r e a k d o w n o f s o y b e a n a n d m a i z e r e s i d u e s i n t h e s o i l . B y c o m p e t i t i v e f e e d i n g , e a r t h w o r m s d e p r e s s s o i l n e m a t o d e p o p u l a t i o n s ( Y e a t e s 1 9 8 1 ) . E a r t h w o r m b u r r o w i n g a c t i v i t y r e d u c e s s o i l c o m p a c t i o n ( B o s t r o m 1 9 8 6 ) . S o i l d a m a g e d u e t o o p e n c a s t m i n i n g i s s o m e t i m e s r e h a b i l i t a t e d b y e a r t h w o r m t r a n s p l a n t . ( S t e w a r t , S c u l l i o n , S a l i h a n d A l B a k r i 1 9 8 8 ) . O w a , M o r e y i b i a n d D e d e k e ( 2 0 0 2 ) d e m o n s t r a t e d t h a t w o r m c a s t i n g i n i t i a t e s t h e r m a l a n d n u t r i e n t c o n v e c t i o n c u r r e n t i n t h e s o i l . B y t h a t e a r t h w o r m s r a i s e s o i l t e m p e r a t u r e a n d t h e r e b y i m p r o v e t h e p h y s i c o c h e m i c a l a c t i v i t i e s o f c r o p s ( O w a e t a l 2 0 0 4 a ) . W h e n l o c a t e d a t t h e b a s e o f a p l a n t c r o p t h e i r e f f e c t c o u l d a m o u n t t o c r e a t i n g a n i s o l a t i n g e n v i r o n m e n t ( O w a e t a l . 2 0 0 4 b ) . A n o t h e r p o s i t i v e e f f e c t o n p l a n t i s t h a t e a r t h w o r m s p a r t i c i p a t e i n d i s p e r s a l o f s e e d s ( D e c a e n s e t a l . 2 0 0 3 ) . A c c o r d i n g t o A y a n l a j a e t a l . ( 2 0 0 1 ) l e a c h a t e f r o m e a r t h w o r m c a s t c a n b r e a k s e e d d o r m a n c y a n d p r o m o t e r a d i c l e g r o w t h . E a r t h w o r m a f f e c t s o i l m i c r o b i a l p o p u l a t i o n . T h e i r c a s t s a n d c o m p o s t i m p r o v e s o i l m i c r o b i a l a c t i v i t i e s a n d p l a n t n u t r i e n t a v a i l a b i l i t y ( B r o w n 1 9 9 5 ; C h a o n i e t a l . 2 0 0 3 ) . M i c r o b i a l b i o m a s s a n d a c t i v i t i e s i n c r e a s e a f t e r t h e s o i l m i c r o b e s h a v e p a s s e d t h r o u g h t h e g u t o f e a r t h w o r m s ( D a n i e l a n d A n d e r s o n 1 9 9 2 ) . S t u d y i n g e a r t h w o r m p o p u l a t i o n s a n d d i s t r i b u t i o n i n N i g e r i a n s o i l s O w a e t a l . ( 2 0 0 3 ) s h o w e d t h a t e a r t h w o r m s m a k e s i g n i f i c a n t c o n t r i b u t i o n t o t h e s o i l n i t r o g e n , a n d t h a t a p p l i c a t i o n o f e a r t h w o r m s i n a f a r m , o r t h e i r p r o t e c t i o n f r o m f a r m i n g a c t i v i t y d a m a g e s c a n l e a d t o r e d u c t i o n o f t h e q u a n t i t i e s o f i n o r g a n i c f e r t i l i z e r s n e e d e d . S t u d y i n g l o w l a n d r i c e a g r o e c o s y s t e m s O w a e t a l . ( 2 0 0 3 b ) s h o w e d t h a t r i c e s t a n d s t h a t h a v e e a r t h w o r m c a s t s a s s o c i a t e d w i t h t h e i r b a s e s g r e w m o r e t i l l e r s , g r e w t a l l e r , h a d m o r e l e a v e s , m o r e g r a i n s a n d b i g g e r g r a i n s i z e , t h a n o t h e r s s t a n d s l a c k i n g e a r t h w o r m c a s t s a s s o c i a t e d w i t h t h e i r b a s e s . O j e d i r a n 1 9 9 0 r e p o r t e d t h a t i n c r e a s i n g i r r i g a t i o n f r e q u e n c y i n d u c e d a n i n c r e a s e i n t h e s h o o t l e n g t h a n d r o o t g r o w t h o f w h e a t . B o t h r o o t m a s s a n d l e n g t h w e r e r e p o r t e d t o d e c r e a s e s i g n i f i c a n t l y w i t h w a t e r s t r e s s ( O j e d i r a n 1 9 9 0 , S n y m a n 2 0 0 4 ) . T w o m a j o r c h a l l e n g e s c o n f r o n t e x p a n s i o n o f e a r t h w o r m u r i n e i r r i g a t e d f a r m i n g : o n e i s a v a i l a b i l i t y o f w a t e r r e s o u r c e . I r r i g a t i o n o f v e g e t a b l e s r e q u i r e s s i g n i f i c a n t q u a n t i t i e s o f w a t e r o f s u i t a b l e q u a l i t y . T h e s e c o n d i s w a t e r l i f t i n g a n d d i s t r i b u t i o n d e v i c e . O n e t r a d i t i o n a l m e t h o d i s t h e r o p e a n d b u c k e t . A n a l t e r n a t i v e t r a d i t i o n a l m e t h o d i s t h e t r e a d l e p u m p w h i c h o r i g i n a t e d i n B a n g l a d e s h o r m o t o r i z e d p u m p s . T h e p r e s e n t s t u d y i s a i m e d a t c h e c k i n g i f f o l i a r a p p l i c a t i o n o f e a r t h w o r m u r i n e c a n p r o d u c e e n h a n c e m e n t i n t h e g r o w t h p a r a m e t e r s a n d m a r k e t g r o c e r y v a l u e s o f t h e l e a f v e g e t a b l e c r o p A m a r a n t h u s . A n a r g u m e n t i s a l s o p r o v i d e d t h a t t h e f o l i a r a p p l i c a t i o n c a n b e m e c h a n i z e d b y u s e o f a s p r i n k l e r . S u c h a m e c h a n i z a t i o n c a n s i g n i f i c a n t l y i m p r o v e t h e p r o d u c t i o n a n d a v a i l a b i l i t y o f t h i s v e r y i m p o r t a n t l e a f v e g e t a b l e . M A T E R I A L S A N D M E T H O D S E a r t h w o r m u r i n e w a s p r e p a r e d b y p l a c i n g 1 k g l i v e e a r t h w o r m s i n 1 L e a r t h w o r m s a l i n e f o r 1 h r . T h e d e c a n t w a s f u n n e l f i l t e r e d u n d e r s u c t i o n . T h e f i l t r a t e w a s l a b e l e d a s e a r t h w o r m u r i n e . N i n e t y ( 9 0 ) p l a s t i c p l a n t p o t s w e r e l o a d e d e a c h w i t h 1 k g t o p s o i l , s e t i n a n o p e n s p a c e ; a n d p l a n t e d w i t h v i a b l e s e e d s o f A m a r a n t h u s . A f t e r g e r m i n a t i o n , t h e p l a n t s w e r e t h i n n e d d o w n t o o n e p e r p o t . 3 0 p o t s r a n d o m l y s e l e c t e d w e r e r e s e r v e d a n d p r o p e r l y l a b e l e d f o r e a r t h w o r m u r i n e t r e a t m e n t , a n o t h e r 3 0 f o r e a r t h w o r m s a l i n e t r e a t m e n t a n d t h e l a s t 3 0 f o r w a t e r t r e a t m e n t . E a c h p o t w a s w a t e r e d w i t h 5 0 0 m l w a t e r b e t w e e n 6 . 3 0 a m a n d 7 p m d a i l y . U s i n g a h a n d h e l d p l a s t i c s p r a y e r , 3 0 c m 3 o f e a r t h w o r m u r i n e , e a r t h w o r m s a l i n e a n d d i s t i l l e d w a t e r w e r e d a i l y s p r a y e d o n t o t h e l e a v e s o f e a c h p l a n t i n t h e r e s p e c t i v e p o t s . T h e a p p l i c a t i o n w a s e v e r y m o r n i n g . 3 9 4 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 5 : 3 9 3 - 3 9 8 O l u g b e m i g a e t a l . , 2 0 1 1

O n a r e g u l a r w e e k l y b a s i s , t h e h e i g h t o f t h e p l a n t i n e a c h p o t w a s m e a s u r e d f r o m t h e g r o u n d l e v e l t o t h e a p i c a l b u d , u s i n g a m e t e r r u l e . T h e w i d e s t s t e m g i r t h w a s m e a s u r e d a t t h e g r o u n d l e v e l , u s i n g a t h r e a d a n d p l a s t i c r u l e r . T h e l e n g t h s a n d w i d e s t d i a m e t e r s o f t h e l o w e s t ( a n d l a r g e s t ) t h r e e l e a v e s o n a p l a n t w e r e m e a s u r e d u s i n g a p l a s t i c r u l e r . T h e t o t a l n u m b e r o f l e a v e s o n e a c h p l a n t w a s r e c o r d e d . A t t h e e n d o f t h e f i f t h w e e k a n a d d i t i o n a l f a c t o r , s t o m a t a l d i a m e t e r , w a s m e a s u r e d a n d t h e e x p e r i m e n t w a s t e r m i n a t e d . T o m e a s u r e t h e s t o m a t a l d i a m e t e r , n a i l v a n i s h w a s a p p l i e d t o t h e l o w e s t g r e e n l e a f o n a p l a n t , i n o r d e r t o t a k e a n i m p r e s s i o n o f t h e s t o m a t a p o r e s . T h e v a n i s h w a s a l l o w e d t o d r y , c a r e f u l l y p e e l e d o f f , p l a c e d o n a l a b e l e d m i c r o s l i d e a n d t a k e n t o t h e l a b o r a t o r y . U s i n g a s t a g e m i c r o m e t e r a n d e y e p i e c e g r a t i c u l e , t h e s t o m a t a l d i a m e t e r s w e r e m e a s u r e d . T h e r e s u l t i n g d a t a w e r e a n a l y z e d u s i n g t h e S t a t i s t i c a l P a c k a g e f o r S o c i a l S c i e n c e s ( S P S S ) V e r s i o n 1 5 . A n a l y s i s o f v a r i a n c e , L S D a n d D u n c a n m u l t i p l e r a n g e t e s t s w e r e p e r f o r m e d o n t h e d a t a , i n o r d e r t o t e s t t h e s i g n i f i c a n c e o f t h e d i f f e r e n c e s a t p = 0 . 0 5 . R E S U L T S C o m p a r e d t o t h e c o n t r o l s , a p p l i c a t i o n o f e a r t h w o r m u r i n e p r o d u c e s a b o u t 2 8 % i n c r e a s e i n p l a n t h e i g h t , 2 0 % i n n u m b e r o f l e a v e s p e r p l a n t , 1 6 6 % i n p l a n t g i r t h ( T a b l e 1 ) , 1 7 % i n l e a f l e n g t h a n d a b o u t 4 0 % i n l e a f a r e a ( T a b l e 2 ) . I t a l s o p r o d u c e s a n i n c r e a s e o f a b o u t 1 9 % i n s t o m a t a l p o r e d i a m e t e r ( T a b l e 3 ) . D I S C U S S I O N H i t h e r t o , t h e e f f e c t s o f e a r t h w o r m s o n p l a n t s h a v e b e e n v i e w e d v i a t h e i r i m p a c t s o n t h e s o i l . T h e p r e s e n t w o r k s h o w s t h a t e a r t h w o r m u r i n e c a n a f f e c t p l a n t s m o r e d i r e c t l y . F r o m a g r o n o m i c c o n s i d e r a t i o n s , t h e g a i n i n h e i g h t o r l e n g t h o f a c r o p i s a d e s i r a b l e e f f e c t s i m i l a r t o t h e e f f e c t o f o r g a n i c a n d i n o r g a n i c f e r t i l i z e r s . F o r a l e a f v e g e t a b l e , i t s h o r t e n s t h e t i m e t a k e n f o r t h e c r o p t o r e a c h t a b l e s i z e . I t m e a n s s a v i n g s i n t i m e a n d c o s t o f o p e r a t i o n s b e f o r e t h e c r o p i s s o l d f o r a m o n e t a r y g a i n . F r o m t h e b u y e r s ’ a n g l e , t h e l e n g t h e n i n g o f t h e v e g e t a b l e s t i c k p r o d u c e s a v i s u a l a d v a n t a g e . I n l o c a l g r e e n g r o c e r i e s , b u y e r s e x a m i n e t h e l e n g t h o f t h e s t i c k s o f t h e v e g e t a b l e , a n d p r e f e r t h o s e t h a t a r e l o n g . F r o m r e s e a r c h a n g l e , t h i s r e s u l t i s s i m i l a r t o t h e e a r l i e r r e s u l t s o f O w a e t a l . ( 2 0 0 2 ) , O w a e t a l . ( 2 0 0 3 ) , O w a e t a l . ( 2 0 0 4 a , b ) A n d i t i n d i c a t e s t h a t b e y o n d j u s t p r o v i d i n g n i t r o g e n a n d a m m o n i a t o p l a n t s t h r o u g h t h e s o i l , e a r t h w o r m u r i n e p r o v i d e s s o m e g r o w t h h o r m o n e . T h a t p l a n t g i r t h i s g r e a t l y i n c r e a s e d b y e a r t h w o r m u r i n e i s b e n e f i c i a l i n m a n y w a y s . I n t h e c u r r e n t d r i v e t o m i n i m i z e a r t h e r o g e n e s i s a n d o t h e r d i e t - r e l a t e d d i s e a s e s , t h e r e i s a g r o w i n g e m p h a s i s o n v e g e t a r i a n i s m , e s p e c i a l l y t h e u s e o f i n t a k e f i b e r s t o r e d u c e d i e t a r y c h o l e s t e r o l a b s o r p t i o n a t t h e v i l l i l e v e l . A m o n g t h e l o c a l c o m m u n i t y , n o t o n l y t h e l e a v e s o f A m a r a n t h u s a r e s h r e d d e d f o r c o o k i n g , b u t a l s o t h e s o f t s u c c u l e n t s t e m . T h u s , t h e a p p l i c a t i o n o f e a r t h w o r m u r i n e c o u l d b e i n d i r e c t l y c o n t r i b u t i n g J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 5 : 3 9 3 - 3 9 8 3 9 5 O l u g b e m i g a e t a l . , 2 0 1 1 N M e a n S t d . D e v M i n i m u m M a x i m u m % G a i n i n p a r a m e t e r r e l a t i v e t o c o n t r o l H e i g h t o f p l a n t ( c m ) E a r t h w o r m u r i n e 3 0 4 0 . 3 0 2 a 6 . 5 1 0 2 2 8 . 4 5 6 . 2 2 8 . 0 5 0 2 S a l i n e w a t e r 3 0 3 3 . 4 1 1 b 5 . 7 1 3 2 2 3 . 4 4 8 . 6 6 . 1 5 7 5 9 4 W a t e r ( c o n t r o l ) 3 0 3 1 . 4 7 3 b 4 . 9 7 9 7 2 1 . 8 4 1 . 1 A v e r a g e 9 0 3 5 . 0 6 2 6 . 8 5 8 5 2 1 . 8 5 6 . 2 N o o f l e a v e s E a r t h w o r m u r i n e 3 0 1 2 . 1 0 a 2 . 8 4 5 7 1 6 2 0 . 1 9 8 6 8 S a l i n e w a t e r 3 0 1 0 . 7 0 b 2 . 0 5 4 1 1 3 6 . 2 9 1 3 9 1 W a t e r ( c o n t r o l ) 3 0 1 0 . 0 7 b 1 . 7 8 0 4 1 2 A v e r a g e 9 0 1 0 . 9 6 2 . 4 0 3 1 1 6 P l a n t g i r t h a t g r o u n d l e v e l ( c m ) E a r t h w o r m u r i n e 3 0 3 . 6 2 7 a . 5 8 3 6 2 . 5 5 . 1 1 6 6 . 4 0 5 5 S a l i n e w a t e r 3 0 1 . 6 6 0 b . 3 0 0 1 1 . 3 2 . 2 2 1 . 9 3 9 2 8 W a t e r ( c o n t r o l ) 3 0 1 . 3 6 1 c . 0 6 8 7 1 . 3 1 . 5 A v e r a g e 9 0 2 . 2 1 6 1 . 0 7 8 5 1 . 3 5 . 1 T a b l e 1 : E f f e c t s o f f o l i a r a p p l i c a t i o n o f e a r t h w o r m u r i n e o n t h e h e i g h t , n u m b e r o f l e a v e s a n d s t e m g i r t h o f A m a r a n t h u s N o t e : V a l u e s l a b e l e d w i t h s a m e l e t t e r a r e n o t s i g n i f i c a n t d i f f e r e n t , o t h e r s w i t h d i f f e r e n t l e t t e r s a r e s i g n i f i c a n t l y d i f f e r e n t .