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蚯蚓与人类的关系十分密切，我国最早在距今2 500年前的《诗经》中已有记载。唐朝东方虬的《蚯蚓赋》中对蚯蚓的形态、习性等有绘影绘声的描述：“雨欲垂而乃见，暑既至而先鸣，乍逶迤而缮曲，或宛转而蛇行。内乏筋骨，外无手足，任性而上，击物便曲”。1578年，明朝著名医学家李时珍在《本草纲目》中对蚯蚓的形态结构和生活习性也有详细的记载，称蚯蚓为“地龙”而入药。1837年，达尔文在《通过蚯蚓的活动植物土壤的形成》中系统阐述了蚯蚓在形成和改良土壤及考古学上的功绩。目前，蚯蚓除作为传统的中药外，还可提取蚓激酶、氨基酸，作为轻工业的原料，生产美肤剂化妆品，亦可作为现代畜牧业、渔业的优良饲料和饵料。除此之外，人们还利用蚯蚓来改良土壤，培肥地力，有的还用它处理城市垃圾、治理环境污染等。
蚯蚓在中医学上称为“地龙”，是重要的中药材之一。蚯蚓药用始载于《神农本草经》，以历代本草多有收载。明朝李时珍在《本草纲目》中称之具有通经活络、活血化瘀的作用，记载了应用蚯蚓的中药处方40多个。我国传统中医认为，地龙性寒味咸，归肝、脾、膀胱经，具有清热定惊、通络、平喘、利尿的功效，传统用于治疗高热神昏、惊痫抽搐、关节痹痛、肢体麻木、半身不遂、肺热咳喘、尿少水肿及高血压等。
近年来，随着科学技术的进步，人们对蚯蚓的药用成分、药理作用进行了深入的研究。据分析，蚯蚓体内含有地龙素、地龙解热素、地龙解毒素、黄嘌呤、抗组织胺、胆碱、核酸衍生物等多种药用成分。现代生物科学技术，可以从蚯蚓体内提取多种药用成分（如蚓激酶、地龙素等）制成防治疾病的保健品，如抗脑血栓的溶栓胶囊、百奥蚓激酶、龙津胶囊、血脂康等。还可从蚯蚓体内提取各种氨基酸和各种酶类，它们是一类极好的化妆品原料，由蚯蚓提取物制作成的化妆品——橘油蚯蚓霜，有促进皮肤新陈代谢、防止皮肤老化、增强其弹性、延缓衰老的功效。蚯蚓的浸出液对久治不愈的慢性溃疡和烫伤都有一定的疗效。
随着社会的进步和科学技术的发展，人们的食品结构已经或正在从淀粉类转向蛋白质类，尤其是在一些经济较为发达的国家，肉类食物几乎占人们食品的1/2。为满足人们对蛋白质食品的需求，世界各国畜禽、水产养殖业迅速发展，对动物性蛋白质饲料的需求量越来越大，加之环境污染，对鱼类的滥捕，导致鱼粉等动物性蛋白质饲料严重供应不足，开辟蛋白质饲料的新来源已成为迫切需要解决的问题。综合衡量某一种饲料营养价值的高低，除看蛋白质含量外，还要看蛋白质的品质如何，即蛋白质的氨基酸种类及其含量、比例。据报道，蚯蚓蛋白质中含有不少氨基酸，这些氨基酸是畜、禽和鱼类生长发育所必需的，其中含量最高的是亮氨酸，其次是精氨酸和赖氨酸。蚯蚓蛋白质中精氨酸含量为花生蛋白质的2 倍，是鱼蛋白的3 倍；色氨酸的含量则为动物血粉蛋白的4 倍，为牛肝的7 倍。蚯蚓的脂肪含量也较高，每千克代谢能约12260焦耳，仅次于玉米，而高于秘鲁鱼粉、饲用酵母和豆饼。蚯蚓体内还含有丰富的维生素A、维生素B、维生素E、各种矿物质及微量元素。据测定，每100克蚯蚓体内含有维生素B 1 0.25毫克，维生素B 2 2.3毫克。蚯蚓体内铁的含量是豆饼的10倍以上，为鱼粉的14倍；铜的含量为鱼粉的2 倍；锰的含量是豆饼或鱼粉的4~6倍；锌的含量为豆饼或鱼粉的3 倍以上；尤其是蚯蚓体内磷的利用率高达90%。由此可见，蚯蚓是名副其实的优质蛋白质饲料新资源。
目前，国内外许多饲料厂将蚯蚓粉作为动物的配合饲料成分用于养猪、养鸡、养鱼等。实践证明，用蚯蚓饲喂的猪、鸡、鸭和鱼生长快，味道鲜美，其主要原因在于蚯蚓蛋白质含量丰富，而且容易被畜、禽和鱼类消化吸收。资料表明：在饲料中添加2%~3%的蚯蚓粉饲喂各种动物，猪生长速度提高74.2%以上；鸡的产蛋量提高17%~25%，生长速度加快30%~100%；鳖可增产30%~60%；黄鳝体重增长40%；对虾、河蟹、鳗鱼等均增产30%以上，饲料成本下降40%~60%。
著名生物学家达尔文在1881年编著的《蚯蚓的习性和它对形成植物土壤的作用》一书中就写到，蚯蚓是农业的犁手，是改良土壤的能手等。团粒结构是农业上最好的土壤结构，而蚯蚓能使土壤形成团粒结构。一般蚯蚓吞食有机物和泥土，经过砂囊研磨、体内消化酶和微生物的作用，消化分解后合成的钙盐连同蚯蚓钙腺排出的碳酸钙形成黏结土粒。蚯蚓排出的蚓粪也是具有团粒结构的土粒。蚓粪同时为微生物生长、繁殖提供了良好的基质。所以，蚯蚓在土壤中不断地纵横钻洞和吞土排粪等生命活动，不仅能改变土壤的物理性质，而且还能改变土壤的化学性质，使板结贫瘠的土壤变成疏松多孔、通气透水、保墒肥沃而能促进作物根系生长的团粒结构。近年来，有人研究了蚯蚓对土壤结构形成的速度，并通过形态和微结构的观测研究，蚯蚓团聚体的性质及有机和无机复合体的电子显微镜观察，认为蚯蚓具有较高的水稳定性及优良的供肥、保肥能力，称之为“微型的改土车间”。
蚓粪较之畜粪的磷、钾、钙及有机物的含量高出数倍，其肥力比畜粪要好。实验证明，蚓粪中腐殖质含量较之原土提高36%~160%，全氮增加38%~229%，速效氮增加75%~105%，速效磷增加20%~68%，速效钾增加19%~36%。蚯蚓每时每刻都在吞食大量的有机物和土壤，把蚓粪和其他代谢产物排泄到土壤中，从而增加了土壤肥力，使栽培的植物生长、发育良好，而且还可增强植物抗病害的能力。另外，可利用园林中的落果、秸秆、厩肥、沼气池内容物、废渣、食用菌渣等有机物，并且还可与养蘑菇、养蜗牛、养猪、养牛等结合起来进行蚯蚓养殖，发展生态农业，不仅提高有机物中氮素、碳素的利用率，而且由于进行了综合利用，能产生明显的经济效益、社会效益和生态效益。
由于现代工农业的迅猛发展，众多的工业废物被排出，造成严重的公害；农药的过度使用，污染了成片的良田，人类环境遭到严重污染，直接影响人类的健康，亟待采取保护措施，这已成为国际性问题。蚯蚓在地球上分布广、数量多，是巨大的生物资源，其主要以腐烂的有机物为食，分解、转化有机物的能力很大，对于自然界的物质循环和生态平衡具有重要的作用。众所周知，土壤微生物对死亡的动物尸体、植物残体的分解起着重要的作用，但是植物的落叶、秸秆、牲畜粪便、动物的甲壳和角质等，则必须先经过蚯蚓等土壤动物的破碎，微生物才能进一步分解。蚯蚓的掘穴松土，破碎、分解有机物，更为土壤微生物的大量繁殖创造了良好的条件，增强了土壤微生物的活性，而且蚯蚓的消化道也成为某些土壤微生物继续活动的场所。如果在地球上没有蚯蚓等土壤动物及微生物参与动植物残体的分解、还原，那么就会尸体遍野，其后果是难以想象的。
蚯蚓能分泌出许多特殊的酶类，有着惊人的消化能力。世界上许多国家利用蚯蚓来处理如食品加工、酿造、造纸、木材加工及纺织等行业的浆、渣、污泥等废弃物。在日本用蚯蚓来处理造纸污泥已进入实用化的阶段，如日本静冈县在1987年建成的蚯蚓工厂，每月可处理有机废物和造纸厂的纸浆3 000吨，而且还生产蚯蚓饲料添加剂，以满足人工养殖蚯蚓的需要。另外，还可以利用蚯蚓处理畜禽和水产品加工厂的废弃物和废水，用蚓粪中的微生物群来分解废水中的污泥，使之产生沉淀，可以达到净化污水的目的。
蚯蚓对农药和重金属镉、铅、汞等的积聚能力很强。如对六六六、DDT（双氯苯基三氯乙烷）、PCB（多氯联二苯）等农药的积聚能力可以比外界大10倍，对重金属铬、铅、汞等积聚能力要比土壤大2.5~7.2倍。目前，世界上有些国家还利用蚯蚓来处理农药和重金属类有害物质，如美国、英国等国在农田或重金属矿区附近的耕作区放养大量的蚯蚓，让有害的农药或重金属富集到蚯蚓的身体里，使已荒芜的农田又变得肥沃起来，能够再次用来种庄稼。
在处理城市生活垃圾和商业垃圾方面，蚯蚓能起很大的作用，如加拿大在1970年建立的蚯蚓养殖场，每周可以处理约75吨垃圾，在北美洲有一个蚯蚓养殖场，可以处理100万人口的城市生活垃圾。用蚯蚓处理垃圾，不仅可以节约烧毁垃圾所需耗费的能源，而且经过蚯蚓处理的垃圾还可作为农田肥料，用于增产农作物。