2種昆蟲蟲糞對辣椒生長及果實品質的影響

張連俊，李金蘭，張 帥，張廣杰，楊 柳，徐 韜，馬德英，劉玉升

(1.新疆農業大學農學院，農林有害生物監測與安全防控重點實驗室，烏魯木齊 830052；2.山東農業大學植物保護學院，山東泰安 271018)

0 引 言

【研究意義】黃粉蟲Tenebriomolitor(L)屬鞘翅目、擬步甲科，是一種常見的倉儲害蟲[1]。黃粉蟲的營養豐富、經濟價值高[2, 3]，當前黃粉蟲的研究主要集中于有機廢棄物的轉化，由于黃粉蟲食性廣、食量大的特點，可轉化的有機廢棄物眾多，其中李小龍[4]、熊曉莉[5]、曾祥偉[6]、鄭燕玲[7]、何勇[8]等分別利用黃粉蟲轉化玉米和紅薯秸稈、雞糞、牛糞、浮萍、菌糠等農業廢棄物，對其資源化利用[9]。白星花金龜Protaetia(Liocola)brevitarsis(Lewis)屬鞘翅目、金龜科花金龜亞科[10]。楊誠[11]、孫晨可[12]、張廣杰等[13]利用白星花金龜幼蟲取食玉米秸稈、菌糠、小麥秸稈、花生殼等農業有機廢棄物，產出蟲糞呈橢圓形顆粒狀，干燥、無異味，體積小，富含腐殖酸及各種營養成分[14]。【前人研究進展】其中黃金麗[15]發現施用黃粉蟲幼蟲蟲糞可顯著提高黃瓜、番茄、菠菜和蘿卜的品質及產量，提高土壤有機質，改善土壤結構增加肥力；駱洪義等[16]通過施用黃粉蟲蟲糞使油菜增產，VC含量提高。劉福順等[17]研究發現，白星花金龜蟲糞可提高櫻桃蘿卜的產量，在提高土壤肥力、改變土壤微生物群落等方面也有一定的作用。【本研究切入點】2種蟲糞因其干燥無異味、顆粒均勻、營養元素豐富，是天然的顆粒有機肥，具有很高發展潛力，但相關研究較少。研究2種昆蟲蟲糞對辣椒生長及果實品質的影響。【擬解決的關鍵問題】在種植土壤中分別添加不同比例的黃粉蟲幼蟲蟲糞和白星花金龜幼蟲蟲糞，采用盆栽試驗，以辣椒作為試驗對象，測定不同處理辣椒的株高、葉綠素、產量以及果實品質，分析添加不同比例的2種幼蟲蟲糞對辣椒生長發育及果實品質的影響，為黃粉蟲幼蟲和白星花金龜幼蟲的蟲糞在蔬菜種植中的應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2019年5～8月在新疆瑪納斯縣塔西河乳泉牧業發展專業合作社。

供試辣椒：品種為精選螺絲椒由昌吉市亞華種苗有限公司生產加工，于當地市場購買幼苗用于定植,其株高均在15 cm左右；選擇上口徑32 cm，下口徑22 cm，高31 cm的花盆。

供試種植土取自試驗地點周邊的大田土壤，其有機質含量為5.62 g/kg、堿解氮含量為16 mg/kg、速效磷含量為15.2 mg/kg、速效鉀含量為116 mg/kg。

供試蟲糞：黃粉蟲幼蟲蟲糞由乳泉牧業飼養以餐廚廢棄物為食的黃粉蟲產生的幼蟲蟲糞；白星花金龜幼蟲蟲糞由乳泉牧業飼養以牛糞為食的白星花金龜產生的幼蟲蟲糞。經測定黃粉蟲幼蟲蟲糞、白星花金龜幼蟲蟲糞具體營養成分。表1

表1 黃粉蟲和白星花金龜的幼蟲蟲糞營養狀況Table 1 Tenebrio molitor larvae dung and Protaetia (Liocola) brevitarsis larvae dung nutritional status

儀器：卷尺、游標卡尺、便攜式手持葉綠素儀(SPAD-502 plus型，日本柯尼卡美能達公司)、電子天平(LT3002型，常熟市天量儀器有限責任公司)、紫外分光光度計(uv-1800型，日本島津有限公司)等。

試劑：硫酸(四川西隴化工股份有限公司)、氫氧化鈉(天津致遠化學試劑有限公司)、氨水(天津致遠化學試劑有限公司)、鹽酸(四川西隴化工股份有限公司)、蒽酮(上海科豐實業有限公司)、硝酸鉀(國藥集團化學試劑有限公司)、亞鐵氰化鉀(天津光復精細化工研究所)等。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

采用盆栽試驗，每盆總重量設定為10 kg，設1個不添加任何蟲糞的對照處理CK；黃粉蟲幼蟲蟲糞共設5個處理，按總重的0.5%、1%、2%、4%、8%比例和種植土混合；白星花金龜幼蟲蟲糞共設6個處理，按總重的2.5%、5%、10%、20%、40%、80%比例和種植土混合；每處理重復3次。在辣椒生長發育過程中不添加任何養分，統一澆水管理。2019年5月19日定植辣椒幼苗，開始統一管理，定植后第15、30、60和90 d測定株高及莖寬；定植后第50～90 d收獲，收獲期每20 d測定葉綠素含量直至試驗結束；選取坐果時間一致的健康辣椒果實，小心裝袋保存于-20℃冰箱，后期于實驗室測定品質指標。

1.2.2 指標測定

定植后第50～90 d測定辣椒產量；使用蒽酮比色法測定辣椒總糖含量[18]；使用紫外分光光度法測定辣椒硝酸鹽含量[19]及VC含量[20]；葉綠素含量使用便攜式SPAD-502 plus葉綠素儀器測定。

1.3 數據處理

采用Excel對試驗數據統計并處理；使用SPSS19.0進行分析，采用Duncan’s新復極差法進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 黃粉蟲幼蟲蟲糞對辣椒生長及果實品質的影響

2.1.1 黃粉蟲幼蟲蟲糞對辣椒株高的影響

研究表明，施加黃粉蟲幼蟲蟲糞的辣椒，除8%處理在定植10 d內全部死亡外，其余辣椒株高均隨定植天數的增加而增高且生長狀態正常。定植第15 d時，0.5%處理辣椒株高最高，為26.33 cm，與其他處理相比均差異顯著(P<0.05，下同)；CK、1%、2%和4%處理之間辣椒株高差異不顯著。定植30 d時，0.5%和1%處理辣椒株高較高，為50.63和48.60 cm，與CK、2%和4%處理相比差異顯著；4%處理與CK處理辣椒株高差異顯著。定植第60 d時，各處理之間辣椒株高差異不顯著。定植第90 d時，1%處理辣椒株高最高，為71.40 cm，與CK和0.5%處理相比差異顯著；CK、0.5%、2%和4%處理之間差異不顯著。圖1

圖1 不同比例黃粉蟲幼蟲蟲糞下辣椒株高變化Fig.1 Effects of Tenebrio molitor larvae on pepper plant height

2.1.2 黃粉蟲幼蟲蟲糞對辣椒葉綠素含量影響

研究表明，在辣椒整個收獲期中CK處理葉綠素含量先增長后降低，1%處理葉綠素含量持續增長，4%處理葉綠素含量持續降低，其他處理相差不大。在定植第50 d時，1%處理辣椒葉綠素含量最高，為66.39，顯著高于其他處理；0.5%、2%和4%處理與CK處理相比辣椒葉綠素含量差異顯著。定植第70 d時，1%處理辣椒葉綠素含量最高，為71.5，顯著高于其他處理；2%處理與CK和4%處理相比辣椒葉綠素含量差異顯著；CK、0.5%和1%處理之間辣椒葉綠素含量差異不顯著。定植第90 d時，1%處理辣椒葉綠素含量最高，為73.39，顯著高于其他處理；0.5%處理與CK和4%處理相比辣椒葉綠素含量顯著差異；0.5%和2%處理之間辣椒葉綠素含量差異不顯著。圖2

2.1.3 黃粉蟲幼蟲蟲糞對辣椒產量的影響

隨著黃粉蟲幼蟲蟲糞含量的增加，辣椒產量有增有減。其中1%處理辣椒的單株產量最高，為278.23 g/株，4%處理辣椒單株產量最低，為167.69 g/株。1%和2%處理與CK和4%處理相比辣椒的單株產量差異顯著；0.5%處理與4%處理相比辣椒的單株產量差異顯著。圖3

圖2 不同比例黃粉蟲幼蟲蟲糞下辣椒葉綠素含量變化Fig.2 Effects of Tenebrio molitor larvae on chlorophyll content in pepper

圖3 不同比例黃粉蟲幼蟲蟲糞下辣椒產量變化Fig.3 Effects of Tenebrio molitor larvae on pepper yield

2.1.4 黃粉蟲幼蟲蟲糞對辣椒果實品質的影響

研究表明，1%處理辣椒果實VC含量最高，為117.15 mg/kg，與其他處理相比差異顯著；其次為2%處理的91.36 mg/kg，與CK、0.5%和4%處理相比差異顯著；0.5%處理與4%處理的辣椒果實VC含量相比差異顯著，而CK處理與4%處理的辣椒果實VC含量差異不顯著。1%處理辣椒果實總糖含量最高，為4.21%，但各處理之間差異不顯著。0.5%、1%和2%處理辣椒果實硝酸鹽含量較高，分別為263.24、299.60和279.49 mg/kg，與CK和4%處理相比差異顯著。表2

2.2 白星花金龜幼蟲蟲糞對辣椒生長及果實品質的影響

2.2.1 白星花金龜幼蟲蟲糞對辣椒株高的影響

研究表明，施加白星花金龜幼蟲蟲糞的辣椒均正常生長，各處理下的辣椒株高隨定植天數的增加而增高，定植第15 d時，各處理之間辣椒株高差異不顯著。定植30 d時，2.5%和10%處理的辣椒株高較高，為40.63與40.60 cm，與CK、40%和80%處理相比差異顯著；CK、5%、20%、40%和80%處理之間辣椒株高差異不顯著。定植60 d時，各處理之間辣椒株高差異不顯著。定植90 d時，20%處理辣椒株高最高，為72.83 cm，與CK和2.5%處理相比差異顯著；2.5%～10%處理間沒有顯著差異，與CK處理間差異不顯著。圖4

表2 不同比例黃粉蟲幼蟲蟲糞下辣椒果實品質變化Table 2 Effects of Tenebrio molitor larvae on pepper fruit quality

圖4 不同比例白星花金龜幼蟲蟲糞下辣椒株高變化Fig.4 Effects of Protaetia (Liocola) brevitarsis larvae on pepper plant height

2.2.2 白星花金龜幼蟲蟲糞對辣椒葉綠素含量影響

研究表明，在整個辣椒收獲期CK處理辣椒葉綠素含量先增高后降低，5%、10%、20%、40%和80%處理辣椒葉綠素含量均有不同程度增長，2.5%處理辣椒葉綠素含量則相差不大。在定植第50 d時，20%處理辣椒葉綠素含量最高，為61.44，顯著高于其他處理；10%、40%和80%處理與CK處理相比辣椒葉綠素含量顯著差異。定植第70 d時，20%、40%和80%處理辣椒葉綠素含量較高，值分別為64.09、61.99和62.15，與CK、2.5%和5%處理相比差異顯著。定植第90 d時，80%處理葉綠素含量最高，值為67.14，與CK、2.5%、5%和10%處理相比差異顯著；20%處理與CK、2.5%和5%處理辣椒葉綠素含量差異顯著；隨著白星花金龜幼蟲蟲糞含量的降低，5%、2.5和CK處理辣椒葉綠素含量依次顯著降低。圖5

圖5 不同比例白星花金龜幼蟲蟲糞下辣椒葉綠素含量變化Fig.5 Effects of Protaetia (Liocola) brevitarsislarvae on chlorophyll content in pepper

2.2.3 白星花金龜幼蟲蟲糞對辣椒產量的影響

研究表明，白星花金龜幼蟲蟲糞含量較低時辣椒產量的影響不明顯，中等含量時辣椒產量較高，而含量過高又會降低其產量。其中40%處理辣椒單株產量最高，為291.45 g/株，5%處理辣椒單株產量最低，為114.90 g/株。20%和40%處理與CK、2.5%、5%、10%和80%處理相比辣椒單株產量差異顯著；CK、2.5%、10%和80%處理與5%處理相比辣椒的單株產量差異顯著。圖6

圖6 不同比例白星花金龜幼蟲蟲糞下辣椒產量變化Fig.6 Effects of Protaetia (Liocola) brevitarsis larvae on pepper yield

2.2.4 白星花金龜幼蟲蟲糞對辣椒果實品質的影響

研究表明，白星花金龜幼蟲蟲糞對辣椒果實維生素含量影響較大，其中20%處理辣椒果實維生素含量最高，為144.76 mg/kg，與其他處理差異顯著；其次為40%處理的87.06 mg/kg，與CK、2.5%、5%、10%和80%處理相比辣椒果實VC含量差異顯著；5%和10%處理與2.5%處理的辣椒果實VC含量顯著差異。20%和80%處理辣椒果實總糖含量相似且較高，分別為4.01%和4.05%，與5%處理相比差異顯著。80%處理硝酸鹽含量最高，為264.89 mg/kg，但各處理之間辣椒果實硝酸鹽含量差異不顯著。表3

表3 不同白星花金龜幼蟲蟲糞下辣椒果實品質變化Table 3 Effects of Protaetia (Liocola) brevitarsislarvae on pepper fruit quality

3 討 論

3.1 2種蟲糞的不同比例對辣椒生長發育的影響

比較在土壤中施用不同比例的黃粉蟲幼蟲蟲糞或白星花金龜幼蟲蟲糞對定植后辣椒生長發育以及果實品質的影響后發現，施加黃粉蟲和白星花金龜幼蟲蟲糞對辣椒的生長發育有一定的促進作用，與吳翔等[21]的結果一致。其中施用黃粉蟲幼蟲蟲糞1%的辣椒生長發育狀況最好，施用2%次之，與楊誠等[11]發現添加1.5%黃粉蟲幼蟲蟲糞可以顯著提高油菜地上、地下生物量的結果相似。但黃粉蟲幼蟲蟲糞出現用量少對辣椒的生長發育促進作用不明顯，用量過多會抑制辣椒生長發育乃至死亡的情況，這與王久興等[22]利用黃粉蟲幼蟲蟲糞培育黃瓜幼苗的結果一致，其主要原因可能為未腐熟的黃粉蟲幼蟲蟲糞在腐解時吸水力強,與種子或幼苗爭奪水分，并造成局部高溫和高濃度而發生燒苗[23]，這也是直接導致施用8%黃粉蟲幼蟲蟲糞的辣椒幼苗未能定植而死亡的原因。在施加白星花金龜幼蟲蟲糞的研究中，施用白星花金龜幼蟲蟲糞20%和40%能使辣椒幼苗定植后更好的生長，與劉福順等[17]使用600 g(30%)白星花金龜幼蟲蟲糞種植櫻桃蘿卜最佳的結果相似。多地多蔬菜種類研究表明，2種昆蟲蟲糞均對蔬菜具有促進生長的作用，黃粉蟲蟲糞適宜的添加比例為土壤的1%～1.5%，而白星花金龜蟲糞適宜的添加量為土壤的20%～40%。

研究中，施用黃粉蟲幼蟲蟲糞1%的辣椒葉綠素含量最高，其株高也最高，有利于辣椒進行光合速率積累生物量在收獲期形成果實，從而提高辣椒果實產量。施用白星花金龜幼蟲蟲糞20%的辣椒株高最高，施用80%的辣椒葉綠素含量最高，但產量都遜于施用40%的辣椒，除葉綠素與株高外，還有其他因素影響辣椒產量。在試驗結束時，不添加蟲糞的辣椒葉綠素持續走低，葉片開始發黃凋落，不足以繼續產生果實，而添加合適比例蟲糞的辣椒植株葉綠素含量依然較高，葉片深綠有活力，仍具有生產果實的潛力。

3.2 2種蟲糞的不同比例對辣椒果實品質的影響

VC和糖類是評價蔬菜品質的重要指標，硝酸鹽是衡量蔬菜是否可食用的健康指標，在試驗中，施用1%黃粉蟲幼蟲蟲糞可顯著提高辣椒果實VC含量且總糖含量最高，而且硝酸鹽含量也顯著提高達到了299.60 mg/kg，這與熊曉莉等[5]添加黃粉蟲幼蟲蟲糞會提高油菜硝酸鹽含量的結果一致；施用白星花金龜幼蟲蟲糞20%可顯著提高辣椒果實VC含量且總糖含量較高，不過硝酸鹽含量卻沒有顯著提高為247.82 mg/kg。添加2種合適比例的幼蟲蟲糞均能有效提高辣椒果實的品質，而硝酸鹽這類有害物質在施用黃粉蟲幼蟲蟲糞的辣椒果實中有所提高，在施用白星花金龜幼蟲蟲糞的辣椒果實中并沒有增加，但添加2種幼蟲蟲糞的辣椒果實硝酸鹽含量遠低于432 mg/kg的蔬菜安全食用標準[24]。

3.3 2種幼蟲蟲糞之間的差異

未加工的黃粉蟲蟲糞和白星花金龜蟲糞的總養分(氮、磷和鉀)的質量分數均高于5%，已達到有機肥總養分的相關標準，但2種蟲糞的施用卻大不相同，黃粉蟲蟲糞施用量范圍較小，僅在0.5%～2%，超過則會影響辣椒的生長發育及果實產量，甚至會出現燒苗現象；白星花金龜蟲糞的施用量范圍較大，為20%～40%，超過或過低均不會引起燒苗現象，但依然會影響辣椒生長發育及果實產量。

4 結 論

4.1添加0.5%和1%的黃粉蟲蟲糞種植的辣椒在生長發育前中期能夠顯著促進辣椒株高的生長，添加1%黃粉蟲蟲糞種植的辣椒在生長發育后期對辣椒株高促進作用最顯著。添加0.5%、1%、2%黃粉蟲蟲糞促進辣椒收獲期的葉綠素含量的合成效果顯著。添加1%和2%的黃粉蟲蟲糞提高辣椒的單株產量效果顯著。添加1%黃粉蟲蟲糞能顯著提高辣椒果實的品質，但相對的也顯著提高了辣椒果實的硝酸鹽含量。添加20%白星花金龜蟲糞對辣椒株高有顯著促進作用。添加20%、40%和80%白星花金龜蟲糞促進辣椒葉綠素含量的合成效果顯著。添加20%和40%白星花金龜蟲糞提高辣椒單株產量效果顯著。添加20%白星花金龜蟲糞能顯著提高辣椒果實品質，而且硝酸鹽含量并未增加。

4.2施用1%的黃粉蟲幼蟲蟲糞處理的辣椒各項數據都是最大值，最終株高為71.4 cm、葉綠素含量(SPAD值)為73.39、產量為278.23 g/株、VC含量為117.15 mg/kg、總糖含量為4.21%、硝酸鹽含量為299.60 mg/kg，其次為施用2%處理;施用20%白星花金龜幼蟲蟲糞的辣椒各項數據均排在前列，最終株高為72.83 cm、葉綠素含量(SPAD值)為66.37、產量為272.18 g/株、VC含量為114.76 mg/kg、總糖含量為4.01%、硝酸鹽含量為247.82 mg/kg,其次為施用40%處理。黃粉蟲幼蟲蟲糞及白星花金龜幼蟲蟲糞在辣椒種植中的合理施用范圍分別為1%～2%和20%～40%。