黑水虻蟲糞肥對土壤理化性質及煙草生長的影響

趙 毅，耿偉娜，王小波，徐曉燕

（天津農學院農學與資源環境學院，天津 300392）

隨著農業的迅速發展，化肥濫用已經成為作物種植過程中不可忽視的問題。特別是因為濫用化肥導致的土壤結構變差、環境污染等問題引起了人們的重視[1-2]。提升煙葉品質離不開適宜的植煙土壤，如今部分煙區土壤板結及鹽漬化現象加重，適量施用有機肥成為改良土壤理化性質的有效手段[3-4]。煙草生產上常用的有機肥有餅肥、生物有機肥等。許成悅等[5]研究表明，在煙株團棵期施用芝麻餅肥能夠提高煙草植株根系體積、株高及煙葉數量，促進煙株后期生長；王唯唯等[6]研究發現施用芝麻餅肥可以提高煙葉的產量和上中等煙比例，調節煙葉煙堿含量與氮含量間的平衡，改善煙葉內在品質。在煙草上應用的生物有機肥中，以菌肥更為常見。如李小磊等[7]研究表明，有機菌肥的施用可提高植煙土壤中的氮含量，加強土壤對氮的固定，減少堿解氮的損耗，從而起到培肥植煙土壤的效果；張明宇等[8]研究發現，施用拮抗菌有機肥可以調節并改良土壤中的微生物群落多樣性，進而提高植煙土壤的生態功能。另有研究表明，微生物菌肥的施用可提高烤煙各生育期的養分含量，同時還可提高土壤的有機質、全鉀及速效鉀等含量[9]。由于煙草的忌氯特性，導致可選擇的有機肥種類較少，因此研究開發新型有機肥是當前煙草生產必須解決的問題。

黑水虻是腐食性昆蟲，其幼蟲轉化農業有機廢棄物后所得的蟲糞肥是一種新型有機肥，富含較多有益微生物，有機質含量高，氯離子含量低[10]，在蔬菜上應用效果好。吳翔等[11]研究發現施用黑水虻蟲糞可顯著提高番茄的產量和品質，其效果優于傳統有機肥料。另有研究表明，在蔬菜種植中施用黑水虻蟲糞肥，可改良土壤理化性質，提高蔬菜的產量和質量[12]。但黑水虻蟲糞肥在煙草種植中的應用鮮有報道。因此，筆者以黑水虻蟲糞肥為材料，以中煙100為供試烤煙品種進行盆栽試驗，研究其對植煙土壤理化性質和煙草生長和生理代謝的影響，旨在為黑水虻蟲糞肥在烤煙種植過程中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

烤煙品種為中煙100。供試土壤取自天津市寶坻區，土壤類型為潮土，土質為輕粘土，其有機質含量19.0 g/kg，堿解氮含量52.08 mg/kg，有效磷含量 9.03 mg/kg，速效鉀含量231.78 mg/kg，pH值7.77，EC值485.5 μs/cm；風干，過1 cm篩，備用。

供試有機肥為黑水虻蟲糞肥，由黑水虻幼蟲轉化雞糞所得，其養分含量如下：有機質626.4 g/kg，全氮25.6 g/kg，全磷63.1 g/kg，全鉀19.1 g/kg，氯4.7 g/kg，pH值8.35。

1.2 試驗設計

采用盆栽試驗，于2021年5月23日至2021年9月18日在天津農學院網室內進行。試驗設置5個處理，其黑水虻蟲糞肥用量分別為0%（CK）、2%（T1）、4%（T2）、6%（T3）、8%（T4），按土肥重量比例混合后，每盆裝土10 kg，每個處理3個重復。試驗用盆規格為35.5 cm×25 cm。

2021年5月29日，移栽煙草幼苗，定苗2株。于2021年8月18日（旺長期）進行葉綠素含量和煙葉酶活性的測定；打頂后于2021年9月8日（成熟期）測定株高和最大葉面積；2021年9月18日，收獲煙草，當天測量根系活力；然后將煙株分為地上部及地下部，分別殺青烘干，稱重。將盆中土壤取出，充分混勻，風干，分為過0.25 mm篩與過1 mm篩的樣品，以供土壤理化性質測定分析。

1.3 測定項目及方法

（1）土壤測定項目。pH值采用電極法測定；電導率（EC值）采用電導法測定；有機質采用重鉻酸鉀-外加熱法測定；堿解氮采用堿解擴散吸收法測定；有效磷采用NaHCO3提取，鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用火焰光度計法測定[13]；磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定；脲酶活性采用比色法測定；蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定[14]。

（2）煙草植株測定項目。干重采用稱重法測定；葉綠素使用SPAD-520葉綠素儀測定；根活力采用TTC還原法測定；煙葉超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍四唑光化還原法測定，煙葉過氧化物酶（POD）活性采用愈創木酚法測定，煙葉淀粉酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定[15]。

1.4 數據處理

采用Excel 2019和SPSS 21.0軟件對試驗數據進行處理，采用Duncan方法進行方差及顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 蟲糞肥對土壤理化性質的影響

2.1.1土壤pH值和電導率（EC值）從圖1看出，隨著蟲糞肥施用量的增加，植煙土壤的pH值和EC值均不同程度升高。與CK相比，T1、T2、T3和T4處理的植煙土壤pH值分別升高了2.43%、2.55%、3.83%和5.11%，其中T1與T2處理間的pH值差異不顯著；T4處理的土壤EC值最高，為801.97 μs/cm，比CK升高了63.19%。

圖1 不同用量蟲糞肥處理對土壤pH值和EC值的影響

2.1.2土壤有機質含量由表1可得，隨著蟲糞肥施用量的增加，植煙土壤的有機質含量呈上升趨勢。T1、T2、T3、T4處理的土壤有機質含量分別比CK增加了13.91%、28.34%、44.67%和46.15%，其中T3與T4處理之間的土壤有機質含量差異不顯著。

表1 不同用量蟲糞肥處理對土壤養分含量的影響

2.1.3土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量由表1可知，蟲糞肥的施用提高了植煙土壤堿解氮含量，T4處理提高最多，與CK相比增加了262.26%，其中T2與T3處理間的土壤堿解氮含量差異不顯著；土壤有效磷含量與蟲糞肥用量成正比，T1、T2、T3、T4處理的土壤有效磷含量分別比CK提高了14.67%、137.53%、162.36%、178.64%；隨著蟲糞肥施用量增加，土壤速效鉀含量顯著提升，各處理的速效鉀含量大小為T4＞T3＞T2＞T1＞CK，T4處理的提升效果最佳，相較CK提高了255.61%。

2.1.4土壤酶活性由表2可知，T1、T2、T3、T4

表2 不同用量蟲糞肥處理對土壤酶活性的影響 [mg/(g·d)]

處理的土壤磷酸酶活性均顯著提升，T4處理的土壤磷酸酶活性最高，較CK提升了154.17%，其中T2與T3處理間差異不顯著；不同處理間的脲酶活性高低順序為T3＞T4＞T2＞T1，T1～T4這4個處理的脲酶活性分別比CK提升了172.73%、236.37%、309.09%、272.72%；不同蟲糞肥處理中，T4處理的蔗糖酶活性最高，較CK提高了107.68%，T1、T2和T3處理分別比CK提高了28.53%、70.89%和95.52%，且各處理間差異顯著。

2.2 蟲糞肥對煙草生長的影響

2.2.1株高和最大葉面積由表3可得，施用蟲糞肥可以促進煙草生長。不同用量蟲糞肥的處理中，T3處理的煙株最高、最大葉面積最大，與CK相比，分別提高了163.50%、149.09%，其中，T2與T4、T3與T4處理間的最大葉面積無顯著差異。

2.2.2地上部干重、根干重及根活力從表3看出，施用蟲糞肥提高了煙草的地上部干重、根干重及根活力。以T4處理的植株地上部干重最重，比CK提高了164.11%，除T2與T3處理間地上部干重差異不顯著外，其他處理間的差異均顯著；以T3處理的根干重最重，較CK增加了106.00%，其中T1與T2、T2與T4處理間均無顯著差異；不同處理間的根活力大小為T3＞T2＞T4＞T1＞CK，與CK相比，T1、T2、T3、T4處理的根活力分別提高了18.43%、124.93%、136.81%、29.12%。

表3 不同用量蟲糞肥處理對煙草生長和生理指標的影響

2.3 蟲糞肥對煙葉生理活性的影響

2.3.1煙葉葉綠素含量（SPAD值）由圖2可知，施用蟲糞肥提高了旺長期煙葉的葉綠素含量。與CK相比，各處理煙葉SPAD值分別提高了16.79%、37.06%、82.30%、81.32%，其中T3與T4處理間的煙葉SPAD值差異不顯著。

圖2 不同用量蟲糞肥處理對煙葉SPAD值的影響

2.3.2煙葉SOD、POD、淀粉酶活性如表4所示，蟲糞肥的施用提高了煙葉的SOD、POD及淀粉酶活性。不同用量蟲糞肥處理的煙葉SOD、POD酶活性均表現為T3＞T4＞T2＞T1＞CK；與CK相比，T1、T2、T3、T4處理的SOD和POD酶活性分別提高了24.87%和45.61%、67.55%和63.21%、107.50%和121.74%、77.30%和71.36%。T3處理的淀粉酶活性最高，較CK提高了404.99%。

表4 不同用量蟲糞肥處理對煙葉酶活性的影響

3 討論與結論

黑水虻蟲糞肥富含有機質和植物所需的氮、磷、鉀養分，施入土壤后，隨著土壤微生物的活性提高，有機物經礦化作用釋放出大量的氮、磷、鉀養分，使土壤中有機質和速效養分含量提升[16]，且隨著蟲糞肥用量的增加而不斷提高。土壤酶活性與土壤的養分狀況有關，在一定范圍內，土壤酶活性與土壤養分含量成正比[17]。研究中不同用量的黑水虻蟲糞肥施用后使土壤的有機質含量提高了13.91%～46.15%，速效養分含量增加了14.67%～262.26%，酶活性提高了24.87%～404.99%，這與李影等[18]的研究結果一致。

根活力可直觀表明煙株根系的生長狀況，可在一定程度上反映植株對水分和養分的運輸、吸收及合成的能力[19]，在試驗中，施用黑水虻蟲糞肥使煙株的根系活力顯著提高，以6%蟲糞肥處理最高，表明該用量下煙株根系生長狀況和運輸養分的能力最好，為煙株運輸營養物質及水分的效率高，這也使該處理下的煙草株高、最大葉面積及根干重提升效果最佳。

葉綠素參與葉片的光合作用，且高含量的葉綠素可以大大提升植株的光合作用速率，進而提高氮素的積累量。試驗結果顯示，施用黑水虻蟲糞肥提高了旺長期煙葉的葉綠素含量，以6%蟲糞肥處理的葉綠素含量最高，在該用量下葉片進行光合作用的強度最大，光合速率最快，有利于煙葉中的蛋白質合成[20]；同時，煙葉中蛋白質等含氮物質含量的提升也會促使煙葉淀粉酶活性的加強，使該用量下煙葉淀粉酶活性最高，加快煙葉中的淀粉水解成糖類物質[21]。

SOD和POD是植物抗氧化酶系統中的關鍵酶，在逆境下用來維持植物的正常生長，當植物受到逆境脅迫的時候，就會與植物組織和器官內的超氧陽離子等自由基發生相應的歧化反應，清除自由基對細胞的氧化傷害，降低逆境對植物的傷害[22]。在試驗條件下，6%蟲糞肥處理的煙葉SOD、POD酶活性均高于其他處理，表明煙株的抗逆性強，生長狀況最好。

綜上所述，施用不同量的黑水虻蟲糞肥提高了植煙土壤的肥力，促進了煙草的生長及生理代謝，在該試驗中，6%用量的黑水虻蟲糞肥施用效果最佳。