黃粉蟲糞發酵物對陳年番茄種子萌發的影響

摘要：為探究添加枯草芽孢桿菌、EM 菌劑、蟲生真菌、哈茨木霉NF9 菌種和不加菌種的黃粉蟲糞發酵物對陳年番茄種子萌發的影響，以中農長豐為試驗材料，采用培養皿紙上發芽法，研究不同蟲糞發酵物浸提液在不同體積分數下對番茄發芽率、發芽指數、活力指數、根長、整株鮮質量等指標的影響。結果表明，添加EM 菌劑的蟲糞發酵物浸提液促進番茄種子萌發作用最明顯，番茄發芽勢、發芽指數、整株鮮質量和胚根長度均在浸提液體積分數為4% 時最大，分別達到50.00%、10.73、0.06 g 和5.70 cm，比對照（蒸餾水處理）分別提高了233.33%、126.85%、90.32% 和39.02%；番茄發芽率、活力指數和胚芽長度在浸提液體積分數為6% 時達最大，分別為70.00%、73.64和7.00 cm。其中，番茄發芽勢、發芽指數、活力指數、整株鮮質量、胚芽長度比其他蟲糞浸提液處理的最大值分別增加141.90%、67.39%、135.42%、22.92% 和20.07%。添加枯草芽孢桿菌、蟲生真菌、哈茨木霉NF9 菌種的蟲糞發酵物浸提液和黃粉蟲糞自然發酵物浸提液對番茄種子萌發也有促進作用。綜上，不同蟲糞發酵物浸提液在一定范圍內均能促進番茄種子萌發，其中，添加EM 菌劑的黃粉蟲糞發酵物浸提液在體積分數為4% 時促進番茄種子萌發作用最明顯。

關鍵詞：黃粉蟲糞；發酵物浸提液；番茄；種子萌發

中圖分類號：S641.2 文獻標識碼：A 文章編號：1002?2481（2023）06?0628?06

黃粉蟲（Tenebrio molitor L．）又稱面包蟲，屬于昆蟲綱鞘翅目擬步行甲科[1]。黃粉蟲糞是黃粉蟲的排泄物，蟲糞中富含N、P、K 及其他微量元素，是一種優質的有機肥原料，可用于農業生產與家庭種植等方面[2-3]。一些學者探索了黃粉蟲糞的漚制條件和肥效，如王子建等[2]通過盆栽試驗發現，連作土壤中添加不同比例的發酵黃粉蟲糞沙對谷子生長、土壤養分和酶活性均有促進作用；劉懷如等[4]初步研究了黃粉蟲糞的腐熟時間和作為基肥的施用要求；唐宇等[3]研究發現，施用黃粉蟲糞有機肥對冷水花生長過程起促進作用，葉片中含氮量、含鉀量、葉綠素、含水率、過氧化氫酶活性等均有明顯提升。

現階段，黃粉蟲糞在種子萌發上的研究較少，因此，開展黃粉蟲糞發酵物促進種子萌發的研究具有重要的理論意義和應用價值。

番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）作為一種重要的蔬菜作物，已成為人們餐桌上不可或缺的部分[5-6]。番茄種子萌發是植株發育過程中的必經階段，需要進行一系列復雜的生命活動，因而受到多種因素的制約，如溫度、光照、水分等[7-9]。種子的貯藏年限直接影響著作物種子的萌發率，隨著儲藏年限的增加，番茄種子的生命力和活力均會下降，嚴重時甚至影響番茄的產量和品質[10-11]。因此，在農業生產活動中尋找提高種子生活力的有效方法，對于節約用種量，提高蔬菜產量和品質具有重要意義[12]。

枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、哈茨木霉NF9（Trichoderma harzianum）、EM 菌劑、蟲生真菌（Entomogenous fungi）都是常見的生防菌，在植物生長發育過程中，具有重要的促進作用[13-17]。本試驗通過種子萌發試驗，研究黃粉蟲糞加入上述菌種的發酵物和自然發酵（不加菌種）對番茄發芽率、發芽勢、活力指數、根長、整株鮮質量等指標的影響，旨在為黃粉蟲糞促進種子萌發提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

黃粉蟲糞：來源于中陽縣仁味仁農產品加工有限公司。番茄品種為中農長豐，來源于西安市臨潼長豐蔬菜研究所。該品種產量高，適合全國大部分地區種植。發酵菌種：枯草芽孢桿菌、哈茨木霉NF9、蟲生真菌均由山西農業大學植物病理學重點實驗室保藏；EM 菌劑來源于益加益生物工程有限公司。

1.2 試驗方法

試驗于2021 年5—6 月在山西農業大學植物保護學院植物病理重點試驗室進行。

1.2.1 發酵物的制備 將發酵菌種（100 g EM 菌劑；接種量為5%，孢子濃度為1.0×108 cfu/mL 的枯草芽孢桿菌、哈茨木霉NF9、蟲生真菌）分別和少量輔料（200 g 玉米面、250 g 玉米秸稈粉）攪拌混合均勻，然后與1.5 kg 黃粉蟲糞混合，邊混合邊按一定質量比（紅糖∶水=1∶70）加入3 550 mL 紅糖水，直到把所有的輔料和蟲糞攪拌混合均勻。將發酵物放到28 ℃培養箱中進行恒溫暗處培養，發酵20 d左右，觀察發酵產物是否有顏色加深或白色菌絲出現，若出現，則說明黃粉蟲糞發酵完成。黃粉蟲糞自然發酵（不加菌種）步驟同上。

1.2.2 浸提液的制備 將發酵完的蟲糞烘干至恒質量，取200 g 的蟲糞加水1 000 mL，煮沸20 min 后用4 層紗布過濾，再用蒸餾水定容至1 000 mL，放到滅菌鍋中進行滅菌，所得的溶液即為100% 浸提液。

共制得5 種浸提液，分別為：浸提液1. 不加菌種的黃粉蟲糞自然發酵物浸提液；浸提液2. 添加枯草芽孢桿菌的蟲糞發酵物浸提液；浸提液3. 添加哈茨木霉NF9 的蟲糞發酵物浸提液；浸提液4. 添加EM 菌劑的蟲糞發酵物浸提液；浸提液5. 添加蟲生真菌的蟲糞發酵物浸提液。將100% 浸提液配制成體積分數為2%、4%、6%、8% 的提取液備用，對照用蒸餾水處理。

1.2.3 種子的發芽試驗 將放置9 a 的番茄種子浸入預先準備好55 ℃左右溫水中，水量以浸沒種子為宜，不停攪拌，直至水溫降至30 ℃，即可停止攪拌，浸泡5 h，浸泡結束后用蒸餾水沖洗3 次。然后將番茄種子均勻鋪于有2 層濾紙、直徑為9 cm 的培養皿中，每個皿中放入番茄種子20 粒（保證每粒種子都有充足的空間），在每個培養皿中倒入8 mL 的浸提液，每個濃度的浸提液設3 次重復，以加入8 mL 蒸餾水的培養皿為對照，整個過程在無菌操作臺中進行，完成后將培養皿放入28 ℃恒溫培養箱中進行暗培養。

1.3 測定指標及方法

種子萌發試驗中，每24 h 統計1 次發芽數，第3 天計算發芽勢，第6 天終止種子萌發試驗，計算種子的發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數。并選取5 株有代表性的發芽種子，用直尺測量芽苗的根長（胚軸與根之間的過渡點開始到根末端的長度）、芽長（胚軸與芽之間的過渡點開始到芽末端的長度），采用電子天平稱取總質量。

發芽率=（發芽種子總數/供試種子總數）×100% （1）

發芽勢=（前3 d 發芽種子數/供試種子總數）×100% （2）

發芽指數（GI）=ΣGt/Dt （3）

活力指數（VI）=GI×S （4）

式中，Gt 為在t 日的發芽數；Dt 為發芽天數；S為芽的長度[18-19]。

1.4 數據分析

采用Excel 2013 整理試驗數據，用SPSS 24 統計軟件進行差異顯著性分析。不同小寫字母代表各處理在0.05 水平上的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同浸提液對番茄種子發芽率的影響

由圖1 可知，浸提液1、5 中，番茄種子的發芽率在2% 時最大，分別為66.67%、71.67%，比CK 分別提高了29.03% 和38.71%；浸提液1 中，0 與2% 間差異顯著（Plt;0.05）；浸提液5 中，0、8% 與2%、4%、6%間差異顯著。浸提液2 中，番茄種子發芽率在6%、8% 時相同且最大，均為61.67%，較CK 提高了19.35%；其中，不同體積分數間差異不顯著。浸提液3 中，發芽率在4% 時最大（68.33%），較CK 提高了32.24%；其中，4% 與0、2% 間差異顯著（Plt;0.05）。浸提液4中，發芽率在6% 時最大，較CK提高了35.48%；其中，0、2%與6%、8%間差異顯著（Plt;0.05）。

2.2 不同浸提液對番茄種子發芽勢的影響

由圖2 可知，浸提液1 中，番茄種子發芽勢在2% 時最大（20.67%），較CK 提高了37.80%；浸提液2、5 中，體積分數為2%、4%、6%、8% 時的發芽勢均小于CK，因此，浸提液2、5 抑制番茄的種子活力；浸提液3 中，番茄種子發芽勢在4%、6% 時最大（18.33%），較CK 提高了22.20%；浸提液1、2、3、5中，不同體積分數間差異不顯著。浸提液4 中，番茄種子發芽勢在4% 時最大（50.00%），較CK 提高了233.33%，其中，0 與4%、6%、8% 間差異顯著（Plt;0.05）。

2.3 不同浸提液對番茄種子發芽指數的影響

由圖3 可知，浸提液1、5 中在2% 時發芽指數最大，較CK 分別提高了35.52% 和28.12%；浸提液1 中，不同體積分數間無顯著差異；浸提液5 中，8%與2%、4% 間差異顯著（Plt;0.05）。浸提液2、3、4 中，發芽指數在4% 時最大，較CK 分別提高了4.65%、19.45% 和126.85%；浸提液2、3 中，不同體積分數間無顯著差異；浸提液4 中，0 與2%、4%、6%、8%間差異顯著（Plt;0.05）。發芽指數是衡量種子發芽能力及活力的指標，體積分數為2%、4%、6%、8%時，浸提液4 的種子發芽能力及活力最好。

2.4 不同浸提液對番茄種子活力指數的影響

由圖4 可知，浸提液1 中，番茄種子活力指數在2% 時最大，為31.28，較CK 提高了97.23%，其中，0與2%、4% 間差異顯著；2% 與6%、8% 間差異顯著（Plt;0.05）。浸提液2 中，活力指數在8% 時最大，為25.30，其中，0 與8% 間差異顯著（Plt;0.05）。浸提液3、4 中，番茄活力指數在6% 時最大，分別為30.66 和73.64，較CK 分別提高了93.31% 和364.31%；浸提液3 中，6% 與0、2% 間差異顯著；浸提液4 中，0 與2%、4%、6%、8% 間差異顯著；2% 與6% 間差異顯著（Plt;0.05）。浸提液5 中，活力指數在4% 時最大，較CK 提高了94.96%；其中，4% 與0、6%、8% 間差異顯著；2% 與8% 間差異顯著（Plt;0.05）。活力指數是種子發芽速率和生長量的綜合反映，體積分數為2%、4%、6%、8% 時，浸提液4的活力指數最大，因此，與其他浸提液處理相比，浸提液4的種子綜合性能最好。

2.5 不同浸提液對番茄整株鮮質量的影響

不同浸提液對番茄整株鮮質量的影響如圖5所示。

由圖5 可知，浸提液1、3 中，番茄整株鮮質量在6% 時相同且最大，較CK 提高了54.84%；浸提液1中，0 與2%、4%、6%、8% 間差異顯著（Plt;0.05），6% 與2%、8% 間差異顯著（Plt;0.05）；浸提液3 中，0與4%、6%、8% 間差異顯著（Plt;0.05），2% 與4%、6% 間差異顯著（Plt;0.05），6% 與8% 間差異顯著（Plt;0.05）。浸提液2 中，整株鮮質量在8% 時最大，較CK 提高了45.16%；其中，0 與4%、6%、8% 間差異顯著，2% 與8% 間差異顯著。浸提液4、5 中，番茄整株鮮質量在4% 時最大，較CK 分別提高了90.32% 和51.61%；浸提液4 中，0 與4%、6% 間差異顯著（Plt;0.05）；浸提液5 中，0 與2%、4%、6% 間差異顯著（Plt;0.05）。

2.6 不同浸提液對番茄胚根長度的影響

由圖6 可知，浸提液1、4、5 中，番茄胚根長度均在4% 時最大，分別為5.90、5.70、5.03 cm，較CK 分別提高了43.90%、39.02% 和22.68%；浸提液1 中，8% 與2%、4% 間差異顯著（Plt;0.05）；浸提液4 中，不同體積分數間無顯著差異；浸提液5 中，8% 與0、2%、4%、6% 間差異顯著（Plt;0.05）。浸提液2 中，番茄胚根長度在8% 時最大（5.28 cm），較CK 提高了28.78%；其中，不同體積分數間無顯著差異。浸提液3 中，番茄胚根長度在2% 時最大（6.05 cm）；其中，8% 與0、2%、4%、6% 間差異顯著（Plt;0.05）。體積分數為2%、4%、6% 時，與其他浸提液相比，浸提液3 的胚根長度最大；體積分數為8%時，浸提液2 的胚根長度最大。因此，浸提液3 對番茄根的伸長促進作用最明顯。

2.7 不同浸提液對番茄胚芽長度的影響

由圖7 可知，浸提液1、3、4 中，番茄胚芽長度均在6% 時最大，分別為5.37、5.83、7.00 cm，較CK 分別增加了60.30%、74.03% 和108.96%；浸提液1中，0 與2%、4%、6%、8% 間差異顯著（Plt;0.05）；浸提液3 中，6% 與0、2%、8% 間差異顯著（Plt;0.05）；浸提液4 中，0 與2%、4%、6%、8% 間差異顯著，2%與6% 間差異顯著（Plt;0.05）。浸提液2 在8% 時胚芽長度最大，較CK 提高了59.10%；其中，0 與8% 間差異顯著（Plt;0.05）。浸提液5 中，胚芽長度在4%時最大（5.15 cm），較CK 提高了53.73%；其中，4%與0、2%、6%、8% 間差異顯著（Plt;0.05）。

3 結論與討論

種子萌發是植物生命周期的重要階段，對植株后期的生長發育和產量具有決定性的影響[20]。該試驗中，不同菌種、不同體積分數的蟲糞發酵物浸提液對陳年番茄種子萌發的特性影響不同。

本研究表明，同一體積分數、不同浸提液對番茄種子萌發的影響效果不同。低體積分數下浸提液4（添加EM 菌劑的蟲糞浸提液）的番茄種子發芽勢、發芽指數、活力指數、胚芽長度顯著大于其他浸提液；不同浸提液之間的發芽率、整株鮮質量總體相差不大；浸提液3（添加哈茨木霉NF9 的蟲糞浸提液）的番茄胚根長度最好。同一浸提液、不同體積分數對番茄種子萌發的影響效果不同，番茄發芽率、發芽勢、發芽指數、整株鮮質量、根長等指標一般在2%、4%、6% 時表現為最大。浸取液4 中，番茄發芽勢、發芽指數、整株鮮質量和胚根長度在4%時最大，分別比對照（ 蒸餾水處理）提高了233.33%、126.85%、90.32% 和39.02%；番茄發芽率、活力指數和胚芽長度在6% 時最大，分別比對照提高了35.48%、364.31% 和108.96%。因此，用EM 菌劑發酵的蟲糞發酵物浸提液體積分數在4%時促進陳年番茄種子萌發作用最明顯。

添加枯草芽孢桿菌、EM 菌劑、蟲生真菌、哈茨木霉NF9 和不加菌種的黃粉蟲糞發酵物浸提液在一定濃度范圍內均能促進陳年番茄種子的萌發。

這可能與蟲糞中含有豐富的營養成分有關，高妍[21]研究發現，黃粉蟲糞中氮含量為3.37%，磷含量為1.04%，鉀含量為1.41%，鈣含量為1.17%，鎂含量為0.31%，并含鋅、硼、錳、鐵、銅5 種微量元素。氮參與種子萌發過程中的多種化學反應；磷元素能加速種子細胞分裂，從而加快發芽；鉀元素能催生種子長根，加快種子生根；微量元素在種子萌發過程中起著不同程度的調節作用[22]。黃粉蟲糞為種子萌發提供了所需要的營養物質，有利于種子萌發。

還可能與發酵的不同菌種有關，發酵菌種在植物生長過程中起著重要作用[23]。袁玉娟等[24]研究發現，枯草芽孢桿菌SQR9 在盆栽試驗中能有效促進黃瓜生長；李櫟等[25]研究發現，哈茨木霉TL-1 對辣椒和番茄均有顯著促生作用，0.5、3 g/盆用量可分別提高植株干質量46% 和150% 以上；尉輝等[26]研究發現，EM 菌劑質量濃度為100 mg/L 時，低溫處理下促進黃瓜萌發和幼苗生長。

本研究表明，用EM 菌劑發酵的蟲糞浸提液體積分數為4% 時促進陳年番茄種子萌發作用最明顯。

該試驗的局限性在于設置的濃度梯度范圍較寬及其發芽指標研究較少，對于黃粉蟲糞提高陳年番茄種子萌發的作用機制認識只局限于對前人研究文獻的查閱，其中詳細的作用機制，還有待進一步研究。