黑水虻蟲沙對礦區土壤中新銀合歡與豌豆生長的影響

摘"要：探究黑水虻蟲沙作為一種有機肥料，以0%、5%、10%、20%和30%的比例與礦區土壤混合后，對新銀合歡和豌豆的發芽和生長狀況產生的影響.通過對比不同施肥處理下新銀合歡和豌豆的發芽數量、株高及干重發現，添加20%黑水虻蟲沙可顯著促進新銀合歡在礦區土壤中的生長，而對豌豆生長則產生了抑制效果.結果表明，黑水虻蟲沙有潛力作為一種新型有機肥，有效改善新銀合歡在礦區土壤中的生長條件；然而對于豌豆而言，黑水虻蟲沙并不適合作為肥料使用.故需要進一步研究以確定豌豆適宜的土壤改良方法，以促進其在礦區土壤中的生長.

關鍵詞：黑水虻蟲沙；新銀合歡；礦區土壤；豌豆；生長

中圖分類號：S158；S643

文獻標志碼：A

0"引"言

目前，在修復礦區土壤的方式中，植物修復效果較好，植物修復具有成本低，無二次污染，對環境擾動小等特點^［1-3］.新銀合歡是一種豆科植物，根系發達且具有根瘤，固氮作用良好，生長迅速且耐旱和耐瘠能力強，可以改良土壤^［4］，被稱為退化土壤改良的先鋒樹.豌豆具有抗旱、耐瘠和適應性強等特點，并且具有很高的根瘤固氮量^［5］.研究表明，每公頃豌豆田可固定空氣中的氮素75～90 kg，有利于改良土壤和促進下茬非豆科作物增產^［6］.故本研究以新銀合歡和豌豆作為研究對象.

植物修復周期長，修復效果受土壤中重金屬含量和形態、土壤條件及植物選擇性吸收等因素影響^［3］，因此，如何優化土壤條件并強化植物改良礦區土壤的治理效果是植物修復技術的關鍵.

黑水虻（Hermetia illucens L.）可產生數量較大的黑水虻蟲沙，其pH值、有機質含量、總養分含量及重金屬含量均符合我國有機肥料標準，是一種新型的生物有機肥^［7］.已有研究表明，黑水虻蟲沙可用于葡萄栽培，能夠顯著提升葡萄的產量和果實品質^［8］；利用黑水虻蟲糞種植白菜，能夠提高白菜的生長品質^［9］;施用黑水虻蟲糞還可以提高土壤肥力，增加水稻產量，同時降低土壤中重金屬的活性^［10］.黑水虻蟲沙具備的豐富營養成分在礦區土壤改良中具有巨大潛力，但目前相關的應用未見報道；此外，黑水虻蟲沙對植物生長情況的影響尚不清楚.鑒于此，本研究將分析不同配比的黑水虻蟲沙與礦區土壤對新銀合歡和豌豆在礦區土壤中的生長和發芽率產生的影響.研究結果將為黑水虻蟲沙應用于礦區土壤植物修復提供科學依據.

1"材料與方法

1.1"儀"器

a-AB33型實驗室PH計（奧豪斯公司），K1100型全自動凱氏定氮儀、I3型紫外可見分光光度計（山東海能科學儀器有限公司），FP-6400型火焰光度計（上海悅豐儀器儀表有限公司），DGG-9146AD型恒溫鼓風干燥箱（上海齊欣科學儀器有限公司）.

1.2"材"料

土壤，來源于西寧大通煤礦礦區；黑水虻蟲沙，由成都鑫丹景生物科技有限公司提供；新銀合歡種子，采自四川省涼山彝族自治州寧南縣；豌豆種子，由市場購買.

1.3"理化指標測定

對黑水虻蟲沙理化指標進行測定，包括 pH值、水分、有機質、全氮、全磷、全鉀、鈉離子、鉛、鎘、銅、鋅和總汞，分別參考NY/T 1121.2—2006《土壤檢測第2部分：土壤 pH 的測定 》、 NY/T 52—1987《土壤水分測定法》、NY/T 1121.6—2006《土壤檢測 第6部分：土壤有機質的測定》、 NY/T 1121.24—2012《土壤檢測 第24部分：土壤全氮的測定 自動定氮儀法 》、LY/T 1232—2015《森林土壤磷的測定 》、LY/T 1234—2015《森林土壤鉀的測定》、LY/T 1251—1999《森林土壤水溶性鹽分分析》、HJ 491—2019《土壤和沉積物 銅、鋅、鉛、鎳、鉻的測定 火焰原子吸收分光光度法》、GB /T 17141—1997《土壤質量 鉛、鎘的測定 石墨爐原子吸收分光光度法》和GB/T 22105.1—2008《土壤質量 總汞、總砷、總鉛的測定 原子熒光法 第1部分：土壤中總汞的測定》中的方法.

1.4"試驗設計

黑水虻蟲沙與礦區土壤的配比見表1.本試驗設計5個處理，將黑水虻蟲沙以0%（空白）、30%、20%、10%和5%的比例分別與礦區土壤混合，得到A、B、C、D和E 5組土壤樣本.隨后，在這5組土壤中分別種入新銀合歡種子，標記為CK（空白組）、A1、A2、A3和A4組.同樣地，在A、B、C、D和E 5組土壤中種入豌豆種子，標記為CM（空白組）、B1、B2、B3和B4組.所有樣本均按照固定時間進行澆水，并且定時記錄各組種子的發芽情況.一旦種子發芽，將繼續定期記錄其生長狀況，包括植株高度和葉片狀況.在種植后第32 d，使用電熱恒溫鼓風干燥箱，經過24 h烘干后，測定植株根、莖和葉的干重，即細胞除去全部自由水后的重量.

1.5"數據分析

本研究的所有試驗數據均通過 SPSS 26.0 軟件進行統計分析.具體而言，采用了 SPSS 中的 Duncan 氏法進行方差分析，以評估各組之間的差異性.此外，還使用 Python 3.0 軟件進行進一步統計處理，并據此制作了柱狀圖以更直觀地展示結果.所有數據結果均以平均值±標準差的形式呈現.在統計分析中，以Plt;0.05 作為顯著性判斷的標準.

2"結果與分析

2.1"營養成分和重金屬含量

黑水虻蟲沙和礦區土壤的營養成分和重金屬含量見表2.

由表2可知，黑水虻蟲沙中含有的水分、有機質、全氮、全磷、鈉離子、鎘、銅、鋅和總汞含量比礦區土壤中高.

2.2"對新銀合歡和豌豆種子發芽數量的影響

不同配比的黑水虻蟲沙與礦區土壤對新銀合歡和豌豆種子發芽數量的影響見表3.

由表3可以看出，新銀合歡種子發芽后，第1周和第2周A2組與A3、A4和CK組發芽數量相比差異顯著（Plt;0.05），A2組發芽率最高，且發芽率達到32.86%，A2組發芽數量明顯高于另外4組.這說明在礦區土壤中添加 20%黑水虻蟲沙與添加 30%、10%、5%及未添加黑水虻蟲沙相比，對新銀合歡發芽具有更明顯的促進作用.第2周后，在礦區土壤中添加30%、20%、10%和5%的黑水虻蟲沙時，新銀合歡種子發芽數量分別是不添加黑水虻蟲沙的2.14、2.35、0.57和1.86倍，說明添加黑水虻蟲對新銀合歡種子發芽具有促進作用.

豌豆種子發芽后，第1周和第2周CM組發芽數量明顯高于B1、B2、B3和B4 4組，B1和B4兩組發芽數量差異不顯著（Pgt;0.05），且B1＞B4.第2周后，在礦區土壤中添加30%、20%、10%和5%的黑水虻蟲沙時，豌豆種子發芽數量分別是不添加黑水虻蟲沙的0.86、0.22、0.30和0.85倍，與黑水虻蟲沙對新銀合歡種子在礦區土壤中發芽具有促進作用不同，添加黑水虻蟲沙對豌豆種子在礦區土壤的發芽具有抑制作用.

2.3"對新銀合歡和豌豆干重的影響

不同配比的黑水虻蟲沙與礦區土壤對新銀合歡和豌豆干重的影響如圖1和圖2所示.

由圖1可以看出，A1和A2組新銀合歡根、莖和葉干重明顯高于A3、A4和CK組，其中，A1組新銀合歡根、莖和葉干重分別為0.127、0.091和0.238 g，CK組新銀合歡根、莖和葉干重分別為0.013、0021和0.061 g，添加30%黑水虻蟲的A1組的根、莖和葉干重明顯高于未添加黑水虻蟲沙的CK組.A1和A2組之間新銀合歡根、莖和葉干重差異不大，說明隨著蟲沙用量的增加，植物干重呈現增長趨勢，且添加至20%后，繼續添加黑水虻蟲沙對新銀合歡干重的影響差異不大.

由圖2可以看出，CM組與B4組豌豆根、莖和葉干重差異不明顯，相較于B1、B2和B3組豌豆根、莖和葉干重，CM組和B4組豌豆根、莖和葉干重明顯高于另外3組.B1組豌豆根、莖和葉干重分別為0.269、0.574和0.312 g，CM組豌豆根、莖和葉干重分別為0.369、0.914和0.397 g，未添加黑水虻蟲沙的CM組根、莖和葉干重高于添加30%黑水虻蟲沙的B1組.說明黑水虻蟲沙對新銀合歡生長表現出促進作用，對豌豆生長表現出抑制作用.

2.4"對新銀合歡和豌豆株高的影響

不同配比的黑水虻蟲沙與礦區土壤對新銀合歡和豌豆株高的影響見表4.

由表4可以看出，新銀合歡發芽后，第1周A1、A2、A3和A4組新銀合歡株高差異不顯著（Pgt;005），且株高A2gt;A1gt;A4gt;A3；第2周A1、A2和A4組差異不顯著（Pgt;0.05），且A1gt;A4gt;A2；第1周和第2周，A1、A2、A3和A4組株高顯著高于CK組（Plt;0.05），說明在礦區土壤中添加黑水虻蟲沙對新銀合歡的生長具有明顯促進作用，根據黑水虻蟲沙對新銀合歡發芽數量和株高的影響，黑水虻蟲沙施用量為20%時處理效果更好，這可能是由于黑水虻蟲沙的鹽分含量較高，過量施用后導致土壤可溶性鹽含量升高及土壤中的電導率較高，限制植物的生長^［11］.第2周后，在礦區土壤中添加30%、20%、10%和5%的黑水虻蟲沙，新銀合歡株高分別是不添加黑水虻蟲沙的1.47、1.36、1.21和1.44倍.

由表4還可以看出，第1周豌豆株高數據不存在顯著性差異（Pgt;0.05）；第2周B1、B2、B3、B4和CM組差異同樣不顯著（Pgt;0.05），豌豆株高B4gt;B2gt;B3gt;CMgt;B1組.第2周后，在礦區土壤中添加30%、20%、10%和5%的黑水虻蟲沙，豌豆株高分別是不添加黑水虻蟲沙的0.99、1.09、1.02和1.28倍.

3"討"論

本研究揭示了黑水虻蟲沙作為有機肥料在礦區土壤生態修復中的潛在作用.由于其豐富的營養成分，黑水虻蟲沙能顯著改善土壤的理化性質，表現出作為有效有機肥的潛力^［12-16］.本研究結果表明，隨著黑水虻蟲沙施用量的增加，新銀合歡的株高和發芽數量均有所提高，尤其是在20%施用量下，其生長指標明顯優于其他處理組.

值得注意的是，即使在較低濃度（例如5%）的情況下，黑水虻蟲沙也能有效促進新銀合歡的生長，表明其在不同濃度下對植物生長的影響存在差異.這一發現與李衛娟等^［9］的研究結果類似.此外，袁華冠等^［14］的研究也觀察到，20%的黑水虻蟲沙施用量能顯著提升多種蔬菜的生長和品質，這進一步證實了黑水虻蟲沙對于不同植物生長的促進作用.

然而，黑水虻蟲沙對豌豆的生長表現出抑制作用，尤其是在發芽率、株高和干重方面，這可能與豌豆對于土壤中重金屬的敏感性有關.豌豆對鎘等重金屬的抗性較弱，而這些重金屬在黑水虻蟲沙中的含量較高，可能產生了生長抑制^［12］.相比較之下，新銀合歡可能由于其生物學特性，在重金屬的積累和轉運方面展現出不同的反應，從而對黑水虻蟲沙產生積極地響應^［13］.

本研究結果表明，黑水虻蟲沙作為有機肥料，在促進某些植物生長的同時，對其他植物可能產生抑制作用.因此，在實際應用中，選擇合適的植物種類和調整施用濃度至關重要.特別是在礦區土壤修復中，適當的植物選擇和施用策略是關鍵.

未來的研究應探索黑水虻蟲沙對不同植物生長的具體影響，并研究如何優化施用策略以提高土壤修復效率和植物生長質量.同時，還應關注黑水虻蟲沙對土壤微生物群落的影響，這些微生物在土壤養分循環和植物生長促進中扮演著關鍵角色.深入理解黑水虻蟲沙在不同土壤類型和植物種類中的作用，將為其在環境修復中的應用提供科學依據.此外，還應注意黑水虻蟲沙對于土壤重金屬污染等問題的有效利用方式，探索其對改善重金屬污染土壤的潛力，以及如何通過黑水虻蟲沙的應用實現生態修復和可持續發展，是未來研究的重要方向.

綜合來看，黑水虻蟲沙在土壤生態修復和植物生長促進方面顯示出巨大潛力.通過深入研究，可以更好地發現其在不同環境條件下的應用潛力，從而為其在環境保護中的廣泛應用提供科學依據.

參考文獻：

［1］趙小偉.露天煤礦開采環境污染及防治研究［J］.環境與發展， 2020，32（6）：52-54.

［2］張行，吳運東，郭旭麗，等.峰峰礦區九龍口煤礦矸石山周邊土壤重金屬調查和分析［J］.農業科學，2019，9（6）：461-467.

［3］袁正通，范曉丹，王雪琦，等.土壤重金屬污染的微生物—植物聯合修復技術研究進展［J］.天津城建大學學報，2023，29（4）：253-261.

［4］唐國勇，高成杰，李昆.植被恢復對干熱河谷退化土壤改良的影響 ［J］.生態學報，2015，35（15）：5157-5167.

［5］李繼明，趙麗娟.干旱區豌豆配方施肥試驗研究［J］.甘肅農業科技，2009，47（2）：17-19.

［6］劉欣雨.播期、密度和施肥量對寒地豌豆產量和生育的影響［D］.大慶：黑龍江八一農墾大學，2018.

［7］王小波，吳翔，郭雪琦，等．黑水虻蟲糞對水稻生長及土壤理化性質的影響．植物營養與肥料學報，2020，27（10）：1874-1882

［8］黃秋鳳，陳國品，吳江，等.黑水虻蟲沙對‘天工墨玉’葡萄產量及果實品質的影響［J］.中外葡萄與葡萄酒，2022，47（4）：50-53.

［9］李衛娟，周文君，楊樹義，等.黑水虻蟲沙對白菜生長性能的影響［J］.安徽農業科學，2016，44（10）：111-112.

［10］吳翔.蟲糞有機肥對污染土壤上水稻生長及重金屬遷移轉化積累影響的研究［D］.天津：天津農學院，2023.

［11］李可，孫彤，孫濤，等．施用雞糞有機肥對種植小油菜土壤微生物群落結構多樣性的影響［J］．農業環境科學學報， 2020，39（10）：2316-2324.

［12］曹萌，南冠君，高玉瓊，等.重金屬對豌豆幼苗抗性生理指標的影響［J］.江蘇農業科學，2019，47（7）：161-165.

［13］于輝，向言詞，鄒冬生.重金屬不同積累型植物品種的根際生態效應分析［J］.生態科學，2016，35（4）：199-204.

［14］袁華冠，楊成，劉剛，等.黑水虻蟲沙施用對蔬菜生長、品質和土壤養分的影響［J］.中國土壤與肥料，2022，59（5）：99-106.

［15］楊樹義，李衛娟，劉春雪，等．發酵豬糞對黑水虻轉化率的影響及黑水虻幼蟲和蟲沙營養成分測定［J］．安徽農業科學，2016，44（21）：69-70.

［16］黃文慶，胡俊茹，王國霞，等．黑水虻餐廚蟲沙替代豆粕對羅非魚幼魚生長性能、體成分和血清生化指標的影響［J］.飼料工業，2019，40（18）：59-64.

（責任編輯：伍利華）

Study on Effect of Black Soldier Fly Sand on Growth of Leucocephala and Peas in Soil of Mining Area

QI Xiang¹，LI Yunling¹，WEI Xiaofeng¹，WANG Jing^1，2，

YANG Zhendong^1，2，WU Qihong^1，2

（1.School of Architecture and Civil Engineering，Chengdu University，Chengdu 610106，China;

2.Sichuan Municipal Solid Waste Energy and Building Materials Conversion and Utilization Engineering Technology Research Center，Chengdu University，Chengdu 610106，China）

Abstract：

The purpose of this study was to explore the effect of black soldier fly sand as an organic fertilizer on the germination and growth of leucocephala and peas after being mixed with mining soil in different proportions of 0%，5%，10%，20% and 30%.By comparing the germination number，plant height，and dry weight of leucocephala and peas under different fertilization treatments，it was found that the addition of 20% of black soldier fly sand could significantly promote the growth of leucocephala in the soil of the mining area，while the growth of peas was inhibited.Therefore，black soldier fly sand has the potential to be used as a new type of organic fertilizer to effectively improve the growing conditions of leucocephala in the soil of the mining area.At the same time，further research sholud be conducted to see whether peas can be directly used to improve the texture and fertility of soil in mining areas.

Key words：

black soldier fly sand;leucocephala;mining soil;pea;growth