2种昆虫虫粪对辣椒生长及果实品质的影响

张连俊，李金兰，张 帅，张广杰，杨 柳，徐 韬，马德英，刘玉升

(1.新疆农业大学农学院，农林有害生物监测与安全防控重点实验室，乌鲁木齐 830052；2.山东农业大学植物保护学院，山东泰安 271018)

0 引 言

【研究意义】黄粉虫Tenebriomolitor(L)属鞘翅目、拟步甲科，是一种常见的仓储害虫[1]。黄粉虫的营养丰富、经济价值高[2, 3]，当前黄粉虫的研究主要集中于有机废弃物的转化，由于黄粉虫食性广、食量大的特点，可转化的有机废弃物众多，其中李小龙[4]、熊晓莉[5]、曾祥伟[6]、郑燕玲[7]、何勇[8]等分别利用黄粉虫转化玉米和红薯秸秆、鸡粪、牛粪、浮萍、菌糠等农业废弃物，对其资源化利用[9]。白星花金龟Protaetia(Liocola)brevitarsis(Lewis)属鞘翅目、金龟科花金龟亚科[10]。杨诚[11]、孙晨可[12]、张广杰等[13]利用白星花金龟幼虫取食玉米秸秆、菌糠、小麦秸秆、花生壳等农业有机废弃物，产出虫粪呈椭圆形颗粒状，干燥、无异味，体积小，富含腐殖酸及各种营养成分[14]。【前人研究进展】其中黄金丽[15]发现施用黄粉虫幼虫虫粪可显著提高黄瓜、番茄、菠菜和萝卜的品质及产量，提高土壤有机质，改善土壤结构增加肥力；骆洪义等[16]通过施用黄粉虫虫粪使油菜增产，VC含量提高。刘福顺等[17]研究发现，白星花金龟虫粪可提高樱桃萝卜的产量，在提高土壤肥力、改变土壤微生物群落等方面也有一定的作用。【本研究切入点】2种虫粪因其干燥无异味、颗粒均匀、营养元素丰富，是天然的颗粒有机肥，具有很高发展潜力，但相关研究较少。研究2种昆虫虫粪对辣椒生长及果实品质的影响。【拟解决的关键问题】在种植土壤中分别添加不同比例的黄粉虫幼虫虫粪和白星花金龟幼虫虫粪，采用盆栽试验，以辣椒作为试验对象，测定不同处理辣椒的株高、叶绿素、产量以及果实品质，分析添加不同比例的2种幼虫虫粪对辣椒生长发育及果实品质的影响，为黄粉虫幼虫和白星花金龟幼虫的虫粪在蔬菜种植中的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2019年5～8月在新疆玛纳斯县塔西河乳泉牧业发展专业合作社。

供试辣椒：品种为精选螺丝椒由昌吉市亚华种苗有限公司生产加工，于当地市场购买幼苗用于定植,其株高均在15 cm左右；选择上口径32 cm，下口径22 cm，高31 cm的花盆。

供试种植土取自试验地点周边的大田土壤，其有机质含量为5.62 g/kg、碱解氮含量为16 mg/kg、速效磷含量为15.2 mg/kg、速效钾含量为116 mg/kg。

供试虫粪：黄粉虫幼虫虫粪由乳泉牧业饲养以餐厨废弃物为食的黄粉虫产生的幼虫虫粪；白星花金龟幼虫虫粪由乳泉牧业饲养以牛粪为食的白星花金龟产生的幼虫虫粪。经测定黄粉虫幼虫虫粪、白星花金龟幼虫虫粪具体营养成分。表1

表1 黄粉虫和白星花金龟的幼虫虫粪营养状况Table 1 Tenebrio molitor larvae dung and Protaetia (Liocola) brevitarsis larvae dung nutritional status

仪器：卷尺、游标卡尺、便携式手持叶绿素仪(SPAD-502 plus型，日本柯尼卡美能达公司)、电子天平(LT3002型，常熟市天量仪器有限责任公司)、紫外分光光度计(uv-1800型，日本岛津有限公司)等。

试剂：硫酸(四川西陇化工股份有限公司)、氢氧化钠(天津致远化学试剂有限公司)、氨水(天津致远化学试剂有限公司)、盐酸(四川西陇化工股份有限公司)、蒽酮(上海科丰实业有限公司)、硝酸钾(国药集团化学试剂有限公司)、亚铁氰化钾(天津光复精细化工研究所)等。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

采用盆栽试验，每盆总重量设定为10 kg，设1个不添加任何虫粪的对照处理CK；黄粉虫幼虫虫粪共设5个处理，按总重的0.5%、1%、2%、4%、8%比例和种植土混合；白星花金龟幼虫虫粪共设6个处理，按总重的2.5%、5%、10%、20%、40%、80%比例和种植土混合；每处理重复3次。在辣椒生长发育过程中不添加任何养分，统一浇水管理。2019年5月19日定植辣椒幼苗，开始统一管理，定植后第15、30、60和90 d测定株高及茎宽；定植后第50～90 d收获，收获期每20 d测定叶绿素含量直至试验结束；选取坐果时间一致的健康辣椒果实，小心装袋保存于-20℃冰箱，后期于实验室测定品质指标。

1.2.2 指标测定

定植后第50～90 d测定辣椒产量；使用蒽酮比色法测定辣椒总糖含量[18]；使用紫外分光光度法测定辣椒硝酸盐含量[19]及VC含量[20]；叶绿素含量使用便携式SPAD-502 plus叶绿素仪器测定。

1.3 数据处理

采用Excel对试验数据统计并处理；使用SPSS19.0进行分析，采用Duncan’s新复极差法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 黄粉虫幼虫虫粪对辣椒生长及果实品质的影响

2.1.1 黄粉虫幼虫虫粪对辣椒株高的影响

研究表明，施加黄粉虫幼虫虫粪的辣椒，除8%处理在定植10 d内全部死亡外，其余辣椒株高均随定植天数的增加而增高且生长状态正常。定植第15 d时，0.5%处理辣椒株高最高，为26.33 cm，与其他处理相比均差异显著(P<0.05，下同)；CK、1%、2%和4%处理之间辣椒株高差异不显著。定植30 d时，0.5%和1%处理辣椒株高较高，为50.63和48.60 cm，与CK、2%和4%处理相比差异显著；4%处理与CK处理辣椒株高差异显著。定植第60 d时，各处理之间辣椒株高差异不显著。定植第90 d时，1%处理辣椒株高最高，为71.40 cm，与CK和0.5%处理相比差异显著；CK、0.5%、2%和4%处理之间差异不显著。图1

图1 不同比例黄粉虫幼虫虫粪下辣椒株高变化Fig.1 Effects of Tenebrio molitor larvae on pepper plant height

2.1.2 黄粉虫幼虫虫粪对辣椒叶绿素含量影响

研究表明，在辣椒整个收获期中CK处理叶绿素含量先增长后降低，1%处理叶绿素含量持续增长，4%处理叶绿素含量持续降低，其他处理相差不大。在定植第50 d时，1%处理辣椒叶绿素含量最高，为66.39，显著高于其他处理；0.5%、2%和4%处理与CK处理相比辣椒叶绿素含量差异显著。定植第70 d时，1%处理辣椒叶绿素含量最高，为71.5，显著高于其他处理；2%处理与CK和4%处理相比辣椒叶绿素含量差异显著；CK、0.5%和1%处理之间辣椒叶绿素含量差异不显著。定植第90 d时，1%处理辣椒叶绿素含量最高，为73.39，显著高于其他处理；0.5%处理与CK和4%处理相比辣椒叶绿素含量显著差异；0.5%和2%处理之间辣椒叶绿素含量差异不显著。图2

2.1.3 黄粉虫幼虫虫粪对辣椒产量的影响

随着黄粉虫幼虫虫粪含量的增加，辣椒产量有增有减。其中1%处理辣椒的单株产量最高，为278.23 g/株，4%处理辣椒单株产量最低，为167.69 g/株。1%和2%处理与CK和4%处理相比辣椒的单株产量差异显著；0.5%处理与4%处理相比辣椒的单株产量差异显著。图3

图2 不同比例黄粉虫幼虫虫粪下辣椒叶绿素含量变化Fig.2 Effects of Tenebrio molitor larvae on chlorophyll content in pepper

图3 不同比例黄粉虫幼虫虫粪下辣椒产量变化Fig.3 Effects of Tenebrio molitor larvae on pepper yield

2.1.4 黄粉虫幼虫虫粪对辣椒果实品质的影响

研究表明，1%处理辣椒果实VC含量最高，为117.15 mg/kg，与其他处理相比差异显著；其次为2%处理的91.36 mg/kg，与CK、0.5%和4%处理相比差异显著；0.5%处理与4%处理的辣椒果实VC含量相比差异显著，而CK处理与4%处理的辣椒果实VC含量差异不显著。1%处理辣椒果实总糖含量最高，为4.21%，但各处理之间差异不显著。0.5%、1%和2%处理辣椒果实硝酸盐含量较高，分别为263.24、299.60和279.49 mg/kg，与CK和4%处理相比差异显著。表2

2.2 白星花金龟幼虫虫粪对辣椒生长及果实品质的影响

2.2.1 白星花金龟幼虫虫粪对辣椒株高的影响

研究表明，施加白星花金龟幼虫虫粪的辣椒均正常生长，各处理下的辣椒株高随定植天数的增加而增高，定植第15 d时，各处理之间辣椒株高差异不显著。定植30 d时，2.5%和10%处理的辣椒株高较高，为40.63与40.60 cm，与CK、40%和80%处理相比差异显著；CK、5%、20%、40%和80%处理之间辣椒株高差异不显著。定植60 d时，各处理之间辣椒株高差异不显著。定植90 d时，20%处理辣椒株高最高，为72.83 cm，与CK和2.5%处理相比差异显著；2.5%～10%处理间没有显著差异，与CK处理间差异不显著。图4

表2 不同比例黄粉虫幼虫虫粪下辣椒果实品质变化Table 2 Effects of Tenebrio molitor larvae on pepper fruit quality

图4 不同比例白星花金龟幼虫虫粪下辣椒株高变化Fig.4 Effects of Protaetia (Liocola) brevitarsis larvae on pepper plant height

2.2.2 白星花金龟幼虫虫粪对辣椒叶绿素含量影响

研究表明，在整个辣椒收获期CK处理辣椒叶绿素含量先增高后降低，5%、10%、20%、40%和80%处理辣椒叶绿素含量均有不同程度增长，2.5%处理辣椒叶绿素含量则相差不大。在定植第50 d时，20%处理辣椒叶绿素含量最高，为61.44，显著高于其他处理；10%、40%和80%处理与CK处理相比辣椒叶绿素含量显著差异。定植第70 d时，20%、40%和80%处理辣椒叶绿素含量较高，值分别为64.09、61.99和62.15，与CK、2.5%和5%处理相比差异显著。定植第90 d时，80%处理叶绿素含量最高，值为67.14，与CK、2.5%、5%和10%处理相比差异显著；20%处理与CK、2.5%和5%处理辣椒叶绿素含量差异显著；随着白星花金龟幼虫虫粪含量的降低，5%、2.5和CK处理辣椒叶绿素含量依次显著降低。图5

图5 不同比例白星花金龟幼虫虫粪下辣椒叶绿素含量变化Fig.5 Effects of Protaetia (Liocola) brevitarsislarvae on chlorophyll content in pepper

2.2.3 白星花金龟幼虫虫粪对辣椒产量的影响

研究表明，白星花金龟幼虫虫粪含量较低时辣椒产量的影响不明显，中等含量时辣椒产量较高，而含量过高又会降低其产量。其中40%处理辣椒单株产量最高，为291.45 g/株，5%处理辣椒单株产量最低，为114.90 g/株。20%和40%处理与CK、2.5%、5%、10%和80%处理相比辣椒单株产量差异显著；CK、2.5%、10%和80%处理与5%处理相比辣椒的单株产量差异显著。图6

图6 不同比例白星花金龟幼虫虫粪下辣椒产量变化Fig.6 Effects of Protaetia (Liocola) brevitarsis larvae on pepper yield

2.2.4 白星花金龟幼虫虫粪对辣椒果实品质的影响

研究表明，白星花金龟幼虫虫粪对辣椒果实维生素含量影响较大，其中20%处理辣椒果实维生素含量最高，为144.76 mg/kg，与其他处理差异显著；其次为40%处理的87.06 mg/kg，与CK、2.5%、5%、10%和80%处理相比辣椒果实VC含量差异显著；5%和10%处理与2.5%处理的辣椒果实VC含量显著差异。20%和80%处理辣椒果实总糖含量相似且较高，分别为4.01%和4.05%，与5%处理相比差异显著。80%处理硝酸盐含量最高，为264.89 mg/kg，但各处理之间辣椒果实硝酸盐含量差异不显著。表3

表3 不同白星花金龟幼虫虫粪下辣椒果实品质变化Table 3 Effects of Protaetia (Liocola) brevitarsislarvae on pepper fruit quality

3 讨 论

3.1 2种虫粪的不同比例对辣椒生长发育的影响

比较在土壤中施用不同比例的黄粉虫幼虫虫粪或白星花金龟幼虫虫粪对定植后辣椒生长发育以及果实品质的影响后发现，施加黄粉虫和白星花金龟幼虫虫粪对辣椒的生长发育有一定的促进作用，与吴翔等[21]的结果一致。其中施用黄粉虫幼虫虫粪1%的辣椒生长发育状况最好，施用2%次之，与杨诚等[11]发现添加1.5%黄粉虫幼虫虫粪可以显著提高油菜地上、地下生物量的结果相似。但黄粉虫幼虫虫粪出现用量少对辣椒的生长发育促进作用不明显，用量过多会抑制辣椒生长发育乃至死亡的情况，这与王久兴等[22]利用黄粉虫幼虫虫粪培育黄瓜幼苗的结果一致，其主要原因可能为未腐熟的黄粉虫幼虫虫粪在腐解时吸水力强,与种子或幼苗争夺水分，并造成局部高温和高浓度而发生烧苗[23]，这也是直接导致施用8%黄粉虫幼虫虫粪的辣椒幼苗未能定植而死亡的原因。在施加白星花金龟幼虫虫粪的研究中，施用白星花金龟幼虫虫粪20%和40%能使辣椒幼苗定植后更好的生长，与刘福顺等[17]使用600 g(30%)白星花金龟幼虫虫粪种植樱桃萝卜最佳的结果相似。多地多蔬菜种类研究表明，2种昆虫虫粪均对蔬菜具有促进生长的作用，黄粉虫虫粪适宜的添加比例为土壤的1%～1.5%，而白星花金龟虫粪适宜的添加量为土壤的20%～40%。

研究中，施用黄粉虫幼虫虫粪1%的辣椒叶绿素含量最高，其株高也最高，有利于辣椒进行光合速率积累生物量在收获期形成果实，从而提高辣椒果实产量。施用白星花金龟幼虫虫粪20%的辣椒株高最高，施用80%的辣椒叶绿素含量最高，但产量都逊于施用40%的辣椒，除叶绿素与株高外，还有其他因素影响辣椒产量。在试验结束时，不添加虫粪的辣椒叶绿素持续走低，叶片开始发黄凋落，不足以继续产生果实，而添加合适比例虫粪的辣椒植株叶绿素含量依然较高，叶片深绿有活力，仍具有生产果实的潜力。

3.2 2种虫粪的不同比例对辣椒果实品质的影响

VC和糖类是评价蔬菜品质的重要指标，硝酸盐是衡量蔬菜是否可食用的健康指标，在试验中，施用1%黄粉虫幼虫虫粪可显著提高辣椒果实VC含量且总糖含量最高，而且硝酸盐含量也显著提高达到了299.60 mg/kg，这与熊晓莉等[5]添加黄粉虫幼虫虫粪会提高油菜硝酸盐含量的结果一致；施用白星花金龟幼虫虫粪20%可显著提高辣椒果实VC含量且总糖含量较高，不过硝酸盐含量却没有显著提高为247.82 mg/kg。添加2种合适比例的幼虫虫粪均能有效提高辣椒果实的品质，而硝酸盐这类有害物质在施用黄粉虫幼虫虫粪的辣椒果实中有所提高，在施用白星花金龟幼虫虫粪的辣椒果实中并没有增加，但添加2种幼虫虫粪的辣椒果实硝酸盐含量远低于432 mg/kg的蔬菜安全食用标准[24]。

3.3 2种幼虫虫粪之间的差异

未加工的黄粉虫虫粪和白星花金龟虫粪的总养分(氮、磷和钾)的质量分数均高于5%，已达到有机肥总养分的相关标准，但2种虫粪的施用却大不相同，黄粉虫虫粪施用量范围较小，仅在0.5%～2%，超过则会影响辣椒的生长发育及果实产量，甚至会出现烧苗现象；白星花金龟虫粪的施用量范围较大，为20%～40%，超过或过低均不会引起烧苗现象，但依然会影响辣椒生长发育及果实产量。

4 结 论

4.1添加0.5%和1%的黄粉虫虫粪种植的辣椒在生长发育前中期能够显著促进辣椒株高的生长，添加1%黄粉虫虫粪种植的辣椒在生长发育后期对辣椒株高促进作用最显著。添加0.5%、1%、2%黄粉虫虫粪促进辣椒收获期的叶绿素含量的合成效果显著。添加1%和2%的黄粉虫虫粪提高辣椒的单株产量效果显著。添加1%黄粉虫虫粪能显著提高辣椒果实的品质，但相对的也显著提高了辣椒果实的硝酸盐含量。添加20%白星花金龟虫粪对辣椒株高有显著促进作用。添加20%、40%和80%白星花金龟虫粪促进辣椒叶绿素含量的合成效果显著。添加20%和40%白星花金龟虫粪提高辣椒单株产量效果显著。添加20%白星花金龟虫粪能显著提高辣椒果实品质，而且硝酸盐含量并未增加。

4.2施用1%的黄粉虫幼虫虫粪处理的辣椒各项数据都是最大值，最终株高为71.4 cm、叶绿素含量(SPAD值)为73.39、产量为278.23 g/株、VC含量为117.15 mg/kg、总糖含量为4.21%、硝酸盐含量为299.60 mg/kg，其次为施用2%处理;施用20%白星花金龟幼虫虫粪的辣椒各项数据均排在前列，最终株高为72.83 cm、叶绿素含量(SPAD值)为66.37、产量为272.18 g/株、VC含量为114.76 mg/kg、总糖含量为4.01%、硝酸盐含量为247.82 mg/kg,其次为施用40%处理。黄粉虫幼虫虫粪及白星花金龟幼虫虫粪在辣椒种植中的合理施用范围分别为1%～2%和20%～40%。