黑水虻虫沙对‘天工墨玉’葡萄产量及果实品质的影响

黄秋凤，陈国品，吴江，王爱明，曹慕明，汪艳华

(1. 广西壮族自治区农业科院葡萄与葡萄酒研究所，广西南宁 530007；2. 浙江省农业科学院园艺研究所，浙江杭州 310021；3. 广西农科环保科技有限公司，广西南宁 530008；4. 广西山区综合技术开发中心，广西南宁 530022)

亮斑扁角水虻（Hermetia illucens）俗称黑水虻（Black soldier fly），是双翅目短角亚目水虻科昆虫，其幼虫以动物粪便、腐烂的有机质为食，可将食物高效转化为自身营养物质，因此在动物蛋白饲料生产、转化禽畜粪便和生活垃圾方面得到应用和推广[1]。Choi等[2]研究发现，昆虫源堆肥（即黑水虻幼虫粪便）的化学成分与商品肥料几乎无差别，认为昆虫源堆肥将是商品肥料的理想代替品。郭会茹、李敬华、李卫娟等[3-5]研究表明，黑水虻处理鸡粪、狐貉粪、猪粪和餐厨垃圾后的虫沙可达到有机肥料标准；Klammsteiner等[6]认为，使用黑水虻幼虫粪便不影响土壤的卫生特性。因此，黑水虻转化禽畜粪便、生活垃圾产生的虫沙可以作为有机肥在作物生产中使用。Setti等[7]研究发现，在商业泥炭中添加20%的黑水虻虫沙可促进莴苣、罗勒、番茄的生长；李卫娟等[5]发现添加20%黑水虻转化新鲜猪粪虫沙的白菜生长状况最好。

目前，关于黑水虻虫沙作有机肥的研究主要集中在蔬菜、水稻等[5,7-9]作物上，在果树上的应用较少。本研究在‘天工墨玉’葡萄中施用黑水虻转化餐厨垃圾的虫沙作基肥，研究其对葡萄产量及果实品质的影响，以期为黑水虻虫沙作为有机肥应用于葡萄生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2021年1—6月在广西万佳葡萄科技有限公司葡馨园内进行。试材为3年生‘天工墨玉’葡萄，采用平棚架式大棚栽培，东西行向，株行距为 1.5 m×3 m。箱式限根栽培，箱体12 m×1 m×0.5 m，土壤水解氮174.10 mg·kg-1，有效磷56.50 mg·kg-1，速效钾110.90 mg·kg-1，pH 5.99。树势中庸，通风透光条件好，铺设两条滴灌带。

黑水虻虫沙由南宁市舒心农业发展有限公司提供，是由黑水虻幼虫转化餐厨垃圾制备而成。其中，有机质含量为88.6%、氮磷钾总含量为8.3%。

1.2 试验设计

试验共设3个处理，每处理株施2.5 、3.75 、5 kg黑水虻虫沙，以不施虫沙为对照，3次重复，共12个小区，每小区面积24 m2，随机区组设计。其他追肥、灌溉及田间管理措施均一致。

1.3 指标测定

1.3.1 果实理化指标的测定

葡萄成熟采收时，称量每小区实际产量，折算为公顷产量。每处理随机剪取10个果穗，用软尺测量穗长、穗宽，用电子天平称量穗质量；从每穗上、中、下部位各取5粒果，用SYLVAC数显式游标卡尺测量果粒纵径和横径，采用电子天平称量粒质量；可溶性固形物含量使用PAL-1型便携式数显折光仪测定。

1.3.2 果皮颜色指标的测定

采用小型色差计CR-10 Plus（日本）测定果皮颜色，具体操作方法为：将果实表面擦拭干净，选取果实赤道部位测量，30个果实一组，3次重复，分别测定L*、a*、b*值，其中，L*值代表明亮度，L*值越大，亮度越亮；a*值代表红绿色差指标，正值越大，颜色越红，负值越小，颜色越绿；b*值代表黄蓝色差指标，正值越大，黄色越深，负值越小，蓝色越深。a*和b*取值范围 [﹣60, 60]。按照公式C*＝[a*2+b*2]1/2，h0＝arctan b*/a*计算色泽饱和度C*值和色度角h0值，进而通过公式CIRG＝(180－h0)/(L*－C*) 计算红色葡萄果实颜色指数[10-11]。

1.3.3 果实糖酸的测定

每个重复随机取50 g果实榨汁，过筛后取样，采用NaOH滴定法测定可滴定酸；采用福林酚分光光度法测定总酚；采用离子色谱法测定葡萄糖、果糖、酒石酸、苹果酸和柠檬酸。

1.4 统计分析

试验数据采用Excel 2010和SPSS 17.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 黑水虻虫沙对‘天工墨玉’葡萄产量的影响

从表1中可知，施用黑水虻虫沙后，‘天工墨玉’葡萄的粒质量、穗质量、产量均随着施用量的增加逐渐减少。其中，2.5 kg处理的粒质量、穗质量、产量均显著高于对照，分别比对照增加26.26%、11.97%、12.03%。说明适量施用黑水虻虫沙可以提高‘天工墨玉’葡萄的产量。

表1 黑水虻虫沙对‘天工墨玉’葡萄产量的影响Table 1 Effect of black soldier fly feces on yield of 'Tiangong Moyu' grape

2.2 黑水虻虫沙对葡萄果实理化性状的影响

由表2可看出，施用黑水虻虫沙可以提高‘天工墨玉’葡萄果实的纵横径、果穗长度；其中2.5 kg处理的果粒纵横径均显著高于对照，分别比对照提高13.74%、12.80%；而处理3.75 kg对穗长、穗宽影响较大。施用黑水虻虫沙提高了‘天工墨玉’葡萄的果实硬度，但随着施用量的增加果实硬度逐渐降低，其中处理2.5 kg的果实硬度最大，比对照提高26.79%。

2.3 黑水虻虫沙对葡萄果实色泽参数的影响

从表3可见，随着黑水虻虫沙施用量的增加，果实明亮度L*值、色泽饱和度C*值及色度角h0值逐渐增大，果实颜色指数CIRG逐渐减小；其中2.5 kg处理的L*值、C*值及h0值均显著低于其它处理，而果实颜色指数CIRG值则显著高于其它处理。说明适量施用虫沙虽降低果实的明亮度、色泽饱和度和色度角，但提高了果实颜色指数；而过量施用虫沙提高果实的明亮度、色泽饱和度和色度角，但降低了果实颜色指数。

表3 黑水虻虫沙对‘天工墨玉’葡萄果实色泽参数的影响Table 3 Effect of black soldier fly feces on fruit color parameters of 'Tiangong Moyu' grape

2.4 黑水虻虫沙对葡萄果实品质的影响

从表4可知，施用黑水虻虫沙后，‘天工墨玉’葡萄果实中的可溶性固形物、总酚含量随着施用量的增加逐渐降低，而可滴定酸含量则逐渐升高；其中2.5 kg处理的表现最好，其各项指标与CK均达到显著差异水平；其可溶性固形物、总酚含量分别比CK提高3.8%、10.91%，而可滴定酸含量则降低10.56%。

表4 黑水虻虫沙对‘天工墨玉’葡萄果实理化指标的影响Table 4 Effects of black soldier fly feces on soluble solids, titratable acids and total phenol content in 'Tiangong Moyu' grape

葡萄果实中的糖主要以葡萄糖和果糖为主，在表5中可见，各处理的葡萄糖、果糖含量则显著高于对照，但随着施用量的增加，果实中的葡萄糖、果糖含量逐渐减少。其中2.5 kg处理的葡萄糖与果糖含量最高，分别为70.10、58.54 g·kg-1，比CK分别提高33.88%、35.73%。

葡萄果实中的有机酸主要是以酒石酸、苹果酸和柠檬酸为主。从表5中可知，各处理的酒石酸、柠檬酸的含量均显著低于对照，而苹果酸的含量则显著高于对照。其中3.75 kg处理的酒石酸、柠檬酸含量最低，分别比CK降低25.93%、57.26%；但苹果酸的含量最高，比CK增加71.97%。说明施用黑水虻虫沙对不同类型的有机酸影响效果不一致。

表5 黑水虻虫沙对‘天工墨玉’葡萄果实可溶性糖及有机酸的影响Table 5 Effect of black soldier fly feces on soluble sugar and organic acid of 'Tiangong Moyu' grape

3 讨论与结论

在作物生产过程中，有机肥可促进作物生长，提高产量和改善品质。本研究使用的黑水虻转化餐厨垃圾制备的虫沙有机质含量88.6%，氮磷钾总值8.3%，远高于《中国商用有机肥标准》（NY525—2012）中有机质≥45%、N＋P＋K≥5%的要求。在本试验设计的3个黑水虻虫沙施用量水平均能有效提高‘天工墨玉’葡萄的粒质量、穗质量及产量，但其提升效果均随着施用量的增加而逐渐减弱，说明适量施用黑水虻虫沙可提高葡萄的产量，过量施用则抑制产量的提高，与已有研究结果相似[12-14]。

色泽是果实外观品质的重要指标，直接影响到果实的商品性。本研究中，葡萄果皮颜色指数CIRG值随着黑水虻虫沙施用量的增加而逐渐减小。由于花色素含量与CIRG的线性指数达0.835[15]，所以CIRG指数可以间接反映出花色素及果实的着色情况，由此可说明适量施用黑水虻虫沙可促进‘天工墨玉’葡萄着色，而过量施用则产生着色障碍。

葡萄果实中的糖类、酸类、酚类等物质是影响果实品质的重要因子[16]。本研究表明，适量施用黑水虻虫沙可提高‘天工墨玉’葡萄中可溶性固形物和总酚含量，降低可滴定酸含量；但随着施用量的增加，果实中可溶性固形物和总酚含量逐渐下降，与郭鹏飞、张筠筠等[14,17]的研究结果一致。糖和酸的质量分数是决定葡萄果实内在品质的重要指标。施用黑水虻虫沙提高了‘天工墨玉’葡萄果实中葡萄糖、果糖的含量，同时降低了酒石酸和柠檬酸含量，有利于改善葡萄的风味和品质。

昆虫虫粪含有丰富的微生物、大量的氨基酸、活性物质和有机与无机营养物质[18]，施用黑水虻虫沙可以显著提高土壤pH、有机质、铵态氮、速效磷和钾的含量[9]，满足植物的生长需求，同时土壤中的虫沙分解成腐殖酸有改良土壤、增效肥料、刺激生长、增强抗逆和改善品质的作用[19]，因此在‘天工墨玉’葡萄的基肥中适量施用黑水虻虫沙可提高果实产量、促进着色以及改善品质。综合产量、着色及果实品质等因素，本研究中每株葡萄施用2.5 kg黑水虻虫沙的效果最佳。

综上所述，本研究将廉价的黑水虻虫沙应用于葡萄栽培，能够显著提升葡萄的产量和果实品质，且最适施用量较小，具有制备优质有机肥的潜力。通过用黑水虻虫沙替代现有葡萄栽培有机基肥，有望达到有效减少施肥工作强度，降低栽培成本及提升栽培收益的目标。