黑水虻蟲沙堆肥對青菜產量、品質和土壤肥力的影響

摘 " "要：為明確黑水虻蟲沙堆肥在蔬菜生產中的實際應用效果，采用大田露地栽培，以不施肥處理為對照（CK），研究黑水虻蟲沙質量占比分別為0、3%、6%、9%的4種不同堆肥在22.50 t·hm-2施用量下對青菜生長、產量、品質、土壤肥力和土壤水溶性鹽分含量的影響。結果表明，施用堆肥的處理除成活率和SPAD值外，其余農藝性狀指標均較CK有所提高；隨著所施堆肥中黑水虻蟲沙占比的增加，青菜的葉展、葉片數及產量均呈上升趨勢，單株質量呈先下降后上升的趨勢，土壤pH呈下降趨勢，0～20 cm深度土壤的水溶性鹽分含量呈上升趨勢。與CK相比，C6處理（黑水虻蟲沙質量占比6%）青菜的產量顯著提高107.63%，品質未明顯下降，土壤pH、水溶性鹽分含量均無顯著差異，有機質含量提高5.95%，堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別顯著提高21.72%、116.83%、605.38%。綜上，C6處理的黑水虻蟲沙堆肥（蟲沙、羊糞、番茄秸稈質量比為2∶10∶22）效果最好。

關鍵詞：青菜；黑水虻蟲沙；堆肥；產量；品質；土壤肥力

中圖分類號：S634.3 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2025）02-150-07

Effects of the application of black soldier fly sandworm composting on yield， quality of pakchoi and soil fertility

QI Wen， CHEN Jian， LI Jiahui， QIAN Zhongcang

（Zhejiang Taizhou Academy of Agricultural Sciences， Jiaojiang 318000， Zhejiang， China）

Abstract：In order to clarify the practical application effect of black soldier fly sandworm composting in vegetable production， the effects of four different composting with 0， 3%， 6% and 9% black soldier fly sandworm on the growth， yield， quality of pakchoi， soil fertility and soil water-soluble salt content were studied by open field cultivation with no fertilization treatment as CK. The results showed that except for the survival rate and SPAD， all the other agronomic traits of composting treatment were higher than those of CK. With the increase of the proportion of black soldier fly sandworm in the composting， the leaf expansion， number of leaves and yield of pakchoi showed an upward trend， and the mass of single plant of pakchoi decreased first and then increased， the pH of the soil decreased， and the water-soluble salt content of the soil at 0-20 cm depth increased. Compared with CK， the yield of C6 treatment increased significantly by 107.63%， while the quality did not decrease significantly. There was no significant difference in soil pH and water-soluble salt content. The content of organic matter increased by 5.95%， and the content of available nitrogen， available phosphorus and available potassium increased significantly by 21.72%， 116.83% and 605.38%， respectively. In summary， the black soldier fly sandworm composting（black soldier fly sandworm ∶ sheep manure ∶ tomato straw mass ratio of 2 ∶ 10 ∶ 22） applied by the C6 treatment had the best effect.

Key words： Pakchoi; Black soldier fly sandworm; Composting; Yield; Quality; Soil fertility

隨著我國經濟社會的快速發展以及人民生活水平的提高，餐飲消費活動日益頻繁，產生的餐廚垃圾急劇增長[1-2]。2014年以來我國餐廚垃圾的年產量超過6000萬t，并以每年10%的比例增長，2019年我國餐廚垃圾產生量已突破1.2億t[3]。餐廚垃圾具有高含水量、高含油量和高含鹽量等特點，如果處理不當會嚴重影響生態環境以及居民的身體健康[4-5]。黑水虻作為一種腐生性昆蟲，其幼蟲可以將餐廚垃圾、畜禽糞便等有機物快速轉化為優質的蟲體蛋白和脂肪等營養物質，并且還具有繁殖迅速、生長周期短、食量大且雜、吸收轉化率高、易于飼養管理等特點，利用黑水虻處理餐廚垃圾是近年來的研究熱點[6-8]。黑水虻在處理餐廚垃圾的過程中，除了產出昆蟲產品外，也產生了數量較大的蟲沙。黑水虻蟲沙含有豐富的有機質、氮磷鉀和有益微生物菌群[9-10]，是一種新型的生物有機肥。但是處理餐廚垃圾后產生的黑水虻蟲沙依舊存在著鹽分含量高、水分含量高、堆體易發酵發熱等缺點[11-12]，若作為有機肥直接施用于農田，容易在土壤環境中再次降解與發酵，引起土壤產熱，導致作物根系損傷[13-14]，也容易引起土壤鹽分含量上升，造成作物減產[15-16]。因此，將黑水虻蟲沙與其他低含鹽量物料配比后堆肥，使其穩定化、無害化顯得尤為重要。

目前國內關于黑水虻蟲沙肥料化應用的研究仍較少，且均是作為有機肥直接施用[15，17-20]，鮮有關于黑水虻蟲沙堆肥后再應用的報道。鑒于此，筆者將黑水虻蟲沙與番茄秸稈、羊糞混合后堆肥，將充分腐熟的堆肥產物作為有機肥在青菜上應用，采用大田露地栽培，以不施肥處理為對照，研究不同配比的堆肥對青菜生長、產量、品質、土壤肥力等指標的影響，以期驗證蟲沙堆肥化使用的可行性，并篩選出效果最好的堆肥配比，為黑水虻蟲沙在農業種植中的安全應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2022年9－10月在臺州市農業科學研究院小溪村基地開展，采用大田露地栽培，試驗區域內地勢平坦，土層深厚，土壤基本養分狀況為pH 6.62、水溶性鹽分含量（w，后同）0.09%、有機質含量19.60 g·kg-1、水解性氮（堿解氮）含量 92.10 mg·kg-1、有效磷含量52.60 mg·kg-1、速效鉀含量56.02 mg·kg-1。

1.2 材料

試驗作物為青菜，品種為蘇州青，由蘇州市農業科學院選育。

參試的4種堆肥均為項目組前期堆制，使用的黑水虻蟲沙由浙江豐澤源農業科技有限公司提供，基本理化性質為含水率12.13%、pH 6.41、水溶性鹽分含量3.50%、全氮含量2.86%（以烘干基計）、有機質含量56.17%（以烘干基計）。各組堆肥的堆制方法如下：以羊糞、番茄秸稈為主要原料，添加不同質量占比的黑水虻蟲沙，設置各堆肥中黑水虻蟲沙的質量占比分別為0、3%、6%、9%左右，通過調節羊糞與番茄秸稈的配比，將各堆肥初始的C/N均調整至25∶1，再將混合均勻的物料起堆發酵，根據堆體實際發酵情況適時翻堆，保證堆體中心最高溫度不超過70 ℃，堆制28 d后均完全腐熟，將各處理堆肥取樣后，檢測基本理化性狀，有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均以烘干基計，詳見表1。

1.3 方法

試驗設5個處理，每個處理3次重復，隨機區組設計，每個小區面積約20 m2。以不施肥處理為對照（CK），參試的4種堆肥按質量比不同分別稱為C0（堆肥A）、C3（堆肥B）、C6（堆肥C）、C9（堆肥D），均按當地商品有機肥習慣用量施用（22.50 t·hm-2），所有堆肥均作為基肥一次性施入，基肥中不施用化肥，試驗期間不再追肥。參試青菜于9月2日開始育苗，9月22日移栽（4葉期），行株距為25 cm×20 cm，各處理試驗期間統一管理，10月30日收獲，生長周期共58 d，各小區單獨測產。

1.4 測定指標

青菜生長指標及產量測定：青菜移栽7 d后，每個小區選取5株長勢均勻的青菜做好標記，每7 d調查1次青菜株高、SPAD值、葉片數直至收獲期。收獲時各小區單獨測產，同時選取有代表性的青菜3株，調查株高、葉展、SPAD值、葉面積等農藝性狀。用直尺測定莖基部到中心點最高處的垂直高度為株高；利用SPAD測試儀（KONICA MINOLTA，日本）測定從外向內數第3片葉的SPAD值；青菜植株在自然開展狀態下，用直尺測量兩側最遠葉片之間的距離為葉展；用 Epson 700 型掃描儀掃描測量青菜葉面積；葉面積指數= 單株葉面積 / 單株所占土地面積。

青菜品質指標測定：青菜收獲時對每個處理隨機取樣，委托杭州綠城農科檢測技術公司進行青菜相關品質指標的檢測，包括可溶性糖、維生素C和硝酸鹽含量等，均按照國家相關標準進行檢測[21-23]。

土壤鹽分及理化指標測定：青菜收獲后，用取樣器采集0～20 cm耕層土樣，委托杭州綠城農科檢測技術公司檢測土壤理化指標，主要包括pH及有機質、水解性氮（堿解氮）、有效磷、速效鉀含量等；用取樣器分別采集0～20、＞20～40、＞40～60 cm的土樣，測定水溶性鹽分含量。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2007進行數據處理和制圖，采用SPSS16.0軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對青菜長勢的影響

由表2可知，除移栽后第7 天外，其余調查時期各施肥處理青菜葉片數均顯著高于CK。除移栽后第21天外，其他調查時期各施肥處理葉片數均無顯著差異。各施肥處理調查期間葉片數增加了121.67%～154.72%，處理間未呈現明顯規律。調查期間CK的青菜株高與C0、C3處理均無顯著差異。從移栽后第14天開始，C6處理的株高均最高，C3處理的株高均最低。各施肥處理調查期間青菜株高增長了74.14%～122.64%，青菜株高增長率隨著所施堆肥中蟲沙占比的提高而上升。各處理青菜的SPAD值均隨著調查時間的推移呈上升趨勢。除C6處理外，其他施肥處理在各調查時期青菜的SPAD值均無顯著差異。各施肥處理調查期間青菜的SPAD值增加了44.86%～56.13%，處理間未呈現明顯規律。

2.2 不同處理對青菜農藝性狀的影響

由表3可知，各施肥處理的青菜成活率、SPAD值均無顯著差異，未隨著所施堆肥中蟲沙占比的提高呈現明顯規律，其中各施肥處理的青菜成活率較CK降低了1.27%～7.83%。除成活率和SPAD值外，各施肥處理的其他指標均較CK有所提高。C6處理的株高、單株葉面積及葉面積指數均為各處理中最高，分別較其他施肥處理提高了2.50%～17.99%、4.15%～13.65%、2.82%～12.31%；C9處理的葉展、葉片數及SPAD值均為各處理中最高，分別較其他施肥處理提高了4.30%～16.28%、6.02%～7.63%、5.27%～7.55%。青菜的葉展及葉片數隨著所施堆肥中黑水虻蟲沙占比的提高呈上升趨勢。

2.3 不同處理對青菜產量的影響

由圖1可知，不同施肥處理對青菜的單株質量存在一定影響，青菜單株質量隨著堆肥中黑水虻蟲沙占比的增加呈先下降后上升的變化趨勢。在各處理中，C9處理的單株質量最大，達0.21 kg，較其他施肥處理顯著提高了10.53%～61.54%。各施肥處理的青菜單株質量較CK顯著提高了44.44%～133.33%。由圖2可知，各處理的青菜產量最高為C9處理，達38.75 t·hm-2，較其他施肥處理提高了8.76%～58.68%；各施肥處理的青菜產量較CK顯著提高42.31%～125.82%。各施肥處理青菜產量隨著堆肥中黑水虻蟲沙添加比例的增加逐漸升高，C0與C3處理、C6與C9處理差異不顯著。

2.4 不同處理對青菜品質的影響

由表4可知，CK的維生素C和可溶性糖含量最高，分別為78.92 mg·100 g-1、2.56%；C9處理的硝酸鹽含量最高，達738.28 mg·kg-1。各施肥處理青菜的品質較CK均有一定程度的下降，維生素C含量較CK降低了4.04%～42.31%，可溶性糖含量較CK降低了8.98%～34.38%，硝酸鹽含量較CK顯著提高了24.86%～86.69%。各施肥處理中，C9處理的青菜品質最差，C3、C6處理的青菜品質較好；C3和C6處理的青菜維生素C及可溶性糖含量與CK均無顯著差異，且均顯著高于C9處理，硝酸鹽含量顯著低于C9處理。

2.5 不同處理下青菜各項指標的相關性分析

由表5可知，參試青菜的產量與單株質量、株高、葉展、葉片數、單株葉面積、硝酸鹽含量呈極顯著正相關，與成活率、可溶性糖含量呈極顯著負相關，與葉面積指數呈顯著正相關，與維生素C含量呈顯著負相關。青菜的單株質量與株高、葉展、葉片數、單株葉面積、硝酸鹽含量呈極顯著正相關，與成活率、維生素C含量、可溶性糖含量呈極顯著負相關，與葉面積指數、SPAD值呈顯著正相關。成活率與維生素C含量、可溶性糖含量呈極顯著正相關，與株高、葉展、SPAD值、硝酸鹽含量呈極顯著負相關，與葉片數呈顯著負相關。株高與葉展、硝酸鹽含量呈極顯著正相關，與葉片數、單株葉面積呈顯著正相關，與可溶性糖含量呈顯著負相關。維生素C含量與可溶性糖含量呈極顯著正相關，與硝酸鹽含量呈極顯著負相關。

2.6 不同處理對土壤肥力的影響

由表6可知，青菜收獲后，各施肥處理土壤的pH隨著所施堆肥中黑水虻蟲沙占比的增加而下降，除C9處理外，其他施肥處理pH均與CK無顯著差異。各施肥處理土壤的有機質含量較試驗前提高了3.21%～8.32%，較CK提高了3.74%～8.87%，不同處理間有機質含量均無顯著差異。各施肥處理土壤的堿解氮、有效磷、速效鉀含量較試驗前分別提高了4.26%～15.68%、59.16%～99.09%、276.85%～524.87%，較CK分別提高了9.70%～21.72%、88.39%～135.64%、412.03%～749.02%。除C0處理外，其他施肥處理間土壤的堿解氮、有效磷含量均無顯著差異，各處理間土壤的速效鉀含量均差異顯著。

2.7 施用堆肥對不同深度土壤水溶性鹽分含量的影響

由表7可知，青菜收獲后，各處理0～20 cm深度土壤的水溶性鹽分含量隨所施堆肥中黑水虻蟲沙占比的升高而升高，各施肥處理較CK提高了10.00%～70.00%。除C9處理外，其他處理0～20 cm

深度土壤水溶性鹽分含量與CK均無顯著差異。除C9處理外，其他處理間＞20～40 cm深度土壤的水溶性鹽分含量均無顯著差異，各施肥處理較CK提高了0～100.00%。各處理間＞40～60 cm深度土壤的水溶性鹽分含量均無顯著差異。

3 討論與結論

3.1 黑水虻蟲沙占比對堆肥產物養分含量的影響

黑水虻蟲沙的營養成分組成與其飼料類型相關[24]，進食不同有機廢棄物的黑水虻蟲沙中總碳和總氮含量變化不大，分別在37%和3%左右，而總磷含量（1%～5%）和總鉀含量（0.5%～4.1%）差異顯著[25]。本研究中參試的蟲沙為黑水虻幼蟲處理餐廚垃圾后產生，蟲沙的含氮量與前人的研究結果一致，但蟲沙的水溶性鹽分含量較高，因此合適的堆肥配比是其資源化利用的關鍵。本研究中隨著蟲沙添加占比的增加，堆肥產品的有機質含量、養分元素含量均呈上升趨勢，但是堆肥產品的水溶性鹽分含量也隨著蟲沙占比的增加而提高，這與張浩等[5]的研究結果一致，因此在考慮堆肥產品肥效的同時也需要關注水溶性鹽分對作物生長的影響。

3.2 黑水虻蟲沙堆肥對青菜生長、產量和品質的影響

黑水虻蟲沙含有豐富的微生物、氨基酸、活性物質、有機與無機營養物質[26-28]，以黑水虻蟲沙為原料制作的堆肥，具有成為優質有機肥的潛力。在本研究中，各施肥處理除成活率和SPAD值外，青菜的其他各項農藝性狀指標較CK均有所提高，青菜單株質量和產量較CK顯著提高；C6、C9處理對青菜的促生長及增產效果較好，C6處理的株高、單株葉面積及葉面積指數為各處理中最高，C9處理的葉展、葉片數及SPAD值為各處理中最高，2個處理間產量無顯著差異，較其他處理均顯著增產。研究表明，在一定范圍內施用有機肥，作物產量隨著施氮量的增加呈上升趨勢[29-31]。也有研究表明，作物光合作用與其生長發育緊密相關，而鹽脅迫會限制光合作用，直接影響其生長發育，進而導致作物減產[32-33]。在本研究中，各堆肥的含氮量和水溶性鹽分含量均隨著黑水虻蟲沙添加量的增加而提高，青菜的產量隨著所施堆肥中黑水虻蟲沙占比的增加而提高，可能是由于各堆肥中氮肥對青菜生長、產量的促進效果強于水溶性鹽分造成的抑制效果。在本研究中，C6處理的維生素C含量和可溶性糖含量與CK均無顯著差異，青菜品質較C9處理顯著提高。青菜的維生素C和可溶性糖含量均隨著所施堆肥含氮量的提高呈先上升后下降的趨勢，硝酸鹽含量呈上升趨勢，這與李鋒等[34]的研究結果基本一致；青菜的品質未隨著所施堆肥中水溶性鹽分的升高而提高，這與孫葉爍等[35]的研究結果不同，可能是因為各堆肥中氮肥對青菜品質的影響要大于水溶性鹽分。綜上所述，C6處理的青菜產量較CK處理顯著提高107.63%，品質未明顯下降，應用效果最佳。

3.3 黑水虻蟲沙堆肥對土壤肥力提升效果及安全性分析

前人研究表明，黑水虻蟲沙中的養分元素大多是以有機結合態存在，施入土壤后經礦化作用會釋放出大量的氮、磷、鉀養分，使土壤中有機質和速效養分含量提升，且隨著蟲沙用量的增加而不斷提高[15，20，36]。本研究與前人的研究結果有所不同，各處理土壤的堿解氮含量未隨著所施堆肥中黑水虻蟲沙含量的增加而提高，有效磷和速效鉀含量變化趨勢則與前人研究結果一致。本研究中土壤的pH隨著所施堆肥中黑水虻蟲沙含量的增加而降低，這與王小波等[20]、趙毅等[36]的研究結果不同，但與袁華冠等[15]、馬祥等[37]的研究結果相同，可能是因為添加黑水虻蟲沙的堆肥有機質含量較高，在微生物作用下分解產生了大量有機酸，導致了土壤pH下降。本研究中0～20 cm、＞20～40 cm深度土壤的水溶性鹽分含量隨著所施堆肥中黑水虻蟲沙含量的提高呈上升趨勢，除C9處理外，其他處理間均無顯著差異。各處理間＞40～60 cm深度土壤的水溶性鹽分含量均無顯著差異；C9處理＞20～40 cm土層的水溶性鹽分含量高于其他土層，可能是因為所施堆肥的水溶性鹽分含量較高，在灌溉與水分蒸發的雙重作用下，鹽分在＞20～40 cm聚集，其他處理土壤的水溶性鹽分含量均隨著土層深度的增加而降低，可能是因為青菜的生長周期較短且淺層土壤中的水溶性鹽分含量較低，鹽分尚未隨水分遷移至深層土壤。因此，除C9處理外，其他處理所施的黑水虻蟲沙堆肥對提升土壤肥力均有較好效果，且對土壤的pH、水溶性鹽分含量未產生顯著影響，但是連續施用仍有造成淺層土壤酸化及水溶性鹽分含量升高的風險。

綜上所述，黑水虻蟲沙鹽分含量較高，與其他物料混合堆肥可以提高使用的穩定性與安全性。筆者的研究中C6處理施肥效果最好，與CK相比，青菜的產量顯著提高107.63%，品質未明顯下降，土壤的pH、水溶性鹽分含量均無顯著差異，有機質含量提高5.95%、堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別顯著提高21.72%、116.83%、605.38%。C6處理所施的黑水虻蟲沙堆肥（蟲沙、羊糞、番茄秸稈質量比為2∶10∶22）對提高青菜產量、提升土壤肥力具有較好效果，筆者將在進一步的研究中以常規施肥為對照，探明該新型有機肥在生產上的實際應用效果。

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