黑水虻蟲糞肥對土壤理化性質(zhì)及煙草生長的影響

趙 毅，耿偉娜，王小波，徐曉燕

（天津農(nóng)學(xué)院農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，天津 300392）

隨著農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，化肥濫用已經(jīng)成為作物種植過程中不可忽視的問題。特別是因為濫用化肥導(dǎo)致的土壤結(jié)構(gòu)變差、環(huán)境污染等問題引起了人們的重視[1-2]。提升煙葉品質(zhì)離不開適宜的植煙土壤，如今部分煙區(qū)土壤板結(jié)及鹽漬化現(xiàn)象加重，適量施用有機肥成為改良土壤理化性質(zhì)的有效手段[3-4]。煙草生產(chǎn)上常用的有機肥有餅肥、生物有機肥等。許成悅等[5]研究表明，在煙株團棵期施用芝麻餅肥能夠提高煙草植株根系體積、株高及煙葉數(shù)量，促進煙株后期生長；王唯唯等[6]研究發(fā)現(xiàn)施用芝麻餅肥可以提高煙葉的產(chǎn)量和上中等煙比例，調(diào)節(jié)煙葉煙堿含量與氮含量間的平衡，改善煙葉內(nèi)在品質(zhì)。在煙草上應(yīng)用的生物有機肥中，以菌肥更為常見。如李小磊等[7]研究表明，有機菌肥的施用可提高植煙土壤中的氮含量，加強土壤對氮的固定，減少堿解氮的損耗，從而起到培肥植煙土壤的效果；張明宇等[8]研究發(fā)現(xiàn)，施用拮抗菌有機肥可以調(diào)節(jié)并改良土壤中的微生物群落多樣性，進而提高植煙土壤的生態(tài)功能。另有研究表明，微生物菌肥的施用可提高烤煙各生育期的養(yǎng)分含量，同時還可提高土壤的有機質(zhì)、全鉀及速效鉀等含量[9]。由于煙草的忌氯特性，導(dǎo)致可選擇的有機肥種類較少，因此研究開發(fā)新型有機肥是當(dāng)前煙草生產(chǎn)必須解決的問題。

黑水虻是腐食性昆蟲，其幼蟲轉(zhuǎn)化農(nóng)業(yè)有機廢棄物后所得的蟲糞肥是一種新型有機肥，富含較多有益微生物，有機質(zhì)含量高，氯離子含量低[10]，在蔬菜上應(yīng)用效果好。吳翔等[11]研究發(fā)現(xiàn)施用黑水虻蟲糞可顯著提高番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)，其效果優(yōu)于傳統(tǒng)有機肥料。另有研究表明，在蔬菜種植中施用黑水虻蟲糞肥，可改良土壤理化性質(zhì)，提高蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量[12]。但黑水虻蟲糞肥在煙草種植中的應(yīng)用鮮有報道。因此，筆者以黑水虻蟲糞肥為材料，以中煙100為供試烤煙品種進行盆栽試驗，研究其對植煙土壤理化性質(zhì)和煙草生長和生理代謝的影響，旨在為黑水虻蟲糞肥在烤煙種植過程中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

烤煙品種為中煙100。供試土壤取自天津市寶坻區(qū)，土壤類型為潮土，土質(zhì)為輕粘土，其有機質(zhì)含量19.0 g/kg，堿解氮含量52.08 mg/kg，有效磷含量 9.03 mg/kg，速效鉀含量231.78 mg/kg，pH值7.77，EC值485.5 μs/cm；風(fēng)干，過1 cm篩，備用。

供試有機肥為黑水虻蟲糞肥，由黑水虻幼蟲轉(zhuǎn)化雞糞所得，其養(yǎng)分含量如下：有機質(zhì)626.4 g/kg，全氮25.6 g/kg，全磷63.1 g/kg，全鉀19.1 g/kg，氯4.7 g/kg，pH值8.35。

1.2 試驗設(shè)計

采用盆栽試驗，于2021年5月23日至2021年9月18日在天津農(nóng)學(xué)院網(wǎng)室內(nèi)進行。試驗設(shè)置5個處理，其黑水虻蟲糞肥用量分別為0%（CK）、2%（T1）、4%（T2）、6%（T3）、8%（T4），按土肥重量比例混合后，每盆裝土10 kg，每個處理3個重復(fù)。試驗用盆規(guī)格為35.5 cm×25 cm。

2021年5月29日，移栽煙草幼苗，定苗2株。于2021年8月18日（旺長期）進行葉綠素含量和煙葉酶活性的測定；打頂后于2021年9月8日（成熟期）測定株高和最大葉面積；2021年9月18日，收獲煙草，當(dāng)天測量根系活力；然后將煙株分為地上部及地下部，分別殺青烘干，稱重。將盆中土壤取出，充分混勻，風(fēng)干，分為過0.25 mm篩與過1 mm篩的樣品，以供土壤理化性質(zhì)測定分析。

1.3 測定項目及方法

（1）土壤測定項目。pH值采用電極法測定；電導(dǎo)率（EC值）采用電導(dǎo)法測定；有機質(zhì)采用重鉻酸鉀-外加熱法測定；堿解氮采用堿解擴散吸收法測定；有效磷采用NaHCO3提取，鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用火焰光度計法測定[13]；磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定；脲酶活性采用比色法測定；蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定[14]。

（2）煙草植株測定項目。干重采用稱重法測定；葉綠素使用SPAD-520葉綠素儀測定；根活力采用TTC還原法測定；煙葉超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑光化還原法測定，煙葉過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測定，煙葉淀粉酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019和SPSS 21.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理，采用Duncan方法進行方差及顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蟲糞肥對土壤理化性質(zhì)的影響

2.1.1土壤pH值和電導(dǎo)率（EC值）從圖1看出，隨著蟲糞肥施用量的增加，植煙土壤的pH值和EC值均不同程度升高。與CK相比，T1、T2、T3和T4處理的植煙土壤pH值分別升高了2.43%、2.55%、3.83%和5.11%，其中T1與T2處理間的pH值差異不顯著；T4處理的土壤EC值最高，為801.97 μs/cm，比CK升高了63.19%。

圖1 不同用量蟲糞肥處理對土壤pH值和EC值的影響

2.1.2土壤有機質(zhì)含量由表1可得，隨著蟲糞肥施用量的增加，植煙土壤的有機質(zhì)含量呈上升趨勢。T1、T2、T3、T4處理的土壤有機質(zhì)含量分別比CK增加了13.91%、28.34%、44.67%和46.15%，其中T3與T4處理之間的土壤有機質(zhì)含量差異不顯著。

表1 不同用量蟲糞肥處理對土壤養(yǎng)分含量的影響

2.1.3土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量由表1可知，蟲糞肥的施用提高了植煙土壤堿解氮含量，T4處理提高最多，與CK相比增加了262.26%，其中T2與T3處理間的土壤堿解氮含量差異不顯著；土壤有效磷含量與蟲糞肥用量成正比，T1、T2、T3、T4處理的土壤有效磷含量分別比CK提高了14.67%、137.53%、162.36%、178.64%；隨著蟲糞肥施用量增加，土壤速效鉀含量顯著提升，各處理的速效鉀含量大小為T4＞T3＞T2＞T1＞CK，T4處理的提升效果最佳，相較CK提高了255.61%。

2.1.4土壤酶活性由表2可知，T1、T2、T3、T4

表2 不同用量蟲糞肥處理對土壤酶活性的影響 [mg/(g·d)]

處理的土壤磷酸酶活性均顯著提升，T4處理的土壤磷酸酶活性最高，較CK提升了154.17%，其中T2與T3處理間差異不顯著；不同處理間的脲酶活性高低順序為T3＞T4＞T2＞T1，T1～T4這4個處理的脲酶活性分別比CK提升了172.73%、236.37%、309.09%、272.72%；不同蟲糞肥處理中，T4處理的蔗糖酶活性最高，較CK提高了107.68%，T1、T2和T3處理分別比CK提高了28.53%、70.89%和95.52%，且各處理間差異顯著。

2.2 蟲糞肥對煙草生長的影響

2.2.1株高和最大葉面積由表3可得，施用蟲糞肥可以促進煙草生長。不同用量蟲糞肥的處理中，T3處理的煙株最高、最大葉面積最大，與CK相比，分別提高了163.50%、149.09%，其中，T2與T4、T3與T4處理間的最大葉面積無顯著差異。

2.2.2地上部干重、根干重及根活力從表3看出，施用蟲糞肥提高了煙草的地上部干重、根干重及根活力。以T4處理的植株地上部干重最重，比CK提高了164.11%，除T2與T3處理間地上部干重差異不顯著外，其他處理間的差異均顯著；以T3處理的根干重最重，較CK增加了106.00%，其中T1與T2、T2與T4處理間均無顯著差異；不同處理間的根活力大小為T3＞T2＞T4＞T1＞CK，與CK相比，T1、T2、T3、T4處理的根活力分別提高了18.43%、124.93%、136.81%、29.12%。

表3 不同用量蟲糞肥處理對煙草生長和生理指標(biāo)的影響

2.3 蟲糞肥對煙葉生理活性的影響

2.3.1煙葉葉綠素含量（SPAD值）由圖2可知，施用蟲糞肥提高了旺長期煙葉的葉綠素含量。與CK相比，各處理煙葉SPAD值分別提高了16.79%、37.06%、82.30%、81.32%，其中T3與T4處理間的煙葉SPAD值差異不顯著。

圖2 不同用量蟲糞肥處理對煙葉SPAD值的影響

2.3.2煙葉SOD、POD、淀粉酶活性如表4所示，蟲糞肥的施用提高了煙葉的SOD、POD及淀粉酶活性。不同用量蟲糞肥處理的煙葉SOD、POD酶活性均表現(xiàn)為T3＞T4＞T2＞T1＞CK；與CK相比，T1、T2、T3、T4處理的SOD和POD酶活性分別提高了24.87%和45.61%、67.55%和63.21%、107.50%和121.74%、77.30%和71.36%。T3處理的淀粉酶活性最高，較CK提高了404.99%。

表4 不同用量蟲糞肥處理對煙葉酶活性的影響

3 討論與結(jié)論

黑水虻蟲糞肥富含有機質(zhì)和植物所需的氮、磷、鉀養(yǎng)分，施入土壤后，隨著土壤微生物的活性提高，有機物經(jīng)礦化作用釋放出大量的氮、磷、鉀養(yǎng)分，使土壤中有機質(zhì)和速效養(yǎng)分含量提升[16]，且隨著蟲糞肥用量的增加而不斷提高。土壤酶活性與土壤的養(yǎng)分狀況有關(guān)，在一定范圍內(nèi)，土壤酶活性與土壤養(yǎng)分含量成正比[17]。研究中不同用量的黑水虻蟲糞肥施用后使土壤的有機質(zhì)含量提高了13.91%～46.15%，速效養(yǎng)分含量增加了14.67%～262.26%，酶活性提高了24.87%～404.99%，這與李影等[18]的研究結(jié)果一致。

根活力可直觀表明煙株根系的生長狀況，可在一定程度上反映植株對水分和養(yǎng)分的運輸、吸收及合成的能力[19]，在試驗中，施用黑水虻蟲糞肥使煙株的根系活力顯著提高，以6%蟲糞肥處理最高，表明該用量下煙株根系生長狀況和運輸養(yǎng)分的能力最好，為煙株運輸營養(yǎng)物質(zhì)及水分的效率高，這也使該處理下的煙草株高、最大葉面積及根干重提升效果最佳。

葉綠素參與葉片的光合作用，且高含量的葉綠素可以大大提升植株的光合作用速率，進而提高氮素的積累量。試驗結(jié)果顯示，施用黑水虻蟲糞肥提高了旺長期煙葉的葉綠素含量，以6%蟲糞肥處理的葉綠素含量最高，在該用量下葉片進行光合作用的強度最大，光合速率最快，有利于煙葉中的蛋白質(zhì)合成[20]；同時，煙葉中蛋白質(zhì)等含氮物質(zhì)含量的提升也會促使煙葉淀粉酶活性的加強，使該用量下煙葉淀粉酶活性最高，加快煙葉中的淀粉水解成糖類物質(zhì)[21]。

SOD和POD是植物抗氧化酶系統(tǒng)中的關(guān)鍵酶，在逆境下用來維持植物的正常生長，當(dāng)植物受到逆境脅迫的時候，就會與植物組織和器官內(nèi)的超氧陽離子等自由基發(fā)生相應(yīng)的歧化反應(yīng)，清除自由基對細(xì)胞的氧化傷害，降低逆境對植物的傷害[22]。在試驗條件下，6%蟲糞肥處理的煙葉SOD、POD酶活性均高于其他處理，表明煙株的抗逆性強，生長狀況最好。

綜上所述，施用不同量的黑水虻蟲糞肥提高了植煙土壤的肥力，促進了煙草的生長及生理代謝，在該試驗中，6%用量的黑水虻蟲糞肥施用效果最佳。