黃粉蟲糞有機肥對冷水花生長的影響*

唐 宇， 曹亞軍， 歐慶宇， 張昌義， 劉國軍， 熊曉莉

(1.重慶工商大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院， 重慶 400067； 2.張家港興茂昆蟲生物科技有限公司， 江蘇 張家港 215000； 3.成都優(yōu)耕生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司， 成都 610000； 4.成都正本源生化科技有限公司， 成都 610502； 5.成都市四友生物科技有限公司， 成都 610000)

0 引 言

黃粉蟲糞作為一種優(yōu)質(zhì)的有機肥原料，含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，見表1。經(jīng)檢測，黃粉蟲糞有機物含量77.68%～81.15%、全氮3.970%、全磷 1.860%和全鉀2.660%，且富含鋅、硼、鐵、鎂、鈣、銅等多種微量元素，可用于農(nóng)業(yè)施用與家庭種植[1-2]。不僅養(yǎng)分優(yōu)于現(xiàn)有的禽畜糞便，也避免了禽畜糞便堆肥存在的氨氣缺失、處理時間較長等問題[3]。黃粉蟲糞有機肥(TMF)肥效穩(wěn)定且持久，有提高土壤的活性的效用；也可以將蟲糞沙與農(nóng)家肥、化肥混合施用，具有改性和促進肥效的功能；同時，也可以調(diào)節(jié)土壤的微生態(tài)平衡并且能夠起到良好的保水作用[4-5]。王久興等[6]的研究表明：TMF對黃瓜壯苗有積極的作用，并且能顯著提高幼苗的各項指標(biāo)。武帥[7]等研究了TMF對花卉的生長及品質(zhì)的影響，表明TMF能顯著提高萬壽菊的花朵質(zhì)量、延長花期和減少倒伏。從以上文獻可以看出TMF對蔬菜和花卉的生長均起到正面作用，但文獻的評價指標(biāo)僅從簡單指標(biāo)、相對指標(biāo)、復(fù)合指標(biāo)對植物生長進行考察，如葉長、葉寬、莖高、側(cè)枝數(shù)等，未對植物生長過程中的理化指標(biāo)進行深入的研究。

以冷水花為例，考察TMF對其生長的影響。測試葉片中的N、P、K、葉綠素、含水率、過氧化物酶活性和株高的變化，以考察TMF對冷水花的生長影響及最佳用量。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

TMF(張家港興茂昆蟲生物科技有限公司)，其營養(yǎng)成分見表1；冷水花(成都優(yōu)耕生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司)。其他試劑為分析純，市購。

表1 黃粉蟲糞發(fā)酵有機肥的營養(yǎng)成分表Table 1 Nutrient composition of tenebrio molitor fermentation organic fertilizer

1.2 試驗儀器

全自動凱氏定氮儀(K1100F，濟南海能儀器股份有限公司)、石墨消解儀(SH420F，濟南海能儀器股份有限公司)、紫外分光光度計(UV1102，上海天美科技教學(xué)儀器有限公司)和火焰光度計(FP6432，上海儀電分析儀器有限公司)。

1.3 試驗設(shè)計

將TMF與土壤分別按質(zhì)量比0、3%、6%、9%、12%(T1、T2、T3、T4、T5)混合作為冷水花的培養(yǎng)基質(zhì)，每組培育45盆，共計225盆，其中T1為對照組。在試驗過程中，每隔12 d對冷水花進行一次取樣，測量其在48 d培育過程中，冷水花葉片中的N、P、K、葉綠素、含水率、過氧化物酶活性、株高的變化。測量值取其測量的平均值。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 總N的測定

采用凱氏定氮法進行總氮的測定。稱取新鮮葉片0.2 g，剪碎，放入消煮管中，再加入0.2 g的催化劑和20 m濃硫酸，同時做一組空白對照。使用消解儀在320 ℃下消解90 min。冷卻至室溫后，放入全自動凱氏定氮儀，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，進行測定。所得結(jié)果乘以系數(shù)6.25，即得到粗蛋白含量。

1.4.2 總P的測定

采用鉬酸氨分光光度法進行總磷的測定。

(1) 消煮。準(zhǔn)確稱取新鮮剪碎的葉片0.5 g，放入凱氏瓶，同時加入濃硫酸5 mL，搖勻，過夜。使用電爐小火加熱，等濃硫酸冒白煙后，再升溫，直到溶液呈均勻的棕黑色時停止加熱，冷卻后加入6滴過氧化氫，消煮10 min，冷卻后再次加入過氧化氫，重復(fù)數(shù)次，消煮到溶液無色為止，冷卻后定容至100 mL。

(2) 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。取數(shù)只50 mL的具塞比色管，分別加入0、1.5、2.5、5、10、15、20 mL的磷酸鹽溶液，用蒸餾水稀釋到50 mL。向比色管中滴入2～3滴的2，4二硝基酚指示劑，用6 mol/L氫氧化鈉溶液和0.5 mol/L硫酸溶液調(diào)節(jié)pH到溶液剛好呈微黃色為止，再加入1 mL抗壞血酸溶液，混勻。30 s后加入2.0 mL鉬酸鹽溶液，搖勻，靜置15 min。配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液的含P量分別為0、2.5、5、10、20和25 μg。用30 mm比色皿于700 nm的波長處，分別測定其吸光度，用于繪制標(biāo)曲。

(3) 樣品的測定。準(zhǔn)確吸取澄清的消煮液5 mL，放入50 mL的容量瓶中，再滴入2～3滴二硝基酚指示劑，用6 mol/L氫氧化鈉溶液滴至剛好呈現(xiàn)黃色，再加入1滴硫酸溶液，使溶液的黃色消失，最后加入5 mL鉬銻抗顯色劑，搖勻，定容。在室溫超過15 ℃的溫度下靜置30 min，于波長700 nm處測定其吸光度?？侾含量(fP)的計算公式如下：

1.4.3 總鉀的測定

采用火焰光度法進行總鉀的測定。

(1) 消煮。具體操作步驟同1.3.2中(1)。

(2) 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。準(zhǔn)確吸取含K量為100 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液10 mL于100 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋定容。準(zhǔn)確吸取0、2.5、5.0、7.5、10 mL的10 mg/L鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液于50 mL比色管中，同時加入與吸取體積相同的空白溶液，用蒸餾水稀釋定容。在火焰光度計上，以空白溶液作零點，測定其吸光度，用于繪制標(biāo)曲。

(3) 樣品的測定。移取5 mL的樣品溶液于50 mL比色管中，用蒸餾水稀釋定容。按照(2)的方法測定吸光度，并從標(biāo)準(zhǔn)曲線上讀出對應(yīng)的濃度?？侹的含量(fK)計算公式如下：

1.4.4 葉綠素的測定

采用分光光度法進行葉綠素含量的測定。

(1) 葉綠素的提取。稱取新鮮葉片0.3 g，剪碎放入研缽，加入少量的石英砂和碳酸鈣粉，再加入2～3 mL 95%乙醇，研磨成勻漿，最后再加入10 mL乙醇，繼續(xù)研磨直至葉片變白。過濾，沖洗，直至濾紙和殘渣看不到綠色，最后用95%乙醇定容至25 mL，搖勻。

(2) 吸光度的測定。用95%乙醇作為空白，分別在665 nm、649 nm和470 nm下測定提取液的吸光度。葉綠素的計算公式如下：

Ca=13.95A666-6.88A649

Cb=24.96A649-7.32A666

CT=Ca-Cb

其中：Ca、Cb分別是葉綠素a、b的濃度，mg/g；A665、A649分別是在665 nm、649 nm波長時，葉綠素色素提取液的吸光度，L/(g·cm)；CT為葉綠素總濃度mg/g；C為葉綠素含量mg/g。

1.4.5 含水率的測定

采用干重法測定含水率。

取新鮮的待測葉片，洗凈，剪碎，稱重，得到葉片的鮮重Wf。再用蒸餾水浸泡葉片，將燒杯和浸泡的葉片放入真空干燥箱中，向真空抽濾泵中注滿水，抽濾30 min，使葉片吸水達飽和狀態(tài)。將葉片表面水分吸干后稱重，再用蒸餾水浸泡，抽濾30 min，直至稱重的質(zhì)量相等為止，就得到葉片吸水達到飽和時的質(zhì)量，記為飽和鮮重Wt。最后將其放入烘箱，105 ℃干燥4～6 h。取出，冷卻至室溫后，將葉片稱重，得到葉片干樣品的總質(zhì)量Wd。相對含水率的計算公式如下：

其中：Wf、Wd、Wt分別為葉片鮮重、葉片干樣品的總質(zhì)量以及飽和鮮重(mg)。

1.4.6 過氧化物酶活性的測定

采用比色法測定過氧化氫酶[8]。

(1) 酶液的制備。稱取新鮮葉片1 g，剪碎放入研缽中，加入適量的磷酸緩沖溶液，研磨成勻漿，倒入離心管中，用4 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心15 min，提取上清液到容量瓶，向殘渣中加入5 mL的磷酸緩沖溶液，再次提取上清液，用磷酸緩沖溶液定容。

(2) 活性的測定。向第一個比色杯中分別加入反應(yīng)混合液、磷酸緩沖溶液3 mL和1 mL，用作對照，向第二個比色杯中分別加入反應(yīng)混合液、上述酶液3 mL和1 mL，立即開始計時，在波長470 nm下用分光光度計測定其吸光度，每隔1 min記錄一次。過氧化氫酶活性的計算公式如下：

其中：ΔA470為反應(yīng)時間內(nèi)的吸光度的變化，L/(g·cm)；W為葉片重(g)；Vt為提取酶液的總體積(mL)；Vs為測定時取用酶液的體積(mL)；t為反應(yīng)時間(min)。

2 結(jié)果與討論

2.1 對冷水花葉片N含量的影響

由圖1可知，不同處理下的冷水花葉片中含N量是呈現(xiàn)一種緩慢增長的趨勢。T1最高含氮量為2.59%，增長率是61.83%，T4含N量最高，增長率為106.96%，T5、T3、T2次之?？芍?，TMF的施用，給冷水花提供大量的氮元素，使其葉片氮含量明顯增加。但T5處理下的氮含量增長卻低于T4，表明過多的施用TMF，不利于冷水花的氮吸收量。因此，從含N量來說，TMF最佳基質(zhì)配比為9%。

圖1 冷水花含N量的變化Fig. 1 Change of nitrogen content in Pilea notata C. H. Wrigh

2.2 對冷水花葉片P含量的影響

由表2可知，不同實驗組下，冷水花的P含量在整個實驗周期在±1%范圍內(nèi)浮動。眾所周知，植物體內(nèi)P的主要作用是抗寒、促進果實的發(fā)育和提前成熟。而在實驗期間，冷水花并未開花結(jié)果，同時，試驗所處地區(qū)溫度較高，所以冷水花吸P量較低，其葉片中總P的含量變化微乎其微[9]。

表2 冷水花含P量的變化/%Table 2 Change of phosphorus content in Pilea notata C. H. Wrigh/%

2.3 對冷水花葉片K含量的影響

由圖2可知，T1、T2、T3實驗下，葉片含K量，在整個實驗周期過程中變化不大，但T4、T5組變化較為明顯，均呈先增后減的趨勢，其中，T4組的K含量的增長率最大?？傮w來說，與T1對比，TMF的施用對冷水花的K含量的增長，起到了正面的作用。

同時，冷水花在第24 d后，含鉀量會出現(xiàn)下降現(xiàn)象，分析其中原因可能為：在該時段后，試驗所處地區(qū)氣溫升高，會影響植物吸收鉀離子的通道開放，從而影響其吸收，而導(dǎo)致消耗的鉀離子高于吸收的鉀離子，造成了其后期下降的現(xiàn)象[10-12]。

圖2 冷水花鉀含量的變化Fig. 2 Changes of potassium content in Pilea notata C. H. Wrigh

2.4 對冷水花葉綠素含量的影響

由圖3可知，冷水花的葉綠素總量，在所有實驗組下，呈現(xiàn)明顯先升高再小幅下降的變化趨勢，且在T4處理下，葉綠素含量達到最高2.65 mg/L，增長率為59.47%，之后依次為T5、T3、T2。葉綠素的合成受諸多條件的影響，其中也受植物中含氮量的影響。由此可知，TMF的施用可較大程度的增加冷水花體內(nèi)的氮含量，從而可進一步促進葉綠素的合成。所以，TMF的施用可明顯促進植物內(nèi)的葉綠素的合成。

同時，冷水花在24 d后，葉綠素會出現(xiàn)下降現(xiàn)象，分析其中原因可能為，一是栽培的基質(zhì)營養(yǎng)被消耗完畢，沒有足夠的營養(yǎng)提供冷水花葉綠素的合成；二是由于溫度升溫過高時，植物體內(nèi)與光合作用相關(guān)的酶的活性會有所下降，從而影響葉綠素的合成；三是當(dāng)植物受到逆境的脅迫時，會影響葉綠素的吸收，植物的光合作用也受到影響，進而導(dǎo)致葉綠素的含量更低[14]。

圖3 冷水花葉綠素總量的變化Fig. 3 Changes of the total chlorophyll content in Pilea notata C. H. Wrigh

2.5 對冷水花含水率的影響

由圖4可知，冷水花葉片的相對含水率，除T1處理外，均呈單峰曲線變化，同時在T4處理下的含水率最高達到91.03%，增長率為5.60%，到T5處理次之。相較于T1處理下的含水率呈負(fù)增長，其他處理的增長率均為正值，故TMF對植物的吸水能力與葉片的保水能力具有促進作用。

在第24 d后，含水率幾乎達到了最大值，而后開始下降，分析其中原因可能是，在此時段后，試驗所在地區(qū)進入迅速升溫的階段，空氣的溫度較高，濕度迅速降低，水蒸發(fā)快，冷水花吸收水量變少，葉片的相對含水量出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。

圖4 冷水花葉片含水率的變化Fig. 4 Changes of moisture content in Pilea notata C. H. Wrigh leaves

2.6 對冷水花過氧化氫酶活性的影響

過氧化物酶(POD)是一種在植物內(nèi)普遍存在、具有較高活性的酶，可反應(yīng)植物內(nèi)在某一時期代謝的變化。由圖5可知，冷水花POD的總體趨勢是呈現(xiàn)單峰變化的。在T4處理下，POD最高達到1.3ΔA470/(g·min)，增長率為75%，且為最高，T5、T2、T3次之。相較于對照組的增長率13.89%，施用TMF能夠提高過氧化氫酶的活性，可促進冷水花體內(nèi)的新陳代謝。

圖5 冷水花POD活性的變化Fig. 5 Changes of POD activity in Pilea notata C. H. Wrigh

在第24 d后，出現(xiàn)比較明顯的下降趨勢，分析其中原因：POD活性與呼吸作用、光合作用以及生長素的氧化均有關(guān)系，同時會隨著溫度的升高，呈先上升后下降的趨勢。由于該時段后，試驗地區(qū)氣溫的升高，使原本適合冷水花生長的環(huán)境變成一種逆境，體內(nèi)旺盛的生命活動受到影響，導(dǎo)致其進入一種低度休眠的狀態(tài)，用以抵制逆境帶來的影響，致使POD活性的降低。

2.7 對冷水花株高的影響

由圖6可知，冷水花的株高在所有處理下，均呈增長的趨勢。在T4處理下，株高長勢最好，最高達到25.22 cm，總增長率為30%，其次為T5組，增長率為25.20%。相反，T1組的增高率是最低的，僅為10.29%。由此可知，TMF的施用對冷水花的增長有正面效果，且對抗逆境作用有增強的效果。

T5組效果比T4組差，隨著TMF施用量的增加，對株高產(chǎn)生正面效應(yīng)，但是超過一定范圍，冷水花的增長會減緩，甚至呈現(xiàn)出下降的趨勢。因為冷水花對營養(yǎng)元素吸收有限，過多施用反而會對植物生長產(chǎn)生負(fù)面影響。

圖6 冷水花株高的變化Fig. 6 Changes of the height of Pilea notata C. H. Wrigh

3 結(jié) 論

TMF的施用對冷水花生長過程均起促進作用，在含N量、含K量、葉綠素、含水率、過氧化氫酶活性、株高均有明顯的提升。尤其在T4組的配比下，冷水花葉片的含N量增長率為106.96%；葉綠素的增長率達59.47%，是T1組的3倍；過氧化氫酶活性增長率高達75%，是T1組的5倍以上；株高增長率，最高可達30%。綜合各指標(biāo)來看，TMF施用對冷水花則生長有較大的正面效應(yīng)，且在培養(yǎng)基質(zhì)中存在最佳配比，當(dāng)TMF占培養(yǎng)基質(zhì)的9%時，效果最佳。同時，理化指標(biāo)間也相互影響。黃粉蟲糞富含N、P、K及其他微量元素，其中，N含量可以促進葉綠素的合成，與K含量均可影響植物光合作用；P含量可影響植物的新陳代謝作用，故植物中N、P、K含量的升高，可以促進植物根系的發(fā)育、植物的生長，激發(fā)過氧化氫酶的活性，同時也促進了株高的增長。