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本文综述黑水虻幼虫（BSFL）虫粪在恢复土壤健康中的作用。其通过独特理化性质（如高 pH）、生物活性化合物（如几丁质）和微生物（如芽孢杆菌属），缓解土壤酸化、肥力退化等问题，还探讨应用挑战与方向，助力循环经济与可持续发展。
黑水虻幼虫虫粪与土壤健康恢复
引言
土壤作为地球生命的基础，其健康维系着植物、动物乃至人类的生存（Lehmann et al.，2020）。然而，人类活动正使土壤健康面临严峻挑战：全球约 33% 的土壤已退化，预计到 2050 年这一比例将超 90%（FAO 和 ITPS，2015；Coban et al.，2022）。土壤退化不仅威胁粮食生产的质与量，还加剧贫困并影响后代福祉（FAO 和 ITPS，2015；Coban et al.，2022）。与此同时，人口增长、经济发展和城市化引发有机废弃物危机，低中收入国家因资源有限，有机废弃物常被不当处置或填埋，导致环境污染、生态破坏及健康土壤资源退化（Han et al.，2018；Huang et al.，2021）。
黑水虻（Hermetia illucens L.）幼虫生物转化技术为解决上述问题提供了新思路。其幼虫可利用多种有机废弃物生长，将低价值废弃物转化为高质量幼虫生物质，符合循环经济原则（Gold et al.，2018；van Huis 和 Gasco，2023）。而虫粪作为该过程的主要产物，其有效利用对实现零废弃系统至关重要（Cattaneo et al.，2024）。目前，虫粪已被视为农业和园艺领域的有价值有机材料，其独特性质可改善土壤健康（Barragán-Fonseca et al.，2022；Hénault-Ethier et al.，2024；Lopes et al.，2022）。本文旨在全面综述虫粪在恢复土壤健康中的潜力，解决当前研究空白，并提出其安全、有效、可持续应用的前景。
黑水虻生命周期
黑水虻生命周期分为卵（4 天）、幼虫（18-36 天）、预蛹（7 天）、蛹（7-14 天）和成虫（8-10 天）五个阶段（Fig. 2）（Basri et al.，2022）。幼虫阶段通过口器取食，经消化道消化，吸收养分并合成幼虫生物质，而不可消化的食物成分、代谢物、消化酶和微生物则从后肠排出，形成虫粪（Gold et al.，2018）。幼虫食性广泛，消化能力强，使其在有机废弃物处理中具有显著优势。
黑水虻幼虫虫粪特性
新鲜虫粪具有轻微气味，呈干燥或湿润的类似堆肥的物质（Basri et al.，2022）。其理化性质、生物活性化合物和微生物组是作为有机肥料或土壤改良剂发挥作用的关键（Barragán-Fonseca et al.，2022；Huang et al.，2021）。例如，虫粪通常具有较高的 pH 值，可调节酸性土壤；含有几丁质等生物活性物质，能增强土壤生物活性；丰富的微生物群落（如芽孢杆菌属Bacillus）可改善土壤微生物生态。
虫粪在恢复土壤健康中的作用
在 “同一健康”（One Health）理念下（Banerjee 和 van der Heijden，2023；Zhu et al.，2019），土壤健康退化不仅影响作物生产力，还危害人类健康和生态系统其他组成部分。当前农业实践，尤其是过量化学投入（Jiang et al.，2019b；Kim et al.，2020）和高强度土地利用（Kim et al.，2020），加剧了土壤酸化、肥力退化、微生物群落失调和土传病害等问题。
虫粪通过多种途径缓解这些问题：其高 pH 值可中和土壤酸性，改善酸化问题；丰富的养分（如氮、磷、钾）和有机质可提升土壤肥力，促进养分循环；所含的有益微生物可调节土壤微生物群落结构，抑制病原菌生长，缓解微生物失调和土传病害；生物活性化合物如几丁质可诱导植物抗性，增强土壤生态系统的稳定性。
虫粪应用的前景与挑战
尽管虫粪在恢复土壤健康方面潜力巨大，但在农业系统中广泛应用前，需解决以下挑战：
- 监管框架不明确：缺乏统一的质量标准和安全评估体系，影响其规范化应用。
- 后处理需求：部分虫粪可能含有残留污染物或病原菌，需有效的后处理技术（如堆肥化、巴氏杀菌）确保安全性。
- 科学研究空白：关于虫粪长期生态效应、不同废弃物来源对虫粪性质的影响等研究仍需深入。
为推动虫粪的可持续应用，需加强跨学科研究，建立标准化生产流程，并完善政策支持体系（Fig. 6）。
结论
黑水虻幼虫虫粪凭借其独特的理化性质（如高 pH）、多样的有益生物活性化合物（如几丁质）和微生物（如芽孢杆菌属Bacillus），可有效解决土壤退化相关的多种问题，如土壤酸化、肥力退化、微生物失调和土传病害，进而恢复土壤健康。利用虫粪不仅能促进循环经济，还可增强粮食安全，推动联合国可持续发展目标的实现。未来需进一步攻克技术与监管难题，以释放其在可持续农业中的全部潜力。
作者贡献声明
Shuo-Yun Jiang：撰写初稿、可视化、方法学、调查、形式分析、数据管理。
Ke-Wei Shen：撰写初稿、方法学、调查、数据管理。
María Gómez Brandón：审阅编辑、验证、数据管理。
Sheng-Biao Lu：可视化、调查。
Jeffery K. Tomberlin：审阅编辑、验证、数据管理。
Xiao-Tian Tang：审阅编辑、调查、形式分析。
Hang Wang：撰写相关内容。
利益冲突声明
作者声明无已知可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究受国家自然科学基金（批准号 32171466 和 42377002）资助。图形摘要、图 3 和图 4 使用 Figdraw 平台制作，感谢 Figdraw 的支持。
