固体和液体蚯蚓粪对甜椒桃蚜（Myzus persicae）的生物防治特性及其作用机制研究

本文系统研究了固体和液体蚯蚓粪（vermicompost）对桃蚜（Myzus persicae）的生存、繁殖及种群增长的抑制作用，并结合化学组分分析和微生物群落测序（metabarcoding）揭示了其通过植物健康调控（如抗氧化物质、植物激素）和微生物互作（如 Bacillus、Mortierella）实现生物防治的潜在机制，为农业害虫绿色防控提供了新策略。

　　

引言

蚯蚓堆肥（vermicomposting）是一种利用蚯蚓将有机废弃物转化为类腐殖质材料的技术，其产物蚯蚓粪富含养分、植物生长刺激素和有益微生物。随着有机废弃物回收政策的推进，蚯蚓堆肥在全球大规模应用，成为可持续农业中颇具前景的经济领域。除提升土壤肥力外，蚯蚓粪还可能具备抵御植物病害和害虫的潜力，但相关研究尚浅。本研究通过测试固体和液体蚯蚓粪对甜椒上桃蚜（Myzus persicae）的生物防治特性，发现其可降低蚯虫存活率、繁殖力，并具有驱避活性，同时促进受侵害植物的生长。

材料与方法

蚯蚓粪制备与实验设计

采用PUR VER SA（比利时）生产的工业化蚯蚓粪，在严格控制条件（温度25±2°C，湿度75±5% RH）下，以酿酒糟和玉米青贮饲料为原料，通过连续流系统制备。液体蚯蚓粪（Green Booster?）通过固体蚯蚓粪水浸提、过滤获得。

实验以甜椒（Capsicum annuum var. Zamboni RZ）为宿主植物，设置三组处理：未处理对照组（CTL）、固体蚯蚓粪处理组（SOL，30%体积比混合）、液体蚯蚓粪处理组（LIQ，每周叶面喷洒5ml）。桃蚜克隆株由Viridaxis SA提供，在人工饲料装置中同步化培养后接种于植株。

生物学参数测定

通过clip cage单蚜饲养记录发育时间、存活率、每日繁殖力和寿命，并采用生命表分析计算内禀增长率（r_m）、净繁殖率（R₀）等种群参数。蚯虫体型通过后足胫节长度评估，种群增长通过接种50头蚜虫后两周计数统计。植物生长参数包括株高、叶数、叶面积和干重。

驱避行为实验

采用玻璃管嗅觉仪测试液体蚯蚓粪和荨麻液（NET，阳性对照）对蚯虫的驱避效应。观察单个蚯虫和群体（10头）在15分钟内对气味源的选择行为。另通过叶片半叶处理和行为软件（BORIS）记录蚯虫在不同区域的停留时间。

化学与微生物分析

液体蚯蚓粪的pH、电导率、矿物质（K⁺、Ca²⁺、NO₃^?等）、抗氧化物质（谷胱甘肽、抗坏血酸）、植物激素（ABA、SA、JA、CKs）等通过HPLC-MS/MS定量。微生物群落采用Illumina MiSeq测序（16S rRNA V3–V4区和ITS2区），通过DADA2流程分析ASV，并使用FAPROTAX和FUNGuild进行功能注释。

结果

蚯蚓粪处理对蚯虫生命史特征的影响

蚯虫发育时间在各处理间无显著差异（p>0.05），但存活率在SOL和LIQ处理下显著降低（Cox模型，p<0.001）。每日繁殖力在处理组中下降，LIQ组最低。成虫寿命在SOL和LIQ组均缩短（ANOVA，p<0.001），而体型（胫节长度）显著减小（p=0.0028）。净繁殖率（R₀）在SOL组显著低于对照组（p=0.0321），种群增长减缓，SOL和LIQ组分别减少53.24%和21.69%。

驱避活性

液体蚯蚓粪在嗅觉仪中表现出与荨麻液相当的驱避效果（p<0.05）。蚯虫在处理叶片上的停留时间显著缩短（p<0.05），且群体选择试验中倾向于避开处理区域。

蚯蚓粪的化学成分与微生物组成

液体蚯蚓粪呈近中性pH，富含K⁺、Ca²⁺、NO₃^?及抗氧化物质（酚类、黄酮类）、植物激素（ABA>3 pmol/ml，SA和BzA含量极高）。微生物测序显示，固体和液体蚯蚓粪具有丰富的细菌（如 Bacillus、Actinomarinicola）和真菌（如 Thermomyces、Mortierella）群落，但两者微生物组成存在差异。功能分析表明，细菌以化能异养和硝酸盐还原为主，真菌多具内生习性。

讨论

本研究证实蚯蚓粪通过多种机制抑制蚯虫：一是直接调控蚯虫生命参数（抗生作用），二是驱避行为（抗趋性）。化学组分（如钾、钙、抗氧化剂、植物激素）可能增强植物细胞壁厚度、激活防御酶系、促进次生代谢物合成，从而间接提升植物抗性。微生物群落（如 Bacillus、Mortierella）可能通过营养竞争、产生次生代谢物或诱导系统抗性（ISR）参与调控。液体蚯蚓粪的驱避效应与其高含量挥发性物质相关。

研究局限性在于未开展田间试验，且微生物功能需通过分离培养和基因组学进一步验证。蚯蚓粪作为一种资源化利用有机废弃物的产物，兼具土壤改良和害虫防控潜力，符合可持续农业需求。未来需优化其应用工艺并深入解析其分子机制。

作者贡献

MJE、GS、FR、MQ、SL和TH设计研究；MJE、JR、LGD、MA和DL执行实验；MJE、JR、DL和SB分析数据；MJE和FR撰写初稿；所有作者参与终稿修订。