昆虫粪肥（黄粉虫幼虫排泄物）作为肥料对蔬菜作物生产力和土壤农化性质的影响

《International Journal of Agronomy》：Effect of Insect Frass (Tenebrio molitor Larvae Excrements) as Fertilizer on Vegetable Crop Productivity and Soil Agrochemical Properties

　　

本研究的目的是评估昆虫粪肥（Tenebrio molitor幼虫排泄物）作为有机肥料对蔬菜作物生产力和土壤农化性质的影响。实验使用了三种作物：草莓（Fragaria?×?ananassa）、番茄（Solanum lycopersicum）和甜菜（Beta vulgaris）。设置了四个处理：（1）对照，（2）禽粪（100 g·m^?2），（3）虫粪100 g·m^?2，（4）虫粪200 g·m^?2。结果表明，200 g·m^?2虫粪处理显著增加了草莓（+29.11%）和番茄（+33%）的产量以及甜菜的生产力（+15.8%），同时将甜菜中的硝酸盐积累从对照的250 mg·kg^?1降低到14–25 mg·kg^?1。土壤分析显示，虫粪肥料使硝态氮、速效磷和速效钾含量分别比对照提高了1.39、1.15和1.27倍。这些发现表明，昆虫粪肥是一种有前景的有机肥料，可以同时提高作物生产力和土壤肥力，并可能应用于可持续园艺系统。

**研究背景与问题**
集约化农业导致的土壤退化、矿质肥料过量使用等环境挑战催生了可持续解决方案的需求。在循环经济框架下，昆虫养殖副产物——虫粪（frass，即黄粉虫幼虫排泄物）被视为有机肥料的潜在来源。然而，其农艺有效性在不同作物和土壤条件下的数据有限，最优施用量及对土壤农化性质的影响仍待探究。已有研究多集中于实验室或短期温室试验，缺乏多作物田间比较评估。为此，研究人员（Inga Jancauskiene等）开展了系统实验，以评估虫粪作为有机肥料对蔬菜作物生产力和土壤农化性质的影响，旨在为可持续园艺系统提供科学依据。该论文发表在《International Journal of Agronomy》。

**主要技术方法**
研究人员采用完全随机设计，设置四种处理：对照（不施肥料）、禽粪（100 g·m^?2，作为传统有机肥参考）、虫粪（100 g·m^?2）及虫粪（200 g·m^?2），各处理重复三次。供试作物为草莓（Fragaria?×?ananassa “Asia”）、番茄（Solanum lycopersicum “Orange”）和甜菜（Beta vulgaris “Rote Kugel 2”），分别在室外高床（草莓和甜菜）或5 L盆（番茄）中栽培，生长基质为成熟堆肥或泥炭基质。虫粪样品来自立陶宛UAB“Divaks”商业设施。土壤样本在施肥前和收获后采集（0–20 cm根区），测定pH（电位法）、硝态氮（NO₃^?-N，分光光度法）、速效磷（P₂O₅，Egner–Riehm–Domingo法）和速效钾（K₂O）。统计分析采用方差分析（ANOVA）和Fisher最小显著性差异（LSD）检验（p < 0.05）。

**研究结果**
3.1 Effect of Insect Frass (T. molitor Larvae Excrements) Fertilizer on Vegetable Crop Productivity
虫粪化学分析显示其呈微酸性（pH 6.4），有机质含量高（89.73%），总氮0.35%，磷（P₂O₅）0.14%，钾（K₂O）0.29%。草莓结果：200 g·m^?2虫粪处理使花芽数较对照增加25.9%，果实产量提高29.1%（911.5 g vs 706 g）；禽粪处理增产44.3%。番茄结果：200 g·m^?2虫粪处理产量最高（1840.75 g/株），较对照增产33%，禽粪和100 g·m^?2虫粪处理分别增产18.3%和22.0%。甜菜结果：禽粪处理增产22.7%，虫粪100和200 g·m^?2分别增产12.0%和15.8%。硝酸盐分析：对照甜菜硝酸盐含量为250 mg·kg^?1，禽粪处理降至6.3 mg·kg^?1，虫粪100和200 g·m^?2分别降至25.0和14.0 mg·kg^?1。

3.2 Effect of Insect Frass (T. molitor Larvae Excrements) Fertilizer on Soil Agrochemical Properties
所有有机肥均提高土壤硝态氮含量，其中100 g·m^?2虫粪处理最高（35.5 mg·kg^?1），为对照（25.5 mg·kg^?1）的1.39倍；200 g·m^?2虫粪和禽粪分别为33.5和29.5 mg·kg^?1。虫粪处理还显著提高速效磷（P₂O₅）和速效钾（K₂O），200 g·m^?2虫粪较对照分别增加14.7%和26.6%，效果优于禽粪。

**讨论与结论**
讨论指出，虫粪200 g·m^?2处理对草莓和番茄增产效果显著，与文献报道一致，归因于其养分供给及含几丁质等生物活性物质的刺激作用。甜菜增产幅度较小，可能因其根系生长周期长，对缓释氮利用更高效。与禽粪相比，虫粪在多数作物上表现相当，且具有改善土壤微生物活性和养分循环的额外生态效益。硝酸盐积累方面，虫粪高剂量在草莓果实中略有增加但仍低于安全限值，而甜菜中虫粪显著降低硝酸盐含量，表明缓释氮减少了过量积累。土壤农化性质改善（硝态氮、速效磷、速效钾升高）证实虫粪能提升土壤肥力，且效果与禽粪相当或更优。实践意义：虫粪可作为可持续有机肥替代品，推荐施用量200 g·m^?2，但需根据作物和土壤调整。结论部分翻译如下（来自原文Conclusions）：昆虫粪肥展现出作为可持续有机肥的明显潜力，能提高作物生产力、产品质量和土壤养分状况。其有效性取决于作物种类，在草莓和番茄上以200 g·m^?2效果最佳，而甜菜响应较温和。除增产外，虫粪通过降低根菜硝酸盐积累、提高土壤氮磷钾有效性，体现了农艺和环境双重优势。结果表明虫粪不仅是养分源，也是一种影响土壤过程的生物活性改良剂。总体而言，昆虫粪肥在循环生物经济系统中是可替代传统肥料的可行方案。不过，优化不同作物和土壤的施用量对于最大化效益并避免潜在氮失衡至关重要。