黑水虻蟲沙對‘天工墨玉’葡萄產(chǎn)量及果實品質(zhì)的影響

黃秋鳳，陳國品，吳江，王愛明，曹慕明，汪艷華

(1. 廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科院葡萄與葡萄酒研究所，廣西南寧 530007；2. 浙江省農(nóng)業(yè)科學院園藝研究所，浙江杭州 310021；3. 廣西農(nóng)科環(huán)?？萍加邢薰荆瑥V西南寧 530008；4. 廣西山區(qū)綜合技術(shù)開發(fā)中心，廣西南寧 530022)

亮斑扁角水虻（Hermetia illucens）俗稱黑水虻（Black soldier fly），是雙翅目短角亞目水虻科昆蟲，其幼蟲以動物糞便、腐爛的有機質(zhì)為食，可將食物高效轉(zhuǎn)化為自身營養(yǎng)物質(zhì)，因此在動物蛋白飼料生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化禽畜糞便和生活垃圾方面得到應用和推廣[1]。Choi等[2]研究發(fā)現(xiàn)，昆蟲源堆肥（即黑水虻幼蟲糞便）的化學成分與商品肥料幾乎無差別，認為昆蟲源堆肥將是商品肥料的理想代替品。郭會茹、李敬華、李衛(wèi)娟等[3-5]研究表明，黑水虻處理雞糞、狐貉糞、豬糞和餐廚垃圾后的蟲沙可達到有機肥料標準；Klammsteiner等[6]認為，使用黑水虻幼蟲糞便不影響土壤的衛(wèi)生特性。因此，黑水虻轉(zhuǎn)化禽畜糞便、生活垃圾產(chǎn)生的蟲沙可以作為有機肥在作物生產(chǎn)中使用。Setti等[7]研究發(fā)現(xiàn)，在商業(yè)泥炭中添加20%的黑水虻蟲沙可促進萵苣、羅勒、番茄的生長；李衛(wèi)娟等[5]發(fā)現(xiàn)添加20%黑水虻轉(zhuǎn)化新鮮豬糞蟲沙的白菜生長狀況最好。

目前，關(guān)于黑水虻蟲沙作有機肥的研究主要集中在蔬菜、水稻等[5,7-9]作物上，在果樹上的應用較少。本研究在‘天工墨玉’葡萄中施用黑水虻轉(zhuǎn)化餐廚垃圾的蟲沙作基肥，研究其對葡萄產(chǎn)量及果實品質(zhì)的影響，以期為黑水虻蟲沙作為有機肥應用于葡萄生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021年1—6月在廣西萬佳葡萄科技有限公司葡馨園內(nèi)進行。試材為3年生‘天工墨玉’葡萄，采用平棚架式大棚栽培，東西行向，株行距為 1.5 m×3 m。箱式限根栽培，箱體12 m×1 m×0.5 m，土壤水解氮174.10 mg·kg-1，有效磷56.50 mg·kg-1，速效鉀110.90 mg·kg-1，pH 5.99。樹勢中庸，通風透光條件好，鋪設兩條滴灌帶。

黑水虻蟲沙由南寧市舒心農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供，是由黑水虻幼蟲轉(zhuǎn)化餐廚垃圾制備而成。其中，有機質(zhì)含量為88.6%、氮磷鉀總含量為8.3%。

1.2 試驗設計

試驗共設3個處理，每處理株施2.5 、3.75 、5 kg黑水虻蟲沙，以不施蟲沙為對照，3次重復，共12個小區(qū)，每小區(qū)面積24 m2，隨機區(qū)組設計。其他追肥、灌溉及田間管理措施均一致。

1.3 指標測定

1.3.1 果實理化指標的測定

葡萄成熟采收時，稱量每小區(qū)實際產(chǎn)量，折算為公頃產(chǎn)量。每處理隨機剪取10個果穗，用軟尺測量穗長、穗寬，用電子天平稱量穗質(zhì)量；從每穗上、中、下部位各取5粒果，用SYLVAC數(shù)顯式游標卡尺測量果?？v徑和橫徑，采用電子天平稱量粒質(zhì)量；可溶性固形物含量使用PAL-1型便攜式數(shù)顯折光儀測定。

1.3.2 果皮顏色指標的測定

采用小型色差計CR-10 Plus（日本）測定果皮顏色，具體操作方法為：將果實表面擦拭干凈，選取果實赤道部位測量，30個果實一組，3次重復，分別測定L*、a*、b*值，其中，L*值代表明亮度，L*值越大，亮度越亮；a*值代表紅綠色差指標，正值越大，顏色越紅，負值越小，顏色越綠；b*值代表黃藍色差指標，正值越大，黃色越深，負值越小，藍色越深。a*和b*取值范圍 [﹣60, 60]。按照公式C*＝[a*2+b*2]1/2，h0＝arctan b*/a*計算色澤飽和度C*值和色度角h0值，進而通過公式CIRG＝(180－h(huán)0)/(L*－C*) 計算紅色葡萄果實顏色指數(shù)[10-11]。

1.3.3 果實糖酸的測定

每個重復隨機取50 g果實榨汁，過篩后取樣，采用NaOH滴定法測定可滴定酸；采用福林酚分光光度法測定總酚；采用離子色譜法測定葡萄糖、果糖、酒石酸、蘋果酸和檸檬酸。

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 17.0進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑水虻蟲沙對‘天工墨玉’葡萄產(chǎn)量的影響

從表1中可知，施用黑水虻蟲沙后，‘天工墨玉’葡萄的粒質(zhì)量、穗質(zhì)量、產(chǎn)量均隨著施用量的增加逐漸減少。其中，2.5 kg處理的粒質(zhì)量、穗質(zhì)量、產(chǎn)量均顯著高于對照，分別比對照增加26.26%、11.97%、12.03%。說明適量施用黑水虻蟲沙可以提高‘天工墨玉’葡萄的產(chǎn)量。

表1 黑水虻蟲沙對‘天工墨玉’葡萄產(chǎn)量的影響Table 1 Effect of black soldier fly feces on yield of 'Tiangong Moyu' grape

2.2 黑水虻蟲沙對葡萄果實理化性狀的影響

由表2可看出，施用黑水虻蟲沙可以提高‘天工墨玉’葡萄果實的縱橫徑、果穗長度；其中2.5 kg處理的果?？v橫徑均顯著高于對照，分別比對照提高13.74%、12.80%；而處理3.75 kg對穗長、穗寬影響較大。施用黑水虻蟲沙提高了‘天工墨玉’葡萄的果實硬度，但隨著施用量的增加果實硬度逐漸降低，其中處理2.5 kg的果實硬度最大，比對照提高26.79%。

2.3 黑水虻蟲沙對葡萄果實色澤參數(shù)的影響

從表3可見，隨著黑水虻蟲沙施用量的增加，果實明亮度L*值、色澤飽和度C*值及色度角h0值逐漸增大，果實顏色指數(shù)CIRG逐漸減??；其中2.5 kg處理的L*值、C*值及h0值均顯著低于其它處理，而果實顏色指數(shù)CIRG值則顯著高于其它處理。說明適量施用蟲沙雖降低果實的明亮度、色澤飽和度和色度角，但提高了果實顏色指數(shù)；而過量施用蟲沙提高果實的明亮度、色澤飽和度和色度角，但降低了果實顏色指數(shù)。

表3 黑水虻蟲沙對‘天工墨玉’葡萄果實色澤參數(shù)的影響Table 3 Effect of black soldier fly feces on fruit color parameters of 'Tiangong Moyu' grape

2.4 黑水虻蟲沙對葡萄果實品質(zhì)的影響

從表4可知，施用黑水虻蟲沙后，‘天工墨玉’葡萄果實中的可溶性固形物、總酚含量隨著施用量的增加逐漸降低，而可滴定酸含量則逐漸升高；其中2.5 kg處理的表現(xiàn)最好，其各項指標與CK均達到顯著差異水平；其可溶性固形物、總酚含量分別比CK提高3.8%、10.91%，而可滴定酸含量則降低10.56%。

表4 黑水虻蟲沙對‘天工墨玉’葡萄果實理化指標的影響Table 4 Effects of black soldier fly feces on soluble solids, titratable acids and total phenol content in 'Tiangong Moyu' grape

葡萄果實中的糖主要以葡萄糖和果糖為主，在表5中可見，各處理的葡萄糖、果糖含量則顯著高于對照，但隨著施用量的增加，果實中的葡萄糖、果糖含量逐漸減少。其中2.5 kg處理的葡萄糖與果糖含量最高，分別為70.10、58.54 g·kg-1，比CK分別提高33.88%、35.73%。

葡萄果實中的有機酸主要是以酒石酸、蘋果酸和檸檬酸為主。從表5中可知，各處理的酒石酸、檸檬酸的含量均顯著低于對照，而蘋果酸的含量則顯著高于對照。其中3.75 kg處理的酒石酸、檸檬酸含量最低，分別比CK降低25.93%、57.26%；但蘋果酸的含量最高，比CK增加71.97%。說明施用黑水虻蟲沙對不同類型的有機酸影響效果不一致。

表5 黑水虻蟲沙對‘天工墨玉’葡萄果實可溶性糖及有機酸的影響Table 5 Effect of black soldier fly feces on soluble sugar and organic acid of 'Tiangong Moyu' grape

3 討論與結(jié)論

在作物生產(chǎn)過程中，有機肥可促進作物生長，提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)。本研究使用的黑水虻轉(zhuǎn)化餐廚垃圾制備的蟲沙有機質(zhì)含量88.6%，氮磷鉀總值8.3%，遠高于《中國商用有機肥標準》（NY525—2012）中有機質(zhì)≥45%、N＋P＋K≥5%的要求。在本試驗設計的3個黑水虻蟲沙施用量水平均能有效提高‘天工墨玉’葡萄的粒質(zhì)量、穗質(zhì)量及產(chǎn)量，但其提升效果均隨著施用量的增加而逐漸減弱，說明適量施用黑水虻蟲沙可提高葡萄的產(chǎn)量，過量施用則抑制產(chǎn)量的提高，與已有研究結(jié)果相似[12-14]。

色澤是果實外觀品質(zhì)的重要指標，直接影響到果實的商品性。本研究中，葡萄果皮顏色指數(shù)CIRG值隨著黑水虻蟲沙施用量的增加而逐漸減小。由于花色素含量與CIRG的線性指數(shù)達0.835[15]，所以CIRG指數(shù)可以間接反映出花色素及果實的著色情況，由此可說明適量施用黑水虻蟲沙可促進‘天工墨玉’葡萄著色，而過量施用則產(chǎn)生著色障礙。

葡萄果實中的糖類、酸類、酚類等物質(zhì)是影響果實品質(zhì)的重要因子[16]。本研究表明，適量施用黑水虻蟲沙可提高‘天工墨玉’葡萄中可溶性固形物和總酚含量，降低可滴定酸含量；但隨著施用量的增加，果實中可溶性固形物和總酚含量逐漸下降，與郭鵬飛、張筠筠等[14,17]的研究結(jié)果一致。糖和酸的質(zhì)量分數(shù)是決定葡萄果實內(nèi)在品質(zhì)的重要指標。施用黑水虻蟲沙提高了‘天工墨玉’葡萄果實中葡萄糖、果糖的含量，同時降低了酒石酸和檸檬酸含量，有利于改善葡萄的風味和品質(zhì)。

昆蟲蟲糞含有豐富的微生物、大量的氨基酸、活性物質(zhì)和有機與無機營養(yǎng)物質(zhì)[18]，施用黑水虻蟲沙可以顯著提高土壤pH、有機質(zhì)、銨態(tài)氮、速效磷和鉀的含量[9]，滿足植物的生長需求，同時土壤中的蟲沙分解成腐殖酸有改良土壤、增效肥料、刺激生長、增強抗逆和改善品質(zhì)的作用[19]，因此在‘天工墨玉’葡萄的基肥中適量施用黑水虻蟲沙可提高果實產(chǎn)量、促進著色以及改善品質(zhì)。綜合產(chǎn)量、著色及果實品質(zhì)等因素，本研究中每株葡萄施用2.5 kg黑水虻蟲沙的效果最佳。

綜上所述，本研究將廉價的黑水虻蟲沙應用于葡萄栽培，能夠顯著提升葡萄的產(chǎn)量和果實品質(zhì)，且最適施用量較小，具有制備優(yōu)質(zhì)有機肥的潛力。通過用黑水虻蟲沙替代現(xiàn)有葡萄栽培有機基肥，有望達到有效減少施肥工作強度，降低栽培成本及提升栽培收益的目標。