《Entomologia Experimentalis et Applicata》：Amendment of Potting Soil With Black Soldier Fly Byproducts Affects Fungus Gnat Development
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为探索利用黑水虻副产物控制温室作物重要害虫——蕈蚊的有效性，本研究通过改良壳聚糖测定方法，系统评估了添加不同黑水虻副产物（新鲜虫粪、灭菌虫粪及成虫与蛹壳混合物）的盆栽基质对蕈蚊（Bradysia ocellaris）种群动态的影响。结果表明，添加副产物混合物、灭菌虫粪及新鲜虫粪的基质，可分别使蕈蚊种群数量相较于市售盆栽土降低93%、80%和77%。研究证实了黑水虻副产物在园艺和农业植物保护中控制害虫的应用潜力，为农业废弃物资源化利用提供了新思路。
在追求可持续循环经济的浪潮中，黑水虻因其能将有机废弃物转化为高价值蛋白质饲料而备受瞩目。然而，其生产过程中产生的大量富含几丁质的副产物（如虫粪、蛹壳和成虫尸体）却未能得到充分利用，成为一种潜在的资源浪费。与此同时，温室和苗圃作物正饱受蕈蚊的侵扰，其幼虫以植物根系为食，不仅直接损害幼苗和插条，还可能传播多种植物病原真菌，造成重大的经济损失。那么，能否将这两大看似不相关的挑战结合起来，化“废”为“利”？本研究提出一个创新设想：将富含几丁质的黑水虻副产物作为添加剂掺入市售盆栽土中，利用其可能激活的土壤微生物防御机制，来抑制蕈蚊等土壤害虫的生长。这篇题为“Amendment of Potting Soil With Black Soldier Fly Byproducts Affects Fungus Gnat Development”的研究，正是为了验证这一设想，并发表在《Entomologia Experimentalis et Applicata》期刊上。
为了系统回答黑水虻副产物能否以及如何抑制蕈蚊种群，研究人员开展了一系列严谨的实验。他们首先优化了样品中几丁质（以N-乙酰葡糖胺，GlcNAc，含量表征）的分析方法，以精确测定不同副产物的几丁质含量。随后，研究人员设置了四种处理基质：纯商业盆栽土（对照）、以及添加了15% (w/w)新鲜黑水虻虫粪、灭菌虫粪和副产物混合物（虫粪、成虫、蛹壳按一定比例混合）的改良盆栽土。在此基础上，研究通过三个核心实验展开：实验一（全生命周期表现），将装有不同基质的盆栽杯置于自然感染的温室中，让蕈蚊自由产卵，随后带回实验室密封培养，并持续监测F1代成虫的羽化数量和动态，以评估从产卵偏好到幼虫、蛹存活率的综合影响。实验二（产卵选择），在微型选择装置中，同时为雌性蕈蚊提供市售盆栽土与一种处理基质的配对选择，后续通过统计羽化成虫数量来推断其产卵偏好。实验三（土壤生活期死亡率），将已知数量的蕈蚊卵人工接种到不同处理基质中，通过统计最终羽化成虫数量，精确评估卵、幼虫、蛹阶段的死亡率，排除了产卵偏好的干扰。此外，研究还设置了独立的培养实验，监测不同处理基质在28天内GlcNAc含量和几丁质酶活性的动态变化，以探究土壤微生物活性的响应。
3.1 黑水虻副产物的化学性质
通过优化的分析方法首次测定，黑水虻虫粪的几丁质含量（以GlcNAc计）为干物质的1.44%，证实了其含有相当数量的几丁质。蛹壳和成虫的几丁质含量更高，分别为15.00%和5.17%干物质。因此，副产物混合物改良的基质其几丁质含量（0.64% FM）是虫粪处理（0.31% FM）的两倍以上。
3.2 几丁质降解的时间进程
监测显示，在培养期间，除新鲜虫粪处理外，其他所有处理的GlcNAc含量均随时间显著增加，表明微生物/真菌生物量或活性增强。灭菌虫粪和副产物混合物处理的GlcNAc含量始终显著高于纯盆栽土。几丁质酶活性也在黑水虻副产物改良的基质中表现出更高水平，并在第3天达到峰值。值得注意的是，在副产物混合物处理中观察到了真菌Mortierellasp.的大量生长。
3.3 全生命周期表现（实验1）
与纯盆栽土相比，添加三种黑水虻副产物的基质均显著降低了第一代蕈蚊成虫的最终羽化数量，降幅分别为：副产物混合物93%、灭菌虫粪80%、新鲜虫粪77%。此外，在副产物改良的基质中，蕈蚊的发育更同步、更快（S型曲线的上渐近线更低、拐点更早）。许多添加了黑水虻副产物的盆栽杯中几乎没有或仅有极少量蕈蚊羽化。
3.4 产卵选择（实验2）
雌性蕈蚊在灭菌虫粪改良基质上的产卵偏好性最低，在副产物混合物基质上也显著低于纯盆栽土。然而，在新鲜虫粪和纯盆栽土之间的产卵选择没有显著差异。这表明，基质灭菌处理和较高的几丁质含量会降低对蕈蚊的产卵吸引力。
3.5 土壤生活期死亡率（实验3）
各处理间土壤生活期（卵、幼虫、蛹）的总死亡率在统计上无显著差异。但数据显示，纯盆栽土和副产物混合物处理的死亡率有高于两种虫粪处理的趋势。纯盆栽土的高死亡率可能源于资源（微生物食物）有限，而副产物混合物的高死亡率可能与高几丁质含量及其引发的特定微生物活动（如Mortierellasp.生长）导致的土壤抑制性增强有关。
该研究证实，在盆栽土中添加黑水虻副产物能有效抑制蕈蚊种群。其作用机制是多方面的：首先，高几丁质含量（特别是副产物混合物）和基质的灭菌处理能降低雌性蕈蚊的产卵偏好。其次，纯盆栽土由于资源（微生物食物）有限，会导致蕈蚊幼虫发育延迟和死亡率增加；而添加虫粪（尤其是灭菌虫粪）通过提供资源，可能刺激了有益微生物生长，短期来看对幼虫存活有一定益处。然而，当几丁质含量过高（如副产物混合物）时，会显著改变土壤微生物群落，增强土壤的抑制性，从而提高蕈蚊在土壤生活期的死亡率，并伴随产生特定的真菌生长（如Mortierellasp.）。总体而言，黑水虻副产物的添加通过综合影响产卵选择和幼虫生存环境，最终实现了对蕈蚊种群的显著压制。
这项研究具有重要意义。它不仅首次量化了黑水虻虫粪的几丁质含量，为相关研究和应用提供了基础数据，更重要的是，它将昆虫养殖业的废弃物（黑水虻副产物）转化为了一种具有害虫防控潜力的土壤改良剂，完美契合了循环农业和可持续植保的理念。研究结果揭示了基于几丁质的土壤改良策略对控制土壤害虫（尤其是蕈蚊这类微生物食性害虫）的复杂作用模式，即存在“资源效应”和“抑制效应”的平衡。这为开发新型、环境友好的害虫综合治理策略提供了科学依据，并提示未来应进一步研究这些副产物对非微生物食性土壤害虫（如甘蓝地种蝇）的防控效果，其应用前景可能更为广阔。
