椰子犀金龟幼虫粪便作为植物肥料的潜力研究：微生物组与营养协同促进作物生长

为解决昆虫养殖废弃物资源化利用问题，研究人员开展椰子犀金龟(Oryctes rhinoceros)幼虫粪便(frass)作为土壤改良剂的研究。通过NPK分析、微生物组测序和拟南芥栽培实验，证实其可直接作为成熟肥料使用，显著促进植物生长(增幅达27%)，并富含纤维素降解菌和几丁质酶活性微生物。该研究为循环农业提供了新型生物刺激剂来源。

　　

在可持续农业发展的背景下，昆虫养殖业产生的废弃物处理成为亟待解决的问题。传统昆虫粪便(frass)通常需要堆肥预处理才能作为肥料使用，但这一过程增加了时间和经济成本。更令人担忧的是，不同昆虫物种粪便的微生物组成和植物毒性存在显著差异，而目前相关研究主要集中在黄粉虫、黑水虻等少数物种，对甲虫类粪便的系统研究尤为缺乏。椰子犀金龟(Oryctes rhinoceros)作为热带地区常见的经济昆虫，其幼虫能高效降解木质纤维素，但它们的粪便是否具备直接施肥价值？其中哪些微生物和营养成分在发挥作用？这些问题直接关系到农业废弃物的资源化利用效率。

台湾大学昆虫学系的研究团队通过多学科方法系统评估了椰子犀金龟幼虫粪便的农用价值。研究人员首先分析粪便的理化性质，发现其碳氮比(C:N)为22.8±2.0，NPK值为1.8-0.13-1.2，符合成熟堆肥标准；随后通过16S rRNA测序揭示其富含纤维素降解菌和植物促生菌(PGPR)；最后通过拟南芥栽培实验证实，40%粪便添加使植物生物量增加27%，开花时间提前。相关成果发表在《Botanical Studies》上，为昆虫粪便的直接农用提供了科学依据。

研究采用四项关键技术：(1)ICP-OES和pXRF分析粪便元素组成；(2)动态图像颗粒分析仪测定粪便粒径分布；(3)Illumina MiSeq平台进行16S V3-V4区微生物组测序；(4)拟南芥生长实验评估肥料效果，使用ICP-MS分析植物元素吸收。样本包括饲喂椰糠的幼虫新鲜粪便、陈旧粪便及饲养基质。

化学与物理分析结果显示，粪便pH为7.6，粒径分布均匀，显著小于原料椰糠。与原始木材相比，粪便的氮、磷、钾含量分别提高101%、75%和54%，铁、锰浓度增加269%和186%，而锌含量降低38%。这些数据表明幼虫消化过程有效浓缩了多数营养元素。

微生物组分析发现粪便富含具有植物促生潜力的菌群，包括产吲哚乙酸(IAA)的芽孢杆菌(Bacillus)、固氮类芽孢杆菌(Paenibacillus)和纤维素降解菌(Cellulomonas)。功能预测显示粪便微生物组具有显著的植物细胞壁降解(纤维素酶、木聚糖酶)和几丁质酶合成潜能，这些特性可能协同促进养分释放。

植物栽培实验证实，添加40%粪便的土壤使拟南芥鲜重增加38%，花序高度提高34%。元素分析显示植物对锌、铜、磷的吸收显著增加，而铝、镍等有害元素积累减少50-70%。值得注意的是，尽管粪便钙含量是土壤的10倍，但植物钙浓度反而降低45%，说明微生物调节了元素吸收平衡。

该研究得出三项重要结论：首先，椰子犀金龟粪便无需堆肥即可直接施用，其C:N比和铵/硝酸盐比已达成熟堆肥标准；其次，粪便兼具营养供给和微生物调控双重功能，其特有的纤维素降解菌群和几丁质酶活性可能通过分解有机质和真菌细胞壁促进植物生长；最后，粪便施用可降低作物对重金属的吸收，显示出生物修复潜力。这些发现不仅为昆虫养殖废弃物提供了高值化利用途径，更建立了"昆虫消化-微生物活化-植物吸收"的跨物种物质循环模型，对发展生态农业具有重要指导意义。特别值得关注的是，研究中发现的粪便粒径均一化现象，为开发新型基质材料提供了思路，未来或可替代椰糠用于无土栽培。