基于白星花金龜幼蟲轉(zhuǎn)化玉米秸稈的微循環(huán)農(nóng)牧場模式研究

劉玉升 張大鵬

摘要[目的]建立一套納入昆蟲養(yǎng)殖的微型生態(tài)循環(huán)農(nóng)牧場模式，為解決我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)困境提供依據(jù)。[方法] 2007年，在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)站園建立0.80 hm2微型生態(tài)循環(huán)農(nóng)牧場；設(shè)計(jì)玉米種植、柴雞養(yǎng)殖、白星花金龜養(yǎng)殖3個環(huán)節(jié)；運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理，利用白星花金龜幼蟲的腐食性，以其3齡幼蟲取食玉米秸稈轉(zhuǎn)化為蟲體蛋白和蟲糞沙，分別應(yīng)用其蟲體養(yǎng)雞和蟲糞種糧，構(gòu)建生態(tài)循環(huán)農(nóng)牧場模式。[結(jié)果]連續(xù)7年試驗(yàn)結(jié)果表明，散養(yǎng)條件下1 m2土地能飼養(yǎng)柴雞4只；溫室中，1 m2養(yǎng)殖池飼養(yǎng)白星花金龜3齡幼蟲5.00 kg，1.00 kg白星花金龜幼蟲可處理18.75 kg發(fā)酵玉米秸稈。能實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值45萬元/hm2的純經(jīng)濟(jì)收入，并能處理掉周邊2.67 hm2地產(chǎn)生的玉米秸稈，同時解決6～10人的就業(yè)問題。[結(jié)論]以白星花金龜幼蟲取食轉(zhuǎn)化玉米秸稈為關(guān)鍵環(huán)節(jié)的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式是一套值得大力推廣的模式。

關(guān)鍵詞白星花金龜幼蟲；玉米秸稈；蟲體養(yǎng)雞；蟲糞種糧；微型生態(tài)循環(huán)農(nóng)牧場

中圖分類號S186文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2015）31-085-03

Study on the Model of Microcirculation Farm and Ranch on the Corn Straw Transformed by Larval of Potosia brevitarsis Lewis

LIU Yusheng， ZHANG Dapeng

（College of Plant Protection， Shandong Agricultural University，Taian， Shandong 271018）

Abstract [Objective] The aim was to establish a microcirculation farm model to lay the basis for solve production problem in agriculture. [Method] In 2007， the corn straw were transformed by larval of P. brevitarsis Lewis and a model of microecological cycle farms and ranches had been built in a 0.80 hm2 of plots， Shandong Agricultural University. Three sectors of maize growing， chicken breeding and P. brevitarsis Lewis breeding were designed. Based on the theory of ecology， using P. brevitaris Lewis larvae saprophagous its third instar larvae of corn stalks into the parasite protein and frass sand， their larvae were applied to grain chicken and insect feces. As a biological transformation through the P. brevitarsis Lewis， will be the combination of the three links. [Result] After seven consecutive years of testing， results showed that： under freerange conditions， 1 m2 of land could raise four chickens； in the greenhouse， 1 m2 land could rear 5.00 kg the third instar larvae of P. brevitarsis Lewis， and 1.00 kg larval of P. brevitarsis Lewis could handle 18.75 kg fermented corn stalks. The modes could realize the value of 450 000 yuan/hm2 pure income per year， and dispose of the surrounding 2.67 hm2 land to produce corn stalks， while addressing the problem of employment 610 people. [Conclusion] The model of microcirculation farm and ranch on the corn straw transformed by larval of P. brevitarsis Lewis is worthy to generalize.

Key words Larval of Potosia brevitarsis Lewis； Corn stalks； Insect fed chicken； Insect dung sand fed grain； Microecological cycle farms and ranches

我國是玉米種植大國，年秸稈產(chǎn)量達(dá)2億t[1] 。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，玉米秸稈一部分用作農(nóng)村生活能源，如直燃燒水、做飯、轉(zhuǎn)化為沼氣[2] ，一部分用作牲畜飼料[3] ，其余大部分被直接丟棄或露天焚燒[4]，既浪費(fèi)資源、污染環(huán)境，又加劇了溫室效應(yīng)。從生物轉(zhuǎn)化途徑分析，飼料化主要是草食牲畜，沼氣化、有機(jī)肥化主要是微生物，而對環(huán)境昆蟲轉(zhuǎn)化則研究較少。隨著農(nóng)業(yè)面源污染治理工作的開展和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的銜接需要，亟待一個轉(zhuǎn)化玉米秸稈的新技術(shù)途徑。

白星花金龜（Potosia brevitaris Lewis）是鞘翅目金龜甲總科花金龜科的一個種類[5]，其幼蟲為腐食性，以自然腐爛的秸稈、雜草及畜禽糞便為食。研究基于白星花金龜幼蟲的腐食性，模擬自然界玉米秸稈的腐爛狀況，通過規(guī)?；a(chǎn)養(yǎng)殖，實(shí)現(xiàn)對玉米秸稈的轉(zhuǎn)化，可以解決農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈斷裂的問題。鑒于此，筆者于2007年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)站園建立0.8 hm2微型生態(tài)循環(huán)農(nóng)牧場，設(shè)計(jì)玉米種植、柴雞養(yǎng)殖、白星花金龜養(yǎng)殖3個環(huán)節(jié)，運(yùn)用生態(tài)學(xué)原理，利用白星花金龜幼蟲的腐食性，以其3齡幼蟲取食玉米秸稈轉(zhuǎn)化為蟲體蛋白和蟲糞沙，分別應(yīng)用其蟲體養(yǎng)雞和蟲糞種糧，構(gòu)建了生態(tài)循環(huán)農(nóng)牧場模式，旨在為探索出一套納入昆蟲養(yǎng)殖的微型生態(tài)循環(huán)農(nóng)牧場模式提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料魚粉購自山東興港魚粉有限公司，為秘魯進(jìn)口魚粉。

白星花金龜幼蟲粉由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院經(jīng)初級干燥、二次干燥、研磨制得。玉米秸稈由生態(tài)循環(huán)農(nóng)牧場內(nèi)自產(chǎn)及山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供。柴雞幼苗購于山東泰安市德泰家禽育種有限公司。

柴雞配合日糧購于山東泰安市泰山區(qū)南上高獸醫(yī)站，飼料基礎(chǔ)配方：65%玉米+20%豆粕+10%麥麩+1%食鹽+2%微量元素。

白星花金龜幼蟲試驗(yàn)養(yǎng)殖池：規(guī)格為1.0 m×1.0 m×0.5 m，四周密封，頂部罩網(wǎng)，共15個。

白星花金龜規(guī)模養(yǎng)殖大棚6個，規(guī)格為20.0 m×5.0 m×3.0 m，每個棚內(nèi)設(shè)置2個水泥池，水池長、寬、高分別為15.0、2.0、0.5 m。

1.2方法

1.2.1白星花金龜幼蟲飼養(yǎng)密度的確定。

試驗(yàn)共設(shè)5個處理，每個處理3次重復(fù)。分別放置白星花金龜3齡幼蟲300、400、500、600、700 kg，隨機(jī)排列。定期投放同等重量（保持30 cm厚的飼料層）同等狀態(tài)玉米秸稈。以每5 d取食量作為評價標(biāo)準(zhǔn)，連續(xù)飼養(yǎng)15 d后，分離蟲體、蟲糞、剩余飼料、死蟲，記錄最終蟲重、蟲糞產(chǎn)生量、剩余飼料干重，計(jì)算白星花金龜幼蟲的成活率及取食率。

1.2.2白星花金龜幼蟲對玉米秸稈的取食狀況研究。

試驗(yàn)設(shè)發(fā)酵秸稈、新鮮秸稈、干秸稈3個處理，每個處理3次重復(fù)，隨機(jī)排列。試驗(yàn)開始前，測量不同狀態(tài)玉米秸稈的水分、pH、粗蛋白、脂肪和纖維含量。向每個處理投放白星花金龜3齡幼蟲1.00 kg。試驗(yàn)期間以每5 d取食量作為評價標(biāo)準(zhǔn)，連續(xù)飼養(yǎng)15 d后，分離蟲體、蟲糞、剩余飼料、死蟲，記錄最終蟲重、蟲糞產(chǎn)生量、剩余飼料干重，計(jì)算蟲體生物量增長率、幼蟲成活率、秸稈取食率。

1.2.3白星花金龜幼蟲粉作為柴雞飼料蛋白添加量的確定。

設(shè)配合日糧添加1%、2%、3%白星花金龜幼蟲粉作為3個處理，每個處理10次重復(fù)，以添加2%魚粉添加量的配合日糧作為對照。飼喂體重均為0.50 kg的健康柴雞，每天分2次喂養(yǎng)，每次飼喂50 g。預(yù)飼期為5 d，正試期為30 d。以每6 d取食量作為評價標(biāo)準(zhǔn)，測量柴雞的體重（初重、終重）、剩余飼料量、雞糞量，計(jì)算平均日采食量、平均日增重、料肉比。

平均日增重=終重-初重/正試天數(shù)

1.2.4柴雞飼養(yǎng)密度的確定。

在散養(yǎng)條件下，選取生長狀態(tài)一致（體重1.00 kg）的柴雞90只進(jìn)行飼喂試驗(yàn)，試驗(yàn)共設(shè)計(jì)15個區(qū)，每個區(qū)的平面面積為1 m2，四周都設(shè)置圍網(wǎng)，以防逃逸，區(qū)內(nèi)所有飼喂、管理?xiàng)l件都一致，區(qū)內(nèi)分設(shè)2、4、6、8、10只/m2 5個處理，每個處理3次重復(fù)，預(yù)飼期為5 d，正試期為30 d。每6 d測量一次柴雞的體重（初重、終重）、剩余飼料量、雞糞量，計(jì)算平均日采食量、平均日增重。

1.2.5玉米秸稈成分測定。

水分含量測定采用烘干法；pH測定采用pH計(jì)；粗蛋白質(zhì)含量測定采用凱氏定氮法（AACC，20000），PC（mg/g·dm）= N×5.7；粗脂肪和粗纖維含量測定參照趙世杰的方法[6]。

1.2.6生物量測定。

蟲體生物量增長率=（最終蟲體干重-初始蟲體干重）/初始蟲體干重×100%

飼料利用率=（添加飼料干重-剩余飼料干重）/添加飼料干重×100%

死亡率=死亡蟲體干重/初始蟲體干重×100%[7]

1.3數(shù)據(jù)處理用DPS 7.05軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和

差異顯著性分析，應(yīng)用Excel 2003軟件進(jìn)行圖表繪制。

2結(jié)果與分析

2.1不同飼養(yǎng)密度下白星花金龜幼蟲成活及取食狀況

由圖1可知，隨著白星花金龜幼蟲飼養(yǎng)密度的增加，其成活率及取食率呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，在飼養(yǎng)密度低于5.0

kg/m2時，其成活率及取食率逐漸升高；當(dāng)飼養(yǎng)密度高于5.0

kg/m2時，其成活率及取食率逐漸下降；當(dāng)飼養(yǎng)密度處于5.0

kg/m2時，成活率和取食率最高，分別達(dá)到95.8%和94.2%，白星花金龜幼蟲飼養(yǎng)密度以5.0 kg/m2為宜。

2.2白星花金龜幼蟲對不同狀態(tài)玉米秸稈取食狀況

從白星花金龜幼蟲成活率、取食量、幼蟲生物量增長率、秸稈取食率4個方面進(jìn)行比較，3種不同狀態(tài)的玉米秸稈間差異顯著，發(fā)酵秸稈處理都顯著高于新鮮秸稈和干秸稈，上述4個指標(biāo)發(fā)酵秸稈依次是新鮮秸稈的1.72、2.80、2.21、2.49倍，是干秸稈的3.06、3.61、4.69、4.84倍（表1），表明白星花金龜幼蟲嗜食發(fā)酵玉米秸稈。白星花金龜幼蟲生物量每增加1.00 kg可以轉(zhuǎn)化處理發(fā)酵秸稈18.75 kg。

2.3不同狀態(tài)玉米秸稈的營養(yǎng)成分

由表2可知，發(fā)酵秸稈與新鮮秸稈之間在水分含量、粗蛋白、脂肪、纖維含量上無顯著差異，pH顯著降低，白星花金龜幼蟲對發(fā)酵玉米秸稈消化率為22.1%±3.1%，分別是新鮮玉米秸稈和干玉米秸稈的3.25和4.33倍。可見，白星花金龜喜歡取食發(fā)酵好的玉米秸稈，這與白星花金龜?shù)娜∈沉?xí)性（腐食性）有關(guān)。

2.4在基礎(chǔ)日糧中添加白星花金龜幼蟲粉對柴雞生長狀況的影響

由表3可知，以2%魚粉添加量作為對照，在白星花金龜幼蟲粉1%、2%、3%添加量的處理中，柴雞的平均日增重和日采食量在1%和2%處理間差異顯著，2%處理顯著高于1%處理，料肉比2%處理顯著低于1%處理，平均日增重在白星花金龜幼蟲粉2%、3%添加量的處理之間無顯著差異。由此表明，白星花金龜幼蟲粉作為飼料蛋白添加量以2%為宜。

2.5柴雞飼養(yǎng)密度的確定

由表4可知，隨著單位面積內(nèi)飼養(yǎng)密度的增大，柴雞的平均日增重和日取食量總體呈先增加后減少的趨勢，在飼養(yǎng)密度達(dá)4只/m2時平均日增重和日采食量都達(dá)到最大，分別為25.00和95.47 g，是合適的散養(yǎng)柴雞飼養(yǎng)密度。

2.6綜合效益分析

設(shè)計(jì)的小型生態(tài)循環(huán)農(nóng)牧場面積為0.80 hm2，其中柴雞養(yǎng)殖區(qū)0.20 hm2，玉米種植區(qū)0.30 hm2，白星花金龜養(yǎng)殖區(qū)0.06 hm2，玉米秸稈發(fā)酵處理區(qū)0.04 hm2，蟲糞基生物肥加工區(qū)0.02 hm2，基礎(chǔ)設(shè)施（房屋、道路等）0.18 hm2。

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果分析，以生產(chǎn)一批柴雞10個月（平均體重為1.75 kg）出售作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，全年共計(jì)養(yǎng)殖7 500只柴雞，每只柴雞售價118元，成本價為70元，凈收入48元?？梢再u到36萬元，該模式全年可以實(shí)現(xiàn)36萬元的經(jīng)濟(jì)收入，平均收益為45萬元/hm2；解決6～10人（2名技術(shù)人員，4～8名農(nóng)民）的就業(yè)問題；處理45 t玉米秸稈，解決2.67 hm2地玉米種植產(chǎn)生的玉米秸稈處理難等問題。與目前割裂開來的種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)相比，該模式能產(chǎn)生巨大的效益差額。

3討論

2015年中央1號文件《關(guān)于加大改革創(chuàng)新力度 加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的若干意見》對如何在經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)下實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村的新發(fā)展指出了明確的方向。在轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式上尋求新突破。盡快從主要追求產(chǎn)量和依賴資源消耗的粗放經(jīng)營轉(zhuǎn)到數(shù)量質(zhì)量效益并重、注重提高競爭力、注重農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新、注重可持續(xù)的集約發(fā)展上來，走產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展道路。

其中，農(nóng)作物的秸稈綜合利用及生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的實(shí)踐是貫徹執(zhí)行中央1號文件的重要舉措，如何就兩者有機(jī)結(jié)合，是該研究的重要議題。

該研究表明，每生產(chǎn)1.00 kg白星花金龜幼蟲可處理18.75 kg發(fā)酵玉米秸稈，表現(xiàn)出巨大的轉(zhuǎn)化力，這與楊誠等[8]的研究結(jié)果吻合，每生產(chǎn)3.00 kg白星花金龜幼蟲就可以滿足1只柴雞正常生長10個月所需要的蛋白質(zhì)；農(nóng)牧場內(nèi)生產(chǎn)的蟲糞基生物肥完全可以滿足玉米種植所需要的肥料，且能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。

近年來，全球蛋白資源危機(jī)越來越重[9]，魚粉產(chǎn)量逐年下降，肉骨粉的同源性危害逐漸凸顯，對于新型蛋白源的需求十分迫切。白星花金龜老熟幼蟲所制蟲粉，作為一種新型蛋白源，可應(yīng)用于柴雞養(yǎng)殖；蟲糞沙可作為蟲糞生物肥返還農(nóng)田，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量[10]。該研究探索出一條玉米秸稈處理的資源化利用新技術(shù)途徑，通過

利用白星花金龜幼蟲取食轉(zhuǎn)化玉米秸稈獲得新型蛋白源，作為高品質(zhì)柴雞生產(chǎn)的基礎(chǔ)，構(gòu)成一種新型循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，可為我國農(nóng)村的生態(tài)發(fā)展和安全農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)發(fā)揮良好的示范作用，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，以白星花金龜幼蟲取食轉(zhuǎn)化玉米秸稈為關(guān)鍵環(huán)節(jié)的循環(huán)農(nóng)業(yè)模式是一套值得大力推廣的模式。

43卷31期劉玉升等基于白星花金龜幼蟲轉(zhuǎn)化玉米秸稈的微循環(huán)農(nóng)牧場模式研究

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