白星花金龜幼蟲生物轉(zhuǎn)化玉米秸稈營養(yǎng)物質(zhì)的研究

●伊宏峰 王 毅 馬延旭 王婕姝※

（1.吉林省蠶業(yè)科學(xué)研究院 吉林 吉林 132000；2.蘭州市農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校 甘肅 蘭州 730000）

吉林省是玉米主產(chǎn)區(qū)之一，隨著玉米產(chǎn)量的逐年增收，玉米秸稈的數(shù)量隨之增加。玉米秸稈是一種重要的生物資源，若處理方式不合理，不僅會造成資源浪費(fèi)，還會污染環(huán)境，制約生態(tài)文明的建設(shè)。將玉米秸稈進(jìn)行無害化處理和合理利用，對保護(hù)環(huán)境、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村、加快農(nóng)業(yè)綠色健康發(fā)展以及促進(jìn)農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)等方面都具有重要意義，更是實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的重要舉措。

白星花金龜（Protaetia brevitarsisLewis）是一種鞘翅目的土棲昆蟲，其幼蟲為腐食性，大量存活在豆秸堆、秸稈堆、木屑堆、菌糠堆中，在吉林省野外分布極為廣泛。野外環(huán)境下，幼蟲期為8～9個月，幼蟲依靠取食植物秸稈、腐爛落葉、菌糠等有機(jī)質(zhì)，通過分解其中的營養(yǎng)物質(zhì)，以供自身生長需要。白星花金龜幼蟲蟲糞有機(jī)質(zhì)含量高、無刺激性氣味，可作為生物肥料直接還田。3齡老熟幼蟲還可直接作為活體誘餌或加工為昆蟲蛋白。因此，利用白星花金龜幼蟲腐食性的特點(diǎn)處理玉米秸稈，在秸稈資源化利用方面具有廣闊的應(yīng)用前景，并且利用其處理秸稈具有操作簡單、成本投入較低、蛋白轉(zhuǎn)化率高等特點(diǎn)，在減少環(huán)境壓力的同時，還可得到有利用價值的產(chǎn)品。本試驗(yàn)選取玉米秸稈為試驗(yàn)材料，探討白星花金龜幼蟲對玉米秸稈轉(zhuǎn)化力的影響，以期為實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 玉米秸稈的預(yù)處理

玉米秸稈取自吉林市附近某農(nóng)村，整株為風(fēng)干狀態(tài)。使用秸稈揉絲機(jī)將其粉碎至＜30 mm后平鋪，參照說明書的方法稀釋“速腐一號”后，使用噴壺將其均勻噴灑于秸稈表面，并覆蓋塑料布封閉，在室外溫度下進(jìn)行輕度發(fā)酵。15 d后觀察發(fā)酵情況，之后每5 d觀察一次，當(dāng)60%以上的秸稈質(zhì)地稍柔軟、不干燥粗硬并有輕微發(fā)酵氣味時即可進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。處理后隨機(jī)取樣品進(jìn)行粗蛋白、粗脂肪以及氨基酸含量的測定。

1.2 供試?yán)ハx

野外采集白星花金龜幼蟲，培育成蟲后進(jìn)行封閉擴(kuò)繁，由此得到的一代蟲卵，成功孵化后取1000只剛孵化的幼蟲，隨機(jī)取100只放置于1個飼養(yǎng)箱（約50 cm×40 cm×30 cm）中，共計(jì)10組。飼養(yǎng)箱置于試驗(yàn)箱中，設(shè)置箱內(nèi)環(huán)境濕度為65%，暗環(huán)境溫度18℃，光照環(huán)境溫度為25℃，光照周期為 L∶D=16∶8。

1.3 儀器設(shè)備

秸稈揉絲機(jī)（9ZR-1.2），可擴(kuò)展試驗(yàn)箱（型號BXS-800，上海博迅），土壤水分速測儀（SC-3000）等。

1.4 試驗(yàn)方法

每個飼養(yǎng)箱內(nèi)鋪1.5 kg（干物質(zhì)）預(yù)處理后的玉米秸稈，濕度控制在15%～25%，試驗(yàn)時間設(shè)置為40 d。試驗(yàn)期間，當(dāng)飼養(yǎng)箱中存在80%以上的蟲糞且有數(shù)只昆蟲活動在表面時，及時補(bǔ)充玉米秸稈飼料并做好記錄。試驗(yàn)結(jié)束后，將蟲糞篩出，統(tǒng)計(jì)每個飼養(yǎng)箱中剩余昆蟲數(shù)和鮮重，計(jì)算存活率和取食玉米秸稈量，做好記錄。記錄幼蟲數(shù)后將昆蟲烘干，計(jì)算含水量及秸稈-昆蟲蛋白、秸稈-昆蟲脂肪、秸稈-昆蟲氨基酸的轉(zhuǎn)化率。

1.5 檢測方法

委托譜尼測試進(jìn)行檢測，粗蛋白參考GB/T 6432—2018《飼料中粗蛋白的測定凱氏定氮法》；粗脂肪參考GB/T 6433—2006《飼料中粗脂肪的測定》；氨基酸參考GB/T 18246—2019《飼料中氨基酸的測定》。

1.6 計(jì)算方法

營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化力的計(jì)算方法[1]：

存活率=（1000－死亡數(shù)）/1000×100%

單頭取食量=（投放飼料量－剩余飼料量）/存活數(shù)

含水率=（昆蟲鮮重－昆蟲干重）/昆蟲鮮重×100%

取食秸稈蛋白總量=取食秸稈某種營養(yǎng)物質(zhì)攝入量×秸稈某種營養(yǎng)物質(zhì)含量

昆蟲蛋白總量=幼蟲干物質(zhì)重×幼蟲某種營養(yǎng)物質(zhì)含量

秸稈-昆蟲蛋白轉(zhuǎn)化率=昆蟲某種營養(yǎng)物質(zhì)總量/取食秸稈某種營養(yǎng)物質(zhì)總量×100%

不計(jì)蟲糞中營養(yǎng)成分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 處理后玉米秸稈及試驗(yàn)昆蟲營養(yǎng)成分檢測

在第30天時，將預(yù)處理的輕度發(fā)酵玉米秸稈處理完畢用于本次試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后將昆蟲干燥處理，并進(jìn)行營養(yǎng)成分檢測，結(jié)果見表1。

表1 輕度發(fā)酵后的玉米秸稈及試驗(yàn)昆蟲營養(yǎng)物質(zhì)含量

2.2 試驗(yàn)昆蟲調(diào)查結(jié)果

試驗(yàn)時間結(jié)束，調(diào)查計(jì)算發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)昆蟲平均存活率為93.2%，培養(yǎng)2.38 kg新鮮幼蟲，共計(jì)取食秸稈量24.5 kg（干物質(zhì)）；干燥處理后，測得幼蟲平均含水率為73.8%，幼蟲干物質(zhì)占比26.2%；40 d試驗(yàn)期內(nèi)，平均取食量為26.3 g/只；平均3齡幼蟲干重0.67 g/只。

2.3 白星花金龜幼蟲對玉米秸稈營養(yǎng)物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化率統(tǒng)計(jì)結(jié)果

干物質(zhì)狀態(tài)下，單只幼蟲生物轉(zhuǎn)化26.3 g玉米秸稈，可產(chǎn)生0.67 g幼蟲，因此，

秸稈-昆蟲蛋白轉(zhuǎn)化率=（0.67×50.8）/（26.3×6.6）×100%=19.61%；

秸稈-昆蟲脂肪轉(zhuǎn) 化 率=（0.67×0.6）/（26.3×1.0）×100%=1.53%；

秸稈-昆蟲氨基酸轉(zhuǎn)化率=（0.67×48.49）/（26.3×4.5）×100%=27.45%。

3 討論

由于本次試驗(yàn)調(diào)查使用的昆蟲數(shù)量較大，蟲糞回收易出現(xiàn)較大誤差，因此并沒有檢測白星花金龜幼蟲蟲糞中各種營養(yǎng)物質(zhì)的含量并計(jì)算取食—排泄—增重的轉(zhuǎn)化率，而是從較低品質(zhì)的秸稈向較高品質(zhì)的昆蟲的營養(yǎng)物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化進(jìn)行分析。

張廣杰等[2]研究表明，白星花金龜單雌產(chǎn)卵量可達(dá)數(shù)十粒到一百多粒，其繁殖力強(qiáng)。若按照此基數(shù)進(jìn)行估算，每百對成蟲所產(chǎn)的幼蟲為1000～10 000只，按照本次試驗(yàn)的調(diào)查計(jì)算結(jié)果，百對成蟲至少可以分解玉米秸稈26.3～263 kg，甚至更多，可產(chǎn)生670～6700 g干燥幼蟲。這種方法不僅低成本解決了玉米秸稈利用的問題，還通過昆蟲這一生物鏈成功轉(zhuǎn)化為昆蟲蛋白、氨基酸以及蟲糞有機(jī)肥，串聯(lián)起生物鏈中“變廢為寶”的產(chǎn)業(yè)鏈條，所產(chǎn)生的昆蟲可提供多種應(yīng)用和研發(fā)思路。

從飼料應(yīng)用角度看，將適口性差的秸稈類粗飼料轉(zhuǎn)變?yōu)檫m口性佳的動物性蛋白質(zhì)飼料，可廣泛應(yīng)用于漁業(yè)、畜牧養(yǎng)殖業(yè)方面的生產(chǎn)和推廣，降低飼養(yǎng)成本，提高養(yǎng)殖效率；從醫(yī)藥行業(yè)領(lǐng)域看，白星花金龜幼蟲屬于蠐螬類，具有藥用價值，其藥理作用已在臨床上得到應(yīng)用。

白星花金龜幼蟲具有很廣闊的應(yīng)用前景。利用白星花金龜幼蟲取食玉米秸稈這種特性可獲取更具研發(fā)價值的昆蟲，同時從源頭治理了白星花金龜成蟲對植物帶來的危害，這種模式可以在微循環(huán)型家庭農(nóng)場和玉米產(chǎn)區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用。由于白星花金龜具有利、弊雙面性，在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中要確保成蟲的擴(kuò)繁以及幼蟲的飼養(yǎng)在安全和相對封閉的環(huán)境下進(jìn)行，避免繁殖季節(jié)成蟲對水果、作物等帶來危害。