王清春， 劉玉升*， 方加興

飼喂浮萍對黃粉蟲生長發(fā)育及繁殖的影響

王清春1， 劉玉升1*， 方加興2

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，山東泰安 271018)

為探索浮萍Lemnaminor生物質(zhì)利用新途徑，解決浮萍在污水中引起的二次污染現(xiàn)象，本研究利用黃粉蟲TenebriomolitorL.食性雜，易飼養(yǎng)，可轉(zhuǎn)化利用多種有機(jī)生物質(zhì)資源的的特性，將浮萍烘干、磨碎后，與麥麩配制成50%浮萍∶50%麥麩，60%浮萍∶40%麥麩，70%浮萍∶30%麥麩，80%浮萍∶20%麥麩不同比例的混合飼料(加水使飼料含水量保持為18%)來飼養(yǎng)黃粉蟲幼蟲(以純麥麩為對照組)；同時以浮萍替代豆餅作為添加料，按照白菜∶麥麩∶浮萍=10∶4∶1做成混合飼料飼養(yǎng)成蟲，來研究浮萍對黃粉蟲生長發(fā)育及繁殖的影響。結(jié)果顯示：與純麥麩相比，幼蟲試驗(yàn)中各處理組的生物量增長率、飼料利用率均降低，死亡率增高，而飼喂“50%浮萍∶50%麥麩”飼料的黃粉蟲幼蟲的各指標(biāo)與對照組差異不顯著，為最佳浮萍飼料配比；在成蟲試驗(yàn)中，以浮萍為添加料的成蟲單雌產(chǎn)卵量為586.33±6.84粒，成蟲壽命為105.5±1.43 d，均顯著高于以豆餅為添加料的對照組。本研究對利用黃粉蟲轉(zhuǎn)化處理浮萍的效果做出了初步評價，即黃粉蟲取食轉(zhuǎn)化浮萍是可行的，為浮萍的生物質(zhì)利用提供參考。

浮萍；黃粉蟲；資源轉(zhuǎn)化；生長發(fā)育；繁殖

黃粉蟲TenebriomolitorL.又名面包蟲，屬于鞘翅目Coleoptera，擬步甲科Tenebrionidae，是一種重要的倉儲害蟲，呈世界性分布(劉玉升等，2010)。其體內(nèi)富含蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸和各種微量元素，是國外許多圈養(yǎng)爬行類、兩棲類、珍奇鳥類和哺乳類動物的重要飼料，也是我國特種經(jīng)濟(jì)動物養(yǎng)殖的優(yōu)質(zhì)蛋白源(劉玉升，2006)。目前，黃粉蟲作為一種人工養(yǎng)殖技術(shù)較成熟的資源昆蟲，在食品、保健品、藥品和化妝品等行業(yè)也日益受到重視(王崇均等，2015)。

黃粉蟲食性雜，抗病能力強(qiáng)，凡含有營養(yǎng)的物質(zhì)都可作為其飼料原料，如發(fā)酵的秸稈、樹葉粉、豆渣、酒糟、麥麩等(劉玉升等，2010)。王春清研究了不同比例麥麩和玉米秸稈對黃粉蟲生長性能的影響，結(jié)果顯示40%麥麩和60%玉米秸稈最適合養(yǎng)黃粉蟲(王春清等，2013)。此外，日常生活所產(chǎn)生的雜草，木屑、餐廚垃圾、廢棄蔬菜、平菇菌糠也可用于養(yǎng)殖黃粉蟲(吳福中等，2006；周本留等，2013；王世準(zhǔn)，2014；徐曉燕等，2014)。卓少明等利用水浮蓮與不同比例的麥麩混合飼喂黃粉蟲，結(jié)果表明添加各比例的水浮蓮蟲體增重情況與對照在同一水平，大大降低的了飼喂成本(卓少明和劉聰，2009)。

浮萍Lemnaminor屬浮萍科Lemnaceae浮萍屬Lemna植物，生長于池沼、水田或靜水水域，是最小的開花植物，分布遍及全世界溫暖地區(qū)(顧新嬌等，2013)，該植株具有體積小、繁殖快、營養(yǎng)價值高、能有效吸收污水中的氮磷元素等特點(diǎn)(侯文華等，2004)。到目前為止，我國學(xué)者對浮萍的發(fā)生分布、化學(xué)成分分析、能源利用、污水處理等方面做了大量研究(毛萍等，2014)。例如黃輝用浮萍處理生活污水和牛場厭氧廢水，發(fā)現(xiàn)浮萍對污水中總氮、總磷的去除率分別為95.24%、91.13%(黃輝等，2007)；Bonomo指出利用浮萍處理系統(tǒng)對BOD，COD的去除能力可達(dá)到傳統(tǒng)穩(wěn)定氧化塘處理效果(Bonomoetal.,1997)。但近年來，我國各地水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重，隨之引起的浮萍過度繁殖問題帶來了二次污染情況，而有關(guān)浮萍的生物質(zhì)利用轉(zhuǎn)化的研究相對較少，本文旨在通過研究浮萍對黃粉蟲生長發(fā)育及繁殖的影響，探討黃粉蟲處理轉(zhuǎn)化浮萍的可行性，為浮萍生物質(zhì)的有效利用做鋪墊，也為構(gòu)建污水-浮萍-黃粉蟲的生態(tài)鏈提供參考價值。

1 材料與方法

1.1 供試材料

黃粉蟲由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院環(huán)境生物與昆蟲資源研究所提供；浮萍采自山東農(nóng)業(yè)大學(xué)旁邊的河流；白菜、麥麩、豆餅購于農(nóng)貿(mào)市場。

1.2 供試儀器

GXZ智能型光照培養(yǎng)箱(寧波江南儀器廠)、9LD-35型揉切打漿機(jī)(泰安信諾農(nóng)牧機(jī)械科技有限公司)、PH050A型干燥箱(上海益恒實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)、BS200S電子天平(Max: 200 g d=0.001 g)、產(chǎn)卵篩(24 cm×18 cm×8 cm)、養(yǎng)蟲盒(28 cm×22 cm×8 cm)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 幼蟲飼料制作

將浮萍洗凈、烘干，放攪拌機(jī)中打碎，與麥麩以50%浮萍：50%麥麩，60%浮萍：40%麥麩，70%浮萍：30%麥麩，80%浮萍：20%麥麩不同比例混合、拌勻，置于80℃烘箱中烘干至恒重，裝袋備用(使用時加水使飼料含水量保持為18%)。

1.3.2 幼蟲飼養(yǎng)

選取1 cm長(7-8齡)生長良好的黃粉蟲幼蟲，每個養(yǎng)蟲盒中放置50 g，置于光照培養(yǎng)箱中飼養(yǎng)，控制溫度為(25±1)℃，相對濕度：60%±10%，光照：L∶D=12∶12。共設(shè) 4個處理：處理1為50%浮萍∶50%麥麩，處理2為60%浮萍∶40%麥麩，處理3為 70%浮萍∶30%麥麩，處理4為 80%浮萍∶20%麥麩，每個處理重復(fù)3次，純麥麩為對照組。連續(xù)飼養(yǎng)30 d，每3 d換一次料，觀察幼蟲取食狀況并計算蟲體生物量增長率、飼料轉(zhuǎn)化率、飼料利用率和死亡率。

蟲體生物量增長率(%)=(飼喂后蟲體生物量-試驗(yàn)蟲體基礎(chǔ)生物量)/試驗(yàn)蟲體基礎(chǔ)生物量×100

飼料利用率(%)=(飼喂后蟲體生物量-試驗(yàn)蟲體基礎(chǔ)生物量)/(飼料投放量-飼料剩余量)×100

飼料轉(zhuǎn)化率(%)= (飼喂后蟲體生物量-試驗(yàn)蟲體基礎(chǔ)生物量)/(飼料投放量-飼料剩余量-糞沙量)×100

死亡率(%)=死亡蟲重量/初始蟲重量×100

1.3.3 蛹期雌雄分離

選取黃粉蟲蛹若干，根據(jù)蛹期蟲體腹部末節(jié)腹面乳狀突和凹陷是否明顯區(qū)分雌雄。雌蟲：乳狀突明顯、凹陷不明顯；雄蟲：乳狀突不明顯而凹陷明顯。將分離后的雌、雄蛹分別置于鋪有麥麩的小盤中(劉寧等，2012)。

1.3.4 成蟲飼養(yǎng)

待蛹羽化后，挑選活動能力強(qiáng)的雌成蟲60頭、雄成蟲90頭，分別置于6個產(chǎn)卵篩內(nèi)，即每個產(chǎn)卵篩中有10頭雌蟲、15頭雄蟲。共設(shè)2個處理：處理1飼料為白菜、麥麩、添加料(烘干浮萍磨碎過50目篩)，處理2飼料為白菜、麥麩、添加料(豆餅?zāi)ニ檫^50目篩)，比例均為10∶4∶1，每個處理設(shè)3個重復(fù)。飼養(yǎng)過程中，青料切碎后隔1 d換 1次，添加料每3 d過后更換1次，均保證充足。每日觀察、記錄成蟲死亡和產(chǎn)卵情況，每隔1-3 d收集1次產(chǎn)卵紙并統(tǒng)計產(chǎn)卵量，直至成蟲全部死亡。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同比例的浮萍對幼蟲生長發(fā)育的影響

方差分析顯示(表1)，處理1的蟲體生物量增長率(23.32%±1.03%)、飼料利用率(40.50%±0.47%)、幼蟲死亡率(0.09%±0.03%)與對照組的生物量增長率(26.38%±0.03%)、飼料利用率(43.71%±0.03%)、死亡率(0.24%±0.02%)均差異不顯著，飼料轉(zhuǎn)化率(54.29%±0.95%)低于對照(59.08%±0.01%)，但明顯優(yōu)于其他處理組(分別為24.31%±1.57%、12.19%±0.96%、9.42%±0.44%)。隨著幼蟲飼料中浮萍含量的增加(≥60%)蟲體的生物量增長率、飼料利用率、飼料轉(zhuǎn)化率比對照組均顯著降低，死亡率增高。由此可以看出，在飼料中添加浮萍會降低蟲體的生物量增長率、飼料利用率、飼料轉(zhuǎn)化率，提高幼蟲死亡率；但與純麥麩相比，在飼料中添加適量比例的浮萍時(50%)，黃粉蟲的生長發(fā)育不會受到顯著影響，而當(dāng)飼料中添加過量浮萍(≥60%)時會對黃粉蟲的生長發(fā)育產(chǎn)生阻滯作用，且隨著浮萍含量的增加，阻滯作用越明顯。因此和其他處理組相比飼喂50%浮萍：50%麥麩飼料的黃粉蟲幼蟲生物量增長率、飼料利用率最高，死亡率最低，是浮萍飼料的最佳配比。

表1 室內(nèi)條件下幼蟲飼料中添加不同比例的浮萍對其飼養(yǎng)參數(shù)的影響Table 1 The effects on some feeding parameters of adding different proportions of Lemna minor to the larval of Tenebrio molitor under laboratory conditions

注：數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，同列數(shù)據(jù)后附不同小寫字母者表示差異顯著(P<0.05)。Note: Mean±SE,in the same row followed by different letters indicate significant differences(P<0.05).

2.2 浮萍對黃粉蟲成蟲生長發(fā)育與繁殖的影響

由方差分析可知，2個處理組黃粉蟲成蟲的平均壽命(F2,6=10.066, P=0.012)、單雌產(chǎn)卵量(F2,6=992.15,P<0.05)產(chǎn)卵天數(shù)(F2,6=46.30,P<0.05)均差異顯著。由此可見，在成蟲飼料中添加浮萍可以延長黃粉蟲成蟲壽命、提高產(chǎn)卵量、延長產(chǎn)卵天數(shù)。

由圖1可以看出，飼喂以浮萍為添加料的黃粉蟲成蟲和飼喂以豆餅為添加料的黃粉蟲成蟲分別在羽化(2015年8月12日)后的第8天(8月19日)和第13天(8月24日)第1次達(dá)到產(chǎn)卵高峰，第24天(9月4日)和第22天(9月2日)達(dá)第2次產(chǎn)卵高峰；此后，飼喂以豆餅為添加料的黃粉蟲產(chǎn)卵量逐漸減少，至第98天(11月19 日)后不再產(chǎn)卵，而飼喂以浮萍為添加料的黃粉蟲在第2次產(chǎn)卵高峰后的第10天(9月14日)、第30天(10月4日)又出現(xiàn)兩次產(chǎn)卵高峰，隨后產(chǎn)卵量逐漸減少，至成蟲羽化后的第108天(11月 29日)后不再產(chǎn)卵。飼喂浮萍的黃粉蟲成蟲的產(chǎn)卵量集中在羽化后的9-56 d，飼喂以豆餅為添加料的黃粉蟲成蟲的產(chǎn)卵量集中在羽化后的9-62 d。

圖1 不同處理組黃粉蟲1-3日平均產(chǎn)卵量時間動態(tài)Fig.1 Temporal dynamic of oviposition quantity of Tenebrio molitor in different groups注：處理1，白菜:麥麩:添加料(浮萍磨碎過50目篩)；處理2，白菜:麥麩:添加料(豆餅?zāi)ニ檫^50目篩)。Note: Treatment 1, cabbage: wheat bran: Lemna minor powder; Treatment 2, cabbage: wheat bran: bean cake powder

表2 成蟲飼料中添加浮萍的試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Result of adding Lemna minor to adult diet

注：數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，同列數(shù)據(jù)后附不同小寫字母者表示差異顯著(P<0.05)。Note: Mean±SE, in the same row followed by different letters indicate significant differences(P<0.05)

3 結(jié)論與討論

本研究表明，利用黃粉蟲轉(zhuǎn)化處理浮萍具有可行性。在幼蟲飼料中添加50%的浮萍能保證黃粉蟲幼蟲正常生長發(fā)育，其生物量增長率、飼料利用率和死亡率均與純麥麩組差異不顯著；且將浮萍替代豆餅作為成蟲飼料的添加料，能夠顯著延長成蟲壽命，提高產(chǎn)卵量。

用浮萍替代豆餅作為黃粉蟲成蟲飼料的添加料后可以顯著提高成蟲的產(chǎn)卵量、延長成蟲壽命，這與浮萍本身含有大量營養(yǎng)物質(zhì)有關(guān)。據(jù)報道，浮萍的蛋白質(zhì)含量可以和大豆相媲美，Haustein利用浮萍對蛋雞飼喂?fàn)顩r進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果同樣表明適量的浮萍對蛋雞的產(chǎn)蛋率、蛋單重沒有影響(Hausteinetal., 1994)，不僅如此，浮萍氨基酸模式非常理想，其中賴氨酸和蛋氨酸含量高于多數(shù)植物蛋白(賴氨酸是動物第一限制性氨基酸)，使得浮萍能被動物高效利用(Anh and Preston,1997；李新波等，2011)。由試驗(yàn)結(jié)果知在成蟲試驗(yàn)部分，兩處理組的成蟲壽命均達(dá)到100 d以上，與陳根富、楊兆芬等人的試驗(yàn)結(jié)果不一致，可能是由于本研究選用的黃粉蟲試蟲是在實(shí)際生產(chǎn)過程中常年選育的優(yōu)良品種，在成蟲期試驗(yàn)過程中設(shè)置的光照、溫度、濕度、雌雄比等均為黃粉蟲成蟲生長發(fā)育較為合適的條件有關(guān)(陳根富和劉團(tuán)舉，1992；楊兆芬等，1997；劉玉升，2002)。其次，試驗(yàn)過程中投喂飼料營養(yǎng)豐富、及時且充足，對于延長黃粉蟲成蟲壽命具有很大的作用，這與胡登乾等報導(dǎo)在黃粉蟲成蟲產(chǎn)卵期提高飼料營養(yǎng)成分，可延長成蟲壽命的結(jié)論相一致(胡登乾，2016)。

同樣，由試驗(yàn)結(jié)果可看出，適量的浮萍可保證黃粉蟲幼蟲的正常生長發(fā)育，而當(dāng)飼料中的浮萍過量時則會對蟲體生長產(chǎn)生阻滯作用，導(dǎo)致在相同飼養(yǎng)條件下蟲體生物量增長率、飼料轉(zhuǎn)化率降低，死亡率增高，這可能與浮萍對污水中的Cu、Cd、Pb、Hg的富集作用導(dǎo)致的重金屬在黃粉蟲體內(nèi)積累有關(guān)(高紅莉等，2011)，具體原因有待進(jìn)一步研究。

近年來，國內(nèi)黃粉蟲的飼養(yǎng)成本逐年增加，利用傳統(tǒng)飼料如麥麩，豆餅養(yǎng)殖黃粉蟲給養(yǎng)殖戶帶來了巨大壓力，使得尋找新的高效的替代性飼料迫在眉睫。而浮萍是常見的水生植物，分布廣、易收獲、容易在富營養(yǎng)化水體中滋生泛濫，并且現(xiàn)在大部分浮萍塘處于無管理狀態(tài)，嚴(yán)重影響了其污水的凈化能力，部分被打撈的浮萍也被隨意丟棄，腐爛后的氮磷會再次進(jìn)入水體造成污染，造成了惡劣的生態(tài)問題。因此若能將過度繁殖的浮萍生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用與黃粉蟲飼養(yǎng)相結(jié)合，不僅能保證黃粉蟲的產(chǎn)量和質(zhì)量，也可為解決當(dāng)前污水問題做出重要貢獻(xiàn)。

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Effects of growth, development and reproduction ofTenebriomolitorby feedingLemnaminor

WANG Qing-Chun1， LIU Yu-Sheng1*，F(xiàn)ANG Jia-Xing2

(College of Plant Protection, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, Shandong Province, China)

In order to explore the utilization ofLemnaminorbiomass in new ways, and to solve the second pollution phenomenon caused by it in wastewater.In the study, we make use of some characteristics ofTenebriomolitorL., such as omnivorous, easy to breed and can utilizate of a variety of organic biomass resources, to transform and utilizeLemnaminor.First，we driedLemnaminorto constant weight and mixed with wheat bran in different proportions(add water to keep the water content of these artificial diet at 18%): “50%Lemnaminor∶50%wheat bran”, “60%Lemnaminor: 40% wheat bran”, “70%Lemnaminor∶30% wheat bran”, “80%Lemnaminor∶20% wheat bran”to feedTenebriomolitorlarvae(pure wheat bran as the control group); Then, we useLemnaminorinstead of bean cake as additive feed to adult, in accordance with the cabbage∶wheat bran∶Lemnaminor=10∶ 4∶ 1 to make mixed artificial feed.The results showed that: in larval test, compared with pure wheat bran, each group of grouth rate and the efficiency of diet utilization were reduced, mortality increased.However, most indexes of group “50%Lemnaminor∶50% wheat bran”was not changed significantly with pure wheat bran, so it was the optimalLemnaminorfeed ratio; As with the adult test, in the group of addingLemnaminoras the addition, single female fecundity was 586.33±6.84 grain and adult longevity was 105.5±1.43 days, significantly higher than those in the control group(with bean cake as the addition).So a preliminary assessment of conversion efficiency ofLemnaminorbyTenebriomolitorindicated that feeding withLemnaminortoTenebriomolitoris feasible, and that also provides a reference for the use ofLemnaminorbiomass.

Lemnaminor;Tenebriomolitor; resource transformation; growth and development; reproduction

王清春， 劉玉升， 方加興.飼喂浮萍對黃粉蟲生長發(fā)育及繁殖的影響[J].環(huán)境昆蟲學(xué)報，2017,39(3):667-672.

國家科技支撐計劃課題(2014BAL04B00)

王清春，女，1992年生，碩士研究生，研究方向?yàn)槌鞘信c資源昆蟲學(xué)，E-mail:15236289921@163.com

*通訊作者Author for correspondence，E-mail:ysl8877@163.com

Received: 2016-03-29；接受日期Accepted: 2016-05-13

Q963;S476

A

1674-0858(2017)03-0667-06