張廣杰,王倩,劉玉升,李增安

白星花金龜幼蟲對不同酵化周期四種物料的轉(zhuǎn)化力研究

張廣杰,王倩,劉玉升*,李增安

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

本研究選取玉米秸稈、小麥秸稈、花生殼3種生產(chǎn)性物料和衛(wèi)生紙1種生活性物料，開展了白星花金龜幼蟲對不同酵化周期4種物料的轉(zhuǎn)化力研究。結(jié)果表明，4種物料的最佳酵化周期分別是玉米秸稈25 d、小麥秸稈30 d、花生殼35 d和衛(wèi)生紙35 d，最佳酵化周期下，白星花金龜3齡幼蟲對4種物料的轉(zhuǎn)化力順序為：東亞飛蝗糞砂（對照）＞玉米秸稈＞小麥秸稈＞花生殼＞衛(wèi)生紙。每取食100 g酵化玉米秸稈、小麥秸稈、花生殼，可分別轉(zhuǎn)化3齡蟲體4.63 g和蟲糞77.32 g、蟲體3.11 g和蟲糞73.57 g、蟲體2.39 g，蟲糞83.89 g，而取食酵化衛(wèi)生紙的轉(zhuǎn)化效果較差，蟲體呈負(fù)增長，但近似消化率達21.11%±0.25%?？赏ㄟ^針對性篩選腐解特定物料的微生物或通過富含氮源和碳源的物料之間配伍酵化，進一步提高白星花金龜幼蟲對物料的轉(zhuǎn)化力。白星花金龜幼蟲應(yīng)用于轉(zhuǎn)化處理廢棄的玉米秸稈、小麥秸稈和花生殼是可行的，本實驗可為其應(yīng)用于更多種類有機廢棄物的轉(zhuǎn)化處理上提供借鑒。

白星花金龜; 飼料; 轉(zhuǎn)化力

白星花金龜Lewis隸屬于鞘翅目Coleoptera花金龜科Cetoniidae，成蟲寄主多達幾百種、生活力強、全國性分布，在自然界具有一定的危害性[1-3]。其幼蟲為腐食性蠐螬，對生態(tài)環(huán)境友好，在自然界中存在于腐爛的秸稈、爛草堆、久放的畜禽糞便等有機廢棄物中。劉玉升等人已開展利用白星花金龜幼蟲轉(zhuǎn)化處理玉米秸稈、食用菌菌糠等有機廢棄物的研究，現(xiàn)已取得初步的成效[4-7]。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，2015年全國秸稈理論資源量為10.4億t，可收集資源量約為9億t，利用量約為7.2億t，秸稈綜合利用率達到80.1%，但剩余近2億t在禁燒秸稈的壓力下只能被隨意堆棄[8]。2017年我國生活用紙消費量達890萬t，而未見有資源化利用的研究[9]。為進一步開展更深入、更多種類的有機廢棄物白星花金龜幼蟲過腹轉(zhuǎn)化研究，為相應(yīng)物料的生物轉(zhuǎn)化處理提供技術(shù)方案。本文選取玉米秸稈、小麥秸稈、花生殼3種生產(chǎn)性和衛(wèi)生紙1種生活性試驗物料，開展白星花金龜幼蟲對不同酵化周期4種物料的轉(zhuǎn)化力研究，以期為實際生產(chǎn)應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 實驗原料玉米秸稈和小麥秸稈（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植保試驗站）、花生殼（泰安市良莊鎮(zhèn)花生加工廠）、衛(wèi)生紙（泰安市五馬市場超市）、對照（CK）：東亞飛蝗(Meyen) 糞砂和白星花金龜（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植保試驗站），RW促腐劑（鶴壁市人元生物技術(shù)發(fā)展有限公司）。

1.1.2 主要實驗儀器或器具智能人工氣候箱（RZX-380A，寧波江南儀器廠制造）、高速多功能粉碎機（WJX-800A型，上海緣沃工貿(mào)有限公司）、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9076A型，上海精宏實驗設(shè)備有限公司）、電冰箱（BC/BD-147NA，澳柯瑪股份有限公司）、電子臺秤（A11B-LED型，中國凱飛集團）、電子天平（JM-A10002型，余姚市紀(jì)銘稱重核驗設(shè)備有限公司）、家用微波爐（M1-L202B型，廣東美的廚房電器制造有限公司）、分離篩（8目、12目、16目）、養(yǎng)殖盒等。

1.2 實驗方法

分別取粉碎過16目篩后的玉米秸稈、小麥秸稈、花生殼、衛(wèi)生紙、東亞飛蝗糞砂250 kg，添加1‰ RW促腐劑（cfu≥10.0×109/g），調(diào)節(jié)各自物料含水量為70%，堆成饅頭狀并加蓋塑料薄膜好氧酵化，每5 d于堆體中心取樣2 kg，取樣后翻堆，每次取樣后將樣品置于4擋冷凍保存，一直取到第35 d。取樣完成后，將樣品在50 ℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎后過16目篩后備用。選擇3齡初期相同狀態(tài)的白星花金龜幼蟲作為供試蟲體，每個物料分為酵化5 d、10 d、15 d、20 d、25 d、30 d、35 d 7個處理，每標(biāo)準(zhǔn)盒（1000 mL，17 cm×11.5 cm×6.5 cm）加干料60 g，調(diào)節(jié)并控制物料含水量為50%，分別放入大小一致3齡幼蟲15頭，記錄初始重量后置于智能人工氣候箱(T=25 ℃、L:D=12:12、RH=75%±5%)中培養(yǎng)，每天觀察幼蟲死亡情況，并及時補充條件一致的蟲體。連續(xù)飼喂10 d，第11天將蟲體揀出稱鮮重，將剩余物料、蟲糞和部分蟲體烘干，稱量累計增重量、取食量和排糞量（均以干重計），參考文獻計算飼料利用率、蟲體轉(zhuǎn)化率、蟲糞轉(zhuǎn)化率、近似消化率和死亡率[10]。

計算公式（質(zhì)量單位g）：飼料利用率（ECI）=（總飼料量－剩余飼料量）/總飼料量×100%

蟲體轉(zhuǎn)化率（ECD）=蟲體增重量/（取食量－排糞量）×100%

蟲糞轉(zhuǎn)化率（ECD）=蟲糞量/（取食量－蟲體增重量）×100%

近似消化率（AD）=（取食量－排糞量）/取食量×100%

死亡率=死亡蟲數(shù)/供試蟲數(shù)×100%

1.3 數(shù)據(jù)處理

運用IBM SPSS Statistics 23對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計平均值及標(biāo)準(zhǔn)誤，對不同處理進行單因素方差分析（One-Way ANOVA），對不同處理間的差異進行Tukey多重比較分析（＜0.05）。應(yīng)用Microsoft Excel 2013記錄、整理數(shù)據(jù)和繪制表格。

表1 白星花金龜3齡幼蟲對不同酵化周期玉米秸稈的轉(zhuǎn)化力

注：重量以干物質(zhì)重計。下表同。

Note: The weight is based on the dry matter. The same as follows.

2 結(jié)果與分析

由表1可知，隨酵化周期的延長，白星花金龜幼蟲累計增重量呈現(xiàn)先增后減的趨勢，而累計死亡率與之相反，都為25 d下最佳。累計取食量和累計排糞量呈正相關(guān)上升趨勢，35 d的累計取食量和排糞量均最大，但35 d下累計增重量低于25 d，且差異顯著；可以得出，玉米秸稈的最佳酵化周期為25 d，此條件下，折合每取食100 g酵化玉米秸稈，可轉(zhuǎn)化3齡蟲體4.63 g，蟲糞77.32 g。

表2 白星花金龜3齡幼蟲對不同酵化周期小麥秸稈的轉(zhuǎn)化力

由表2可知，隨酵化周期的延長，白星花金龜幼蟲累計增重量和累計死亡率都在30 d處出現(xiàn)拐點，達到最佳，且累計增重量與其他處理差異顯著。35 d下累計取食量和排糞量最佳，且與其他處理差異顯著；綜合比較，小麥秸稈的最佳酵化周期為30 d，此條件下，折合每取食100 g酵化小麥秸稈，可轉(zhuǎn)化3齡蟲體3.11 g，蟲糞73.57 g。

表3 白星花金龜3齡幼蟲對不同酵化周期的花生殼的轉(zhuǎn)化力

由表3可知，白星花金龜幼蟲累計增重量、累計取食量、排糞量都隨酵化周期的延長而增加，均在35 d下達到最大，且與其他處理差異顯著。累計死亡率隨酵化周期的延長由5 d下的31.11%±2.22%顯著下降到35 d下的2.22%±2.22%?？梢缘贸觯ㄉ鷼さ淖罴呀突芷跒?5 d，此條件下，折合每取食100 g酵化花生殼，可轉(zhuǎn)化3齡蟲體2.39 g，蟲糞83.89 g。

表4 白星花金龜3齡幼蟲對不同酵化周期衛(wèi)生紙的轉(zhuǎn)化力

由表4可知，取食酵化衛(wèi)生紙的白星花金龜幼蟲累計增重量均為負(fù)值，但隨酵化周期的延長，體重減少量、累計死亡率逐漸降低。35 d下累計取食量和排糞量最佳，且與其他處理差異顯著；35 d下蟲體增重量表現(xiàn)最佳，但與25 d和30 d差異不顯著，可以得出，35 d下表現(xiàn)最佳。

表5 白星花金龜3齡幼蟲對最佳酵化周期下4種物料的轉(zhuǎn)化力差異

由表5可知，玉米秸稈蟲體轉(zhuǎn)化率最高，且與其他處理差異顯著；小麥秸稈的近似消化率最高，但與對照東亞飛蝗糞沙無差異；花生殼的蟲糞轉(zhuǎn)化率最高，但近似消化率最低，且與各處理差異顯著；衛(wèi)生紙表現(xiàn)最差，具有高死亡率和負(fù)的蟲體轉(zhuǎn)化率，其他物料的死亡率均較低且無差異；4種物料的飼料利用率均低于對照，最佳酵化周期上玉米秸稈和對照相當(dāng)，其余均長于對照，綜合比較可以得出，白星花金龜幼蟲對4種物料的轉(zhuǎn)化力順序為CK（東亞飛蝗糞砂）＞玉米秸稈＞小麥秸稈＞花生殼＞衛(wèi)生紙。

3 結(jié)論與討論

本研究表明，白星花金龜3齡幼蟲對應(yīng)的玉米秸稈、小麥秸稈、花生殼、衛(wèi)生紙4種物料的最佳酵化周期分別是25 d、30 d、35 d、35 d。鑒于本實驗僅取樣到35 d，玉米秸稈和小麥秸稈的結(jié)果較為可靠，花生殼和衛(wèi)生紙的最佳酵化周期需要延長取樣時間后進一步驗證。最佳酵化周期的確定與預(yù)處理中微生物酵化進程對幼蟲轉(zhuǎn)化物料存在既促進又競爭作用有關(guān)，而決定因素為物料種類。因此，可以針對不同物料實驗確定最佳酵化周期，而不必等到完全腐熟，不僅可以縮短酵化周期，而且能提高幼蟲轉(zhuǎn)化力。

最佳酵化周期下，經(jīng)折合：每取食100 g酵化玉米秸稈，可轉(zhuǎn)化3齡蟲體4.63 g，蟲糞77.32 g；每取食100 g酵化小麥秸稈，可轉(zhuǎn)化3齡蟲體3.11 g，蟲糞73.57 g；每取食100 g酵化花生殼，可轉(zhuǎn)化3齡蟲體2.39 g，蟲糞83.89 g；而取食酵化衛(wèi)生紙的轉(zhuǎn)化效果差，不但蟲體增重量是負(fù)值，死亡率也較高。白星花金龜3齡幼蟲對4種物料的轉(zhuǎn)化力順序為東亞飛蝗糞砂（CK）＞玉米秸稈＞小麥秸稈＞花生殼＞衛(wèi)生紙，物料種類是決定性因素，生物因素也非常關(guān)鍵。玉米和小麥秸稈同為禾本科作物產(chǎn)物，東亞飛蝗糞砂是禾本科飼草秸稈經(jīng)東亞飛蝗取食后排泄得來，趙燦的研究表明，東亞飛蝗對秸稈中纖維素的分解率達15.10%，可為本實驗白星花金龜3齡幼蟲對東亞飛蝗糞砂的轉(zhuǎn)化力優(yōu)于玉米和小麥秸稈提供依據(jù)[11]；花生殼中木質(zhì)素含量較高，衛(wèi)生紙的材質(zhì)全部是木質(zhì)素，而本實驗促腐劑微生物組成中針對木質(zhì)素分解的微生物含量較低，因而造成對衛(wèi)生紙的轉(zhuǎn)化力最差。值得注意的是，白星花金龜?shù)木捉老湍c道微生物的功能也不能忽視，對酵化35 d的衛(wèi)生紙的近似消化率達21.11%±0.25%。下一步可針對性的篩選、培養(yǎng)腸道微生物中對特定物料分解能力強的種類，配制成微生態(tài)制劑應(yīng)用到相應(yīng)物料的好氧酵化預(yù)處理上[12]。物料C/N比也是影響微生物酵化的一個重要因素，研究表明，物料C/N在(20~35):1之間酵化效果較好，往往是單一物料很難滿足這一范圍[13,14]。因此，下一步可以開展富含氮源的物料與富含碳源的物料配伍酵化，例如，可以將富含碳源的作物秸稈、蔬菜秧蔓、衛(wèi)生紙等與富含氮源的畜禽糞便、餐廚垃圾等配制成不同比例的配方物料，以尋求最佳酵化效果和提高白星花金龜幼蟲對物料的轉(zhuǎn)化力。

白星花金龜具有利害雙重性，危害性主要體現(xiàn)在成蟲對農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)寄主的取食破壞。但幼蟲不僅能夠應(yīng)用于轉(zhuǎn)化處理農(nóng)作物秸稈、蔬菜秧蔓、畜禽糞便等有機廢棄物，而且是理想的蛋白源、傳統(tǒng)中藥的一種[15,16]。蟲糞砂干燥無味、富含有機質(zhì)、營養(yǎng)豐富，是一種良好的有機肥[17]。為發(fā)揮白星花金龜有益的一面，可在自然界中收集種源，置于兩重紗網(wǎng)中防逃和防天敵，成蟲飼喂腐爛或殘余水果，提供酵化物料作為產(chǎn)卵基質(zhì)和幼蟲飼料來繁育幼蟲，幼蟲用于處理生產(chǎn)性或生活性有機廢棄物，并得到高價值的蟲體和蟲糞砂資源，實現(xiàn)化害為利的轉(zhuǎn)變。本文僅開展了5種物料在不同酵化周期下白星花金龜幼蟲轉(zhuǎn)化力研究，白星花金龜幼蟲對東亞飛蝗糞砂、玉米秸稈、小麥秸稈、花生殼4種生產(chǎn)性有機廢棄物的轉(zhuǎn)化效果較好，下一步可根據(jù)本實驗結(jié)果開展更深入、更多種類有機廢棄物的白星花金龜幼蟲轉(zhuǎn)化力實驗，以期為實際生產(chǎn)應(yīng)用提供技術(shù)方案和奠定理論基礎(chǔ)。

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Study on the Transformation Capability of Four Materials in Different Fermentation Cycles Fed by(Coleoptera: Cetoniidae) Larvae

ZHANG Guang-jie, WANG Qian, LIU Yu-sheng*, LI Zeng-an

271018,

Three kinds of productive materials namely corn stalk, wheat stalk, and peanut shell and one kind of domestic material namely toilet paper were selected in this study, studies on the transformation capability ofLewis larvae feeding four materials under different fermentation cycle were carried out. The results showed that the optimal fermentation cycle of four materials were corn stalk 25 d, wheat stalk 30 d, peanut shell 35d and toilet paper 35 d. Under the optimal fermentation cycle, the order of transformation capability of the 3rd instar larvae taking four materials was(Meyen) dung-sand (CK) > corn stalk> wheat stalk> peanut shell> toilet paper. Each 100g fermented corn stalk, wheat stalk, peanut shell can correspondingly convert 3rd instar larvae(4.63 g) and dung-sand (77.32 g), larvae (3.11 g) and dung-sand (73.57 g), larvae (2.39 g) and dung-sand (83.89 g). The transformtion effect of larvae to feed the fermented toilet paper is poor, and the larvae has a negative growth, but the approximate digestibility is 21.11%±0.25%. The transformation capability oflarvae to the materials can be further improved by targeted screening of microorganisms that decompose specific materials or by fermentation combining materials rich in nitrogen source with carbon source. It is feasible to applylarvae to the transformation of wasted corn stalk, wheat stalk and peanut shell. This experiment can provide a reference for the application oflarvae to the transformation treatment of more kinds of organic waste.

Lewis; food; transformation capability

S433.5

A

1000-2324(2019)05-0764-04

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.05.006

2018-12-28

2019-03-05

山東省重點研發(fā)計劃:設(shè)施蔬菜病蟲精準(zhǔn)測報與綠色防控技術(shù)(2017CXGC0207)

張廣杰(1991-),男,碩士研究生,研究方向:城市與資源昆蟲學(xué). E-mail:18763828272@163.com

Author for correspondence. E-mail:ysl8877@163.com