白星花金龟幼虫对不同酵化周期四种物料的转化力研究

张广杰,王倩,刘玉升,李增安

白星花金龟幼虫对不同酵化周期四种物料的转化力研究

张广杰,王倩,刘玉升*,李增安

山东农业大学植物保护学院, 山东 泰安 271018

本研究选取玉米秸秆、小麦秸秆、花生壳3种生产性物料和卫生纸1种生活性物料，开展了白星花金龟幼虫对不同酵化周期4种物料的转化力研究。结果表明，4种物料的最佳酵化周期分别是玉米秸秆25 d、小麦秸秆30 d、花生壳35 d和卫生纸35 d，最佳酵化周期下，白星花金龟3龄幼虫对4种物料的转化力顺序为：东亚飞蝗粪砂（对照）＞玉米秸秆＞小麦秸秆＞花生壳＞卫生纸。每取食100 g酵化玉米秸秆、小麦秸秆、花生壳，可分别转化3龄虫体4.63 g和虫粪77.32 g、虫体3.11 g和虫粪73.57 g、虫体2.39 g，虫粪83.89 g，而取食酵化卫生纸的转化效果较差，虫体呈负增长，但近似消化率达21.11%±0.25%。可通过针对性筛选腐解特定物料的微生物或通过富含氮源和碳源的物料之间配伍酵化，进一步提高白星花金龟幼虫对物料的转化力。白星花金龟幼虫应用于转化处理废弃的玉米秸秆、小麦秸秆和花生壳是可行的，本实验可为其应用于更多种类有机废弃物的转化处理上提供借鉴。

白星花金龟; 饲料; 转化力

白星花金龟Lewis隶属于鞘翅目Coleoptera花金龟科Cetoniidae，成虫寄主多达几百种、生活力强、全国性分布，在自然界具有一定的危害性[1-3]。其幼虫为腐食性蛴螬，对生态环境友好，在自然界中存在于腐烂的秸秆、烂草堆、久放的畜禽粪便等有机废弃物中。刘玉升等人已开展利用白星花金龟幼虫转化处理玉米秸秆、食用菌菌糠等有机废弃物的研究，现已取得初步的成效[4-7]。据调查统计，2015年全国秸秆理论资源量为10.4亿t，可收集资源量约为9亿t，利用量约为7.2亿t，秸秆综合利用率达到80.1%，但剩余近2亿t在禁烧秸秆的压力下只能被随意堆弃[8]。2017年我国生活用纸消费量达890万t，而未见有资源化利用的研究[9]。为进一步开展更深入、更多种类的有机废弃物白星花金龟幼虫过腹转化研究，为相应物料的生物转化处理提供技术方案。本文选取玉米秸秆、小麦秸秆、花生壳3种生产性和卫生纸1种生活性试验物料，开展白星花金龟幼虫对不同酵化周期4种物料的转化力研究，以期为实际生产应用提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 实验原料玉米秸秆和小麦秸秆（山东农业大学植保试验站）、花生壳（泰安市良庄镇花生加工厂）、卫生纸（泰安市五马市场超市）、对照（CK）：东亚飞蝗(Meyen) 粪砂和白星花金龟（山东农业大学植保试验站），RW促腐剂（鹤壁市人元生物技术发展有限公司）。

1.1.2 主要实验仪器或器具智能人工气候箱（RZX-380A，宁波江南仪器厂制造）、高速多功能粉碎机（WJX-800A型，上海缘沃工贸有限公司）、电热恒温鼓风干燥箱（DHG-9076A型，上海精宏实验设备有限公司）、电冰箱（BC/BD-147NA，澳柯玛股份有限公司）、电子台秤（A11B-LED型，中国凯飞集团）、电子天平（JM-A10002型，余姚市纪铭称重核验设备有限公司）、家用微波炉（M1-L202B型，广东美的厨房电器制造有限公司）、分离筛（8目、12目、16目）、养殖盒等。

1.2 实验方法

分别取粉碎过16目筛后的玉米秸秆、小麦秸秆、花生壳、卫生纸、东亚飞蝗粪砂250 kg，添加1‰ RW促腐剂（cfu≥10.0×109/g），调节各自物料含水量为70%，堆成馒头状并加盖塑料薄膜好氧酵化，每5 d于堆体中心取样2 kg，取样后翻堆，每次取样后将样品置于4挡冷冻保存，一直取到第35 d。取样完成后，将样品在50 ℃的烘箱中烘干至恒重，粉碎后过16目筛后备用。选择3龄初期相同状态的白星花金龟幼虫作为供试虫体，每个物料分为酵化5 d、10 d、15 d、20 d、25 d、30 d、35 d 7个处理，每标准盒（1000 mL，17 cm×11.5 cm×6.5 cm）加干料60 g，调节并控制物料含水量为50%，分别放入大小一致3龄幼虫15头，记录初始重量后置于智能人工气候箱(T=25 ℃、L:D=12:12、RH=75%±5%)中培养，每天观察幼虫死亡情况，并及时补充条件一致的虫体。连续饲喂10 d，第11天将虫体拣出称鲜重，将剩余物料、虫粪和部分虫体烘干，称量累计增重量、取食量和排粪量（均以干重计），参考文献计算饲料利用率、虫体转化率、虫粪转化率、近似消化率和死亡率[10]。

计算公式（质量单位g）：饲料利用率（ECI）=（总饲料量－剩余饲料量）/总饲料量×100%

虫体转化率（ECD）=虫体增重量/（取食量－排粪量）×100%

虫粪转化率（ECD）=虫粪量/（取食量－虫体增重量）×100%

近似消化率（AD）=（取食量－排粪量）/取食量×100%

死亡率=死亡虫数/供试虫数×100%

1.3 数据处理

运用IBM SPSS Statistics 23对试验数据进行统计分析，统计平均值及标准误，对不同处理进行单因素方差分析（One-Way ANOVA），对不同处理间的差异进行Tukey多重比较分析（＜0.05）。应用Microsoft Excel 2013记录、整理数据和绘制表格。

表1 白星花金龟3龄幼虫对不同酵化周期玉米秸秆的转化力

注：重量以干物质重计。下表同。

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

2 结果与分析

由表1可知，随酵化周期的延长，白星花金龟幼虫累计增重量呈现先增后减的趋势，而累计死亡率与之相反，都为25 d下最佳。累计取食量和累计排粪量呈正相关上升趋势，35 d的累计取食量和排粪量均最大，但35 d下累计增重量低于25 d，且差异显著；可以得出，玉米秸秆的最佳酵化周期为25 d，此条件下，折合每取食100 g酵化玉米秸秆，可转化3龄虫体4.63 g，虫粪77.32 g。

表2 白星花金龟3龄幼虫对不同酵化周期小麦秸秆的转化力

由表2可知，随酵化周期的延长，白星花金龟幼虫累计增重量和累计死亡率都在30 d处出现拐点，达到最佳，且累计增重量与其他处理差异显著。35 d下累计取食量和排粪量最佳，且与其他处理差异显著；综合比较，小麦秸秆的最佳酵化周期为30 d，此条件下，折合每取食100 g酵化小麦秸秆，可转化3龄虫体3.11 g，虫粪73.57 g。

表3 白星花金龟3龄幼虫对不同酵化周期的花生壳的转化力

由表3可知，白星花金龟幼虫累计增重量、累计取食量、排粪量都随酵化周期的延长而增加，均在35 d下达到最大，且与其他处理差异显著。累计死亡率随酵化周期的延长由5 d下的31.11%±2.22%显著下降到35 d下的2.22%±2.22%。可以得出，花生壳的最佳酵化周期为35 d，此条件下，折合每取食100 g酵化花生壳，可转化3龄虫体2.39 g，虫粪83.89 g。

表4 白星花金龟3龄幼虫对不同酵化周期卫生纸的转化力

由表4可知，取食酵化卫生纸的白星花金龟幼虫累计增重量均为负值，但随酵化周期的延长，体重减少量、累计死亡率逐渐降低。35 d下累计取食量和排粪量最佳，且与其他处理差异显著；35 d下虫体增重量表现最佳，但与25 d和30 d差异不显著，可以得出，35 d下表现最佳。

表5 白星花金龟3龄幼虫对最佳酵化周期下4种物料的转化力差异

由表5可知，玉米秸秆虫体转化率最高，且与其他处理差异显著；小麦秸秆的近似消化率最高，但与对照东亚飞蝗粪沙无差异；花生壳的虫粪转化率最高，但近似消化率最低，且与各处理差异显著；卫生纸表现最差，具有高死亡率和负的虫体转化率，其他物料的死亡率均较低且无差异；4种物料的饲料利用率均低于对照，最佳酵化周期上玉米秸秆和对照相当，其余均长于对照，综合比较可以得出，白星花金龟幼虫对4种物料的转化力顺序为CK（东亚飞蝗粪砂）＞玉米秸秆＞小麦秸秆＞花生壳＞卫生纸。

3 结论与讨论

本研究表明，白星花金龟3龄幼虫对应的玉米秸秆、小麦秸秆、花生壳、卫生纸4种物料的最佳酵化周期分别是25 d、30 d、35 d、35 d。鉴于本实验仅取样到35 d，玉米秸秆和小麦秸秆的结果较为可靠，花生壳和卫生纸的最佳酵化周期需要延长取样时间后进一步验证。最佳酵化周期的确定与预处理中微生物酵化进程对幼虫转化物料存在既促进又竞争作用有关，而决定因素为物料种类。因此，可以针对不同物料实验确定最佳酵化周期，而不必等到完全腐熟，不仅可以缩短酵化周期，而且能提高幼虫转化力。

最佳酵化周期下，经折合：每取食100 g酵化玉米秸秆，可转化3龄虫体4.63 g，虫粪77.32 g；每取食100 g酵化小麦秸秆，可转化3龄虫体3.11 g，虫粪73.57 g；每取食100 g酵化花生壳，可转化3龄虫体2.39 g，虫粪83.89 g；而取食酵化卫生纸的转化效果差，不但虫体增重量是负值，死亡率也较高。白星花金龟3龄幼虫对4种物料的转化力顺序为东亚飞蝗粪砂（CK）＞玉米秸秆＞小麦秸秆＞花生壳＞卫生纸，物料种类是决定性因素，生物因素也非常关键。玉米和小麦秸秆同为禾本科作物产物，东亚飞蝗粪砂是禾本科饲草秸秆经东亚飞蝗取食后排泄得来，赵灿的研究表明，东亚飞蝗对秸秆中纤维素的分解率达15.10%，可为本实验白星花金龟3龄幼虫对东亚飞蝗粪砂的转化力优于玉米和小麦秸秆提供依据[11]；花生壳中木质素含量较高，卫生纸的材质全部是木质素，而本实验促腐剂微生物组成中针对木质素分解的微生物含量较低，因而造成对卫生纸的转化力最差。值得注意的是，白星花金龟的咀嚼消化和肠道微生物的功能也不能忽视，对酵化35 d的卫生纸的近似消化率达21.11%±0.25%。下一步可针对性的筛选、培养肠道微生物中对特定物料分解能力强的种类，配制成微生态制剂应用到相应物料的好氧酵化预处理上[12]。物料C/N比也是影响微生物酵化的一个重要因素，研究表明，物料C/N在(20~35):1之间酵化效果较好，往往是单一物料很难满足这一范围[13,14]。因此，下一步可以开展富含氮源的物料与富含碳源的物料配伍酵化，例如，可以将富含碳源的作物秸秆、蔬菜秧蔓、卫生纸等与富含氮源的畜禽粪便、餐厨垃圾等配制成不同比例的配方物料，以寻求最佳酵化效果和提高白星花金龟幼虫对物料的转化力。

白星花金龟具有利害双重性，危害性主要体现在成虫对农林业生产寄主的取食破坏。但幼虫不仅能够应用于转化处理农作物秸秆、蔬菜秧蔓、畜禽粪便等有机废弃物，而且是理想的蛋白源、传统中药的一种[15,16]。虫粪砂干燥无味、富含有机质、营养丰富，是一种良好的有机肥[17]。为发挥白星花金龟有益的一面，可在自然界中收集种源，置于两重纱网中防逃和防天敌，成虫饲喂腐烂或残余水果，提供酵化物料作为产卵基质和幼虫饲料来繁育幼虫，幼虫用于处理生产性或生活性有机废弃物，并得到高价值的虫体和虫粪砂资源，实现化害为利的转变。本文仅开展了5种物料在不同酵化周期下白星花金龟幼虫转化力研究，白星花金龟幼虫对东亚飞蝗粪砂、玉米秸秆、小麦秸秆、花生壳4种生产性有机废弃物的转化效果较好，下一步可根据本实验结果开展更深入、更多种类有机废弃物的白星花金龟幼虫转化力实验，以期为实际生产应用提供技术方案和奠定理论基础。

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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

山东省重点研发计划:设施蔬菜病虫精准测报与绿色防控技术(2017CXGC0207)

张广杰(1991-),男,硕士研究生,研究方向:城市与资源昆虫学. E-mail:18763828272@163.com

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