白星花金龟幼虫生物转化玉米秸秆营养物质的研究

●伊宏峰 王 毅 马延旭 王婕姝※

（1.吉林省蚕业科学研究院 吉林 吉林 132000；2.兰州市农业广播电视学校 甘肃 兰州 730000）

吉林省是玉米主产区之一，随着玉米产量的逐年增收，玉米秸秆的数量随之增加。玉米秸秆是一种重要的生物资源，若处理方式不合理，不仅会造成资源浪费，还会污染环境，制约生态文明的建设。将玉米秸秆进行无害化处理和合理利用，对保护环境、建设美丽乡村、加快农业绿色健康发展以及促进农村生态文明建设等方面都具有重要意义，更是实现乡村振兴的重要举措。

白星花金龟（Protaetia brevitarsisLewis）是一种鞘翅目的土栖昆虫，其幼虫为腐食性，大量存活在豆秸堆、秸秆堆、木屑堆、菌糠堆中，在吉林省野外分布极为广泛。野外环境下，幼虫期为8～9个月，幼虫依靠取食植物秸秆、腐烂落叶、菌糠等有机质，通过分解其中的营养物质，以供自身生长需要。白星花金龟幼虫虫粪有机质含量高、无刺激性气味，可作为生物肥料直接还田。3龄老熟幼虫还可直接作为活体诱饵或加工为昆虫蛋白。因此，利用白星花金龟幼虫腐食性的特点处理玉米秸秆，在秸秆资源化利用方面具有广阔的应用前景，并且利用其处理秸秆具有操作简单、成本投入较低、蛋白转化率高等特点，在减少环境压力的同时，还可得到有利用价值的产品。本试验选取玉米秸秆为试验材料，探讨白星花金龟幼虫对玉米秸秆转化力的影响，以期为实际生产应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 玉米秸秆的预处理

玉米秸秆取自吉林市附近某农村，整株为风干状态。使用秸秆揉丝机将其粉碎至＜30 mm后平铺，参照说明书的方法稀释“速腐一号”后，使用喷壶将其均匀喷洒于秸秆表面，并覆盖塑料布封闭，在室外温度下进行轻度发酵。15 d后观察发酵情况，之后每5 d观察一次，当60%以上的秸秆质地稍柔软、不干燥粗硬并有轻微发酵气味时即可进行后续试验。处理后随机取样品进行粗蛋白、粗脂肪以及氨基酸含量的测定。

1.2 供试昆虫

野外采集白星花金龟幼虫，培育成虫后进行封闭扩繁，由此得到的一代虫卵，成功孵化后取1000只刚孵化的幼虫，随机取100只放置于1个饲养箱（约50 cm×40 cm×30 cm）中，共计10组。饲养箱置于试验箱中，设置箱内环境湿度为65%，暗环境温度18℃，光照环境温度为25℃，光照周期为 L∶D=16∶8。

1.3 仪器设备

秸秆揉丝机（9ZR-1.2），可扩展试验箱（型号BXS-800，上海博迅），土壤水分速测仪（SC-3000）等。

1.4 试验方法

每个饲养箱内铺1.5 kg（干物质）预处理后的玉米秸秆，湿度控制在15%～25%，试验时间设置为40 d。试验期间，当饲养箱中存在80%以上的虫粪且有数只昆虫活动在表面时，及时补充玉米秸秆饲料并做好记录。试验结束后，将虫粪筛出，统计每个饲养箱中剩余昆虫数和鲜重，计算存活率和取食玉米秸秆量，做好记录。记录幼虫数后将昆虫烘干，计算含水量及秸秆-昆虫蛋白、秸秆-昆虫脂肪、秸秆-昆虫氨基酸的转化率。

1.5 检测方法

委托谱尼测试进行检测，粗蛋白参考GB/T 6432—2018《饲料中粗蛋白的测定凯氏定氮法》；粗脂肪参考GB/T 6433—2006《饲料中粗脂肪的测定》；氨基酸参考GB/T 18246—2019《饲料中氨基酸的测定》。

1.6 计算方法

营养物质转化力的计算方法[1]：

存活率=（1000－死亡数）/1000×100%

单头取食量=（投放饲料量－剩余饲料量）/存活数

含水率=（昆虫鲜重－昆虫干重）/昆虫鲜重×100%

取食秸秆蛋白总量=取食秸秆某种营养物质摄入量×秸秆某种营养物质含量

昆虫蛋白总量=幼虫干物质重×幼虫某种营养物质含量

秸秆-昆虫蛋白转化率=昆虫某种营养物质总量/取食秸秆某种营养物质总量×100%

不计虫粪中营养成分含量。

2 结果与分析

2.1 处理后玉米秸秆及试验昆虫营养成分检测

在第30天时，将预处理的轻度发酵玉米秸秆处理完毕用于本次试验，试验结束后将昆虫干燥处理，并进行营养成分检测，结果见表1。

表1 轻度发酵后的玉米秸秆及试验昆虫营养物质含量

2.2 试验昆虫调查结果

试验时间结束，调查计算发现试验昆虫平均存活率为93.2%，培养2.38 kg新鲜幼虫，共计取食秸秆量24.5 kg（干物质）；干燥处理后，测得幼虫平均含水率为73.8%，幼虫干物质占比26.2%；40 d试验期内，平均取食量为26.3 g/只；平均3龄幼虫干重0.67 g/只。

2.3 白星花金龟幼虫对玉米秸秆营养物质的生物转化率统计结果

干物质状态下，单只幼虫生物转化26.3 g玉米秸秆，可产生0.67 g幼虫，因此，

秸秆-昆虫蛋白转化率=（0.67×50.8）/（26.3×6.6）×100%=19.61%；

秸秆-昆虫脂肪转 化 率=（0.67×0.6）/（26.3×1.0）×100%=1.53%；

秸秆-昆虫氨基酸转化率=（0.67×48.49）/（26.3×4.5）×100%=27.45%。

3 讨论

由于本次试验调查使用的昆虫数量较大，虫粪回收易出现较大误差，因此并没有检测白星花金龟幼虫虫粪中各种营养物质的含量并计算取食—排泄—增重的转化率，而是从较低品质的秸秆向较高品质的昆虫的营养物质生物转化进行分析。

张广杰等[2]研究表明，白星花金龟单雌产卵量可达数十粒到一百多粒，其繁殖力强。若按照此基数进行估算，每百对成虫所产的幼虫为1000～10 000只，按照本次试验的调查计算结果，百对成虫至少可以分解玉米秸秆26.3～263 kg，甚至更多，可产生670～6700 g干燥幼虫。这种方法不仅低成本解决了玉米秸秆利用的问题，还通过昆虫这一生物链成功转化为昆虫蛋白、氨基酸以及虫粪有机肥，串联起生物链中“变废为宝”的产业链条，所产生的昆虫可提供多种应用和研发思路。

从饲料应用角度看，将适口性差的秸秆类粗饲料转变为适口性佳的动物性蛋白质饲料，可广泛应用于渔业、畜牧养殖业方面的生产和推广，降低饲养成本，提高养殖效率；从医药行业领域看，白星花金龟幼虫属于蛴螬类，具有药用价值，其药理作用已在临床上得到应用。

白星花金龟幼虫具有很广阔的应用前景。利用白星花金龟幼虫取食玉米秸秆这种特性可获取更具研发价值的昆虫，同时从源头治理了白星花金龟成虫对植物带来的危害，这种模式可以在微循环型家庭农场和玉米产区进行推广应用。由于白星花金龟具有利、弊双面性，在实际的生产应用中要确保成虫的扩繁以及幼虫的饲养在安全和相对封闭的环境下进行，避免繁殖季节成虫对水果、作物等带来危害。