楊 誠，劉玉升*，徐曉燕，趙 莉

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，山東泰安 271018;2.天津農(nóng)學(xué)院，天津 300384;3.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，烏魯木齊 830052)

我國是世界上的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國之一，年產(chǎn)各類農(nóng)作物秸稈約7 億t，占全世界秸稈總產(chǎn)量的20%-30%(高祥照等，2002)。玉米是我國種植的主要農(nóng)作物之一，玉米秸稈年產(chǎn)量約為2 億t(高夢祥等，2000)。目前我國約有70%的各類農(nóng)作物秸稈作為生活能源的燃料，僅28%左右作為草食家畜的飼料，另約有2%作為造紙工業(yè)及手工藝的原料(楊洪巖，2005)。玉米秸稈就地燃燒還田，或直接翻入土中還田，不但造成極大的資源浪費和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且也產(chǎn)生極大的環(huán)境污染(孫勝龍等，2006)。

玉米秸稈的肥料化、飼料化、能源化均存在一定的缺陷:玉米秸稈的有效能較低，消化能僅有4.60-10.88 M J/kg;粗纖維含量比較高，其中纖維素含量31%-40%，半纖維素和其他多糖含量為35%-48%，木質(zhì)素含量為15%-25%(韓明鵬等，2010)，整個纖維之間結(jié)構(gòu)呈穩(wěn)定的扁帶狀的微纖維，并且在微纖維之間還有牢固的氫鍵聯(lián)接，從而導(dǎo)致纖維素基本上不可溶，對各種酶的作用有極大的抵抗力(歐陽平凱和陳育如，1995)，從而大大降低了瘤胃微生物對秸稈中纖維素和半纖維素的消化降解。在生物轉(zhuǎn)化處理領(lǐng)域，牛、羊等家畜，微生物、蚯蚓都進(jìn)行了相關(guān)研究與應(yīng)用(許偉等，2011)，但尚未見有利用白星花金龜幼蟲取食轉(zhuǎn)化處理玉米秸稈的研究與實踐。

白星花金龜Protaetia brevitaris Lewis，是鞘翅目Coleoptera 金龜甲總科Scarabaeoidea 花金龜科Cetoniidae 的一個種類(王運兵等，2007)。白星花金龜幼蟲為腐食性，多在腐殖質(zhì)豐富的疏松土壤或腐熟的糞堆中生活，以腐爛的秸稈、雜草及畜禽糞便為食，不危害植物，并且對土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為易被作物吸收利用的小分子有機(jī)物有一定作用(鄭洪源等，2005)。

本試驗旨在通過研究飼喂酵化玉米秸稈對白星花金龜幼蟲生長發(fā)育的影響，找到白星花金龜取食酵化玉米秸稈的最佳發(fā)酵時間及適宜取食溫度，為白星花金龜轉(zhuǎn)化處理玉米秸稈提供理論依據(jù)，尋找到玉米秸稈資源化利用新途徑，提高玉米秸稈利用效益。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

白星花金龜幼蟲由山東農(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，選擇長勢一致的3 齡幼蟲作試驗材料;試驗用玉米秸稈取自山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)實驗站的鄭單958 品種;試驗牛糞取自山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)實驗站;實驗用EM(Effective Microorganisms，有益微生物菌群)原液購自滄州市康莊生物發(fā)酵制品有限公司。

1.2 試驗儀器

9LD-35 型秸稈粉碎機(jī)(功率:2.2 KW，主軸轉(zhuǎn)速:3500 r/min)、GXZ 智能型光照培養(yǎng)箱(寧波江南儀器廠)、JA21002 電子天平(上海精科天平廠)、PH050A 型干燥箱(上海益恒實驗儀器有限公司)、塑料桶(高30.0 cm，直徑22.6 cm)、塑料養(yǎng)蟲盒(長16 cm、寬12 cm、高6 cm)。

1.3 試驗處理

取10 mL EM 原液，加入10 g 紅糖，用自來水(陽光下暴曬3 h)稀釋500 倍，分別加入0.1%的NaCl、FeCl2配制EM 發(fā)酵菌液。曬干的玉米秸稈，用秸稈粉碎機(jī)粉碎。曬干的牛糞粉碎后備用。

1.3.1 玉米秸稈最佳發(fā)酵時間的篩選

對玉米秸稈分別進(jìn)行5 d，10 d，15 d，20 d，25 d，30 d，35 d，55 d 的腐解處理。每個養(yǎng)蟲盒放入白星花金龜3 齡幼蟲30 頭，放入不同時間腐解處理的玉米秸稈200 g，作為一個重復(fù)，每個處理設(shè)3個重復(fù)。將養(yǎng)蟲盒置于恒溫溫箱中，控制溫度為28℃±1℃，RH60%±10%。

1.3.2 白星花金龜幼蟲取食玉米秸稈最佳溫度的選擇

每個養(yǎng)蟲盒放入白星花金龜3 齡幼蟲30 頭，投放腐解玉米秸稈200 g，作為一個重復(fù)。分別設(shè)置恒溫箱溫度為16℃、20℃、24℃、28℃、32℃、36℃，同一溫度條件放置3個重復(fù)。

1.3.3 不同牛糞比例添加玉米秸稈混合飼料的篩選

飼料發(fā)酵試驗設(shè)置牛糞含量分別為0、20%、40%、60%、80%、100%6個處理，每處理3個重復(fù)。將牛糞和玉米秸稈按以上比例混合后加入配置好的EM 菌液，水分含量控制在65%，25℃下有氧發(fā)酵1 d，然后將發(fā)酵料轉(zhuǎn)入自封袋中，厭氧發(fā)酵24 d。以發(fā)酵飼料松散度2 mm 以下(10-8 分)，2-10mm(7-6 分)，10mm 以上(5-3分);棕黃色(10-8 分)，土黃色(7-6 分)，黑色(5-3 分);淡醇香味(10-8 分)，無味(7-6 分)，酸臭味(5-3 分);pH 值4.5-5.5(10-8 分)，5.5-6.5(7-6 分)，6.5-7.5(5-3 分)為評分標(biāo)準(zhǔn)(曾祥偉等，2012)。

1.3.4 白星花金龜幼蟲對添加不同比例牛糞的玉米秸稈發(fā)酵料取食的研究

根據(jù)發(fā)酵飼料評分標(biāo)準(zhǔn)從中選出發(fā)酵性狀良好的兩組處理作為白星花金龜幼蟲飼料，將純秸稈作為對照組，將幼蟲飼料放入塑料養(yǎng)蟲盒內(nèi)，每盒為1個重復(fù)，每個處理重復(fù)3 次，每個重復(fù)內(nèi)放入白星花金龜幼蟲30 頭。

1.4 生物量測定

試驗期間每5 d 測量白星花金龜幼蟲平均單體質(zhì)量、平均單體取食量，并測白星花金龜幼蟲死亡數(shù)，將死亡幼蟲揀出，補(bǔ)充生長狀態(tài)一致的幼蟲，所補(bǔ)充的幼蟲與對應(yīng)處理的飼養(yǎng)方式完全相同。連續(xù)飼養(yǎng)15 d 后，分離蟲體、蟲糞、剩余飼料、死蟲，記錄最終蟲體重、蟲糞產(chǎn)生量、剩余飼料干重，計算蟲體生物量增長率、飼料利用率、幼蟲死亡率(雷朝亮和宋秀蘭，2003;劉寧等，2012)。

取食率(%)=(添加飼料干重-剩余飼料干重)/添加飼料干重×100

消化率(%)=(取食量—排糞量)/取食量×100

轉(zhuǎn)化率(%)=增加的體重/(取食量—排糞量)×100

利用率(%)=增加體重/取食量×100

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003 軟件處理數(shù)據(jù)。采用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行顯著性分析(α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 白星花金龜幼蟲對不同發(fā)酵時間玉米秸稈取食的研究

圖1 為白星花金龜幼蟲對不同腐解天數(shù)玉米秸稈取食量的變化曲線，由圖1 可知，白星花金龜幼蟲對腐解5 d 的玉米秸稈取食量為19.07±2.56 g，此后，隨著玉米秸稈腐解時間的延長，取食量不斷增加，并在玉米秸稈秸稈腐解時間為25 d時達(dá)到最高值，取食量達(dá)到74.27±6.01 g;隨著腐解時間的繼續(xù)延長，白星花金龜3 齡幼蟲對玉米秸稈的取食量呈下降趨勢，在55 d 時，取食量降低到23.12±5.68 g，分析原因可能是由于玉米秸稈腐解時間過長，導(dǎo)致其適口性變差造成。通過實驗可以得出，玉米秸稈發(fā)酵25 d 左右即可用來飼喂白星花金龜幼蟲。

圖1 白星花金龜幼蟲對不同腐解天數(shù)玉米秸稈的取食量變化Fig.1 The RCQ of Protaetia brevitaris Lewis larvae to the different fermentation days corn straw

2.2 不同溫度下白星花金龜幼蟲取食玉米秸稈的研究

在溫度為16℃時，白星花金龜幼蟲運動較量小，取食腐解玉米秸稈量最少，僅為20.21±1.97 g;20℃-32℃間，隨溫度的升高，白星花金龜幼蟲取食量顯著增加，到32℃時取食量達(dá)到79.52±0.91 g，為各溫度條件下的最高值;蟲糞產(chǎn)量隨溫度的變化與取食量變化基本一致，在32℃時有最大蟲糞產(chǎn)量(64.38±1.29 g);幼蟲增重量方面，在28℃時，白星花金龜幼蟲增重量達(dá)到5.65±0.97 g，為各溫度處理中的最大值。

在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)在32℃時，雖然幼蟲的取食量及蟲糞產(chǎn)量都最高，但是幼蟲的活躍度及生長情況均不如28℃時，增重量(3.70±0.46 g)也顯著低于28℃，綜合以上因素，選擇28℃作為白星花金龜幼蟲取食腐解玉米秸稈的最佳溫度，見表1。

表1 不同溫度下白星花金龜幼蟲對腐解玉米秸稈的取食情況Table 1 The growth status of Protaetia brevitaris Lewis larvae to fermentation corn straw at different temperatures

2.3 不同牛糞比例添加玉米秸稈混合飼料的篩選

隨著牛糞含量的增加，不同處理發(fā)酵飼料逐漸由亮黃色變?yōu)楹诤稚?，由酸香味變成濃重的霉變味，pH 值不斷下降，發(fā)酵效果逐漸變差。由表2 可以看出，各處理評價總分呈逐漸降低趨勢。0 組同20%組差異不顯著，40%組同60%組差異不顯著，發(fā)酵效果均較好(見表2)。綜合考慮各項指標(biāo)，選擇牛糞含量較高發(fā)酵效果較好的20%組和發(fā)酵效果一般的60%組發(fā)酵飼料進(jìn)行下一步試驗。

表2 發(fā)酵飼料評分結(jié)果Table 2 Results of evaluation of fermented feed stuff(mean±SE)

2.4 白星花金龜幼蟲對不同牛糞比例添加玉米秸稈飼料取食的研究

方差分析顯示，在3個處理的測定指標(biāo)中，蟲體生物量增長率(F=5.74，P＜0.05)、蟲糞產(chǎn)生量(F=151.7，P＜0.05)、死亡率(F=9.99，P＜0.05)、取食率(F=24.17，P＜0.05)差異均顯著，并且在生物量增長率上，利用玉米秸稈發(fā)酵料飼喂白星花金龜幼蟲的增長效果(11.01%±5.25%)要明顯優(yōu)于飼喂添加牛糞的組合(3.03%±0.97%)。隨著牛糞質(zhì)量的增加，白星花金龜幼蟲對發(fā)酵飼料的取食率也隨之增加，由未添加牛糞玉米秸稈發(fā)酵料的41.77%±4.74%增長到60%牛糞添加組合的76.35%±2.39%，差異顯著。白星花金龜幼蟲的蟲糞產(chǎn)生量也明顯增加。死亡率方面，白星花金龜幼蟲取食玉米秸稈飼發(fā)酵料死亡率為5.75%±5.75%，而添加牛糞的玉米秸稈發(fā)酵料組死亡率分別為15.50%±2.75%和17.38%±3.39%，相對較高，但各處理間差異不顯著，見表3。

在3個不同飼料處理的測定指標(biāo)中，白星花金龜幼蟲的消化率(F=20.87，P＜0.05)以及對飼料利用率(F=5.56，P＜0.05)差異均顯著，但是飼料轉(zhuǎn)化率(F=0.317，P=0.736)差異并不顯著。取食玉米秸稈的處理，消化率均值達(dá)到22.75%±3.07%，比20%牛糞添加組(13.58%±3.93%)和60%牛糞添加組(6.31%±2.10%)要高，差異顯著，即隨著牛糞比例擴(kuò)大，消化率呈下降趨勢。白星花金龜幼蟲對玉米秸稈發(fā)酵料的利用率為17.51±8.50%，這明顯高于其它兩個組合(分 別 為 5.73%±4.46% 和 3.02%±1.93%)，而牛糞添加的兩個組合間無明顯差異。各處理間轉(zhuǎn)化率無明顯差異，即添加牛糞并未影響到幼蟲對飼料的轉(zhuǎn)化能力，見表4。

表3 室內(nèi)條件下幼蟲飼料中添加不同牛糞對其飼養(yǎng)參數(shù)的影響Table 3 The effects on some feeding paramters of adding different tcow dung to the larval diet of larvae of Protaetia brevitaris Lewis under laboratory conditions(mean±SE)

表4 白星花金龜幼蟲取食不同飼料消化率、利用率及轉(zhuǎn)化率比較Table 4 The digestibility，utilization and conversionrate of differentdiet compositions

3 結(jié)論與討論

本研究表明，利用白星花金龜幼蟲轉(zhuǎn)化處理玉米秸稈具有可行性，且有較好的效果。玉米秸稈發(fā)酵25 d 左右時飼喂白星花金龜幼蟲，幼蟲取食量最大。當(dāng)溫度20℃-25℃時，白星花金龜幼蟲取食量隨溫度升高不斷增加，這與劉偉、趙艷(2009)的研究結(jié)果一致。白星花金龜幼蟲取食玉米秸稈有較高的轉(zhuǎn)化率，達(dá)到63.82%±30.90%，消化率為22.75%±3.07%，利用率為17.51%±8.50%，這些指標(biāo)都顯著高于有牛糞添加的組合。

在玉米秸稈發(fā)酵料中添加牛糞，可顯著提高白星花金龜幼蟲對玉米秸稈發(fā)酵飼料的取食量，白星花金龜幼蟲蟲糞隨之增加，但是白星花金龜幼蟲死亡率從5.75%±5.75%增加到17.38%±3.39%，死亡率顯著增加，蟲體增長量率由11.01%±5.25%下降到3.03%±0.97%，蟲體增長量顯著降低。在實際飼養(yǎng)白星花金龜幼蟲的過程中，可在玉米秸稈中增添牛糞，促進(jìn)白星花金龜幼蟲對玉米秸稈的取食。

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，玉米產(chǎn)量居世界前列，玉米秸稈作為玉米生產(chǎn)的副產(chǎn)物大多未被合理利用(孫勝龍等，2006)。白星花金龜幼蟲對玉米秸稈發(fā)酵飼料具有較高的利用率和轉(zhuǎn)化率，且其幼蟲富含蛋白質(zhì)(經(jīng)測量達(dá)到49.9%)，糞便具有無異味、體積小等特點，且白星花金龜?shù)乃幱脙r值廣為世人所知:國內(nèi)外眾多學(xué)者的研究表明，白星花金龜幼蟲的提取物對肺癌A549 細(xì)胞、人宮頸癌HeLa 細(xì)胞、小鼠肝癌H22 細(xì)胞和MGC2803胃癌細(xì)胞具有較顯著的抑制增殖作用(Cai et al.，2004;Vergote et al.，2004;金龍男等，2008);在體外對巨噬細(xì)胞具有誘導(dǎo)殺滅腫瘤并增加腫瘤壞死因子產(chǎn)量的作用(Kang，2002);四川大學(xué)華西醫(yī)學(xué)中心對白星花金龜幼蟲進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)它用于治療白內(nèi)障、角膜翳等有很好的療效，目前相關(guān)滴眼液正在研制開發(fā)之中。因此，若能針對我國的實際情況，利用白星花金龜將玉米秸稈進(jìn)行轉(zhuǎn)化，既可解決秸稈焚燒和堆放造成的嚴(yán)重環(huán)境污染，還可以將玉米秸稈變廢為寶，具有十分重要的意義。

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