摘 要：【目的】研究白星花金龜取食葡萄枝條的高效腐解條件和轉(zhuǎn)化參數(shù)優(yōu)化，為葡萄枝條的資源化利用提供新路徑。

【方法】以粉碎的葡萄枝條為主要原料，開展腐解菌劑、牛糞配比（%）和酵化天數(shù)（d）的3因素5水平正交試驗(yàn)，測定幼蟲對物料的轉(zhuǎn)化力，篩選并驗(yàn)證白星花金龜幼蟲取食葡萄枝條的最優(yōu)組合。

【結(jié)果】牛糞配比在第10、15、25和30 d達(dá)到顯著差異水平，牛糞配比越高，其溫度越高，酵化速度越好，添加菌劑和牛糞對物料的酵化有較好的促進(jìn)作用；每120 g的葡萄枝條原料，輔加80 g的牛糞，添加1‰VT菌劑，發(fā)酵25 d后，獲得配合飼料96 g，經(jīng)白星花金龜3齡幼蟲轉(zhuǎn)化后，蟲砂量為（77.53±22.43） g，蟲體轉(zhuǎn)化率（37.16%±0.04%），蟲砂轉(zhuǎn)化率為（84.99%±0.01%），蟲砂收獲系數(shù)（59.47%±0.04%），有機(jī)物料利用率在（61.17%±0.02%）。

【結(jié)論】白星花金龜3齡幼蟲對發(fā)酵葡萄枝條飼料具有較好的轉(zhuǎn)化力，添加1%VT菌劑、40%牛糞，酵化25 d為最佳酵化方案。

關(guān)鍵詞：葡萄枝條；白星花金龜幼蟲；腐解菌劑；生物轉(zhuǎn)化；資源化利用

中圖分類號：S432"" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"" 文章編號：1001-4330（2024）12-3067-11

0 引 言

【研究意義】新疆是我國葡萄的主產(chǎn)區(qū)，種植面積均居全國首位，每年修剪產(chǎn)生大量葡萄枝條^［1］。2020年，全國葡萄栽培面積72.62×104 hm²，新疆葡萄栽培面積12.29×104 hm^2［2］，占全國葡萄栽培面積的16.9%；全國葡萄產(chǎn)量1 431.41×104 t，新疆葡萄產(chǎn)量（304.90×104 t），占全國葡萄產(chǎn)量的21.3%。按照平均修剪枝葉干重5.25 t/hm2計(jì)算，每年輸出葡萄修剪枝葉等園林廢棄物約381.3×104 t^［3］。因此，合理有效處理葡萄殘枝，進(jìn)行葡萄枝條資源化利用，使其變廢為寶^［4］。白星花金龜 Protaetia brevitarsis Lewis，屬鞘翅目 Coleoptera，花金龜科 Cetoniidae^［5］分布廣泛，危害農(nóng)林果業(yè)發(fā)展。白星花金龜幼蟲為腐食性，可以取食自然界酵化的畜禽糞便以及漚爛的作物枝條^［6-7］。通過白星花金龜幼蟲轉(zhuǎn)化有機(jī)廢棄物的生態(tài)功能和潛力，使白星花金龜幼蟲處理葡萄枝條可望成為一條新的廢物資源化利用途徑。

【前人研究進(jìn)展】張廣杰等^［8］研究表明，白星花金龜幼蟲轉(zhuǎn)化棉稈發(fā)酵物料的能力達(dá)27.41倍，是黑水虻的近6倍，其飼料利用率（80.07%±0.65%）和蟲砂轉(zhuǎn)化率（84.55%±0.53%）。其飼料的產(chǎn)率為62.85%。白星花金龜產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，尤其是和微生物產(chǎn)業(yè)聯(lián)合發(fā)展方向，具有廣闊的應(yīng)用前景^［9］。【本研究切入點(diǎn)】白星花金龜轉(zhuǎn)化廢棄物又可產(chǎn)出具有高價值的昆蟲蛋白及蟲砂有機(jī)肥產(chǎn)品^［10-11］。另一方面，其幼蟲蟲體是優(yōu)質(zhì)昆蟲蛋白，還可被開發(fā)用于醫(yī)藥和畜禽飼料領(lǐng)域^［12-16］。目前白星花金龜轉(zhuǎn)化葡萄枝條的研究未見文獻(xiàn)報道，需研究提高白星花金龜對有機(jī)廢棄物的轉(zhuǎn)化力方法?！緮M解決的關(guān)鍵問題】選用白星花金龜幼蟲轉(zhuǎn)化效果好的牛糞作為輔料，開展腐解菌劑、牛糞比例和發(fā)酵天數(shù)的3因素5水平正交試驗(yàn)，優(yōu)化白星花金龜對葡萄枝條的轉(zhuǎn)化力，探究白星花金龜對葡萄枝條轉(zhuǎn)化力的影響。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)地選取位于新疆昌吉回族自治州（簡稱昌吉州）瑪納斯縣包家店鎮(zhèn)新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)瑪納斯科研基地（44°13′49″ N，86°23′3″ E）。

白星花金龜幼蟲（基地自繁自育）、葡萄枝條回收混合物（瑪納斯縣樂園農(nóng)業(yè)發(fā)展專業(yè)合作社）、牛糞（基地周邊農(nóng)牧民）、菌劑、鐵鍬等試驗(yàn)材料和工具（購于石河子市老街農(nóng)貿(mào)市場）。五層貨架（規(guī)格1 m×0.4 m×1.8 m，購于烏魯木齊市華凌市場）、塑料盒（38 cm×50 cm×14 cm），殘?jiān)陀紫x分離篩（38 cm×50 cm×13.5 cm，側(cè)孔徑0.8 cm×0.8 cm，底孔徑1.0 cm×0.8 cm），電子天平（LT3002，常熟市天量儀器有限責(zé)任公司），電熱鼓風(fēng)干燥箱（北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司），溫度計(jì)等。

1.2 方 法

腐解菌劑、牛糞輔料和酵化天數(shù)3因素5水平正交試驗(yàn)，處理共安排31（25+6）個。表1～4

（1）每個堆體（25+6）原料總量為120 kg，腐解菌劑按照使用說明規(guī)定的量添加，調(diào)節(jié)物料含水量為（65%±5%），堆體堆成饅頭狀，每天記錄堆體溫度，每5 d翻堆1次，5點(diǎn)取樣法，取堆體表面下方20～30 cm處的3 kg左右的物料作為樣品，共計(jì)31份樣品，放到冰箱冷凍保存?zhèn)溆谩?/p>

（2）取自然解凍的31份樣品，測定其物料含水量；3齡期15日齡幼蟲作為供試蟲源；每個養(yǎng)殖盒（4 L）放20頭3齡幼蟲，測定其重量，每個養(yǎng)殖盒取折干重約為200 g的鮮物料500 g，開展12 d的飼喂試驗(yàn)，每個處理重復(fù)5次。

（3）第13 d稱量白星花金龜幼蟲的增重量、取食量、蟲砂量，蟲砂收獲系數(shù)，參考劉玉升等^［17］（2012）計(jì)算飼料利用率、蟲砂轉(zhuǎn)化率和死亡率。計(jì)算有機(jī)物料量、各處理中葡萄枝條重量以及有機(jī)物料利用率，重量均以干重計(jì)算。

蟲增重（g）=取食后蟲重-初始蟲重；（1）

取食量（g）=取食前總干重-葡萄枝條重-殘?jiān)?；?）

蟲體轉(zhuǎn)化率（%）=蟲增重/（取食量-蟲砂重）×100%；（3）

蟲砂轉(zhuǎn)化率（%）=蟲砂重/（取食量-蟲重）×100%；（4）

蟲砂收獲系數(shù)（%）=（蟲砂重/總干重）×100%；（5）

有機(jī)物料利用率（%）=（取食量/有機(jī)物料量）×100%。（6）

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用SPSS 26.0進(jìn)行單因素方差分析（One-Way ANOVA），對不同處理間的差異進(jìn)行Duncan多重比較分析（Plt;0.05）。應(yīng)用Microsoft Excel 記錄、整理數(shù)據(jù)和繪制表格，用Origin 2022作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 三因素對各處理物料溫度變化的影響

研究表明，各處理之間溫度均是先急劇升高，然后隨著每次的翻堆波動性下降，最高溫度超過60℃，到30 d發(fā)酵結(jié)束，除對照處理外，溫度均在30℃以上，高于同天平均氣溫。所有處理在15 d時，堆體溫度均出現(xiàn)下降情況，但是只有對照比較明顯。牛糞配比越高的，其溫度越高，酵化速度越好。添加菌劑和牛糞對物料的酵化有較好的促進(jìn)作用。圖1

在每5 d一個發(fā)酵周期下，腐解菌劑對物料發(fā)酵溫度的影響未達(dá)到顯著差異水平，整體比較平穩(wěn)。牛糞配比在第10、15、25和30 d達(dá)到顯著差異水平，前10 d以牛糞配比為30%的溫度最高，以牛糞配比為50%較低，20 d后，則呈現(xiàn)相反的趨勢。在發(fā)酵天數(shù)上，發(fā)酵25 d時表現(xiàn)出顯著差異水平，應(yīng)是物料發(fā)酵溫度的拐點(diǎn)。至30 d發(fā)酵結(jié)束，除CK組外，25個處理的堆體溫度均在35℃以上，遠(yuǎn)高于同天環(huán)境溫度。CK組前期溫度較高，25 d后溫度出現(xiàn)急劇下降的情況，25個處理的堆體溫度在發(fā)酵25 d后才有一個較為明顯的下降，這與物料發(fā)酵程度進(jìn)入后期有關(guān)，也與環(huán)境溫度較低有一定的關(guān)系（20 d后平均氣溫低于20℃）。添加菌劑和牛糞可以維持物料堆體溫度在一個較高而平穩(wěn)的范圍內(nèi)，進(jìn)而促進(jìn)葡萄枝條的發(fā)酵。表5

2.2 三因素對白星花金龜轉(zhuǎn)化葡萄枝條的影響

研究表明，白星花金龜幼蟲對物料的轉(zhuǎn)化力數(shù)據(jù)在各處理之間差別較大，平均增重量在2.77～11.14 g，平均取食量在47.79～105.97 g，蟲體轉(zhuǎn)化率23.05%～72.69%，蟲砂轉(zhuǎn)化率為67.28%～96.06%，蟲砂收獲系數(shù)6.08%～59.47%，有機(jī)物料利用率在8.51%～68.71%。平均增重量、平均取食量、蟲砂轉(zhuǎn)化率、砂收獲系數(shù)和有機(jī)物料利用率均是以第24組（菌劑、牛糞配比、酵化天數(shù)分別為LL菌劑、20%、10 d）最差；第20組（菌劑、牛糞配比、酵化天數(shù)分別為LL菌劑、40%、25 d）最優(yōu)；蟲體轉(zhuǎn)化率第24組（菌劑、牛糞配比、酵化天數(shù)分別為LL菌劑、20%、10 d）最差，以第7組（菌劑、牛糞配比、酵化天數(shù)分別為LK菌劑、30%、25 d）最優(yōu)；蟲砂轉(zhuǎn)化率以第24組最差，第7組最優(yōu)。腐解菌劑對白星花金龜3齡幼蟲的轉(zhuǎn)化力，蟲砂轉(zhuǎn)化率和蟲體轉(zhuǎn)化率指標(biāo)上達(dá)到顯著差異水平，在其他4個指標(biāo)上未達(dá)到顯著差異水平，VT菌劑表現(xiàn)最佳。在牛糞配比上，以40%和50%表現(xiàn)最佳，并在取食量、蟲砂量、飼料利用率和蟲砂轉(zhuǎn)化率指標(biāo)上與10%和20%差異顯著。發(fā)酵天數(shù)對白星花金龜3齡幼蟲的轉(zhuǎn)化力上，以25 d和30 d 2個水平表現(xiàn)最佳，并在取食量、蟲砂量、飼料利用率3個指標(biāo)上顯著高于發(fā)酵15 d處理。表6

白星花金龜3齡幼蟲對不同發(fā)酵天數(shù)下葡萄枝條的轉(zhuǎn)化力差異較大。取食量、增重量、蟲砂量指標(biāo)均為發(fā)酵25 d處理最優(yōu)；飼料利用率、蟲砂轉(zhuǎn)化率均為發(fā)酵10 d處理最優(yōu)；蟲體轉(zhuǎn)化率為發(fā)酵20 d處理最優(yōu)。純葡萄枝條發(fā)酵25 d，白星花金龜對葡萄枝條的轉(zhuǎn)化力最佳。表7

2.3 主體間效應(yīng)

研究表明，白星花金龜3齡幼蟲對不同發(fā)酵天數(shù)下葡萄枝條的轉(zhuǎn)化力差異較大。取食量、增重量、蟲砂量指標(biāo)均為發(fā)酵25 d處理最優(yōu)；飼料利用率、蟲砂轉(zhuǎn)化率均為發(fā)酵10 d處理最優(yōu)；蟲體轉(zhuǎn)化率為發(fā)酵20 d處理最優(yōu)。純葡萄枝條發(fā)酵25 d，白星花金龜對葡萄枝條的轉(zhuǎn)化力最佳。表8

2.4 直觀分析和Tukey檢驗(yàn)

研究表明，在以增重量為篩選指標(biāo)時，菌劑、牛糞配比和酵化天數(shù)的最優(yōu)組合為RW菌劑、牛糞配比為40%和酵化25 d。圖2

在以取食量為篩選指標(biāo)時，菌劑、牛糞配比和酵化天數(shù)的最優(yōu)組合為VT菌劑、牛糞配比為50%和酵化25 d。圖3

在以蟲體轉(zhuǎn)化率為篩選指標(biāo)時，菌劑、牛糞配比和酵化天數(shù)的最優(yōu)組合為VT菌劑（LK菌劑）、牛糞配比為30%和酵化25 d。圖4

在以蟲砂轉(zhuǎn)化率為篩選指標(biāo)時，菌劑、牛糞配比和酵化天數(shù)的最優(yōu)組合為VT菌劑（LK菌劑、LL菌劑、EM菌劑）、牛糞配比為40%和酵化25 d。圖5

在以蟲砂收獲系數(shù)為篩選指標(biāo)時，菌劑、牛糞配比和酵化天數(shù)的最優(yōu)組合為VT菌劑、牛糞配比為50%和酵化25 d。圖6

在以有機(jī)物料利用率為篩選指標(biāo)時，菌劑、牛糞配比和酵化天數(shù)的最優(yōu)組合為VT菌劑（RW菌劑）、牛糞配比為40%和酵化25 d。圖7

在以蟲砂量為篩選指標(biāo)時，菌劑、牛糞配比和酵化天數(shù)的最優(yōu)組合為VT菌劑、牛糞配比為50%和酵化25 d。圖8

菌劑在各項(xiàng)指標(biāo)中，表現(xiàn)不一，最佳的菌劑還是VT菌劑。牛糞配比以40%最佳，但50%也表現(xiàn)較好。酵化天數(shù)25 d為最佳，30 d表現(xiàn)良好。根據(jù)7個指標(biāo)和考慮盡量減少牛糞添加比例、縮短酵化天數(shù)、降低物料處理成本的原則，并參考白星花金龜3齡幼蟲轉(zhuǎn)化不同酵化天數(shù)的棉田殘膜回收混合物的結(jié)果，綜合選定3因素的最優(yōu)組合為VT菌劑、牛糞比例40%和酵化天數(shù)為25 d。

3 討 論

3.1

白星花金龜幼蟲對作物秸稈和酵化的畜禽糞便均有較好的分解能力^［14］，玉米秸稈、平菇和大球蓋菇菌糠、生活濕垃圾、腐熟沼渣、豬糞、牛糞等均可進(jìn)行取食分解^［18］，且白星花金龜幼蟲為很好的昆蟲源蛋白飼料原料^［19-20］。前期研究表明，相比較于豬糞、雞糞以及尿素等，牛糞與棉稈混合，白星花金龜幼蟲對其有較高的轉(zhuǎn)化能力^［21］。相較于之前的研究，葡萄枝條富含木質(zhì)素、纖維素，且兩者質(zhì)量占比均在280～500 mg/g范圍以內(nèi)，由此葡萄枝條表現(xiàn)出柔韌的物理特性，針對酵化方面的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的探索和研究，確定了葡萄枝條的可被白星花金龜幼蟲取食最佳效果的酵化方案。

3.2

通過白星花金龜對葡萄枝條的生物轉(zhuǎn)化，可輔助轉(zhuǎn)化牛糞得到昆蟲蛋白和蟲砂^{［17，22-23］}，但是在其他農(nóng)業(yè)廢棄物的應(yīng)用需要繼續(xù)研究。白星花金龜生長周期短、繁殖力、轉(zhuǎn)化力和適應(yīng)性強(qiáng)，并且技術(shù)建設(shè)周期短、可復(fù)制、易推廣^［24-25］。試驗(yàn)中仍有葡萄枝條與牛糞粘結(jié)成塊導(dǎo)致白星花金龜幼蟲無法取食的情況出現(xiàn)，可能與粉碎程度和酵化的翻攪程度有關(guān)，后期可在酵化時使用機(jī)械充分翻攪堆體以嘗試解決問題。

4 結(jié) 論

利用白星花金龜幼蟲轉(zhuǎn)化處理堆積發(fā)酵葡萄枝條具有可行性，且效果較佳。取食葡萄枝條的3齡幼蟲累計(jì)增重量、蟲砂量均為最佳。每120 g的葡萄枝條原料，輔加80 g的牛糞，添加1‰VT菌劑，發(fā)酵25 d后，獲得配合飼料96 g，經(jīng)白星花金龜3齡幼蟲轉(zhuǎn)化后可獲得86.79 g的蟲砂，蟲體增重6.59 g，剩余21.85 g殘?jiān)?。白星花金龜幼蟲轉(zhuǎn)化發(fā)酵物料的能力達(dá)23.84倍（飼料轉(zhuǎn)化率（FCR）=取食量/增重量），飼料利用率（61.17%±0.02%）和蟲砂轉(zhuǎn)化率（81.55%±0.01%）。

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Optimization of high-efficiency decomposition conditions and transformation parameters of grapevine branches eaten by the Protaetia brevitarsis Lewis

XU Andong1，ZHANG Guangjie1，F(xiàn)U Rao1，MENG Zhuo1，YAN Yu1， LI Baoguo2， MA Deying1

（1." Key Laboratory of Monitoring and Safety Prevention and Control of Agriculture and Forest Pests/ College of Agriculture， Xinjiang Agricultural University ，Urumqi 830052， China; Urumqi 830052， China; 2. Tianfeng Animal Husbandry Development Co.， Ltd. of the 83th Regiment， the 5th Division， Jinghe Xinjiang 833303， China）

Abstract：【Objective】 Optimization of high-efficiency decomposition conditions and transformation parameters of grapevine branches eaten by the Protaetia brevitarsis Lewis，which has provided a new way for the resource utilization of grape branches.

【Methods】" Crushed grape branches were taken as the main raw materials， the orthogonal experiment of 3 factors and 5 levels was performed， which included the decomposition inoculants， the ratio of cow dung （%） and the number of fermentation days （d）.By measuring the conversion power of larvae to the materials， the optimal combination of feeding grape branches by the larva was screened and verified.

【Results】" The results showed that the proportion of cow dung reached a significant difference level at the 10 th， 15 th， 25 th and 30 th days.The higher the proportion of cow dung， the higher the temperature， indicating the better fermentation rate， and the addition of decomposition inoculants and cow dung had a better promotion effect on the fermentation of materials.After fermentation for 25 days， 96 g of compound feed was obtained from each 120 g of raw grape branches， supplemented with 80g of cow dung and 1‰ VT decomposition inoculants.After the conversion of the 3rd larva， the insect sand content was （77.53±22.43）g， the insect body conversion rate was （37.16%±0.04%）， and the insect sand conversion rate was （84.99%±0.01%）.The harvest coefficient of insect sand was （59.47%±0.04%）， and the utilization rate of organic materials was （61.17%±0.02%）.

【Conclusion】" The 3rd instar larvae of the Protaetia brevitars has a good conversion ability to ferment grape branch feed.Adding 1%VT decomposition inoculants， 40% cow dung and after 25 d fermentation is the best fermentation scheme.

Key words：grape branches; larvae of Protaetia brevitarsis Lewis; decomposing inoculants; biotransformation; resource utilization

Fund projects：Shuanghe City Samp;T Project of the Fifth Division， XCPP （21XM03） ;Key Scientific R amp; D Program Project of Xinjiang Uygur Autonomous Region （2022B02046）

Correspondence author： MA Deying（1968-）， female， from Urumqi， Xinjiang ， professor，Ph.D.，master supervisor/doctoral supervisor， research dirction：green control of pests research， （E-mail）mdynd@163.com

基金項(xiàng)目：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第五師雙河市科技項(xiàng)目（21XM03）；新疆維吾爾自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)（2022B02046）

作者簡介：徐安東（1998-），新疆喀什人，碩士研究生，研究方向?yàn)橘Y源昆蟲及廢棄物資源化利用，（E-mail）1625461918@qq.com

通訊作者：馬德英（1968-），女，新疆烏魯木齊人，教授，博士，碩士生/博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橛泻ι锞G色防控，（E- mail）mdynd@163.com