杨 诚，刘玉升*，徐晓燕，赵 莉

(1.山东农业大学植物保护学院，山东泰安 271018;2.天津农学院，天津 300384;3.新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052)

我国是世界上的农业生产大国之一，年产各类农作物秸秆约7 亿t，占全世界秸秆总产量的20%-30%(高祥照等，2002)。玉米是我国种植的主要农作物之一，玉米秸秆年产量约为2 亿t(高梦祥等，2000)。目前我国约有70%的各类农作物秸秆作为生活能源的燃料，仅28%左右作为草食家畜的饲料，另约有2%作为造纸工业及手工艺的原料(杨洪岩，2005)。玉米秸秆就地燃烧还田，或直接翻入土中还田，不但造成极大的资源浪费和巨大的经济损失，而且也产生极大的环境污染(孙胜龙等，2006)。

玉米秸秆的肥料化、饲料化、能源化均存在一定的缺陷:玉米秸秆的有效能较低，消化能仅有4.60-10.88 M J/kg;粗纤维含量比较高，其中纤维素含量31%-40%，半纤维素和其他多糖含量为35%-48%，木质素含量为15%-25%(韩明鹏等，2010)，整个纤维之间结构呈稳定的扁带状的微纤维，并且在微纤维之间还有牢固的氢键联接，从而导致纤维素基本上不可溶，对各种酶的作用有极大的抵抗力(欧阳平凯和陈育如，1995)，从而大大降低了瘤胃微生物对秸秆中纤维素和半纤维素的消化降解。在生物转化处理领域，牛、羊等家畜，微生物、蚯蚓都进行了相关研究与应用(许伟等，2011)，但尚未见有利用白星花金龟幼虫取食转化处理玉米秸秆的研究与实践。

白星花金龟Protaetia brevitaris Lewis，是鞘翅目Coleoptera 金龟甲总科Scarabaeoidea 花金龟科Cetoniidae 的一个种类(王运兵等，2007)。白星花金龟幼虫为腐食性，多在腐殖质丰富的疏松土壤或腐熟的粪堆中生活，以腐烂的秸秆、杂草及畜禽粪便为食，不危害植物，并且对土壤有机质转化为易被作物吸收利用的小分子有机物有一定作用(郑洪源等，2005)。

本试验旨在通过研究饲喂酵化玉米秸秆对白星花金龟幼虫生长发育的影响，找到白星花金龟取食酵化玉米秸秆的最佳发酵时间及适宜取食温度，为白星花金龟转化处理玉米秸秆提供理论依据，寻找到玉米秸秆资源化利用新途径，提高玉米秸秆利用效益。

1 材料与方法

1.1 试验材料

白星花金龟幼虫由山东农业大学植物保护学院环境生物与昆虫资源研究所提供，选择长势一致的3 龄幼虫作试验材料;试验用玉米秸秆取自山东农业大学农学实验站的郑单958 品种;试验牛粪取自山东农业大学动物科学实验站;实验用EM(Effective Microorganisms，有益微生物菌群)原液购自沧州市康庄生物发酵制品有限公司。

1.2 试验仪器

9LD-35 型秸秆粉碎机(功率:2.2 KW，主轴转速:3500 r/min)、GXZ 智能型光照培养箱(宁波江南仪器厂)、JA21002 电子天平(上海精科天平厂)、PH050A 型干燥箱(上海益恒实验仪器有限公司)、塑料桶(高30.0 cm，直径22.6 cm)、塑料养虫盒(长16 cm、宽12 cm、高6 cm)。

1.3 试验处理

取10 mL EM 原液，加入10 g 红糖，用自来水(阳光下暴晒3 h)稀释500 倍，分别加入0.1%的NaCl、FeCl2配制EM 发酵菌液。晒干的玉米秸秆，用秸秆粉碎机粉碎。晒干的牛粪粉碎后备用。

1.3.1 玉米秸秆最佳发酵时间的筛选

对玉米秸秆分别进行5 d，10 d，15 d，20 d，25 d，30 d，35 d，55 d 的腐解处理。每个养虫盒放入白星花金龟3 龄幼虫30 头，放入不同时间腐解处理的玉米秸秆200 g，作为一个重复，每个处理设3个重复。将养虫盒置于恒温温箱中，控制温度为28℃±1℃，RH60%±10%。

1.3.2 白星花金龟幼虫取食玉米秸秆最佳温度的选择

每个养虫盒放入白星花金龟3 龄幼虫30 头，投放腐解玉米秸秆200 g，作为一个重复。分别设置恒温箱温度为16℃、20℃、24℃、28℃、32℃、36℃，同一温度条件放置3个重复。

1.3.3 不同牛粪比例添加玉米秸秆混合饲料的筛选

饲料发酵试验设置牛粪含量分别为0、20%、40%、60%、80%、100%6个处理，每处理3个重复。将牛粪和玉米秸秆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℃下有氧发酵1 d，然后将发酵料转入自封袋中，厌氧发酵24 d。以发酵饲料松散度2 mm 以下(10-8 分)，2-10mm(7-6 分)，10mm 以上(5-3分);棕黄色(10-8 分)，土黄色(7-6 分)，黑色(5-3 分);淡醇香味(10-8 分)，无味(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)为评分标准(曾祥伟等，2012)。

1.3.4 白星花金龟幼虫对添加不同比例牛粪的玉米秸秆发酵料取食的研究

根据发酵饲料评分标准从中选出发酵性状良好的两组处理作为白星花金龟幼虫饲料，将纯秸秆作为对照组，将幼虫饲料放入塑料养虫盒内，每盒为1个重复，每个处理重复3 次，每个重复内放入白星花金龟幼虫30 头。

1.4 生物量测定

试验期间每5 d 测量白星花金龟幼虫平均单体质量、平均单体取食量，并测白星花金龟幼虫死亡数，将死亡幼虫拣出，补充生长状态一致的幼虫，所补充的幼虫与对应处理的饲养方式完全相同。连续饲养15 d 后，分离虫体、虫粪、剩余饲料、死虫，记录最终虫体重、虫粪产生量、剩余饲料干重，计算虫体生物量增长率、饲料利用率、幼虫死亡率(雷朝亮和宋秀兰，2003;刘宁等，2012)。

取食率(%)=(添加饲料干重-剩余饲料干重)/添加饲料干重×100

消化率(%)=(取食量—排粪量)/取食量×100

转化率(%)=增加的体重/(取食量—排粪量)×100

利用率(%)=增加体重/取食量×100

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2003 软件处理数据。采用SPSS 17.0 软件进行显著性分析(α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 白星花金龟幼虫对不同发酵时间玉米秸秆取食的研究

图1 为白星花金龟幼虫对不同腐解天数玉米秸秆取食量的变化曲线，由图1 可知，白星花金龟幼虫对腐解5 d 的玉米秸秆取食量为19.07±2.56 g，此后，随着玉米秸秆腐解时间的延长，取食量不断增加，并在玉米秸秆秸秆腐解时间为25 d时达到最高值，取食量达到74.27±6.01 g;随着腐解时间的继续延长，白星花金龟3 龄幼虫对玉米秸秆的取食量呈下降趋势，在55 d 时，取食量降低到23.12±5.68 g，分析原因可能是由于玉米秸秆腐解时间过长，导致其适口性变差造成。通过实验可以得出，玉米秸秆发酵25 d 左右即可用来饲喂白星花金龟幼虫。

图1 白星花金龟幼虫对不同腐解天数玉米秸秆的取食量变化Fig.1 The RCQ of Protaetia brevitaris Lewis larvae to the different fermentation days corn straw

2.2 不同温度下白星花金龟幼虫取食玉米秸秆的研究

在温度为16℃时，白星花金龟幼虫运动较量小，取食腐解玉米秸秆量最少，仅为20.21±1.97 g;20℃-32℃间，随温度的升高，白星花金龟幼虫取食量显著增加，到32℃时取食量达到79.52±0.91 g，为各温度条件下的最高值;虫粪产量随温度的变化与取食量变化基本一致，在32℃时有最大虫粪产量(64.38±1.29 g);幼虫增重量方面，在28℃时，白星花金龟幼虫增重量达到5.65±0.97 g，为各温度处理中的最大值。

在实验过程中，发现在32℃时，虽然幼虫的取食量及虫粪产量都最高，但是幼虫的活跃度及生长情况均不如28℃时，增重量(3.70±0.46 g)也显著低于28℃，综合以上因素，选择28℃作为白星花金龟幼虫取食腐解玉米秸秆的最佳温度，见表1。

表1 不同温度下白星花金龟幼虫对腐解玉米秸秆的取食情况Table 1 The growth status of Protaetia brevitaris Lewis larvae to fermentation corn straw at different temperatures

2.3 不同牛粪比例添加玉米秸秆混合饲料的筛选

随着牛粪含量的增加，不同处理发酵饲料逐渐由亮黄色变为黑褐色，由酸香味变成浓重的霉变味，pH 值不断下降，发酵效果逐渐变差。由表2 可以看出，各处理评价总分呈逐渐降低趋势。0 组同20%组差异不显著，40%组同60%组差异不显著，发酵效果均较好(见表2)。综合考虑各项指标，选择牛粪含量较高发酵效果较好的20%组和发酵效果一般的60%组发酵饲料进行下一步试验。

表2 发酵饲料评分结果Table 2 Results of evaluation of fermented feed stuff(mean±SE)

2.4 白星花金龟幼虫对不同牛粪比例添加玉米秸秆饲料取食的研究

方差分析显示，在3个处理的测定指标中，虫体生物量增长率(F=5.74，P＜0.05)、虫粪产生量(F=151.7，P＜0.05)、死亡率(F=9.99，P＜0.05)、取食率(F=24.17，P＜0.05)差异均显著，并且在生物量增长率上，利用玉米秸秆发酵料饲喂白星花金龟幼虫的增长效果(11.01%±5.25%)要明显优于饲喂添加牛粪的组合(3.03%±0.97%)。随着牛粪质量的增加，白星花金龟幼虫对发酵饲料的取食率也随之增加，由未添加牛粪玉米秸秆发酵料的41.77%±4.74%增长到60%牛粪添加组合的76.35%±2.39%，差异显著。白星花金龟幼虫的虫粪产生量也明显增加。死亡率方面，白星花金龟幼虫取食玉米秸秆饲发酵料死亡率为5.75%±5.75%，而添加牛粪的玉米秸秆发酵料组死亡率分别为15.50%±2.75%和17.38%±3.39%，相对较高，但各处理间差异不显著，见表3。

在3个不同饲料处理的测定指标中，白星花金龟幼虫的消化率(F=20.87，P＜0.05)以及对饲料利用率(F=5.56，P＜0.05)差异均显著，但是饲料转化率(F=0.317，P=0.736)差异并不显著。取食玉米秸秆的处理，消化率均值达到22.75%±3.07%，比20%牛粪添加组(13.58%±3.93%)和60%牛粪添加组(6.31%±2.10%)要高，差异显著，即随着牛粪比例扩大，消化率呈下降趋势。白星花金龟幼虫对玉米秸秆发酵料的利用率为17.51±8.50%，这明显高于其它两个组合(分 别 为 5.73%±4.46% 和 3.02%±1.93%)，而牛粪添加的两个组合间无明显差异。各处理间转化率无明显差异，即添加牛粪并未影响到幼虫对饲料的转化能力，见表4。

表3 室内条件下幼虫饲料中添加不同牛粪对其饲养参数的影响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 白星花金龟幼虫取食不同饲料消化率、利用率及转化率比较Table 4 The digestibility，utilization and conversionrate of differentdiet compositions

3 结论与讨论

本研究表明，利用白星花金龟幼虫转化处理玉米秸秆具有可行性，且有较好的效果。玉米秸秆发酵25 d 左右时饲喂白星花金龟幼虫，幼虫取食量最大。当温度20℃-25℃时，白星花金龟幼虫取食量随温度升高不断增加，这与刘伟、赵艳(2009)的研究结果一致。白星花金龟幼虫取食玉米秸秆有较高的转化率，达到63.82%±30.90%，消化率为22.75%±3.07%，利用率为17.51%±8.50%，这些指标都显著高于有牛粪添加的组合。

在玉米秸秆发酵料中添加牛粪，可显著提高白星花金龟幼虫对玉米秸秆发酵饲料的取食量，白星花金龟幼虫虫粪随之增加，但是白星花金龟幼虫死亡率从5.75%±5.75%增加到17.38%±3.39%，死亡率显著增加，虫体增长量率由11.01%±5.25%下降到3.03%±0.97%，虫体增长量显著降低。在实际饲养白星花金龟幼虫的过程中，可在玉米秸秆中增添牛粪，促进白星花金龟幼虫对玉米秸秆的取食。

我国是一个农业大国，玉米产量居世界前列，玉米秸秆作为玉米生产的副产物大多未被合理利用(孙胜龙等，2006)。白星花金龟幼虫对玉米秸秆发酵饲料具有较高的利用率和转化率，且其幼虫富含蛋白质(经测量达到49.9%)，粪便具有无异味、体积小等特点，且白星花金龟的药用价值广为世人所知:国内外众多学者的研究表明，白星花金龟幼虫的提取物对肺癌A549 细胞、人宫颈癌HeLa 细胞、小鼠肝癌H22 细胞和MGC2803胃癌细胞具有较显著的抑制增殖作用(Cai et al.，2004;Vergote et al.，2004;金龙男等，2008);在体外对巨噬细胞具有诱导杀灭肿瘤并增加肿瘤坏死因子产量的作用(Kang，2002);四川大学华西医学中心对白星花金龟幼虫进行了研究，发现它用于治疗白内障、角膜翳等有很好的疗效，目前相关滴眼液正在研制开发之中。因此，若能针对我国的实际情况，利用白星花金龟将玉米秸秆进行转化，既可解决秸秆焚烧和堆放造成的严重环境污染，还可以将玉米秸秆变废为宝，具有十分重要的意义。

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