專利名稱：以家蠅代謝生態轉化為主的秸稈快速集約化治理的方法
技術領域：
本發明涉及一種以家蠅代謝生態轉化為主的秸桿快速集約化治理的方法，屬于家蠅養殖與廢棄物利用技術領域。
背景技術：
作為農業生產大國，隨著我國現代農業發展，糧食規模不斷擴大，農作物秸桿，尤其是玉米秸桿、棉花秸桿、小麥秸桿和稻草等等產量極速上升，2010年據統計全國共產生秸桿超過8億噸。秸桿就其物質屬性來說，是屬于很好的可利用物質，從古至今，被廣泛利用，可歸納為“五料”，即燃料、飼料、肥料、基料、原材料。目前，就全國來說秸桿產量的50%以上是以直接燃燒處理為主，造成嚴重的環境污染和資源浪費。1999年國家環?？偩种贫恕督諚U禁燒和綜合利用管理辦法》，但是由于秸桿的綜合處理在農村還是比較困難，所以秸桿焚燒屢禁不止，造成了很大的環境問題。露天焚燒是目前解決秸桿去向的主要途徑，既浪費了 資源又污染了大氣環境，還帶來嚴重的社會問題，引起附近居民呼吸道疾病、高速公路被迫關閉、飛機停飛等問題。據有關資料顯示每年由于焚燒秸桿造成飛機延誤1000多起，公路交通事故5000多起?；谀壳拔覈霓r業生產狀況，“秸桿還田”是當今世界范疇內改善農田生態環境，培肥土地，發展持續農業、旱作農業的重大措施；是節本增效、發展質量效益型農業的重要環節；也是促進有機綠色食品發展的有效手段。秸桿中含有大量有機質、氮、磷、鉀和微量元素，分析得出，每100公斤鮮秸桿中含氮O. 48公斤、磷O. 38公斤、鉀I. 67公斤，相當于
2.4公斤氮肥、3. 8公斤磷肥、3. 4公斤鉀肥。由此可見，全國大量的剩余秸桿實際上是一個未被利用而被付之一炬的巨大資源。搞好農作物秸桿的綜合利用，變廢為寶，化害為利，對于發展現代農業，夯實我國農業基礎具有重大的現實意義和戰略意義。2008年《國務院辦公廳關于加快推進農作物秸桿綜合利用的意見》(國辦發〔2008〕105號)明確指出要禁止焚燒秸桿，大力推進種植業綜合利用秸桿。目前秸桿的利用主要是以下五個方面I、秸桿發酵作飼料秸桿的主要成分是纖維(見表1)，主要集中于細胞壁，細胞壁中纖維含量占70%以上，由纖維素、半纖維素、木質素組成。除了反芻動物由于胃中含有纖維分解菌可以有效吸收秸桿飼料外，其余大型牲畜均不具備直接吸收秸桿飼料的能力。傳統的青貯法發酵其不足之處在于只能使用新鮮秸桿、對于干燥秸桿即無能為力，而且粗蛋白含量低，該法制成的飼料只能適用反芻家畜的飼喂。國內外有很多專家學者研究如何采用微生物或酶分解纖維素形成糖類物質，但到目前為止尚未有安全高效的生產型菌株或酶的報道。相關專利如用秸桿制備高蛋白糖化飼料的方法CN200910219117. 8、秸桿發酵飼料的生產方法CN200810016743. 2等，其發酵周期都比較短，但是僅僅只能將粗蛋白含量提升到20%左右，而粗纖維仍然高達15%，其營養與適口性遠遠達不到作為工業化飼料生產的要求，限制了秸桿的使用。表I不同農作物秸桿的主要化學成分
權利要求
1.以家蠅代謝生態轉化為主的秸桿快速集約化治理的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)蠅種采集和清潔飼養馴化收集當地野生家蠅,成蠅以奶粉、食糖飼養,幼蟲以麥麩清潔養殖，自然傳代5代以上，使其具有穩定的繁殖特性； (2)稻桿轉化適應蠅株的誘導與穩定將稻桿機械粉碎至50-800目，破壞木質素結構，然后加入麥麩和水配制成含水量50%-90%的秸桿培養料，在環境溫度20-30°C、相對濕度50%-80%的條件下誘導培養經步驟(I)馴化之后的家蠅幼蟲；誘導性秸桿培養料的配比從秸桿粉麥麩=1 9逐漸增加至秸桿粉麥麩=8 2，每一個配比比例培養5-15代，由此得到秸桿轉化適應蠅株； (3)纖維素酶高表達蠅株的選育將秸桿轉化適應蠅株接種的幼蟲置于秸桿粉麥麩=6 4的秸桿培養料中繁殖，隨機分組，每代取培養料中粗纖維含量測定最低的組別化蛹成蠅，采用遺傳篩選的方法獲得分泌物中纖維素酶高表達的蠅株，當培養料中的粗纖維含量低于15%以后，再飼養3-5代，得到穩定的纖維素酶高表達蠅株； (4)秸桿蠅蛆生物轉化預處理將秸桿機械粉碎至50-800目，加入白腐菌培養液開放性發酵1-3天，得改性秸桿粉；按重量計算，取改性后的秸桿粉50%-70%、麥麩或谷糠或甜菜渣20%-30%與蛋白輔料10%-20%混合均勻，并調節PH值至6. 5-7. 5，含水量至65%_75%，配成蠅蛆工業化生產底料； (5)工業化秸桿轉化蠅株的穩定將纖維素酶高表達蠅株的幼蟲置于蠅蛆工業化生產底料中繁殖，循環10-15代之后獲得工業化秸桿轉化蠅株，以此轉化蠅株進行蠅蛆工業化產品的生產； (6)蠅蛆工業化產品的生產蠅蛆生長后的殘余底料烘干制成功能有機肥料；家蠅幼蟲和成蠅制成動物保健飼料或采用生物技術處理制成生物醫學原料或產品。
2.根據權利要求I所述以家蠅代謝生態轉化為主的秸桿快速集約化治理的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)蠅種采集和清潔飼養馴化收集當地野生家蠅，進行生物學鑒定，然后成蠅以質量比I : I的奶粉、食糖飼養，幼蟲以麥麩清潔養殖，自然傳代5代以上，使其在密集飼養環境下具有穩定的繁殖特性； (2)秸桿轉化適應蠅株的誘導與穩定將秸桿采用機械粉碎至50-800目，破壞木質素結構，然后加入麥麩和水配制成含水量50%-90%的秸桿培養料，在環境溫度20-30°C、相對濕度50%-80%的條件下誘導培養經步驟(I)馴化之后的家蠅幼蟲；誘導性秸桿培養料的配比從秸桿粉麥麩=1 9逐漸增加至秸桿粉麥麩=6 4，每一個配比比例培養5-10代，每一代培養過程為蠅卵一秸桿培養料誘導培養一分離3日齡幼蟲一化蛹一羽化成蠅一奶粉、食糖飼養產卵；再從秸桿粉麥麩=6 4逐漸增加至秸桿粉麥麩=8 2，每一個配比比例培養10-15代，每一代培養過程為蠅卵一秸桿培養料誘導培養一分離4日齡幼蟲一化蛹一羽化成蠅一奶粉、食糖飼養產卵；使家蠅生命各歷期生物學特征達到自然或麥麩飼養生長標準，由此得到秸桿轉化適應蠅株； (3)纖維素酶高表達蠅株的選育將秸桿轉化適應蠅株接種的幼蟲置于秸桿粉麥麩=6 4的秸桿培養料中繁殖，隨機分組，每代取培養料中粗纖維含量測定最低的組別化蛹成蠅，采用遺傳篩選的方法獲得分泌物中纖維素酶高表達的蠅株，當培養料中的粗纖維含量低于15%以后，再飼養3-5代，得到穩定的纖維素酶高表達蠅株； (4)秸桿蠅蛆生物轉化預處理秸桿機械粉碎至50-800目，將濃度為IO3-IOVml的白腐菌培養液、水、秸桿粉按I : I : 20的質量比混合活化8小時，再將活化后的秸桿粉與未發酵秸桿粉按I : 500的質量比混合，開放性發酵1-3天，得改性秸桿粉；按重量計算，取改性后的秸桿粉50%-70%、麥麩或谷糠或甜菜渣20%-30%與蛋白輔料10%-20%混合均勻，并調節PH值至6. 5-7. 5，含水量至65%-75%，配成蠅蛆工業化生產底料，使其達到工業化蠅蛆飼料的標準； (5)工業化秸桿轉化蠅株的穩定將纖維素酶高表達蠅株的幼蟲置于蠅蛆工業化生產底料中繁殖，生長過程為蠅卵一接種底料一分離4日齡幼蟲一化蛹一羽化成蠅一奶粉、食糖飼養產卵；循環10-15代之后獲得穩定的工業化秸桿轉化蠅株，以此轉化蠅株進行蠅蛆工業化產品的生產； (6)蠅蛆工業化產品的生產蠅蛆生長后的殘余底料烘干制成功能有機肥料；家蠅幼蟲和成蠅制成動物保健飼料或采用生物技術處理制成生物醫學原料或產品。
3.根據權利要求I或2所述以家蠅代謝生態轉化為主的秸桿快速集約化治理的方法，其特征在于在步驟(2)、步驟(3)和步驟(5)的成蠅飼養過程中加入適量的秸桿浸出液，并每隔7天引入無菌培養的野生家蠅，防止工業化秸桿轉化蠅株的退化。
4.根據權利要求3所述以家蠅代謝生態轉化為主的秸桿快速集約化治理的方法，其特征在于引入野生家蠅的數量為每次每籠少于10%。
5.根據權利要求I或2所述以家蠅代謝生態轉化為主的秸桿快速集約化治理的方法，其特征在于步驟(2)中誘導性秸桿培養料配比從秸桿粉麥麩=1 9逐漸增加至秸桿粉麥麩=6 : 4過程中，每一代挑選行動活躍、體型較大的3日齡蜆蛆幼蟲移入麥麩中化蛹成蠅，直到存活蠅蛆每個蟲體質量達到25毫克以上，再進入下一個配比比例；誘導性秸桿培養料配比從秸桿粉麥麩=6 4逐漸增加至秸桿粉麥麩=8 2過程中，每一代挑選行動活躍、體型較大的4日齡蠅蛆幼蟲移入麥麩中化蛹成蠅，當存活蠅蛆每個蟲體質量達到25毫克以上時，在該配比比例中繼續培養3-5代，使蠅株各方面生理狀況達到穩定，再進入下一個配比比例。
6.根據權利要求I或2所述以家蠅代謝生態轉化為主的秸桿快速集約化治理的方法，其特征在于步驟(I)、(2)所述的馴化、誘導，即對當地野生家蠅進行秸桿這一特定飼養環境下的工程化養殖適應性誘導馴化，使家蠅幼蟲在秸桿中集約化飼養時能夠正常生長，達到每10公斤秸桿培養料繁殖蠅蛆150克、3日齡蠅蛆每個蟲體質量25毫克以上，充分轉化秸桿中的有機資源。
7.根據權利要求I或2所述以家蠅代謝生態轉化為主的秸桿快速集約化治理的方法，其特征在于步驟(4)所述的蛋白輔料為干蛆粉、玉米粉、菜籽餅或豆柏。
8.根據權利要求I或2所述以家蠅代謝生態轉化為主的秸桿快速集約化治理的方法，其特征在于步驟(4)中調節PH值所用物質為生石灰、碳酸氫鈉或碳酸鈉。
9.根據權利要求2所述以家蠅代謝生態轉化為主的秸桿快速集約化治理的方法，其特征在于步驟(5)中所述穩定的工業化秸桿轉化蠅株是指家蠅幼蟲在改性秸桿粉配制的蠅蛆工業化生產底料中生長繁殖,達到每10公斤底料培養產出幼蟲至少350克、每個蟲體質量25暈克以上。
10.根據權利要求I或2所述以家蠅代謝生態轉化為主的秸桿快速集約化治理的方法，其特征在于所述的秸桿為高粱秸桿、玉米秸桿、棉花秸桿、小麥秸桿、煙桿或稻草。
全文摘要
本發明公開了以家蠅代謝生態轉化為主的秸稈快速集約化治理的方法，包括以下步驟蠅種采集和清潔飼養馴化、秸稈轉化適應蠅株的誘導與穩定、纖維素酶高表達蠅株的選育、秸稈蠅蛆生物轉化預處理、工業化秸稈轉化蠅株的穩定以及蠅蛆工業化產品的生產。與現有技術相比，本發明采用生物技術進行種蠅秸稈生態轉化功能誘導和篩選、傳代、工程化飼養，結合機械破碎、微生物發酵技術，采用現代化工程技術手段，實現微生物發酵、昆蟲代謝轉化為主的秸稈資源化治理，具有生態化程度高，生物利用度大，腐熟周期短，產品質量高，資源高附加值化，無環境污染，科學配比肥效高等其它方法無可比擬的優點。
文檔編號A23K1/14GK102805053SQ20121029921
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月21日 優先權日2012年8月21日
發明者吳建偉, 徐楠, 國果, 修江帆, 張姝, 胡蓉 申請人:貴州博康生物工程有限公司