CN102805053B - 以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法，包括以下步骤：蝇种采集和清洁饲养驯化、秸秆转化适应蝇株的诱导与稳定、纤维素酶高表达蝇株的选育、秸秆蝇蛆生物转化预处理、工业化秸秆转化蝇株的稳定以及蝇蛆工业化产品的生产。与现有技术相比，本发明采用生物技术进行种蝇秸秆生态转化功能诱导和筛选、传代、工程化饲养，结合机械破碎、微生物发酵技术，采用现代化工程技术手段，实现微生物发酵、昆虫代谢转化为主的秸秆资源化治理，具有生态化程度高，生物利用度大，腐熟周期短，产品质量高，资源高附加值化，无环境污染，科学配比肥效高等其它方法无可比拟的优点。

Description

以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法

技术领域

本发明涉及一种以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法，属于家蝇养殖与废弃物利用技术领域。

背景技术

作为农业生产大国，随着我国现代农业发展，粮食规模不断扩大，农作物秸秆，尤其是玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆和稻草等等产量极速上升，2010年据统计全国共产生秸秆超过8亿吨。秸秆就其物质属性来说，是属于很好的可利用物质，从古至今，被广泛利用，可归纳为“五料”，即燃料、饲料、肥料、基料、原材料。目前，就全国来说秸秆产量的50%以上是以直接燃烧处理为主，造成严重的环境污染和资源浪费。1999年国家环保总局制定了《秸秆禁烧和综合利用管理办法》，但是由于秸秆的综合处理在农村还是比较困难，所以秸秆焚烧屡禁不止，造成了很大的环境问题。露天焚烧是目前解决秸秆去向的主要途径，既浪费了资源又污染了大气环境，还带来严重的社会问题，引起附近居民呼吸道疾病、高速公路被迫关闭、飞机停飞等问题。据有关资料显示每年由于焚烧秸秆造成飞机延误1000多起，公路交通事故5000多起。

基于目前我国的农业生产状况，“秸秆还田”是当今世界范畴内改善农田生态环境，培肥土地，发展持续农业、旱作农业的重大措施；是节本增效、发展质量效益型农业的重要环节；也是促进有机绿色食品发展的有效手段。秸秆中含有大量有机质、氮、磷、钾和微量元素，分析得出，每100公斤鲜秸秆中含氮0.48公斤、磷0.38公斤、钾1.67公斤，相当于2.4公斤氮肥、3.8公斤磷肥、3.4公斤钾肥。由此可见，全国大量的剩余秸秆实际上是一个未被利用而被付之一炬的巨大资源。搞好农作物秸秆的综合利用，变废为宝，化害为利，对于发展现代农业，夯实我国农业基础具有重大的现实意义和战略意义。2008年《国务院办公厅关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》（国办发〔2008〕105号）明确指出要禁止焚烧秸秆，大力推进种植业综合利用秸秆。

目前秸秆的利用主要是以下五个方面：

1、秸秆发酵作饲料：秸秆的主要成分是纤维（见表1），主要集中于细胞壁，细胞壁中纤维含量占70%以上，由纤维素、半纤维素、木质素组成。除了反刍动物由于胃中含有纤维分解菌可以有效吸收秸秆饲料外，其余大型牲畜均不具备直接吸收秸秆饲料的能力。传统的青贮法发酵其不足之处在于只能使用新鲜秸秆、对于干燥秸秆即无能为力，而且粗蛋白含量低，该法制成的饲料只能适用反刍家畜的饲喂。国内外有很多专家学者研究如何采用微生物或酶分解纤维素形成糖类物质，但到目前为止尚未有安全高效的生产型菌株或酶的报道。相关专利如用秸秆制备高蛋白糖化饲料的方法CN200910219117.8、秸秆发酵饲料的生产方法CN200810016743.2等，其发酵周期都比较短，但是仅仅只能将粗蛋白含量提升到20%左右，而粗纤维仍然高达15%，其营养与适口性远远达不到作为工业化饲料生产的要求，限制了秸秆的使用。

表1  不同农作物秸秆的主要化学成分

2、秸秆发酵生产沼气：沼气是可再生的清洁能源，农村采用沼气池生产的沼气来做生活燃料，既便捷又环保。沼气的主要成分是甲烷，沼气发酵离不开甲烷菌，和粪便相比，秸秆并不是甲烷菌最好的营养源。不经过处理的话，甲烷菌是很难利用的。所以秸秆进沼气池以前必须有一个预处理的过程，需要加入微生物分解秸秆中的粗纤维成分，采用密闭堆沤的方式7-10天。进入沼气池后，还需加入尿素和定期进行翻动、以保证长期产气的稳定性。由于其技术要求较高，不利于单个农户独立操作，适合建立大型的沼气生产基地集中处理，但是由此而带来的秸秆运输费用，沼气管道铺设与维护费用，使沼气的生产成本较高，不利于推广，其成本远高于瓶装液化气的价格。以成都双流秸秆沼气站为例，2010年当地液化气售价1.4元/M³, 沼气站建设与沼气管道铺设由政府一次性投入后，其沼气成本仍然高达1.5-1.6元/M³，导致当地居民使用沼气积极性不高，项目推广缓慢。

3、秸秆发酵作肥料：秸秆就地处理堆肥，相关专利申请如田间秸秆留茬快速腐熟还田处理方法CN201110026060.7等。不管是传统的农户高温积肥，还是采用腐熟剂堆制有机肥技术，都存在发酵周期比较长，生产产品比较单一，产品衍生附加值较低的问题。

4、秸秆处理作化工原材料：就是将秸秆中的纤维素成分分离出来，用作工业原材料。相关专利申请如一种秸秆人造板生产工艺CN201110020027.3等，但是其制造成本远远高于采用木材制作的同规格板材。而且我们应当看到秸秆中除了纤维素以外还有蛋白质、碳水化合物等营养成分，现有的提取技术不能很好的利用这些成分，约占总量20%-27%的这些营养成分被当成废弃物排放入环境中，造成了新的污染。

5、目前国家正在大力推广生物质能源利用——秸秆发电。其优点在于：（1）可以大量消耗秸秆，1个装机容量为25MW的机组年耗生物质秸秆30万吨以上；（2）秸秆含硫量很低，只相当于相同发热量煤的1/3，且低温燃烧产生的氮氧化物较少，所以除尘后的烟气不进行脱硫即可直接通过烟囱排入大气，有良好的生态效益和社会效益；（3）农作物秸秆量大，覆盖面广，燃料来源充足。但也有其不足：（1）技术不成熟，现有的技术水平下，生物质发电成本远高于常规燃煤发电成本，约为煤电的1.5倍；（2）秸秆收购、运输、储存成本高，秸秆比重轻、密度小，体积大；由于发电机组秸秆消耗量巨大，单独一个地方的秸秆根本满足不了电厂的燃料要求，需要一省甚至多个省份才能得到充足的秸秆燃料，运输成本巨大；此外秸秆收购具有很强的季节性，无法均衡收购，要维持企业的正常运转，必须有半年的储存量；因秸秆比重轻，体积大，所需存储场地面积大，还需一系列的防雨、防潮、防火等配套设备，投资建设和维护费用大；（3）尽管秸秆发电污染低，但也还不是真正的零污染，而且其对农业几乎没有反哺作用。

虽然处理秸秆的技术有很多，但要将其大范围的推广都面临着或多或少的问题，究其根本原因主要有：

1、秸秆的量太大，每生产1吨粮食，产生2-3吨秸秆。以农户计平均每户7-10亩地，按每年耕种两季，亩产在1-1.5吨左右，产生秸秆平均每户就是10-15吨，一个村500户就是5000-7500吨。因此不管是将秸秆堆肥还田，还是将秸秆发酵作饲料都远远不能消耗完秸秆的数量，而且现有技术生产无论是肥效还是饲料的养殖效果都不如人意，因此农民不得不选择焚烧秸秆。

2、我国目前的农业生产模式是散户型的农业生产，导致了秸秆如果要集中处理，需要耗费大量的运输成本，以及由此而产生的其它附加成本。因此不管是秸秆发酵作沼气，还是秸秆制作板材，虽然技术已经很成熟，但是由于成本过高，农民不能得到很好的收益，参与积极性不高，项目推广缓慢。

3、某些关键的生产技术还不成熟，例如秸秆发电，其优势非常明显，但是其不足之处也显而易见，由于技术的不成熟而带来的成本的提高，是技术推广缓慢的主要原因。

综上所述，秸秆的资源化治理至少应满足以下要求：

1、能够很好的保证“秸秆还田”的要求，即要能够生产出效果很好的肥料，保证当地及其周边地区农业的持续健康发展。

2、要有很高附加值的衍生产业，这样才能在比较高成本的情况下，保证产业的收益，这样农民，政府、投资者才会有参与的积极性，才能保证产业项目的迅速推广应用。

3、要能够大量的处理秸秆，同时启动资金又不能太高，这就要求技术必须在很短的周期内将秸秆转化成产品，高效稳定是产业化的基本要求。

4、技术必须安全环保，农业是国民经济的基础，秸秆处理首先是要反哺农业。

家蝇是世界广布种，以有机废物为孳生地，具有繁殖力强，能够规模清洁化养殖，虫体营养价值高，具有治理有机污染的能力等特点。目前尚没有采用家蝇高效生态转化处理秸秆的相关技术报道。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法。本发明采用生物技术进行种蝇秸秆生态转化功能诱导和筛选、传代、工程化饲养，结合机械破碎，微生物发酵技术，采用现代化工程手段，实现微生物发酵、昆虫代谢转化为主的秸秆资源化治理；该方法能够安全高效就地快速资源化处理大量的农作物秸秆，所得产品功能有机肥料、动物保健饲料和生物医学原料或产品可以应用到种植业、畜牧业、渔业和生物医药产业等方面。

本发明的技术方案：以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法包括以下步骤：

（1）蝇种采集和清洁饲养驯化：收集当地野生家蝇，成蝇以奶粉、食糖饲养，幼虫以麦麸清洁养殖，自然传代5代以上，使其具有稳定的繁殖特性；

（2）秸秆转化适应蝇株的诱导与稳定：将秸秆机械粉碎至50-800目，破坏木质素结构，然后加入麦麸和水配制成含水量50%-90%的秸秆培养料，在环境温度20-30℃、相对湿度50%-80%的条件下诱导培养经步骤（1）驯化之后的家蝇幼虫；诱导性秸秆培养料的配比从秸秆粉∶麦麸=1∶9逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=8∶2，每一个配比比例培养5-15代，由此得到秸秆转化适应蝇株；

（3）纤维素酶高表达蝇株的选育：将秸秆转化适应蝇株接种的幼虫置于秸秆粉∶麦麸=6∶4的秸秆培养料中繁殖，随机分组，每代取培养料中粗纤维含量测定最低的组别化蛹成蝇，采用遗传筛选的方法获得分泌物中纤维素酶高表达的蝇株，当培养料中的粗纤维含量低于15%以后，再饲养3-5代，得到稳定的纤维素酶高表达蝇株；

（4）秸秆蝇蛆生物转化预处理：将秸秆机械粉碎至50-800目，加入白腐菌培养液开放性发酵1-3天，得改性秸秆粉；按重量计算，取改性后的秸秆粉50%-70%、麦麸或谷糠或甜菜渣20%-30%与蛋白辅料10%-20%混合均匀，并调节pH值至6.5-7.5，含水量至65%-75%，配成蝇蛆工业化生产底料；

（5）工业化秸秆转化蝇株的稳定：将纤维素酶高表达蝇株的幼虫置于蝇蛆工业化生产底料中繁殖，循环10-15代之后获得工业化秸秆转化蝇株，以此转化蝇株进行蝇蛆工业化产品的生产； 

（6）蝇蛆工业化产品的生产：蝇蛆生长后的残余底料烘干制成功能有机肥料；家蝇幼虫和成蝇制成动物保健饲料或采用生物技术处理制成生物医学原料或产品。

更具体地说，前述方法包括以下步骤：

（1）蝇种采集和清洁饲养驯化：收集当地野生家蝇，进行生物学鉴定，然后成蝇以质量比1∶1的奶粉、食糖饲养，幼虫以麦麸清洁养殖，自然传代5代以上，使其在密集饲养环境下具有稳定的繁殖特性；

（2）秸秆转化适应蝇株的诱导与稳定：将秸秆采用机械粉碎至50-800目，破坏木质素结构，然后加入麦麸和水配制成含水量50%-90%的秸秆培养料，在环境温度20-30℃、相对湿度50%-80%的条件下诱导培养经步骤（1）驯化之后的家蝇幼虫；诱导性秸秆培养料的配比从秸秆粉∶麦麸=1∶9逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=6∶4，每一个配比比例培养5-10代，每一代培养过程为蝇卵→秸秆培养料诱导培养→分离3日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、食糖饲养产卵；再从秸秆粉∶麦麸=6∶4逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=8∶2，每一个配比比例培养10-15代，每一代培养过程为蝇卵→秸秆培养料诱导培养→分离4日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、食糖饲养产卵；使家蝇生命各历期生物学特征达到自然或麦麸饲养生长标准，由此得到秸秆转化适应蝇株；

（3）纤维素酶高表达蝇株的选育：将秸秆转化适应蝇株接种的幼虫置于秸秆粉∶麦麸=6∶4的秸秆培养料中繁殖，随机分组，每代取培养料中粗纤维含量测定最低的组别化蛹成蝇，采用遗传筛选的方法获得分泌物中纤维素酶高表达的蝇株，当培养料中的粗纤维含量低于15%以后，再饲养3-5代，得到稳定的纤维素酶高表达蝇株；

（4）秸秆蝇蛆生物转化预处理：秸秆机械粉碎至50-800目，将浓度为10³-10⁷cfu/ml的白腐菌培养液、水、秸秆粉按1∶1∶20的质量比混合活化8小时，再将活化后的秸秆粉与未发酵秸秆粉按1∶500的质量比混合，开放性发酵1-3天，得改性秸秆粉；按重量计算，取改性后的秸秆粉50%-70%、麦麸或谷糠或甜菜渣20%-30%与蛋白辅料10%-20%混合均匀，并调节pH值至6.5-7.5，含水量至65%-75%，配成蝇蛆工业化生产底料，使其达到工业化蝇蛆饲料的标准（蛋白质12%-15%、碳水化合物20%-25%、脂肪2%-4%、含有各种维生素）；

（5）工业化秸秆转化蝇株的稳定：将纤维素酶高表达蝇株的幼虫置于蝇蛆工业化生产底料中繁殖，生长过程为蝇卵→接种底料→分离4日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、食糖饲养产卵；循环10-15代之后获得稳定的工业化秸秆转化蝇株，以此转化蝇株进行蝇蛆工业化产品的生产；

（6）蝇蛆工业化产品的生产：蝇蛆生长后的残余底料烘干制成功能有机肥料；家蝇幼虫和成蝇制成动物保健饲料或采用生物技术处理制成生物医学原料或产品。

前述方法中，在步骤（2）、步骤（3）和步骤（5）的成蝇饲养过程中加入适量的秸秆浸出液，并每隔7天引入无菌培养的野生家蝇，防止工业化秸秆转化蝇株的退化；引入野生家蝇的数量优选为每次每笼少于10%。

前述方法中，步骤（2）中诱导性秸秆培养料配比从秸秆粉∶麦麸=1∶9逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=6∶4过程中，每一代挑选行动活跃、体型较大的3日龄蝇蛆幼虫移入麦麸中化蛹成蝇，直到存活蝇蛆每个虫体质量达到25毫克以上，再进入下一个配比比例；诱导性秸秆培养料配比从秸秆粉∶麦麸=6∶4逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=8∶2过程中，每一代挑选行动活跃、体型较大的4日龄蝇蛆幼虫移入麦麸中化蛹成蝇，当存活蝇蛆每个虫体质量达到25毫克以上时，在该配比比例中继续培养3-5代，使蝇株各方面生理状况达到稳定，再进入下一个配比比例。

前述方法中，步骤（1）、（2）所述的驯化、诱导，即对当地野生家蝇进行秸秆这一特定饲养环境下的工程化养殖适应性诱导驯化，使家蝇幼虫在秸秆中集约化饲养时能够正常生长，达到每10公斤秸秆培养料繁殖蝇蛆150克、3日龄蝇蛆每个虫体质量25毫克以上，充分转化秸秆中的有机资源。

前述方法中，步骤（4）所述的蛋白辅料为干蛆粉、玉米粉、菜籽饼或豆粕。

前述方法中，步骤（4）中调节pH值所用物质为生石灰、碳酸氢钠或碳酸钠。

前述方法中，步骤（5）中所述稳定的工业化秸秆转化蝇株是指家蝇幼虫在改性秸秆粉配制的蝇蛆工业化生产底料中生长繁殖，达到每10公斤底料培养产出幼虫至少350克、每个虫体质量25毫克以上。

前述方法中，所述的秸秆为高粱秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆、烟杆或稻草等。

秸秆利用的主要问题，就是要克服其纤维成分的利用问题。由表1可见秸秆的纤维素+半纤维素+木质素含量高达70%，尤其是木质素是完全不能被昆虫以及各种动植物消化吸收的，而且由于木质素对消化液有吸附作用，还影响机体对其它营养物质的吸收，必须要通过对应的微生物或酶来降解。并且木质素处于细胞壁的最外层包裹在纤维素和半纤维素的表面，如果不先对木质素进行处理，也就不能分解纤维素和半纤维素。研究发现蝇蛆分泌物中含有相应的纤维素酶可以对纤维素进行分解，因此我们先采用物理的方法将秸秆进行机械粉碎，将木质素结构破坏，然后加入白腐菌降解木质素；用处理后的秸秆粉末作为底料诱导蝇蛆，从而获得分泌物中纤维素酶表达较高的秸秆转化适应蝇株。

白腐菌是目前已知的最主要的木质素降解微生物，可以产生分解木质素的多种酶系，生长迅速，1-2天内就可以达到生长高峰，2-3天内就可以降解物料中70%-90%的木质素，而且是完全分解成CO₂和水；同时可以使物料中的蛋白质（菌体蛋白）含量大幅提升。

菜籽饼是油菜籽榨油之后的副产品，是一种很好的植物蛋白资源。菜籽饼含蛋白质35%-45%，消化吸收率接近大豆，而且菜籽饼的维生素含量非常丰富。但是菜籽饼中含有4%-8%左右的硫代葡萄糖甙(也称芥子甙)和2%-5%左右的植酸等有毒成分，硫代葡萄糖甙(芥子甙)会对动物的内脏造成破坏；植酸会降低饲料蛋白质的消化利用、降低动物消化酶的活性，所以如果要将菜籽饼作为禽畜的饲料就要对这两种物质进行脱毒降解。但是蝇蛆的消化道中有可以分解这两种物质的微生物，硫代葡萄糖甙被蝇蛆肠道内细菌降解以后生成葡萄糖和无毒的含硫甙；植酸被蝇蛆肠道内细菌降解以后生成肌醇和磷，肌醇是一种水溶性维生素，属于维生素B族中的一种，磷留存在底料中作为肥料。因此，菜籽饼可以直接作为蝇蛆的饲养底料。

本发明进行蝇蛆生产之后的底料可制成新型功能有机肥料，其富含甲壳素、尿囊素、小分子氨基酸等昆虫代谢物和昆虫尸体，有机质含量高，甲壳素能激发和强化土壤中有益微生物数量的成倍增加，可减轻病害，可强力分解、降解土壤中的有害化学物质，解除土壤中累积的有害化学残留，调整土壤的酸碱度至适合作物生长，改善土壤团粒结构，促进作物叶绿体代谢，提高产量；尿囊素能促进农作物对养分的吸收，刺激生长；丰富的有机质能改良土壤，达到保水保肥的效果。

本发明采用秸秆混合底料培养生产的家蝇幼虫蛋白营养十分丰富，其中必须氨基酸总量（E）为43.30%，超过粮食与农业组织/世界卫生组织（FAO/WHO）提出的参考值40%，其必须氨基酸与非必须氨基酸总量的比值（E/N）为0.76，超过FAO/WHO提出的参考值0.6，且灰份少，无非蛋白氮，含多种不饱和脂肪酸、甲壳素（壳多糖）、维生素、微量元素、生物活性物质等营养素；同时其中铅、砷、汞、氟、细菌、霉菌、沙门氏菌、黄曲霉菌等含量，符合无公害安全蛋白饲料标准；具有改善消化，促进畜禽生长功能，能够提高畜禽对疾病的抵抗力，提高饲料回报率。

以本发明繁育所得家蝇幼虫为原料精加工生产的蛋白粉，是较为理想的保健品。与大豆等植物蛋白相比，家蝇幼虫不仅粗蛋白、粗脂肪等营养成分含量高，而且富含人体必需的8种氨基酸和亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸，其生物锌、铁等人体必需微量元素含量高，对调节血脂、预防肿瘤、促进生长、改善记忆等方面起着重要作用；同时，还含有溶菌酶甲壳素等生物活性分子，营养素齐全，品质优良；并含有独特的天然动物原性蛋白及肌醇、L-肉碱、牛磺酸等特殊成分，以其制成的活性蛋白粉胶囊，具有抗疲劳、提高免疫力的特性。

本发明进行蝇蛆生产后残余底料制成的功能有机肥料可应用于有机作物种植。由于蝇蛆对有机废物的生物转化中，除了使氮磷钾等植物所需养分转化为植物吸收形式外，还将大量的代谢物残留于肥料之中，从而使得生产出的有机肥增加了细菌发酵和物理化学处理所没有的新生物活性功能成分。这些功能成分具有能够刺激作物生长的调节作用，害虫驱避作用，重金属固化作用，不含病原生物，是适宜于无公害、绿色和有机农作物及有机中药种植的生态有机肥料。该肥料除了能够培肥土壤、增加地力、改善土壤的团粒结构物理及化学性状外，还具有一定的驱避害虫和抗作物病害的能力，有助于减少化肥农药使用的残留物，减轻环境污染，改善土壤结构，改良土壤pH值，防止土壤板结，防治病虫害。在同等营养元素的条件下，无论作为基肥还是作为追肥施用，蝇蛆功能有机肥相对于多数有机肥，更能提高农产品品质；其清洁土壤的良好作用，有利于长久保持土地的“健康”。

与现有技术相比，本发明采用生物技术进行种蝇秸秆生态转化功能诱导和筛选、传代、工程化饲养，结合机械破碎、微生物发酵技术，采用现代化工程技术手段，实现微生物发酵、昆虫代谢转化为主的秸秆资源化治理，具有生态化程度高，生物利用度大，腐熟周期短，产品质量高，资源高附加值化，无环境污染，科学配比肥效高等其它方法无可比拟的优点；而且研究证实蝇蛆的分泌物中含有纤维素酶，可以更有效的利用秸秆；更重要的是研究表明蝇蛆残留代谢物中的生物活性功能成分，可以降低农药使用，减少化肥用量，控制面源污染，形成高效的农业有机生产闭式循环，是当前利用高新技术，开展有机生态农业建设的最佳途径；特别适合有机农作物种植等品质要求较高的高端农业产品的生产。同时本发明是将秸秆就地处理，生产的有机肥也可以在当地及其周边地区使用，大大节约了运输成本和人力资源。

具体实施方式

本发明的实施例1：以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理（如高粱秸秆）的方法包括以下步骤：

（1）蝇种采集和清洁饲养驯化：收集当地野生家蝇，根据范滋德《中国常见蝇类检索表》进行生物学鉴定，置于80cm×30cm×30cm不锈钢丝清洁昆虫饲养笼中，成蝇以质量比1∶1的奶粉、红糖饲养，幼虫以麦麸清洁养殖，室内温度20℃-30℃，相对湿度60%-80%，光照节律以当地环境为准，每日收集蝇卵接种于含水65%左右麦麸中饲养，第5日收集体重≥20mg的3龄幼虫于含水15%麸皮中化蛹，然后选择椭圆形长约6.0mm蛹置于清洁饲养笼中羽化成蝇，用奶粉、红糖饲养产卵，进入第二代清洁饲养；自然传代5代以后保种，使其在密集饲养环境下具有稳定的繁殖特性。

（2）秸秆转化适应蝇株的诱导与稳定：将秸秆采用机械粉碎至50-800目，破坏木质素结构，然后加入麦麸和水配制成含水量50%-90%的秸秆培养料，在环境温度20-30℃、相对湿度50%-80%的条件下诱导培养经步骤（1）驯化之后的家蝇幼虫；诱导性秸秆培养料的配比从秸秆粉∶麦麸=1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=6∶4，每一代挑选行动活跃、体型较大的3日龄蝇蛆幼虫移入麦麸中化蛹成蝇，直到存活蝇蛆每个虫体质量达到25毫克以上，再进入下一个配比比例；每一个配比比例培养5-10代，每一代培养过程为蝇卵→秸秆培养料诱导培养→分离3日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、红糖饲养产卵。由于秸秆中不利于蝇蛆生长的物质是木质素，其主要作用只是影响蝇蛆对营养物质的消化吸收，在秸秆粉∶麦麸超过7∶3以后蝇蛆生长开始出现减缓。再从秸秆粉∶麦麸=6∶4、7∶3逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=8∶2，每一代挑选行动活跃、体型较大的4日龄蝇蛆幼虫移入麦麸中化蛹成蝇，当存活蝇蛆每个虫体质量达到25毫克以上时，在该配比比例中继续培养3-5代，使蝇株各方面生理状况达到稳定，再进入下一个配比比例；每一个配比比例培养10-15代，每一代培养过程为蝇卵→秸秆培养料诱导培养→分离4日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、红糖饲养产卵；其目的是为了诱导家蝇使其适应秸秆粉末中的木质素、营养环境等，使工程化饲养家蝇生命各历期生物学特征达到自然或麦麸饲养生长标准，由此得到秸秆转化适应蝇株。

（3）纤维素酶高表达蝇株的选育：由于秸秆中粗纤维含量高，为了更加合理利用这些物质，将秸秆转化适应蝇株接种的幼虫置于秸秆粉∶麦麸=6∶4的秸秆培养料中繁殖，随机分组，每代取培养料中粗纤维含量测定最低的组别化蛹成蝇，采用遗传筛选的方法获得分泌物中纤维素酶高表达的蝇株，当培养料中的粗纤维含量低于15%以后，再饲养3-5代，得到稳定的纤维素酶高表达蝇株。

（4）秸秆蝇蛆生物转化预处理：秸秆机械粉碎至50-800目，将浓度为10⁶cfu/ml的白腐菌培养液（自配）、水、秸秆粉按1∶1∶20的质量比混合活化8小时，再将活化后的秸秆粉与未发酵秸秆粉按1∶500的质量比混合，开放性发酵1-3天，得改性秸秆粉；按重量计算，取改性后的秸秆粉60%、麦麸25%与菜籽饼粉末15%混合均匀，并加入生石灰调节pH值至6.5-7.5，含水量至65%-75%，配成蝇蛆工业化生产底料，使其达到工业化蝇蛆饲料的标准（蛋白质12%-15%、碳水化合物20%-25%、脂肪2%-4%、含有各种维生素），且纤维素+半纤维素总含量13%-17%，木质素低于2%。

（5）工业化秸秆转化蝇株的稳定：将纤维素酶高表达蝇株的幼虫置于蝇蛆工业化生产底料中繁殖，生长过程为蝇卵→接种底料→分离4日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、红糖饲养产卵；循环10-15代之后获得能够高效分解硫代葡萄糖甙和植酸，可以密集饲养、生长繁殖稳定的工业化秸秆转化蝇株（即家蝇幼虫在改性秸秆粉配制的蝇蛆工业化生产底料中生长繁殖，达到每10公斤底料培养产出幼虫至少450克、每个虫体质量25毫克以上），以此转化蝇株进行蝇蛆工业化产品的生产。

（6）蝇蛆工业化产品的生产：蝇蛆生长后的残余底料烘干后，经过筛选调配可以制成针对不同作物的各种品质的生物功能有机肥料，家蝇幼虫和成蝇制成动物保健饲料（如以蝇蛆蛋白为主料辅以蛹壳制成有抗菌效果、并有抗生素替代作用的饲料添加剂产品）或采用生物技术处理制成生物医学原料或产品（如蛆皮、蛹壳可用来提取甲壳素，蝇蛆蛋白可作为制备人用保健蛋白粉的原料）。

为了防止工业化秸秆转化蝇株的退化，在前述步骤（2）、步骤（3）和步骤（5）的成蝇饲养过程中加入适量的秸秆浸出液（按常规方法制备），并每隔7天引入无菌培养的野生家蝇，引入野生家蝇的数量为每次每笼少于10%。

前述步骤（1）、（2）所述的驯化、诱导，即对当地野生家蝇进行秸秆这一特定饲养环境下的工程化养殖适应性诱导驯化，使家蝇幼虫在秸秆中集约化饲养时能够正常生长，达到每10公斤秸秆培养料繁殖蝇蛆150克、3日龄蝇蛆每个虫体质量25毫克以上，充分转化秸秆中的有机资源。

本发明的实施例2：以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理（如小麦秸秆）的方法包括以下步骤： 

（1）蝇种采集和清洁饲养驯化：收集当地野生家蝇，根据范滋德《中国常见蝇类检索表》进行生物学鉴定，然后依照当地家蝇自然繁殖的环境条件，成蝇以质量比1∶1的奶粉、红糖饲养，幼虫以麦麸清洁养殖，自然传代5代以上，使其在密集饲养环境下具有稳定的繁殖特性。

（2）秸秆转化适应蝇株的诱导与稳定：将秸秆采用机械粉碎至50-800目，破坏木质素结构，然后加入麦麸和水配制成含水量50%-90%的秸秆培养料，在环境温度20-30℃、相对湿度50%-80%的条件下诱导培养经步骤（1）驯化之后的家蝇幼虫；诱导性秸秆培养料的配比从秸秆粉∶麦麸=1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=6∶4，每一代挑选行动活跃、体型较大的3日龄蝇蛆幼虫移入麦麸中化蛹成蝇，直到存活蝇蛆每个虫体质量达到25毫克以上，再进入下一个配比比例；每一个配比比例培养5-10代，每一代培养过程为蝇卵→秸秆培养料诱导培养→分离3日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、红糖饲养产卵；再从秸秆粉∶麦麸=6∶4、7∶3逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=8∶2，每一代挑选行动活跃、体型较大的4日龄蝇蛆幼虫移入麦麸中化蛹成蝇，当存活蝇蛆每个虫体质量达到25毫克以上时，在该配比比例中继续培养3-5代，使蝇株各方面生理状况达到稳定，再进入下一个配比比例；每一个配比比例培养10-15代，每一代培养过程为蝇卵→秸秆培养料诱导培养→分离4日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、红糖饲养产卵；其目的是为了诱导家蝇使其适应秸秆粉末中的木质素、营养环境等，使工程化饲养家蝇生命各历期生物学特征达到自然或麦麸饲养生长标准，由此得到秸秆转化适应蝇株。

（3）纤维素酶高表达蝇株的选育：将秸秆转化适应蝇株接种的幼虫置于秸秆粉∶麦麸=6∶4的秸秆培养料中繁殖，随机分组，每代取培养料中粗纤维含量测定最低的组别化蛹成蝇，采用遗传筛选的方法获得分泌物中纤维素酶高表达的蝇株，当培养料中的粗纤维含量低于15%以后，再饲养3-5代，得到稳定的纤维素酶高表达蝇株。

（4）秸秆蝇蛆生物转化预处理：秸秆机械粉碎至50-800目，将浓度为10³-10⁷cfu/ml的白腐菌培养液（自配）、水、秸秆粉按1∶1∶20的质量比混合活化8小时，再将活化后的秸秆粉与未发酵秸秆粉按1∶500的质量比混合，开放性发酵1-3天，得改性秸秆粉；按重量计算，取改性后的秸秆粉50%、谷糠30%与干蛆粉20%混合均匀，并加入碳酸氢钠调节pH值至6.5-7.5，含水量至65%-75%，配成蝇蛆工业化生产底料，使其达到工业化蝇蛆饲料的标准（蛋白质12%-15%、碳水化合物20%-25%、脂肪2%-4%、含有各种维生素）。

（5）工业化秸秆转化蝇株的稳定：将纤维素酶高表达蝇株的幼虫置于蝇蛆工业化生产底料中繁殖，生长过程为蝇卵→接种底料→分离4日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、红糖饲养产卵；循环10-15代之后获得稳定的工业化秸秆转化蝇株（即家蝇幼虫在改性秸秆粉配制的蝇蛆工业化生产底料中生长繁殖，达到每10公斤底料培养产出幼虫至少400克、每个虫体质量25毫克以上），以此转化蝇株进行蝇蛆工业化产品的生产。

（6）蝇蛆工业化产品的生产：蝇蛆生长后的残余底料烘干制成功能有机肥料，家蝇幼虫和成蝇制成动物保健饲料（如以蝇蛆蛋白为主料辅以蛹壳制成有抗菌效果、并有抗生素替代作用的饲料添加剂产品）或采用生物技术处理制成生物医学原料或产品（如蛆皮、蛹壳可用来提取甲壳素，蝇蛆蛋白可作为制备人用保健蛋白粉的原料）。

为了防止工业化秸秆转化蝇株的退化，在前述步骤（2）、步骤（3）和步骤（5）的成蝇饲养过程中加入适量的秸秆浸出液，并每隔7天引入无菌培养的野生家蝇，引入野生家蝇的数量为每次每笼少于10%。

前述步骤（1）、（2）所述的驯化、诱导，即对当地野生家蝇进行秸秆这一特定饲养环境下的工程化养殖适应性诱导驯化，使家蝇幼虫在秸秆中集约化饲养时能够正常生长，达到每10公斤秸秆培养料繁殖蝇蛆150克、3日龄蝇蛆每个虫体质量25毫克以上，充分转化秸秆中的有机资源。

本发明的实施例3：以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理（如棉花秸秆）的方法包括以下步骤：

（1）蝇种采集和清洁饲养驯化：收集当地野生家蝇，进行生物学鉴定，然后成蝇以质量比1∶1的奶粉、白糖饲养，幼虫以麦麸清洁养殖，自然传代5代以上，使其在密集饲养环境下具有稳定的繁殖特性。

（2）秸秆转化适应蝇株的诱导与稳定：将秸秆机械粉碎至50-800目，破坏木质素结构，然后加入麦麸和水配制成含水量50%-90%的秸秆培养料，在环境温度20-30℃、相对湿度50%-80%的条件下诱导培养经步骤（1）驯化之后的家蝇幼虫；诱导性秸秆培养料的配比从秸秆粉∶麦麸=1∶9逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=6∶4，每一个配比比例培养5-10代，每一代培养过程为蝇卵→秸秆培养料诱导培养→分离3日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、白糖饲养产卵；再从秸秆粉∶麦麸=6∶4逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=8∶2，每一个配比比例培养10-15代，每一代培养过程为蝇卵→秸秆培养料诱导培养→分离4日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、白糖饲养产卵；使家蝇生命各历期生物学特征达到自然或麦麸饲养生长标准，由此得到秸秆转化适应蝇株。

（3）纤维素酶高表达蝇株的选育：将秸秆转化适应蝇株接种的幼虫置于秸秆粉∶麦麸=6∶4的秸秆培养料中繁殖，随机分组，每代取培养料中粗纤维含量测定最低的组别化蛹成蝇，采用遗传筛选的方法获得分泌物中纤维素酶高表达的蝇株，当培养料中的粗纤维含量低于15%以后，再饲养3-5代，得到稳定的纤维素酶高表达蝇株。

（4）秸秆蝇蛆生物转化预处理：将秸秆机械粉碎至50-800目，加入白腐菌培养液开放性发酵1-3天，得改性秸秆粉；按重量计算，取改性后的秸秆粉65%、甜菜渣20%与玉米粉15%混合均匀，并调节pH值至6.5-7.5，含水量至65%-75%，配成蝇蛆工业化生产底料。

（5）工业化秸秆转化蝇株的稳定：将纤维素酶高表达蝇株的幼虫置于蝇蛆工业化生产底料中繁殖，生长过程为蝇卵→接种底料→分离4日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、白糖饲养产卵；循环10-15代之后获得稳定的工业化秸秆转化蝇株（即家蝇幼虫在改性秸秆粉配制的蝇蛆工业化生产底料中生长繁殖，达到每10公斤底料培养产出幼虫至少350克、每个虫体质量25毫克以上），以此转化蝇株进行蝇蛆工业化产品的生产。

（6）蝇蛆工业化产品的生产：蝇蛆生长后的残余底料烘干制成功能有机肥料；家蝇幼虫和成蝇制成动物保健饲料或采用生物技术处理制成生物医学原料或产品。

为了防止工业化秸秆转化蝇株的退化，在前述步骤（2）、步骤（3）和步骤（5）的成蝇饲养过程中加入适量的秸秆浸出液，并每隔7天引入无菌培养的野生家蝇（数量为每次每笼少于10%）。

Claims (10)

1.以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）蝇种采集和清洁饲养驯化：收集当地野生家蝇，成蝇以奶粉、食糖饲养，幼虫以麦麸清洁养殖，自然传代5代以上，使其具有稳定的繁殖特性；

（2）秸秆转化适应蝇株的诱导与稳定：将秸秆机械粉碎至50-800目，破坏木质素结构，然后加入麦麸和水配制成含水量50%-90%的秸秆培养料，在环境温度20-30℃、相对湿度50%-80%的条件下诱导培养经步骤（1）驯化之后的家蝇幼虫；诱导性秸秆培养料的配比从秸秆粉∶麦麸=1∶9逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=8∶2，每一个配比比例培养5-15代，由此得到秸秆转化适应蝇株；

（3）纤维素酶高表达蝇株的选育：将秸秆转化适应蝇株接种的幼虫置于秸秆粉∶麦麸=6∶4的秸秆培养料中繁殖，随机分组，每代取培养料中粗纤维含量测定最低的组别化蛹成蝇，采用遗传筛选的方法获得分泌物中纤维素酶高表达的蝇株，当培养料中的粗纤维含量低于15%以后，再饲养3-5代，得到稳定的纤维素酶高表达蝇株；

（4）秸秆蝇蛆生物转化预处理：将秸秆机械粉碎至50-800目，加入白腐菌培养液开放性发酵1-3天，得改性秸秆粉；按重量计算，取改性后的秸秆粉50%-70%、麦麸或谷糠或甜菜渣20%-30%与蛋白辅料10%-20%混合均匀，并调节pH值至6.5-7.5，含水量至65%-75%，配成蝇蛆工业化生产底料；

（5）工业化秸秆转化蝇株的稳定：将纤维素酶高表达蝇株的幼虫置于蝇蛆工业化生产底料中繁殖，循环10-15代之后获得工业化秸秆转化蝇株，以此转化蝇株进行蝇蛆工业化产品的生产； 

（6）蝇蛆工业化产品的生产：蝇蛆生长后的残余底料烘干制成功能有机肥料；家蝇幼虫和成蝇制成动物保健饲料或采用生物技术处理制成生物医学原料或产品。

2.根据权利要求1所述以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）蝇种采集和清洁饲养驯化：收集当地野生家蝇，进行生物学鉴定，然后成蝇以质量比1∶1的奶粉、食糖饲养，幼虫以麦麸清洁养殖，自然传代5代以上，使其在密集饲养环境下具有稳定的繁殖特性；

（2）秸秆转化适应蝇株的诱导与稳定：将秸秆采用机械粉碎至50-800目，破坏木质素结构，然后加入麦麸和水配制成含水量50%-90%的秸秆培养料，在环境温度20-30℃、相对湿度50%-80%的条件下诱导培养经步骤（1）驯化之后的家蝇幼虫；诱导性秸秆培养料的配比从秸秆粉∶麦麸=1∶9逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=6∶4，每一个配比比例培养5-10代，每一代培养过程为蝇卵→秸秆培养料诱导培养→分离3日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、食糖饲养产卵；再从秸秆粉∶麦麸=6∶4逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=8∶2，每一个配比比例培养10-15代，每一代培养过程为蝇卵→秸秆培养料诱导培养→分离4日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、食糖饲养产卵；使家蝇生命各历期生物学特征达到自然或麦麸饲养生长标准，由此得到秸秆转化适应蝇株；

（3）纤维素酶高表达蝇株的选育：将秸秆转化适应蝇株接种的幼虫置于秸秆粉∶麦麸=6∶4的秸秆培养料中繁殖，随机分组，每代取培养料中粗纤维含量测定最低的组别化蛹成蝇，采用遗传筛选的方法获得分泌物中纤维素酶高表达的蝇株，当培养料中的粗纤维含量低于15%以后，再饲养3-5代，得到稳定的纤维素酶高表达蝇株；

（4）秸秆蝇蛆生物转化预处理：秸秆机械粉碎至50-800目，将浓度为10³-10⁷cfu/ml的白腐菌培养液、水、秸秆粉按1∶1∶20的质量比混合活化8小时，再将活化后的秸秆粉与未发酵秸秆粉按1∶500的质量比混合，开放性发酵1-3天，得改性秸秆粉；按重量计算，取改性后的秸秆粉50%-70%、麦麸或谷糠或甜菜渣20%-30%与蛋白辅料10%-20%混合均匀，并调节pH值至6.5-7.5，含水量至65%-75%，配成蝇蛆工业化生产底料，使其达到工业化蝇蛆饲料的标准；

（5）工业化秸秆转化蝇株的稳定：将纤维素酶高表达蝇株的幼虫置于蝇蛆工业化生产底料中繁殖，生长过程为蝇卵→接种底料→分离4日龄幼虫→化蛹→羽化成蝇→奶粉、食糖饲养产卵；循环10-15代之后获得稳定的工业化秸秆转化蝇株，以此转化蝇株进行蝇蛆工业化产品的生产；

（6）蝇蛆工业化产品的生产：蝇蛆生长后的残余底料烘干制成功能有机肥料；家蝇幼虫和成蝇制成动物保健饲料或采用生物技术处理制成生物医学原料或产品。

3.根据权利要求1或2所述以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法，其特征在于：在步骤（2）、步骤（3）和步骤（5）的成蝇饲养过程中加入适量的秸秆浸出液，并每隔7天引入无菌培养的野生家蝇，防止工业化秸秆转化蝇株的退化。

4.根据权利要求3所述以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法，其特征在于：引入野生家蝇的数量为每次每笼少于10%。

5.根据权利要求1或2所述以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法，其特征在于：步骤（2）中诱导性秸秆培养料配比从秸秆粉∶麦麸=1∶9逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=6∶4过程中，每一代挑选行动活跃、体型较大的3日龄蝇蛆幼虫移入麦麸中化蛹成蝇，直到存活蝇蛆每个虫体质量达到25毫克以上，再进入下一个配比比例；诱导性秸秆培养料配比从秸秆粉∶麦麸=6∶4逐渐增加至秸秆粉∶麦麸=8∶2过程中，每一代挑选行动活跃、体型较大的4日龄蝇蛆幼虫移入麦麸中化蛹成蝇，当存活蝇蛆每个虫体质量达到25毫克以上时，在该配比比例中继续培养3-5代，使蝇株各方面生理状况达到稳定，再进入下一个配比比例。

6.根据权利要求1或2所述以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法，其特征在于：步骤（1）、（2）所述的驯化、诱导，即对当地野生家蝇进行秸秆这一特定饲养环境下的工程化养殖适应性诱导驯化，使家蝇幼虫在秸秆中集约化饲养时能够正常生长，达到每10公斤秸秆培养料繁殖蝇蛆150克、3日龄蝇蛆每个虫体质量25毫克以上，充分转化秸秆中的有机资源。

7.根据权利要求1或2所述以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法，其特征在于：步骤（4）所述的蛋白辅料为干蛆粉、玉米粉、菜籽饼或豆粕。

8.根据权利要求1或2所述以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法，其特征在于：步骤（4）中调节pH值所用物质为生石灰、碳酸氢钠或碳酸钠。

9.根据权利要求2所述以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法，其特征在于：步骤（5）中所述稳定的工业化秸秆转化蝇株是指家蝇幼虫在改性秸秆粉配制的蝇蛆工业化生产底料中生长繁殖，达到每10公斤底料培养产出幼虫至少350克、每个虫体质量25毫克以上。

10.根据权利要求1或2所述以家蝇代谢生态转化为主的秸秆快速集约化治理的方法，其特征在于：所述的秸秆为高粱秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆、烟杆或稻草。