蝗虫生态循环养殖系统构建的研究与实践

张大鹏，尚中华，王锐，石方圆，杨硕林，迟晓君

（1.山东农业工程学院，山东 济南 250100；2.蒲荷生态农业（山东）有限公司，山东 泰安 271000）

在农业生产当中，土地是不可替代的基本生产资料。它不仅是劳动的场所，也是植物和动物生长发育所需的水分和养分的主要来源。因此，土地的数量、质量和位置对农业生产起着重要的制约作用。此外，温室，又称暖房，是一种能够提供良好的通风和保温效果的建筑，专门用来种植各种植物。温室提供了一个受控的环境，可以延长植物生长的季节，保护植物免受恶劣天气条件的影响。在不适宜植物生长的季节，能提供温室生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等[1]。对于蝗虫的大棚养殖，在收获时需要将蝗虫集中到某个区域进行捕捉，这时候需要卷膜装置对特定区域进行遮光处理，适应蝗虫的趋避性，现在的卷膜装置多以电动卷膜器配合爬行器进行控制，电动卷膜器也会随着卷膜进行爬行卷起，加上大棚内环境的影响容易损坏，使用寿命有限[2]。另外对于人工生产养殖蝗虫，最重要一个环节就是蝗虫饲料草供应，传统上都是按照养殖面积和配草比例人工栽培牧草，同时，传统的养殖蝗虫不仅造价巨大，而且对生态环境的副作用很大[3]。而且在传统养殖大棚中有棚内喂草速度慢，踩死率高、大棚卷膜器稳定性差、棚膜和纱网使用寿命短等问题。在蝗虫和饲料生产过程中，会产生蝗虫粪沙和草渣等废弃物，不能回收利用[4]。

1 设计方案

针对以上问题，构建蝗虫生态循环养殖生产系统，主要包括生产养殖双层大棚、芽苗青饲料生产敞篷式大棚、有机废弃物转化环保昆虫大棚这三部分组成，这三个环节构成一个完整闭环、全物质循环利用、无废无排的生态循环农业模式。探索实践废弃物环保昆虫转化为虫体和虫砂技术，真正践行绿水青山就是金山银山理念，不做污染环境，污染土壤的产业，将传统人工养殖蝗虫转变为新的养殖系统。图1 所示即是蝗生态循环养殖生产系统模型图。

图1 蝗虫生态循环养殖生产系统模型图

2 组成分析

2.1 生产养殖双层大棚

蝗虫生产养殖双层大棚的结构由内拱和外拱两大部分组成，都是钢结构，内拱顶部覆盖蝗虫养殖专用纱网和遮光膜，外拱顶部覆盖大棚薄膜和遮阳网。支撑组件支撑收卷轴和牵引棒，双向收卷膜具有正牵引膜和负牵引膜，正牵引膜和负牵引膜部分叠放，二者的叠放部分缠绕于收卷轴，正牵引膜的一端和负牵引膜的一端各自固定于牵引棒，牵引棒位于收卷轴轴线方向的两侧。正牵引膜与负牵引膜一端均连接在牵引棒上，牵引棒带动正牵引膜与负牵引膜在主体大棚表面伸展与收卷；中膜为遮光膜，遮光膜的长度小于收卷轴的长度，实现遮光膜对大棚定距离的覆盖与开放，遮光膜的两侧仍留有亮光，便于农户对昆虫进行集中捕获。图2 所示即是蝗虫生产养殖大棚结构图。

图2 蝗虫生产养殖大棚结构图

大棚膜的双向卷收装置及双层大棚结构，其内可种养殖相关农作物及昆虫，由内拱和外拱两大部分组成，均为钢结构，内拱顶部覆盖昆虫养殖专用纱网和遮光膜，外拱顶部覆盖大棚薄膜和遮阳网，在内拱顶部设置电动卷膜装置，待蝗虫等一系列昆虫准备收获时，对特定区域进行遮光处理，因为养殖昆虫喜欢光亮的环境，通过单轴双卷膜实现两侧卷膜动作的同步性，做遮光后，昆虫会被集中到棚内的亮光区域，这样就大大降低了收获的难度；另外通过设置双拱结构，让棚膜与纱网间隔1 米左右，形成一层可调节的空间间隙，即空气调温层，进行温度控制时的跳跃阶数小，利于养殖温度的精准化控制，通过实践验证：在养殖工艺等同条件下，昆虫产量提升2 倍左右，特别在夏季高温季节可以大大降低纱网的温度，从而提高纱网的使用寿命，降低固定资产的成本。随着种养殖规模的不断扩大，此结构的大棚及装置可有效实现对温度的精准控制，配合智慧化温度控制，能有效实现与种养殖工艺温度的精准匹配，大大提升种养殖成活率，提高种养殖效益。

2.2 芽苗青饲料生产敞篷式大棚

芽苗青饲料生产敞篷式大棚，可以根据蝗虫智慧化大棚的蝗虫出苗量及每个龄期对青饲料的需求量，随时调整芽苗青饲料的生产规模和生产数量。在大棚里，五个主要部分被安排在一起：种子储存室、播种区、苗木清洁区、催芽室和栽培室。敞篷式大棚在芽苗青饲料生产中具备以下特点，温度控制：敞篷式大棚可以提供适宜的温度，满足芽苗生产对温度的要求。光照调节：大棚设计考虑到芽苗生产必须避免过强光照，提供光照调节设施。通风系统：大棚内设有自然通风或强制通风设施，保持良好的空气流通和湿度。水源装置：大棚内配备自来水、水井、雨水收集等水源装置，满足芽苗生长所需的水分。排水系统：大棚设置排水系统，确保排除多余水分，维持适宜的湿度。除了考虑如何有效地管理种子储存、播种、清洁、催芽等环节，我们还应该对其进行科学的规划与组织，从而有效地提升农业生产的效率。芽苗青饲料生产敞篷式大棚可以根据蝗虫智慧化大棚的蝗虫出苗量及每个龄期对青饲料的需求量，适时调整芽苗青饲料的生产规模和生产数量。

蝗虫芽苗青饲料生产场地跟智慧化蝗虫生产养殖双层大棚的建设场地结合在一起，便于管理和利用。能够保持催芽室的温度在20～25℃之间，保持栽培室白天的温度在20℃以上，夜晚不低于16℃。这对于植物的生长和发育非常重要，因为适宜的温度可以促进种子的发芽和植物的生长。其次，能够进行自然换气或强制换气，通过对流使催芽室和栽培室的空气保持新鲜。这有助于排除室内的有害气体，保持良好的空气质量，有利于植物的健康生长。此外，该设施还能够保持昼夜空气相对湿度在60%～90%之间。适宜的湿度可以促进植物的光合作用和水分吸收，提供良好的生长环境。最后，为了提高生产场地的利用率和方便进行立体栽培，设计了活动式多层栽培架。该种植架是由角钢制作而成，一共有6 层，每层都能容纳6 个种子盘，总共能容纳36 个种子盘。这个设备的底部配备了4 个万向轮，使得它能够轻松地在工厂内移动并进行排列。这样的种植设施和多层栽培架的设计，可以提高种植效率，充分利用空间，方便管理和操作，适用于大规模、高效的植物种植。

在芽苗青饲料浸种后，应立即进行播种，并将播种完成的苗盘放置在一起，每6 盘为一摞，可以放置在栽培架上（也可以放置在地面上，但摞盘的高度不能超过1 米）。需要先彻底清洗苗盘，确保其完全干净，然后将其基质浸湿，以确保作业程序的顺利进行，以提供适宜的湿度和水分环境。苗盘内铺基质：在清洗干净的苗盘内铺设基质，基质可以是适合芽苗生长的土壤或其他培养基。撒播种子：将芽苗青饲料的种子均匀撒播在铺好基质的苗盘上。将播种完毕的苗盘堆叠在一起，每6 盘为一个整体，并覆盖上保湿的垫子为了维护适宜的湿度和水分，我们应该在苗盘内铺上两层湿润的基质纸，并将它们放置在摞盘的上下两侧。置入催芽车间：将摞好的苗盘放置于催芽车间，催芽车间应具备适宜的温度和湿度条件，以促进种子的发芽和芽苗的生长。进行催芽管理：对催芽车间中的芽苗进行管理，包括适时浇水、调节温湿度等，以确保芽苗的健康生长。完成催芽出盘：当芽苗长出一定程度后，将苗盘分层放置于栽培架上，完成催芽出盘的过程。移入栽培室：将催芽出盘的芽苗移入栽培室，栽培室应具备适宜的温度、湿度和光照条件，以促进芽苗的正常生长和发育。

架子的结构应考虑到方便操作和管理，例如容易调整层间距离、易于搬运和清洁等。架子的设计应充分考虑采光效果，确保芽苗能够充分接受自然光照，以促进生长。保证每层的横档高度一致，使得苗盘能够水平摆放，确保芽苗整齐生长。架子的整体结构应合理，牢固不变形，以确保架子的稳定性和安全性。设计应适应立体无土栽培的需求，例如选择轻质的塑料蔬菜育苗盘，可以提高栽培容器的适用性。这种苗盘的外径长达62 厘米，宽度为23.6cm 厘米，高度为3.8cm 厘米，内径长达57.8cm 厘米，宽度为21.8cm 厘米，高度为2.9cm 厘米，平均苗盘自身重量为429g。根据不同的需求和栽培方式，可以选择外径可达60cm、宽度可达25cm 或30cm、高度可达5cm 的塑料苗盘，或者由洋铁皮作底、由铝合金条镶边而成的苗盘，以满足不同的栽培要求。不同材质的苗盘，如塑料、金属等，均可满足育苗需求，但最重要的是，它们的尺寸应该恰到好处，底部应该光滑，整体形状应该规范，耐用性强，价格实惠。当选择种植土壤时，应该注重它的清洁、安全、轻便、耐旱、耐湿、容易清洗和保存。一些常用的种植基质材料，如新闻纸、餐巾纸、包装纸、白色棉布、无纺布、泡沫塑料薄膜和珍珠岩，都能满足不同的需求，因此应当根据具体环境条件进行精细挑选。如图3 所示芽苗青饲料生产敞篷式大棚。

图3 芽苗青饲料生产敞篷式大棚

2.3 有机废弃物转化环保昆虫大棚

有机废弃物转化环保昆虫大棚由成虫养殖区和幼虫养殖区组成，成虫养殖区需要设置纱网，避免成虫逃逸。幼虫养殖区是由排列连接的10.8 立方米（6 米长，6 米宽，0.3 米高）养殖池（纱网结构）组成。有机废弃物转化环保昆虫大棚，利用环保昆虫-秸秆虫的腐食特性，可以将废弃物过腹转化为秸秆虫和虫砂。秸秆虫回归到当地的鱼乐单元或者用于鸡鸭鹅等养殖，可以为鱼或者鸡鸭鹅提供高品质无脊椎动物蛋白源，虫砂回归到当地的菜乐单元，可以为菜提供高品质的可溯源有机肥[5]。有机废弃物转化环保昆虫大棚，如图4 所示。

图4 有机废弃物转化环保昆虫大棚

3 结论与建议

传统的蝗虫养殖不仅造价较高，而且对生态环境的副作用较大，在传统养殖棚内喂草速度慢，踩死率高、大棚卷膜器稳定性差、棚膜和纱网使用寿命短等问题；在蝗虫和饲料生产过程中，会产生蝗虫粪沙和草渣等废弃物，不能回收利用等一些列问题。设计蝗虫生态循环生产养殖系统，主要由双层养殖大棚、芽苗青饲料生产敞篷式大棚、有机废弃物转化环保昆虫大棚组成，这三个环节构成一个完整闭环、全物质循环利用、无废无排的生态循环农业模式，将传统人工养殖蝗虫转换为绿色生态的循环养殖系统。