黑水虻處理規(guī)模化豬場糞便效果及工藝研究

解慧梅，程 漢，魏冬霞，袁 橙，趙思寶，劉成功，戴建華

（江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院，江蘇泰州 225300）

隨著規(guī)?；⒓s化養(yǎng)豬的迅速發(fā)展，規(guī)模豬場豬糞便的排放量越來越大，對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，出現(xiàn)了地下水富營養(yǎng)化和大氣污染等嚴(yán)重的環(huán)境問題，這種污染不僅威脅周圍居民的健康，同時也威脅養(yǎng)豬業(yè)自身的發(fā)展。國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2017 年末我國生豬存欄43 325 萬頭，生豬出欄68 861 萬頭[1]。生豬生產(chǎn)過程中若豬糞如處理不當(dāng)，必然會對環(huán)境、地下水及空氣造成污染，給當(dāng)?shù)丨h(huán)保造成壓力。目前，蠅蛆、黃粉蟲、大麥蟲等能以動物糞便為食的資源昆蟲在糞便處理中已得到初步應(yīng)用[2-3]。黑水虻能夠利用餐廚垃圾、禽畜糞便和爛瓜爛果等多種原料進行快速生長繁殖，在取食動物糞便時能夠?qū)S便中的營養(yǎng)物質(zhì)進行很好的轉(zhuǎn)化并有效減少糞便臭味[4-5]；黑水虻預(yù)蛹中含有豐富的蛋白質(zhì)和鈣、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，是良好的生物蛋白飼料[6-7]。利用黑水虻處理畜禽糞便不僅解決了糞便對環(huán)境的污染問題，而且可以獲得昆蟲蛋白與有機肥，實現(xiàn)了環(huán)保與經(jīng)濟效益雙贏。

美國佐治亞大學(xué)Sheppard 教授從20 世紀(jì)80 年代開始研究利用黑水虻處理禽畜糞便。近幾年，我國對黑水虻的研究文獻和專利越來越密集[8]，但對自然條件下黑水虻幼蟲直接處理規(guī)?；i場鮮糞、干清糞和沉淀糞的適宜條件和具體效果研究較少。本研究在不添加飼料的自然條件下，探討黑水虻處理豬場鮮糞、干糞和沉淀糞3 種豬糞便的可行性，觀察和測定在棚溫度為28℃條件下不同的糞便厚度和不同日齡幼蟲處理糞便的效果，篩選出適宜的幼蟲日齡和糞便厚度，為黑水虻處理規(guī)模豬場豬糞便技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 黑水虻種卵 黑水虻種卵購自泰州佑農(nóng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)科技有限公司，參考Sheppard 等[9]、Tomberlin 等[10]的飼養(yǎng)方法繁殖2 代后作為試驗用黑水虻。

1.1.2 試 驗 時 間 與 地 點 試 驗 于 2017 年 10 月 1 日 —2017 年10 月30 日在江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院豬場進行。鮮糞為豬排泄糞便直接收集，有害物質(zhì)未經(jīng)處理不能直接用于施肥。干糞為水清糞放置到固定位置自然干燥，糞成分有流失。沉淀糞為發(fā)酵堆成，成分變化。

1.1.3 試驗器材 黑水虻處理豬糞養(yǎng)殖大棚（10 m×5 m，拱形鋼管結(jié)構(gòu)，第1 層透明塑料膜，第2 層保溫毛氈，第3 層不透明黑白塑料膜），大棚里溫度保持在28～30℃，為黑水虻生長的最適宜溫度[11]、電子秤、電子天平、溫度計、濕度計等。

1.2 試驗方法

1.2.1 實驗幼蟲的收集 收集3 批10 g 同日產(chǎn)黑水虻卵（產(chǎn)卵時間相差不超過3 h），將卵置于塑料盒中用紗布覆蓋，然后將塑料盒放入人工氣候箱中孵化（溫度30℃，濕度70%）。待出現(xiàn)幼蟲后加入麩皮、苜蓿粉、玉米粉混合飼料，在人工氣候箱中繼續(xù)飼養(yǎng)。待幼蟲分別長到2、4、6 日齡作為試驗幼蟲使用，幼蟲投喂豬糞前飼喂大餅和豆渣。

1.2.2 不同日齡幼蟲處理糞便試驗 收集豬場鮮糞90 kg，分為3 組，每組3 個重復(fù)，每組糞便10 kg。糞便中分別投入2日齡、4日齡和6日齡的幼蟲150 g（13 000～16 000條），每日16:00—17:00 觀察幼蟲生長情況并記錄豬糞便形態(tài)，糞便處理結(jié)束后統(tǒng)計幼蟲體重、幼蟲體長和豬糞便減重率數(shù)據(jù)。試驗結(jié)束當(dāng)天篩出蟲體，稱量剩余豬糞便重量，統(tǒng)計不同試驗組糞便重量的變化。減重率=（添加豬糞便重量-剩余豬糞便重量）/添加豬糞便重量×100%。

1.2.3 不同糞便厚度幼蟲處理糞便試驗 收集鮮糞90 kg，分為3 組，糞便厚度為10、15、20 cm，每組3 個重復(fù)，每組糞便10 kg。糞便加入4 日齡幼蟲150 g（13 000～16 000 條），每日觀察幼蟲生長情況并記錄豬糞便形態(tài)，糞便處理結(jié)束后統(tǒng)計幼蟲體重、幼蟲體長和豬糞便減重率（同1.2.2）數(shù)據(jù)。

1.2.4 不同種類糞便幼蟲處理試驗 收集豬場鮮糞、干糞和沉淀糞分別收集500 kg，每種糞便分為5 組，每組糞便100 kg，干糞中加入5 勺糞湯，糞便中投入1 500 g（130 000～160 000 條）4 日齡幼蟲進行處理，每日觀察幼蟲生長情況并記錄豬糞便形態(tài)，糞便處理結(jié)束后統(tǒng)計幼蟲體重、幼蟲體長和豬糞便減重率（同1.2.2）數(shù)據(jù)。

1.2.5 黑水虻處理豬場豬糞便養(yǎng)殖工藝 首先收集豬糞便，收集好后轉(zhuǎn)移到豬糞便處理大棚里，投入4 日齡的黑水虻幼蟲，經(jīng)過9～10 d 處理，最后收獲蟲重和蟲沙。

1.2.6 統(tǒng)計分析 利用SPSS19.0 軟件進行單因素方差分析（One-Way ANOVA），通過對數(shù)據(jù)變異的分析來推斷2 個或多個樣本均數(shù)所代表的總體均數(shù)是否有差別。結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差來表示。P＜0.01 表示差異極顯著，P＜0.05 表示差異顯著，P＞0.05 表示差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同日齡幼蟲處理糞便結(jié)果 由表1 可見，2、4、6 日齡黑水虻經(jīng)10 d 處理豬場豬糞便，處理后剩余豬糞便重和糞便減重率3 組之間差異極顯著，篩出的蟲重3組之間差異顯著。4 日齡的黑水虻處理豬糞便后獲得的蟲重最多，為1.70 kg，剩余的豬糞便最少，為3.83 kg，糞便減重率達61.67%，表明4 日齡的黑水虻可以直接用作蛋白飼料添加。

表1 不同日齡幼蟲處理糞便結(jié)果（n=3）

2.2 不同糞便厚度幼蟲處理糞便結(jié)果 由表2 可見，豬場豬糞便堆積厚度10、15、20 cm 經(jīng)過黑水虻處理后剩余糞重、糞便減重率和蟲重3 組間差異極顯著，15 cm厚度黑水虻處理效果最好，獲得的蟲重最多，豬糞便減重率最高，為65.33%。

表2 不同糞便厚度幼蟲處理糞便結(jié)果（n=3）

2.3 不同種類糞便幼蟲處理結(jié)果 由表3 可見，4 日齡黑水虻處理鮮糞、干糞+沼液和沼氣池沉淀糞后剩余豬糞便重、糞便減重率和蟲重組間差異極顯著。鮮糞處理后獲得蟲重最多，豬糞便減重率最高，為65.8%，沼氣沉淀糞獲得蟲重最少，為10.06 kg，豬糞便減重率最低，為24.8%。

表3 不同種類糞便幼蟲處理結(jié)果（n=5）

2.4 黑水虻處理鮮糞結(jié)果 由圖1 可見，4 日齡黑水虻處理鮮糞，幼蟲投進豬糞便里進行豬糞便處理，棚溫度在28℃，前2 d 幼蟲生長緩慢，為生長緩慢期，測得豬糞便溫低于28℃，影響幼蟲采食自給速度，從而降低幼蟲生長速度；幼蟲在糞便里從第3 天開始，身長已在1 cm 左右，群體通過摩擦及未采食完畢堆積的糞便發(fā)酵產(chǎn)生熱量，此時豬糞便料溫在30～32℃，為蟲體生長的適宜條件，采食速度加快，為幼蟲生長加速期；幼蟲于第10 天將糞便全部采食完畢后，豬糞便基料變的松散干爽，溫度隨著水分的蒸發(fā)而逐漸下降，干爽的基料也會在這時吸收蟲體自身的水分，為蟲體生長縮水期。由試驗結(jié)果可知，處理最佳的篩蟲時間為處理豬糞便的第 9～10 天。

2.5 黑水虻處理3 種豬糞便 由圖2 可見，4 日齡幼蟲處理不同類型豬糞便10 d 后，得到的蟲重量明顯鮮糞處理后最多，沉淀糞最少；處理后剩余豬糞便沉淀糞最多，鮮糞最少。鮮糞的含水量在70% 左右，這個濕度是適合黑水虻幼蟲的生長，干糞有結(jié)塊現(xiàn)象不適宜幼蟲生長，沉淀糞營養(yǎng)流失太大，不適宜幼蟲生長。由試驗結(jié)果可知，鮮糞可以直接添加黑水虻進行處理，糞便減重率明顯比干糞和沉淀糞高，獲得的蟲體最多。

2.6 黑水虻處理豬場豬糞便工藝 由圖3 可知，黑水虻處理規(guī)模豬場豬糞便養(yǎng)殖工藝流程為：豬場豬糞便收集，不同類型豬糞便進行預(yù)處理轉(zhuǎn)移到豬糞便處理養(yǎng)殖大棚中，使其有利于黑水虻幼蟲生長，按照100 kg 豬糞便中投入1 500 g 4 日齡幼蟲的參考標(biāo)準(zhǔn)進行幼蟲接種，控制豬糞便處理大棚溫度在28～30℃進行生物處理豬糞便9 d 左右，最后分離蟲重和剩余豬糞便，鮮蟲可以作為動物蛋白飼料，剩余豬糞便可以直接用作有機肥，完成豬場豬糞便的生物處理周期。

3 討 論

圖1 黑水虻處理鮮糞過程

在研究中不向糞便中添加任何幼蟲飼料，這樣篩選出的豬糞便處理條件步驟少、可控性更強、更利于在養(yǎng)殖戶中推廣應(yīng)用并降低處理成本。經(jīng)過黑水虻處理的豬糞便為蟲沙，可以直接用于施肥，獲得的鮮蟲可以作為蛋白飼料，如雞場、魚塘和螃蟹用黑水虻成蟲做蛋白飼料添加。

已有研究表明，黑水虻生長發(fā)育的適宜溫度為27～30℃，溫度過低黑水虻幼蟲取食量減少，影響其生長發(fā)育；飼料含水量為70%～80%時有利于幼蟲生長，當(dāng)飼料含水量為50% 時生長受抑制，當(dāng)含水量降至30%時幼蟲不能正常生長發(fā)育[11-13,15]。黑水虻幼蟲在轉(zhuǎn)化豬糞便的過程中對糞便的堆料厚度有一定要求。有研究表明，堆料厚度為15 cm 能充分利用轉(zhuǎn)化池又有較好的轉(zhuǎn)化效果，豬糞便堆料太厚導(dǎo)致透氣性不好，影響幼蟲生長，降低減重率；堆料過薄則水分蒸發(fā)會較快，不利于幼蟲生長而且會增加轉(zhuǎn)化過程的占地面積，增加生產(chǎn)成本[13]。

圖2 黑水虻處理3 種豬糞便

圖3 黑水虻處理豬場豬糞便養(yǎng)殖工藝流程圖

本試驗中，2、4、6 日齡黑水虻處理10 d 豬場豬糞便后，4 日齡的黑水虻處理豬糞便后獲得的蟲重最多，為1.70 kg，剩余的豬糞便最少，為3.83 kg，糞便減重率達61.67%。堆料厚度為15 cm 時黑水虻處理效果最好，獲得的蟲重最多，為17.43 kg，豬糞便減重率最高，為65.33%。4 日齡黑水虻處理鮮糞、干糞+ 沼液和沼氣池沉淀糞，鮮糞處理后獲得蟲重最多，為16.64 kg，豬糞便減重率最高，為65.8%，沼氣沉淀糞獲得蟲重最少，為10.06 kg，豬糞便減重率最低，為24.8%。鮮糞的含水量在70%左右，這個濕度適合黑水虻幼蟲生長，干糞有結(jié)塊現(xiàn)象，沉淀糞營養(yǎng)流失太大，不適宜幼蟲生長。本研究結(jié)果表明，可用黑水虻直接處理鮮糞，干糞和沉淀糞要經(jīng)過調(diào)節(jié)濕度和營養(yǎng)成分使其利于幼蟲的生長。本研究中幼蟲體重較喻國輝等[7]和Tomberlin 等[10,14]的結(jié)果略低，這可能是因為未給幼蟲分階段補充新鮮飼料。本研究中幼蟲體重顯著低于鴨糞處理結(jié)果，這可能是因為禽類腸道對飼料的利用率較低，因此糞便中營養(yǎng)成分優(yōu)于豬糞便，同時還在試驗中添加了玉米粉等飼料[15-16]。綜上所述，利用4 日齡黑水虻幼蟲處理規(guī)模豬場的豬糞便，豬糞便堆料厚度為15 cm 的鮮糞可以直接用幼蟲處理，干糞和沉淀糞處理過中需添加輔料滿足幼蟲生長條件。