利用黑水虻創(chuàng)建生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式的探討

張芳婷 龍巖市農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境與能源技術推廣站 福建龍巖 364000

近年來，由于人口增長和人民消費水平的提高，我國的畜禽需求量也在不斷增加， 促進了畜禽養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展。 如何保證充足的飼料資源和有效處置畜禽糞便污染是養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展的重要問題。2020 年以來， 我國每年進口大豆9 000 多萬噸，占糧食進口總量的70%，所以，解決蛋白質(zhì)資源短缺問題尤為重要。黑水虻作為生物處理媒介，在自然界食物鏈中起著非常重要的作用， 可以處理禽畜糞便等多種有機廢棄物， 不僅能夠有效解決畜禽污染問題， 而且還可以提供高質(zhì)量的蛋白質(zhì)資源， 成為家禽、魚類和蝦類等動物的主要飼料，蟲糞也可以直接當做有機肥料使用， 可以很好地串聯(lián)種植業(yè)、 養(yǎng)殖業(yè)，是發(fā)展健康、綠色、高效、生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的一種重要環(huán)保昆蟲。本文介紹黑水虻的生物特性、處理畜禽糞便和將其用作飼料方面的研究進展情況， 分析龍巖市一個黑水虻生態(tài)養(yǎng)殖項目在處理禽畜糞便方面所達到的生產(chǎn)效益，探討創(chuàng)建“畜禽-黑水虻-種養(yǎng)業(yè)”生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式。

1 黑水虻的生物特性

黑水虻因為具有食譜廣泛、 食量大、 營養(yǎng)需求低、繁殖速度快、吸收轉化效率高、成蟲無病菌、傳播疾病的概率低、蟲體含有豐富的資源、能夠抵御逆境及安全無害等特點，被贊譽為“鳳凰蟲”[1]。 用黑水虻幼蟲處理糞便的研究結果表明， 可以處理新鮮雞糞的量達到50%，而對豬糞中的干物質(zhì)轉化率可達到56%[2]。黑水虻良好的特性已被廣泛用于處理有機廢棄物， 特別是在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中的糞便處理中得到了普遍應用。

2 黑水虻處理畜禽糞污的優(yōu)勢

我國畜牧業(yè)發(fā)展迅速，養(yǎng)殖規(guī)?；?、集約化導致畜禽糞污大量產(chǎn)生，給環(huán)境治理帶來了巨大壓力，而畜禽糞污的污染問題已經(jīng)成為制約畜牧業(yè)發(fā)展的重要難題。農(nóng)業(yè)面源污染是一個需要解決的重要問題，針對畜禽養(yǎng)殖所產(chǎn)生的糞便和廢物的治理與利用，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)農(nóng)村環(huán)境治理的緊迫任務。 傳統(tǒng)的處理畜禽糞便的方法包括歸田堆肥和沼氣發(fā)酵等， 雖然在一定程度上解決了污染問題， 但這些方法存在一些問題，如處理周期長、易傳播疾病、資源化程度不高、經(jīng)濟附加值低等。

利用黑水虻的轉化作用分解并降解畜禽糞便，其獨特之處在于處理快速、 成本低廉且可以獲得高附加值。黑水虻可以用來轉化禽畜糞便，以減少糞便的堆積和臭味，防止家蠅滋生，降低疾病傳播風險，并有效降低糞便中細菌（大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌）的含量[3]。 陳吉紅等[4]研究指出，在適宜溫度下，一個約3 m2的飼養(yǎng)池每天可以快速處理40～60 kg 含水率約75%的豬糞或雞糞。 黑水虻能夠在25～30 ℃下迅速處理豬糞和雞糞。 經(jīng)過黑水虻處理后，豬糞原本黏性、坨狀的狀態(tài)不可見，2 h 后整個飼養(yǎng)池中的糞便呈現(xiàn)出無數(shù)顆粒狀，5～8 h 后糞便呈蓬松沙粒狀。與豬糞相比，黑水虻處理雞糞的速度更快。有研究發(fā)現(xiàn)，黑水虻可以將雞糞轉化為高達42%的粗蛋白和35%的脂肪，轉化率達到8%。另外，黑水虻還能夠消化50%左右的糞便重量，并吸收其中的氮、 磷、 鉀， 從而有效地降低糞便中的富集元素[5]。 研究顯示，黑水虻能夠分解糞便中的銅、鋅、錳、鎘、鉻等重金屬，從而降低這些物質(zhì)對土壤的污染，減少對農(nóng)田環(huán)境的不利影響[6]。

3 黑水虻的營養(yǎng)價值

黑水虻幼蟲的干物質(zhì)中含粗蛋白42%～44%，粗脂肪31%～35%，灰分11%～15%，鈣4.8%～5.1%，磷0.60%～0.63%[7]。 黑水虻幼蟲干重為42%～43%，幼蟲含10%以上礦物質(zhì)， 粗蛋白與豆粕相近達40%，粗脂肪達30%[8]。 與豆粕相比，黑水虻幼蟲蛋白含量高得多，甚至接近國產(chǎn)魚粉水平；而脂肪含量則接近膨化大豆； 黑水虻蛹中的必需氨基酸含量接近于豆粕中必需氨基酸含量[9]，因此，被認為是一種優(yōu)質(zhì)的高能高蛋白飼料原料。

4 黑水虻的開發(fā)與應用

Watson D W 等[10]設計了一項試驗，旨在測試黑水虻幼蟲干燥粉作為豬飼料添加劑的消化性和適口性，使用的飼料分別由幼蟲粉、豆粕配制而成，其中包含兩種不同含量為20%的粗蛋白和13%的脂肪。研究指出，使用幼蟲粉飼料與豆粕飼料相比，在干物質(zhì)、氮、粗脂肪等物質(zhì)的表觀消化率方面，幼蟲粉飼料的表觀消化率較低； 使用幼蟲粉制作的飼料與添加脂肪的豆粕粉飼料在適口性試驗中表現(xiàn)相同。 林啟訓等[11]繁育黑水虻幼蟲用于喂養(yǎng)魚類，并對黑水虻的營養(yǎng)價值進行研究， 結果表明黑水虻對水產(chǎn)養(yǎng)殖的營養(yǎng)價值十分有益。 有研究使用活體黑水虻作為飼料，增加黑水虻的投喂量可以使對蝦體重增加，土雞增重更加顯著，此外，蝦類在食用黑水虻時會增強其抗病能力，從而大大降低蝦的死亡率，投喂黑水虻還能提高土雞和蝦肉的鮮美程度[12]，與傳統(tǒng)飼料對比，在對蝦和土雞飼養(yǎng)中可以獲得不錯的效果。以上表明， 將適量的黑水虻幼蟲和預蛹用作飼料添加劑，加入豬、雞、魚和蝦的飼料中，可促進動物生長并提高免疫力，因此，黑水虻幼蟲是很好的蛋白源和脂肪源飼料添加劑，被譽為“動物的營養(yǎng)寶庫”。

5 蟲沙的有機肥潛能

黑水虻幼蟲具有處理多種糞便的能力， 且具有良好的除臭效果。經(jīng)過轉化處理后，糞便質(zhì)地變成了沙粒狀、蓬松型，并且細菌數(shù)量大大減少，對于控制人類疾病具有重要意義[13]。 新鮮豬糞經(jīng)黑水虻處理后的蟲沙，檢測到含71.88%有機物，總營養(yǎng)素（N+P2O5+K2O）為8.76%，pH 7.3，符合有機肥料標 準[14]。雞糞經(jīng)黑水虻處理后的蟲沙， 檢測到含60%有機物，總養(yǎng)分為10.60% ，pH 8.4，蛔蟲卵死亡率100%，未檢測到大腸菌群，符合有機肥料標準[15]。經(jīng)黑水虻處理后的蟲沙，富含有機質(zhì)，質(zhì)地疏松，作為有機肥料施用于農(nóng)田，具有良好的效果。

6 黑水虻種養(yǎng)效益分析

對某擁有黑水虻養(yǎng)殖場的生態(tài)循環(huán)養(yǎng)殖園進行效益分析。 該生態(tài)園養(yǎng)殖10 萬羽雞，擁有16.5 hm2生態(tài)果林、17 333 m2小龍蝦養(yǎng)殖場和53 334 m2魚塘。

6.1 生態(tài)效益分析 10 萬羽種雞養(yǎng)殖場每天可產(chǎn)生7 萬t 雞糞， 年產(chǎn)雞糞量高達2 500 萬t， 其中70%雞糞被排放，僅有40%能夠降解，不加以利用將造成資源浪費， 同時對土壤、 大氣和水環(huán)境造成污染。 用黑水虻處理雞糞，處理后雞糞完全降解，排放量為零。同時，養(yǎng)殖黑水虻的幼蟲和蟲粉可以作為小龍蝦和魚的飼料， 而蟲糞也可以作為有機肥料用于果樹種植，有效解決環(huán)境污染問題，實現(xiàn)糞污“減量化、資源化、再利用”的目標。

6.2 經(jīng)濟效益分析 該生態(tài)園利用黑水虻處理雞糞，成功降低垃圾處理費用10 萬元。另外，將黑水虻添加到飼料中也取得顯著成效， 成功減少蝦料和魚料的用量，分別節(jié)省10 萬元和40 萬元。使用蟲糞作肥料，可節(jié)省肥料費用10 萬元，總體預計可節(jié)約成本70 萬元。 飼養(yǎng)的雞新增產(chǎn)值1 200 萬元，養(yǎng)殖的魚類增值160 萬元、 蝦類增值42 萬元， 果樹增值140 萬元， 共新增產(chǎn)值約1 500 萬元， 可新增利潤150 萬元。

7 探 討

7.1 養(yǎng)殖黑水虻是處理利用動物糞便的有效方法中國每年畜禽養(yǎng)殖廢棄物的總量約為38 億t，其中畜禽糞便約18 億t，污水約20 億t。 畜禽生產(chǎn)所產(chǎn)生的糞便數(shù)量巨大，這些糞便會占據(jù)大量土地，滋生各種蟲卵，同時還會排放出有毒臭氣和溫室氣體，對生活環(huán)境造成負面影響， 也不利于實現(xiàn)我國的碳達標和碳中和目標。 雖然傳統(tǒng)的糞便污染治理方法可以在一定程度上解決畜禽糞便帶來的問題， 但其周期較長、易傳播疾病并且不利于資源化利用。使用黑水虻分解轉化畜禽糞便，不僅可以加快速度，降低成本，還可以為產(chǎn)品賦予更高的附加值，從而實現(xiàn)資源“廢物變寶”再利用。

7.2 養(yǎng)殖黑水虻可以有效改變農(nóng)業(yè)發(fā)展的方式直接使用未經(jīng)處理的雞糞來種植果樹， 肥效利用率低且會殘留重金屬，還會污染土壤。 而魚、蝦和雞的飼料基本上都用植物蛋白，其營養(yǎng)成分相對一般。通過飼養(yǎng)黑水虻并將廢棄物轉化為優(yōu)質(zhì)蛋白和有機肥料，可建立包括養(yǎng)雞、養(yǎng)魚、養(yǎng)蝦以及果樹種植的生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)循環(huán)利用。該方式可有效改變傳統(tǒng)分散、低效的種養(yǎng)分離模式，向高效、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式轉型。

7.3 養(yǎng)殖黑水虻是農(nóng)業(yè)循環(huán)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢 根據(jù)國家制定的 《全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃 （2015-2030 年）》，要求優(yōu)化種養(yǎng)業(yè)結構，推動種養(yǎng)循環(huán)、農(nóng)牧結合和農(nóng)林結合。 借助黑水虻分解畜禽糞便是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)循環(huán)生態(tài)生產(chǎn)模式的關鍵技術， 能夠有效改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)并降低養(yǎng)殖成本。養(yǎng)殖黑水虻可有效解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物問題，實現(xiàn)種養(yǎng)加一體、資源節(jié)約、環(huán)境友好的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。 該方法是發(fā)展循環(huán)生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的有效途徑，也是我國農(nóng)業(yè)循環(huán)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢。

8 結 語

利用黑水虻可將畜禽糞便轉化為高蛋白蟲體和蟲沙有機肥， 達到治理畜禽污染及減少化肥使用的目的，同時將畜牧業(yè)和種植業(yè)“串聯(lián)”起來，實現(xiàn)增加產(chǎn)量、效益和循環(huán)利用，有效提高農(nóng)業(yè)資源利用率。一個飼養(yǎng)10 萬羽雞的農(nóng)場，產(chǎn)生的雞糞可以飼養(yǎng)獲得黑水虻幼蟲58 t（干重）。黑水虻飼養(yǎng)條件簡單，無論是大型農(nóng)企還是小規(guī)模散戶都可以通過養(yǎng)殖黑水虻處理農(nóng)業(yè)廢棄物[16]，不僅可以解決廢棄物污染問題，還能帶來可觀的經(jīng)濟效益。可以利用黑水虻建立一個現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的新模式， 即 “畜禽-黑水虻-種養(yǎng)業(yè)”，將其推廣應用，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)循環(huán)發(fā)展。