黑水虻在畜禽生产中的应用研究进展

近年来，畜牧产业发展迅速，人畜争粮和畜禽粪污排放问题愈发突出，合理利用畜禽粪污，加快畜牧产业转型升级，成为当今畜禽养殖的研究热点。现今，粪污厌氧发酵沼液沼渣还田、生产有机肥料和发酵床垫料循环利用等粪污处理模式被广泛应用。但这些粪污处理模式增加了养殖户粪污处理成本。作为生物链的重要组成部分，黑水虻采食新鲜粪便，将粪便中残留蛋白质和其他营养物质转化成高质量的动物性蛋白。国内外学者对黑水虻在畜禽养殖业中的应用展开了研究，越来越多的研究已经证明了黑水虻可做畜禽蛋白饲料，并能处理家禽粪便。本文概述了黑水虻养殖处理畜禽粪便的生物技术，以期为黑水虻综合开发利用和粪便处理提供参考依据。

1、黑水虻概况

黑水虻，属于水虻科。在我国分布最广的亮斑扁角水虻具有触须较短，脚上有亮斑的形态特征。为期 30～40 天生长周期的黑水虻包括了卵、幼虫、蛹和成虫 4 种虫态，其中孵化 2～4天，幼虫至蛹 8～10 天，蛹期 2～4 天，蛹至羽化10～15 天，成虫产卵至死亡 4～7 天。幼虫营腐生生活，主要取食畜禽粪便和生活垃圾，并高效转化为自身营养物质。幼虫利用粪便过程中生化反应，还可制备生物柴油 ^[1] ，且个体比蛆虫大，便于与粪便分离。成虫期短，不吃饲料，可降低饲养成本。

2、黑水虻在畜禽日粮中的应用

黑水虻作为畜禽饲料的研究也越来越多，有研究总结出了黑水虻的营养物质组成（见表1）^[2-6] 。可见，黑水虻含粗蛋白 35.53%以上，粗脂肪 28.89%以上，并含有不同种类的氨基酸，可作新的替代性动物性蛋白饲料。刘兴等 ^[7] 研究发现低于 70%含量的黑水虻替代鱼粉饲喂锦鲤，对其生长和体型无显著影响，且能增加机体抗氧化能力。日粮中添加 40%脱脂黑水虻幼虫粉不影响鳟鱼生长性能，对其体指标、肠道的功能无负面影响 ^[8] 。添加 19.5%黑水虻，日粮总蛋白含量 22.5%，对欧洲海鲈生长性能、饲料利用率和消化率无副作用 ^[9] ，可能是黑水虻体内氨基酸配比有利于鱼类生长 ^[10] 。因其可在水中成活 10天左右，黑水虻幼虫也可作为活体饵料投放在水体中。陈巍等 ^[4] 试验证明黑水虻幼虫虫粉可替代仔猪饲料中鱼粉或血浆蛋白粉。张放等 ^[11] 进一步研究发现日粮中添加 25%黑水虻虫粉对生长猪平均日增重、平均日采食量和料肉比无显著影响，且血清白蛋白、白球比和高密度脂蛋白胆固醇含量显著增加。Cullere 等 ^[12] 研究发现肉用鹌鹑饲料中添加黑水虻幼虫粉对其生长性能、死亡率、肉质、表观消化率和粪便微生物组成等无显著影响，可作为鹌鹑饲料源替代部分豆粕。

以上的研究结果均认可了黑水虻可作为替代型饲料原料应用于畜禽日粮中，对其生产性能、肉品质等无负面影响。

3、黑水虻处理畜禽粪便的研究

集约化、规模化畜禽养殖带来了生产效益的同时，也加大了粪污管理难度。据了解，畜禽粪便约为饲料量的 20%。未经处理的畜禽养殖粪便将影响地下水、土壤，造成环境破坏。如何将粪便变废为宝，资源性食腐昆虫—— — 黑水虻引起国内外专家学者的关注。

杨树义等 ^[6] 测定经黑水虻处理的粪便有机质含量为 71.88%，总氮含量为 2.32%，总磷（以P₂ O₅ 计）含量为 5.19%，总钾（以 K₂ O 计）含量为 1.25%，pH为 7.3，符合有机肥料标准 ^[6] 。如表 2 所示，相较于新鲜畜禽粪便养分含量 ，水分下降了42.75% ， 有机质增加了38.26%，较大程度利用了畜禽粪便中未被畜禽消化吸收的营养物质。Newton 等 ^[1] 试验表明黑水虻处理的粪便中氮、磷含量和重量大幅度减少，且可增加 25 000 美元的纯收入。经黑水虻处理的畜禽粪便堆积量减少50%以上，且颗粒均匀、无异味 ^[13] 。Erickson^[14] 等将黑水虻添加到接种绿色荧光蛋白标记的大肠杆菌 O157:H7 和肠炎沙门菌的牛粪、猪粪和鸡粪中，研究发现黑水虻可加速鸡粪中大肠杆菌O157:H7 失活，可有效解决大肠杆菌污染问题。黑水虻与家蝇竞争，能有效控制家蝇滋生。综上所述，为期 30～40 天的黑水虻可有效利用畜禽粪便，以达到资源化、减量化和无害化目的。

4、黑水虻畜禽粪便处理系统技术流程

4.1 种虫繁育

黑水虻蛹至羽化需控制环境条件，一般温度 25℃以上，湿度 75%～80%。笼室长度不少于 2 m，宽度为 2～3 m，顶部透光性强。羽化后成虫喜欢栖息在绿色植物上，因此室内布置高度 1～2.5 m 大叶植物。温度控制在 35℃以上，湿度保持在 65%, 光照控制在 3 000～4 000 lx，成虫活跃，利于交配。并定期往大叶植物上喷洒加适量蜂蜜的 10%红糖水，供成虫取食。因成虫产卵喜欢发出臭味的缝隙，不少人利用瓦楞纸箱收集，但因湿度大，2 天就得换纸壳；也有人利用木板摞起来，两头放小图钉形成缝隙，效果较好。

4.2 粪便处理

粪便经过杀菌、消毒，水分控制在 70%～80% ^[15] 。对于是否对粪便微生物发酵，出现了两种声音。杨树义等 ^[6] 研究发现发酵猪粪和新鲜猪粪对黑水虻转化影响不显著，但喻国辉等 ^[16] 研究认为添加不同菌株的鸡粪显著提高了黑水虻幼虫生长发育，还需进一步研究。

4.3 卵孵化

人工孵化时温度控制 30℃以上，湿度 80%左右进行孵化。

4.4 幼虫处理粪便

将适量幼虫放入粪便分解池中，分解粪便，饲养 10 天后分离虫体和粪便。刘瑜彬等 ^[17] 研究确定 10～13 kg 中药渣需投放 1g 虫卵，马加康等 ^[18] 认为新鲜鸭粪宜投放 60%黑水虻幼虫，黑水虻幼虫处理粪便的适宜投放量还有待进一步研究。

5、展望

土地消纳是畜禽粪污的最终归宿，生物处理后的有机肥有利于土壤改良和储肥能力。作为腐食性昆虫，黑水虻在饲料资源、粪污处理等方面优势突出。黑水虻成为粪便管理系统的核心力量，其幼虫以粪便等有机废物为食，可利用粪便中未被畜禽消化吸收的蛋白质、矿物质和维生素等。幼虫和蛹还可作为畜禽生产中的活体饵料。黑水虻畜禽粪便处理系统的研究日益完善，但是黑水虻幼虫处理粪便的投入量、粪便预处理及黑水虻养殖技术等环节还需进一步研究探讨。

参考文献

[1] Newton G L, Sheppard D C, Watson D W, et al.The black soldier fly, Hermetia illucens, as a ma-nure management/resource recovery tool [J]. 2005:1-5.

[2] Marco M D, Mart N S, Hernandez F, et al.Nutritional value of two insect larval meals(Tenebrio molitor and Hermetia illucens) for broiler chickens: Apparent nutrient digestibility, apparent ileal amino acid digestibility and apparent metabolizable energy [J]. Animal Feed Science & Technology, 2015, 209:211-218.

[3] Kroeckel S, Harjes A G E, Roth I, et al. When a turbot catches a fly: Evaluation of a pre-pupae meal of the Black Soldier Fly ( Hermetia illucens ) as fish meal substitute — Growth performance and chitin degradation in juvenile turbot ( Psetta maxima )[J].Aquaculture, 2012, 364-365(3):345-352.

[4] 陈巍, 朱剑锋, 周海泳,等. 黑水虻幼虫虫粉替代仔猪饲料中血浆蛋白粉或鱼粉对仔猪生长性能的影响[J]. 饲料工业, 2017(24):36-39.

[5] 喻国辉，陈燕红，喻子牛，等.黑水虻幼虫和预蛹的饲料价值研究进展[J].昆虫知识，2009(1)：41-45.

[6] 杨树义, 李卫娟, 刘春雪,等. 发酵猪粪对黑水虻转化率的影响及黑水虻幼虫和虫沙营养成分测定[J]. 安徽农业科学, 2016, 44(21):69-70.

[7] 刘兴, 孙学亮, 李连星,等. 黑水虻替代鱼粉对锦鲤生长和健康状况的影响 [J]. 大连海洋大学学报, 2017, 32(4):422-427.

[8] Renna M, Schiavone A, Gai F, et al. Evaluation of the suitability of a partially defatted black soldier fly (Hermetia illucens L.) larvae meal as ingredient for rainbow trout (Oncorhynchus mykiss Walbaum) diets. [J]. Journal of Animal Science and Biotechnology (畜牧与生物技术杂志 (英文版)),2017, 8(4):957-969.

[9] Rui M, Sánchez-López A, Leal R S, et al.Black soldier fly ( Hermetia illucens ) pre-pupae meal as a fish meal replacement in diets for European seabass ( Dicentrarchus labrax ) [J].Aquaculture, 2017:79-85.

[10] Bondari K,Sheppard D C,Soldier Fly,Hermetia illucens L larvae as feed forchannel catfish,Ictalurus puctatus (Rafinesque),and blue tilapia,Oreochromis aureus [J].(Steindachner) Aquaculture and Fisheries Management,1987,18:209-220.

[11] 张放, 杨伟丽, 杨树义, 等. 黑水虻虫粉对生长猪生长性能和血清生化指标的影响 [J]. 动物营养学报, 2018(6):2346-2351.

[12] Cullere M, Tasoniero G, Giaccone V, et al.Black soldier fly as dietary protein source for broiler quails: apparent digestibility, excreta microbial load, feed choice, performance, carcass and meat traits[J]. Animal An International Journal of Animal Bioscience, 2016, 10(12):1923-1930.

[13] 柴志强, 朱彦光, 龙云, 等. 利用黑水虻处理禽畜粪便[J]. 甘肃畜牧兽医, 2016, 46 (8):106-107.

[14] Erickson M C, Islam M, Sheppard C, et al.Reduction of Escherichia coli O157:H7 and Salmonella enterica serovar Enteritidis in chicken manure by larvae of the black soldier fly [J]. J Food Prot, 2004, 67(4):685-690.

[15] 喻国辉, 李一平, 杨玉环, 等. 低含水量饲料对黑水虻生长发育的影响 [J]. 昆虫学报, 2014,57(8):943-950.

[16] 喻国辉, 杨紫红, 夏嫱, 等. 肠道共生细菌预发酵鸡粪对黑水虻生长发育的影响 [J]. 应用昆虫学报, 2010, 47(6):1123-1127.

[17] 刘瑜彬, 金鑫, 葛亚中, 等. 利用中药渣养殖饲用昆虫黑水虻[J]. 中国饲料, 2017(5):38-40.

[18] 马加康, 郭浩然, 王立新. 新鲜鸭粪对黑水虻幼虫生长发育及粪便转化率的影响 [J]. 安徽科技学院学报, 2016, 30(1):12-18.

作者：李华磊¹，王娟娟 ²，毛同辉¹，冉隆全¹，任明晋¹，樊蓉¹（1 贵州省铜仁畜牧技术推广站，贵州铜仁 554300;2 陕西华秦农牧科技有限公司，陕西杨凌 712100）

责任编辑：聂庆华