基于黑水虻養殖的雞糞資源化技術初探

張曉林，賀永惠，段永改

(1.澠池縣邁安達農業科技有限公司,河南 澠池 472400； 2.河南科技學院 動物科技學院，河南 新鄉 453000)

20世紀80年代以來，我國畜禽養殖業逐步從分散型轉向集約化、規模化，但隨著畜牧業的發展，畜禽養殖業對自然環境的污染也日益嚴重。據調查，養殖規模為40萬只蛋雞的養雞場，每天產生的雞糞接近40 t[1]。然而大量的雞糞未能得到有效、及時的處理，對環境造成巨大壓力，進而威脅著人居環境和人們身體健康[2]。雞糞中含有大量氮、磷、鉀和有機質等營養成分，是一種潛在資源，但直接還田易導致作物病蟲害增加，有時還會自然發酵造成燒苗現象；而堆肥法耗時較長，且發酵過程中使大量有機質和氮元素營養成分損失[3]。因此，雞糞的處置問題尚未得到有效解決。

黑水虻轉化技術是通過黑水虻取食雞糞將雞糞中的營養物質轉化成昆蟲生物量，同時實現雞糞的無害化處理的一種新技術。該技術可形成兩種產品，即黑水虻成蟲和有機肥。黑水虻蛋白質含量可達42%以上，脂肪酸含量可達30%左右，是一種優質的動物飼料[4]。在進口魚粉日益短缺的情況下，黑水虻幼蟲無疑是一種理想的替代品，而經黑水虻轉化的雞糞，氮、磷、鉀、有機質含量較高，有害病蟲卵基本殺滅，是一種潛在的有機肥。

黑水虻處理廢棄物技術具有廣闊的應用前景[5]。目前，采用黑水虻處理生活垃圾技術的研究較多，且已基本成熟，有望實現產業化。而采用黑水虻處理雞糞技術的研究較少，因此，限制了該技術的推廣與應用。本文以雞糞為基質來飼養黑水虻幼蟲，并對黑水虻生長特點、營養狀況，以及處理前后雞糞的養分和有害物質含量進行分析，以期能夠為黑水虻處理畜禽糞便產業提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 昆蟲材料與雞糞原料

黑水虻為鄭州笨農農業科技有限公司提供，屬于廣西品系；雞糞取自河南省新安縣某雞養殖場。

1.2 黑水虻養殖方法

稱取3份0.2 g黑水虻卵置于恒溫培養箱，溫度30 ℃，相對濕度65%條件下孵化，孵化3 d，完全孵化后，分別將黑水虻幼蟲投加到3個裝有0.5 kg雞糞的養殖盒中，雞糞含水率統一調整為70%，每隔1 d投加雞糞，第3天投加1 kg，第5天投加1 kg，第7天和第9天各投加2 kg，第11天、第13天和第15天各投加1 kg，每個養殖盒共投加9.5 kg雞糞，最后一次投加雞糞后，靜置24 h，然后將幼蟲用8目篩篩出，與蟲糞進行分離，期間分別采集黑水虻和雞糞樣品進行相關指標分析。

1.3 黑水虻質量和品質分析

每天分別從3個養殖盒隨機挑取100頭黑水虻幼蟲，擦干表面水分后稱重記錄，然后將幼蟲放回原養殖盒中。稱量養殖結束后收獲的黑水虻幼蟲，記錄濕重。然后將收獲的黑水虻幼蟲于80 ℃烘干24 h后稱重。

蛋白質、脂肪和灰分的測定方法為：取烘干之后的黑水虻幼蟲50 g粉碎，混合均勻后按照國標方法測定粗蛋白含量(GB/T 6432—1994)、粗脂肪含量(GB/T 6433—2006)和灰分含量(GB/T 6438—2007)。

1.4 雞糞轉化前后重量變化分析

記錄每次添加的雞糞含量，每個養殖盒中所加雞糞干物質的質量=總添加雞糞量×30%。與黑水虻幼蟲分離之后的糞渣即為蟲沙，將分離后的蟲沙于105 ℃烘干至恒重，烘干后的質量即為雞糞轉化后的剩余干物質的量。雞糞轉化率=黑水虻干物質質量/(雞糞添加干物質質量-剩余蟲沙干物質質量)。雞糞的減量率=(雞糞添加干物質質量-剩余蟲沙干物質質量)/雞糞添加干物質質量。

1.5 雞糞轉化前后養分指標分析

雞糞有機質、總氮、總磷、總鉀、pH值參照NY 525—2012進行測定。

1.6 雞糞轉化前后有害指標分析

重金屬測定方法：總鎘(Cd)、總鉻(Cr)、總鉛(Pb)、總汞(Hg)含量參照GB/T 23349—2009進行測定，總砷(As)含量參照NY/T 1978—2010進行測定。

糞大腸菌群數參照GB/T 19524.1進行測定，蛔蟲卵參照GB/T 19524.2進行測定。

1.7 數據處理

采用DPS數據分析軟件進行數據統計分析，Excel 2010軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 黑水虻的發育速率與品質

從圖1可知，黑水虻初齡幼蟲百頭蟲重為0.012 g，增長速度很快，2日齡百頭蟲重增加了2.5倍，3日齡黑水虻百頭蟲重增加了4.5倍，5日齡百頭幼蟲百頭蟲重為1.278 g，是初齡幼蟲的106.5倍。從5日齡到9日齡折線斜率最大，也就說明這期間，幼蟲的體重積累增加最多，表現為指數增長規律。9日齡到16日齡幼蟲體重持續增加，在16日齡達到最大值，百頭蟲重19.233 g，此階段黑水虻幼蟲百頭蟲重表現為線性增長的規律。

圖1 黑水虻孵化后1～16 d的百頭蟲重

經分析發現(圖2)，黑水虻粗蛋白占干基質的42.46%，表明可能是黑水虻對鮮雞糞中的粗蛋白利用率較高，將雞糞中蛋白質轉化為自身蛋白質。黑水虻中粗脂肪占干基質的27.82%，而雞糞中碳水化合物含量較低，表明黑水虻中脂肪主要為自身代謝合成，直接從鮮雞糞中獲得的量較少。

圖2 黑水虻幼蟲的營養成分分析

2.2 黑水虻養殖對雞糞質量的影響

本實驗共計投入了雞糞干重2 850 g，經轉化后干物質質量為1 681.7 g，減量率為41%，產出黑水虻幼蟲的濕重為517.8 g，烘干后為153.7 g，對雞糞轉化率為15.87%。即100 g干雞糞，經過黑水虻轉化后減少41 g，大約可以轉化出15.87 g的黑水虻幼蟲生物量。

2.3 黑水虻養殖對雞糞養分指標的影響

取新鮮雞糞和處理后的雞糞殘渣(蟲沙)分別測定其營養成分。結果發現(圖3)，新鮮雞糞有機質含量為67.8%，蟲沙有機質含量為59.9%，雞糞經過黑水虻消化后有機質含量有所降低。鮮雞糞總氮含量為3.68%，蟲沙總氮含量為2.52%，兩者差異顯著，表明鮮雞糞經黑水虻處理后粗蛋白分解量較高，一部分被黑水虻吸收同化，一部分被分解成氨氣揮發損失。鮮雞糞和蟲沙的總磷和總鉀含量無顯著性差異，表明可能是被黑水虻吸收轉化的雞糞中磷元素和鉀元素也基本被同時吸收。鮮雞糞pH為8.63，蟲沙pH為8.41，兩者無顯著性差異，表明雞糞被黑水虻消化之后基本不影響其pH值。

柱間無相同字母表示差異顯著(P<0.05)。圖4同。圖3 雞糞和蟲沙養分指標

2.4 黑水虻養殖對雞糞有害指標的影響

如圖4所示，鮮雞糞中鉻含量為42.73 mg·kg-1，鉛含量為3.64 mg·kg-1，蟲沙鉻含量為39 mg·kg-1，鉛含量為4 mg·kg-1，在雞糞和蟲沙中這兩種重金屬含量無顯著性差異。雞糞中金屬砷含量為1.2 mg·kg-1，而蟲沙中金屬砷的含量為2 mg·kg-1，雞糞被黑水虻轉化后金屬砷含量顯著性升高，這表明雞糞在被黑水虻轉化過程中金屬砷沒有被黑水虻吸收，又被完全排出體外。檢測鮮雞糞和蟲沙，發現均不含有鎘和汞，也沒有蛔蟲卵。

圖4 雞糞和蟲沙有害成分指標

3 小結與討論

以雞糞為飼料，黑水虻幼蟲在16 d內體重急劇增加，增長1 602.75倍，1～8 d基本符合指數生長規律，9～16 d基本呈線性增長趨勢，表明黑水虻幼蟲生長速率很快。May等[6]研究發現，黑水虻孵化后在27.8 ℃下，21 d完成幼蟲齡期。徐齊云等[7]用花生麩在溫度30 ℃條件下飼養黑水虻，20 d完成幼蟲齡期。

喻國輝等[8]用豬糞牛糞雞糞飼養黑水虻，黑水虻幼蟲蛋白質均高于42%，粗脂肪含量大于31.4%。何釗等[9]用豆腐渣飼養黑水虻，黑水虻幼蟲蛋白含量可達52.3%。陳曉瑛等[10]用黑水虻幼蟲粉替代30%魚粉用量飼養黃顙魚不影響黃顙魚幼魚生長性能。張放等[11]研究表明，干燥黑水虻蟲粉可與豆粕和魚粉蛋白原料混合飼育肥豬。本研究中鮮雞糞飼養的黑水虻幼蟲蛋白質含量為42.46%，脂肪含量為27.82%，有較高的營養價值。

楊樹義等[12]用發酵豬糞飼養黑水虻，轉化后的蟲沙營養成分均符合有機肥標準。李衛娟等[13]研究表明，黑水虻蟲沙對白菜生長性能具有良好的影響，可以作為優良的有機肥。本研究結果表明，蟲沙的有機質含量為59.9%，總養分氮磷鉀含量為10.58%，pH為8.41，重金屬含量很低，符合有機肥標準。

畜禽養殖糞污如果處理不當，會帶來面源污染等嚴重的環境問題。為此我國對畜禽糞污的綜合利用問題十分重視。2017年國務院辦公廳發布《關于加快推進畜禽養殖廢棄物資源化利用的意見》，其中明確指出推動建立畜禽糞污等農業有機廢棄物收集、轉化、利用網絡體系，鼓勵在養殖密集區域建立糞污集中處理中心，探索規模化、專業化、社會化運營機制。到2020年，全國畜禽糞污綜合利用率達到75%以上，規模養殖場糞污處理設施裝備配套率達到95%以上。本研究發現，16 d內黑水虻幼蟲對雞糞的減量率為41%，轉化率為15.87%，表明利用黑水虻幼蟲處理雞糞的方法具有一定的可行性。

利用黑水虻集中處理畜禽糞便，可減少畜禽糞便堆積所產生的環境問題，同時自身又可轉化為具有高附加值的蛋白飼料。但目前仍存在一些技術難題，如冬季養殖問題、夏季養殖的控溫問題、黑水虻和糞便的分離問題等。要實現黑水虻的規模化養殖問題，建立黑水虻糞便處理體系，開發黑水虻相關產品，仍有待進一步深入研究。