高原地區采用黑水虻幼蟲處理牦牛胃腸內容物研究

王蘇芹，李永萍，王世榮，黃友釧，李標利，曲家鵬

（1.中國科學院西北高原生物研究所，青海 西寧 810008；2.中國科學院大學，北京 100049；3.青海昆杰環保科技有限公司，青海 西寧 810003；4.青海省動物生態基因組學重點試驗室，青海 西寧 810008）

我國是農業養殖大國，畜禽馴化、養殖歷史悠久，畜禽屠宰量、食用量高[1]。隨著現代畜牧業和食品加工業快速發展，對畜禽屠宰過程中產生的廢棄物或副產物（血液、骨頭、內臟、皮毛等）已有較為完善的處置利用途徑[2]，但屠宰后胃腸內容物處理方法匱乏，已成為制約我國畜禽養殖和加工產業可持續發展的重要問題[3]。青海被稱為“世界牦牛之都”[4]，牦牛存欄量518 萬頭，約占世界牦牛存欄量的38%；青海也是我國藏羊主產區，飼養量占全國的40%以上[5]。青海省牛羊肉人均產量42.71 kg，為全國平均產量的5.37倍；牛羊肉人均消費量32.67 kg，為全國平均消費量的4.1倍，均居全國前5位[6]。巨大的牛羊需求量使青海省的牛羊屠宰行業迅速發展，隨之產生了大量的屠宰后胃腸道廢棄物。傳統堆肥的方式處理畜禽胃腸內容物，存在污染風險[7-8]。家畜采食的飼草料經瘤胃微生物菌群發酵產生營養豐富的食糜，胃腸內容物中仍含有大量未消化吸收的營養物質，隨意丟棄污染環境且浪費資源[9]，針對安全、高效、資源化利用畜禽屠宰后胃腸內容物的研究迫在眉睫。

黑水虻原產于美洲，是一種腐生性的水虻科昆蟲[10-11]。因能夠取食禽畜糞便和有機垃圾，常應用于處理雞糞、豬糞及餐廚垃圾等廢棄物[12-13]。黑水虻繁殖迅速，生物量大，食性廣泛、吸收轉化率高，易于管理、飼養成本低[14-15]，其幼蟲已成為與蠅蛆、黃粉蟲、大麥蟲等齊名的資源昆蟲，在全世界范圍內得到推廣[16]。然而，黑水虻能否應用于降解牛羊等家畜胃腸內容物仍鮮有研究。本文通過黑水虻飼喂不同有機垃圾的試驗，分析黑水虻幼蟲能否利用家畜屠宰后胃腸內容物，并通過與餐廚垃圾等的比較，為胃腸內容物無害化處理和資源化利用的后續研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

商業購買的黑水虻蟲卵30 ℃孵化，轉移到幼蟲養殖箱飼養箱（65 cm×38 cm× 25 cm）中飼養6 d，每日添加1 kg粉碎后的餐廚垃圾，以經6 d培養的6日齡黑水虻幼蟲作為試驗動物。

試驗使用的牦牛胃腸內容物、餐廚垃圾等有機廢棄物均來自青海裕泰畜產品有限公司。

1.2 試驗設計

將6 日齡黑水虻幼蟲轉移至30 個飼養箱中（100 cm×100 cm×15 cm），每箱投放黑水虻幼蟲1 500 g，將30個培養箱分為6組，每組5個重復。試驗期6 d。試驗6 組分別使用餐廚、牛內、餐廚+秸稈（比例為9∶1）、牛內+秸稈（比例為9∶1）、牛內+餐廚（比例為1∶1）、牛內+餐廚+秸稈（比例為4.5∶4.5∶1）作為黑水虻幼蟲的飼料。每天投放黑水虻飼料10 kg，溫度26～28 ℃、濕度60%～65%的條件下連續飼喂6 d。試驗地點位于西寧市青海昆杰環保科技有限公司的有機垃圾處理車間。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 幼蟲重量、物料比及飼料消耗率

試驗過程中注意觀察黑水虻幼蟲的生長情況，及時補給飼料，記錄每日幼蟲的生長情況。幼蟲13日齡時停止添加飼料，使用分篩機將黑水虻幼蟲與殘渣分離，使用電子天平分別稱量每個飼養箱內的黑水虻幼蟲、殘渣的重量。殘渣包括黑水虻幼蟲處理后剩余的飼料和產生的糞便。稱重后的黑水虻幼蟲常溫放置24 h再次稱量體重，取2次平均值作為黑水虻幼蟲的重量。將黑水虻、殘渣分別105 ℃烘干恒重，計算蟲體、殘渣的含水量。投產比和飼料消耗率的計算公式如下。

1.3.2 殘渣成分

灰分采用550 ℃灼燒法（GB/T 6438—2007）測定；粗脂肪采用索氏抽提法（GB/T 6433—2006）測定；蛋白質采用凱氏定氮法（GB/T 6432—2018）測定；粗纖維采用過濾法（GB/T 6434—2006）測定；碳水化合物包括膳食纖維、糖和淀粉等，膳食纖維采用酶-化學法分析測定；參照蒽酮檢測法[17]在620 nm波長處對可溶性糖、淀粉進行吸光度檢測及含量計算；參照3，5-二硝基水楊酸檢測法[18]在540 nm處對還原糖進行吸光度檢測及含量計算。

1.4 數據統計與分析

采用Excel 2010 軟件對試驗數據進行整理，采用SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析（One-Way ANOVA），采用Duncan's法進行多重比較，結果以“平均值±標準差”表示。P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01表示差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 不同飼料對黑水虻幼蟲產量及殘渣重量的影響（見表1）

由表1可知，6個試驗組中，餐廚、餐廚+秸稈組的13日齡黑水虻幼蟲產量顯著高于其他飼料組（P＜0.05），分別為16.05、16.24 kg；采用單一的牛內飼料的黑水虻幼蟲產量最低，為12.43 kg。餐廚、餐廚+秸稈組的殘渣重量及其含水量均顯著低于其他組（P＜0.05）；單一牛內組的殘渣重量及其含水量最高，分別為24.46 kg、64.51%。餐廚、餐廚+秸稈、牛內+餐廚+秸稈組的投產比為3.74～4.06，顯著低于牛內、牛內+秸稈、牛內+餐廚組（P＜0.05）；與添加秸稈組相比，未添加秸稈組的投產比均有所降低，但未達到顯著性水平（P＞0.05）。餐廚、餐廚+秸稈、牛內+餐廚、牛內+餐廚+秸稈組的飼料消耗率為0.72～0.84，顯著高于牛內、牛內+秸稈組（P＜0.05）。

表1 不同飼料對黑水虻幼蟲產量和殘渣重量的影響Tab.1 Effect of different diets on the yield and weight of residues of Hermetia illucens

2.2 不同飼料對黑水虻處理后殘渣營養成分的影響（見表2）

由表2 可知，餐廚組產生殘渣的灰分和脂肪含量顯著低于其他飼料組（P＜0.05）；餐廚、餐廚+秸稈組的蛋白質含量顯著低于其他飼料組（P＜0.05）；各組間粗纖維和碳水化合物的含量無顯著差異（P＞0.05）。

表2 不同飼料對黑水虻處理后殘渣營養成分的影響Tab.2 Effect of different diets on the nutritional ingredient of the residues of Hermetia illucens after treatment 單位：%

3 討論

研究通過比較6 組不同飼料對黑水虻幼蟲產量、飼料消耗率的影響，結果顯示，不同飼料對黑水虻幼蟲產量具有顯著影響，黑水虻處理后產生的殘渣重量及其灰分、脂肪、蛋白質含量也存在顯著差異，表明食用不同飼料可影響黑水虻幼蟲生長，添加秸稈也可影響幼蟲產量。本試驗中，食用單一的餐廚飼料的黑水虻幼蟲增重較好，添加適量秸稈后，增加了飼料的透氣性，幼蟲的產量顯著提高；單獨使用牦牛胃腸內容物作為飼料時，幼蟲產量顯著低于餐廚組，但添加秸稈或者與餐廚垃圾混合后，黑水虻幼蟲產量顯著增加。單一牛內組的殘渣重量及其含水量最高，表明黑水虻幼蟲處理牛胃腸內容物后剩余的殘渣較多。

對比不同飼料組的投產比和飼料消耗率，可發現黑水虻幼蟲處理單一牛內的投產比和飼料消耗率最低，原因可能是畜禽糞便、胃腸內容物中含較多黑水虻幼蟲不能降解的木質素[19]，導致黑水虻幼蟲發育緩慢。同時，人為添加秸稈可有效增加飼料的通氣性、降低飼料含水量，提高黑水虻的活動性，顯著提高垃圾處理效率。因此，為提高黑水虻幼蟲處理牦牛胃腸內容物的效率，減少牦牛胃腸內容物堆放，建議將牦牛胃腸內容物與餐廚垃圾混合，添加適量的作物秸稈作為黑水虻幼蟲的飼料。

黑水虻幼蟲在取食有機垃圾后，部分物質通過消化吸收供自身生長，未被消化的部分排出體外，與殘留垃圾混合形成殘渣。殘渣干燥、無異味，適合利用作肥料還田[20]。黑水虻處理有機垃圾后的殘渣富含微量元素，有機質、總養分均符合國家關于有機肥的標準，可應用于商品肥料[21]。例如，將黑水虻殘渣添加到番茄培養基中，能夠顯著提高番茄株高和番茄葉綠素的含量，增加番茄產量和VC含量[22]。黑水虻幼蟲處理不同飼料產生的殘渣的營養成分亦有顯著差異，使用餐廚垃圾飼喂黑水虻產生的殘渣中灰分、脂肪和蛋白質含量顯著高于牦牛胃腸內容物及其與秸稈、餐廚垃圾混合后的飼料，原因可能是餐廚垃圾中含有大量油脂、蛋白質等。土壤、培育基質中的粗蛋白和粗脂肪是作物生長所需氮和碳的重要來源，使用黑水虻殘渣作為肥料能夠有效促進植物的生長[23-24]。將黑水虻幼蟲處理不同飼料后的殘渣加工成不同營養成分的有機肥，適用于不同類型的土壤，能夠改善土壤性質并且促進作物生長[25]。

4 結論

本試驗發現，黑水虻幼蟲可應用于降解牛胃腸內容物，盡管黑水虻幼蟲對單一牦牛胃腸內容物的處理效率低于對餐廚垃圾的處理效率，但添加秸稈、餐廚垃圾后，投產比和飼料消耗率顯著提升。同時，使用不同有機垃圾飼喂黑水虻幼蟲，殘渣中脂肪和蛋白質含量存在顯著差異，可加工為適用于不同類型土壤的有機肥，促進作物生長。