黑水虻幼蟲與EM菌劑協(xié)同處理新鮮豬糞研究

關(guān)鍵詞：豬糞；黑水虻；糞污處理；EM菌劑；養(yǎng)分含量

0 引言

黑水虻（Hermetiaillucens），別名亮斑扁角水虻，是雙翅目水虻科扁角水虻屬的一種昆蟲，原產(chǎn)地為南美洲的熱帶草原，廣泛分布于溫帶、亞熱帶及熱帶地區(qū)[1]。黑水虻幼蟲為腐食性，在自然界中以腐爛的有機物（腐爛的水果和蔬菜、腐肉、腐敗的海產(chǎn)品等）為食[2]。黑水虻幼蟲蛋白質(zhì)和脂肪含量較高，分別為48%和34%，氨基酸組成均衡，并含有豐富的鈣、月桂酸和抗菌肽等成分，故可作為多種養(yǎng)殖飼料或飼料添加劑[3-4]。成蟲對環(huán)境安全且不主動侵入人類的居室環(huán)境，傳播疾病的概率低，適合作為生物資源。

EM菌劑（effectivemicroorganisms）是以光合細菌、乳酸菌、酵母菌和放線菌為主的10個屬80余個微生物復(fù)合而成的一種微生物菌制劑，由日本琉球大學(xué)的比嘉照夫教授于1982年研究成功[5]。EM菌劑作用機理是形成EM菌劑和病原微生物爭奪營養(yǎng)的競爭，因其在土壤中極易生存繁殖，所以能較快而穩(wěn)定地占據(jù)土壤中的生態(tài)地位，形成有益微生物菌的優(yōu)勢群落，從而控制病原微生物的繁殖和對作物的侵襲[6]。

胡清全等[7]使用黑水虻幼蟲處理豬糞，發(fā)現(xiàn)幼蟲環(huán)境適應(yīng)性較好，促進了豬場糞污的無害化處理及資源化利用，實現(xiàn)了畜禽糞污的可持續(xù)發(fā)展。成杰民等[8]發(fā)現(xiàn)，添加EM菌劑能顯著提高蚯蚓的日增質(zhì)量倍數(shù)，但對蚯蚓日繁殖倍數(shù)影響不大。目前對于利用黑水虻幼蟲與EM菌劑協(xié)同處理新鮮豬糞的研究較少。新鮮收集的豬糞往往含有較多的水分，不利于黑水虻的生命活動。利用EM菌劑進行預(yù)發(fā)酵或協(xié)同處理，有望減少豬糞污中的水分含量，同時增進有機質(zhì)的分解，更有利于黑水虻對其吸收利用；黑水虻的活動可以翻松物料，增加透氣量和含氧量，促進發(fā)酵菌的活性發(fā)揮，減少人工翻垛。基于黑水虻幼蟲的多方面用途及蟲沙的肥料價值，探究利于幼蟲生長的最優(yōu)物料條件，應(yīng)用前景廣闊且對于實際生產(chǎn)具有重要意義。

本研究以黑水虻幼蟲為試驗對象，使用EM菌劑與黑水虻幼蟲協(xié)同處理豬糞，幼蟲收獲后測量各種指標，以獲取對于廢棄物回收最充分的處理方案，同時探索黑水虻幼蟲及蟲沙的利用價值。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗用豬糞，山東省煙臺市牟平區(qū)通旺養(yǎng)豬場；黑水虻蟲卵，江蘇省無錫市蘇南養(yǎng)殖基地；塑料培養(yǎng)盒，網(wǎng)購；復(fù)合EM菌劑，河南農(nóng)富康生物科技有限公司；復(fù)合菌群包括光合細菌群、乳酸菌群、酵母菌群、芽胞菌群和發(fā)酵絲狀菌群等，活菌數(shù)超過5億個/mL。

主要儀器設(shè)備包括凱氏定氮儀、蒸餾水制取設(shè)備、超聲波清洗儀、分析天平、微波爐、生化培養(yǎng)箱和紫外可見分光光度計等。

1.2 試驗方法

1.2.1 蟲卵孵化

設(shè)置4個分組，孵化溫度均控制28°C，物料含水率均調(diào)整70%，孵化時間6d[9-10]。觀察蟲卵的孵化情況、幼蟲活性和體長變化，選擇孵化率和活性最高的分組用于下一步培養(yǎng)。

1.2.2 豬糞處理

試驗所需要的豬糞設(shè)有新鮮豬糞、EM菌劑與豬糞、EM菌劑預(yù)處理豬糞3組。EM菌劑預(yù)處理豬糞組，取20kg豬糞加入100gEM菌劑攪拌均勻，放在陰涼處靜置72h，使EM菌劑與豬糞提前發(fā)酵，以檢驗對黑水虻分解效率造成的影響；EM菌劑與豬糞組，取20kg豬糞加入100gEM菌劑攪拌均勻；新鮮豬糞組，準備20kg新鮮豬糞。

1.2.3 使用不同處理的豬糞飼喂黑水虻幼蟲

將黑水虻幼蟲分為新鮮豬糞、EM菌劑與豬糞和EM菌劑預(yù)處理豬糞3個試驗組飼養(yǎng)。按照1g初始蟲卵配10kg豬糞的比例充分混勻，置于光線良好處培養(yǎng)，保證環(huán)境條件適宜且恒定[11]。

每隔3d從各組中分別挑選幼蟲測定體長和蟲質(zhì)量。具體操作是每組隨機取50只幼蟲，將其拉直后以游標卡尺測量長度；再將50只幼蟲放于燒杯內(nèi)用分析天平測量質(zhì)量。測量完畢后，將幼蟲放歸物料之中。持續(xù)重復(fù)操作，直至幼蟲有50%以上進入預(yù)蛹期，實施蟲料分離。先將蟲料混合物過0.5cm直徑的孔篩，再以0.3mm直徑的孔篩進一步篩出幼蟲，實現(xiàn)二者的分離。分離后分別收集幼蟲和蟲沙，記錄收獲期總蟲質(zhì)量、單蟲質(zhì)量、體長，記錄收獲蟲沙質(zhì)量并計算轉(zhuǎn)化率。

1.3 養(yǎng)分測定

1.3.1 幼蟲養(yǎng)分

分離不同處理豬糞飼養(yǎng)的黑水虻幼蟲，經(jīng)過篩分，清水沖洗蟲體殘渣后，微波干燥至水分含量10%以下，粉碎后按國家標準分別測定水分（GB/T6435—2014）、灰分（GB/T6438—2007）、粗蛋白（GB/T6432—2018）和粗脂肪（GB/T6433—2006）。

1.3.2 蟲沙養(yǎng)分

每組每個重復(fù)隨機抽取200g蟲沙，按照有機肥標準（NY525—2021）測定水分、有機質(zhì)、總氮、總磷（P2O5）、總鉀（K2O，干基計）和pH值。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑水虻幼蟲試驗結(jié)果

由表1可知，黑水虻在新鮮豬糞中成長到預(yù)蛹期44d，加入EM菌劑后成熟速度有顯著提升（Plt;0.05）。EM菌劑預(yù)處理豬糞組的幼蟲體長大于新鮮豬糞組（Pgt;0.05），和EM菌劑與豬糞組差異不顯著（Pgt;0.05）。相同質(zhì)量的豬糞供應(yīng)條件下，新鮮豬糞組的幼蟲收獲量最小且與其他兩組差異顯著（Plt;0.05），EM菌劑預(yù)處理豬糞組的收獲日幼蟲單質(zhì)量和EM菌劑與豬糞組沒有顯著性差異（Pgt;0.05），但顯著高于新鮮豬糞組（Plt;0.05）。蟲沙收獲量3個處理組無顯著性差異（Pgt;0.05）。

2.2 收獲蟲沙養(yǎng)分含量測定結(jié)果

由表2可知，蟲沙中新鮮豬糞組水分含量最多，并且與其他兩組差異顯著（Plt;0.05）。3個處理組的有機質(zhì)、總氮、總磷和總鉀含量并無顯著性差異（Pgt;0.05）。3個處理組的pH值都呈中性，并且無顯著性差異（Pgt;0.05）。結(jié)合不同處理物料飼喂黑水虻幼蟲的試驗結(jié)果，使用EM菌劑處理可以降低蟲沙的濕度，有助于黑水虻的生長和成熟。

2.3 各組幼蟲營養(yǎng)成分

由表3可知，EM菌劑與豬糞組幼蟲的水分、粗蛋白、粗脂肪含量高于新鮮豬糞組，其中粗蛋白含量38.80%、粗脂肪含量30.60%，但差異均不顯著（Pgt;0.05）。新鮮豬糞組的灰分最高，達到13.23%。整體來看，加入EM菌劑的兩組在營養(yǎng)成分上更加全面，含量比未加入EM菌劑的新鮮豬糞組更高。

3 討論

3.1 不同處理組黑水虻幼蟲生長狀況

相關(guān)資料顯示，黑水虻在自然條件下從幼蟲進入預(yù)蛹期的時長可達1周到數(shù)月，取決于所處環(huán)境的自然條件[12]。本試驗的3個處理組中，黑水虻的生長周期5～6周，與自然環(huán)境下的生長周期相符，可見幼蟲的生長并未受到限制。3個處理組產(chǎn)出的幼蟲體長1.30～1.34cm、蟲質(zhì)量可達0.0599g，相比自然狀態(tài)下的幼蟲而言，體型更大、長勢更佳[13]。結(jié)果表明，豬糞環(huán)境對于黑水虻幼蟲的生長是有利的，在此條件下的幼蟲產(chǎn)出較為穩(wěn)定，發(fā)育較為良好。

與單獨培養(yǎng)的幼蟲組相比，加入EM菌劑的兩組幼蟲生長速度更快，提前約1周達到預(yù)蛹期，表明EM菌劑不僅不會對黑水虻形成競爭，而且還會促進其生長。這可能是EM菌劑將豬糞中黑水虻幼蟲難以直接吸收的物質(zhì)初步分解，加快了幼蟲攝取養(yǎng)分的過程，而提前發(fā)酵使得豬糞初步分解更加充分，故EM菌劑預(yù)處理豬糞組的前期生長速度更快。

3.2 殘留蟲沙養(yǎng)分測定結(jié)果

本試驗用黑水虻處理豬糞產(chǎn)生的蟲沙水分含量43.70%～50.30%，總養(yǎng)分（氮+磷+鉀）含量達6.80%～7.61%。因此，從有機質(zhì)、氮磷鉀含量及pH值角度，各處理組收獲蟲沙均達到有機肥標準要求（有機質(zhì)含量≥45%、氮磷鉀總量≥5%）。針對鮮蟲沙含水量較高、超過有機肥30%標準要求的問題，可通過風(fēng)干、烘干等措施做進一步脫水處理。

3.3 不同處理收獲幼蟲養(yǎng)分含量

黑水虻作為一種高蛋白含量的優(yōu)質(zhì)飼料，其商業(yè)價值較大。在本試驗的3個處理組之中，加入EM菌劑的幼蟲粗蛋白、粗脂肪含量高，表明EM菌劑可以令幼蟲更加充分地吸收營養(yǎng)物質(zhì)。EM菌劑與豬糞組的幼蟲，粗蛋白含量38.80%、粗脂肪含量30.60%，達到優(yōu)質(zhì)飼料的標準，加工后可以進入魚類餌料市場，也可以晾干磨碎作為動物飼料的生物蛋白添加劑使用。

相關(guān)研究表明，黑水虻的高營養(yǎng)特性，使其可作為一種具有較高經(jīng)濟價值的飼料添加劑使用，烘干的預(yù)蛹粉用于豬、雞、魚的養(yǎng)殖，取得了較好的效果[14]。由于黑水虻幼蟲干與豆粕從含量和營養(yǎng)成分上比較相近，因此理論上可以用來代替部分豆粕作為飼料飼養(yǎng)家禽。

3.4 黑水虻相關(guān)研究

近年來，國內(nèi)外圍繞黑水虻在廢棄物回收的應(yīng)用開展研究。MOHANK等[15]將黑水虻用于水產(chǎn)養(yǎng)殖。KAWASAKIK等[16]進行黑水虻攝取營養(yǎng)物質(zhì)能力的測試試驗。大量研究表明，施用黑水虻蟲沙有利于促進植物的生長。以黑水虻轉(zhuǎn)化奶牛糞便的殘渣作為盆栽基質(zhì)，種植多花黑牧草和小麥，完全可以代替商品盆栽土壤[17]。使用黑水虻轉(zhuǎn)化食品垃圾后產(chǎn)生的蟲沙來種植大白菜，對比試驗結(jié)果表明，兩組大白菜的營養(yǎng)成分和生長速度基本一致。黑水虻蟲粉也可以代替魚粉飼喂觀賞魚[18]。上述研究結(jié)果均表明，黑水虻幼蟲產(chǎn)生的蟲沙有潛力成為新一代有機肥原料。

4 結(jié)束語

采用EM菌劑與黑水虻協(xié)同處理豬糞的方法可行，這種方法可以有效提高黑水虻幼蟲的生長速度和產(chǎn)量，縮短生長周期。同時也可以使豬糞中的有機物充分分解，整體效果好。在豬糞中先加入EM菌劑進行預(yù)發(fā)酵，再加入黑水虻幼蟲，分解效果較顯著，前期幼蟲生長速度有明顯提升，但幼蟲的收獲期相對較長，產(chǎn)量較低。這兩種處理方法轉(zhuǎn)化出的幼蟲營養(yǎng)成分較為全面，符合作為魚類餌料的標準，同時蟲沙養(yǎng)分含量高，可作為有機肥料利用。