黑水虻的东游记

◆文┃《广东饲料》杂志社编辑部 李朝云

除去疫情这些不定因素，近几年，环保问题会一直是我们畜牧养殖行业的最热门问题，蛋白原料资源紧缺也会紧随其后保持次热门。在我们努力寻找着这些问题的解决办法时，一只虫子进入大众视野，它就是虫子界的吃货——黑水虻，它食量大、营养好、不扰民等优点，展现出它在处理粪污和发展成蛋白原料的强大优势，成功俘获了人们的芳心。它出生于美洲，在美国出道，在中国走红。对于每一个能解决我们行业难题的新事物的出现，我们表示热烈欢迎，但是我们也保留着怀疑。世上虫子那么多，为什么黑水虻脱颖而出？发达国家都没有发展起来的东西，为什么在我国混得风生水起……带着这些质疑，记者采访了黑水虻相关学者，看看这只虫子在中国的产业化发展之路。

1 起源于美洲，发展于中国

黑水虻，学名光亮扁角水虻，亮斑扁角水虻，民间也称凤凰虫、七谷虫、黑兵蝇、黑战虻、吃货虫等等，与蚊子、苍蝇、牛虻等动物一样同属双翅目昆虫，与蝇蛆、黄粉虫、大麦虫等都属于资源昆虫。黑水虻并不是我国本土品种，而是彻头彻尾的外来物种。它从美洲起源，目前在热带和亚热带地区和大多数的暖温带地区均有分布。在中国，除了东西和西北地区，几乎所有省份都已经发现野外黑水虻的分布，黑水虻已经超过我国本土最大种群种类金水虻，成为我国最常见的水虻种类。

20世纪80年代，美国科学家率先进行了黑水虻处理粪便的研究，正是他们的工作为后来水虻产业的发展奠定了基础。受同时代欧美科学家的研究影响，我国从1990年开始了关于水虻的环保研究。最开始被研究的并非黑水虻，而是我国的本土指突水虻。2005年后，我国黑水虻的研究正式起步。华中农业大学、广东省昆虫研究所和珠海农科院是最早一批研究水虻的科研单位。虽然有了科研基础，但是从2005年到2010年这几年间，黑水虻几乎处于雪藏状态，其应用并没有得到有效推广。直到2013年，西安洁姆环保科技公司、北京七谷农业科技公司等水虻产业企业的成立，我国黑水虻产业才实现了零的突破。2015年后，我国成为世界上黑水虻产业最发达的国家，无论是科学研究，还是相关的生产产出，均达世界最强。至2018年底，全国至少有30家大企业进入水虻产业，而小企业和个体户数量更是不胜枚举。可以说，中国发展黑水虻是后来居上。

2 应用范围广，厨余垃圾处理应用更成熟

从黑水虻相关专利申请的数量来看，截止到2019年9月，排名前十的专利申请人为湖南卢氏环保科技有限公司、广东省昆虫研究所、中山大学、华南农业大学、广东惜福环保科技有限公司、广州飞禧特生物科技有限公司、深圳华云生物科技有限公司、天峨县平昌生态农业有限公司（见表1）、广东省农业科学院动物科学研究所、西安洁姆环保科技公司。从专利申请方向来看，主要集中在黑水虻的饲养及饲养设备、虫体分离技术、有机废弃物的处理、饲料资源开发等方面。有机废弃物的处理基本上所有单位都有涉及，高校科研院所研究重点更多是在黑水虻饲养技术、饲料设备以及虫体中活性物质的提取等方面，研究方向比较集中且具特色的有，湖南卢氏环保科技有限公司的研究主要集中在黑水虻处理病死畜禽，广州飞禧特生物科技有限公司将黑水虻应用于水产饲料方面有一定优势，广东惜福环保科技有限公司主要方向是厨余垃圾的处理。

表1 佰腾专利检索系统中专利数量位居前10位的申请人

在实际应用中，黑水虻的应用范围主要在有机废弃物处理、饲料资源、生物能源、营养保健、医药等领域。我们畜牧养殖行业对黑水虻的应用主要还是有机废物的处理和饲料资源开发。

黑水虻幼虫为腐食性，食量大，抗逆性强，在处理厨余垃圾和畜禽粪污方面优势明显。天津、陕西、广东、江苏、浙江、南京、四川等城市均有黑水虻处理厨余垃圾项目投产。2016年1月，广东省首家黑水虻餐厨垃圾处理基地落户在广东省梅州市平远县，由广东安芮洁环保产业投资有限公司投资1000万元兴建。2018年2月，广东省发布了省地标《黑水虻处理餐厨垃圾技术规范》，也是发布黑水虻相关标准的唯一省份。黑水虻处理畜禽粪污相关环保企业不少，但还未形成产业化应用。由于环保政策缩紧，环保投资较大，大多数企业对于环保配套的选择比较保守，对于新型环保设施都更倾向于先观望。据悉，广州市从化壹号蛋鸡产业园未来拟将黑水虻作为其环保配套，若规模为年存栏达400万羽的产业园，黑水虻真能为其实现配套，这也将为黑水虻在畜禽粪污处理上的产业化应用加上一把火。

黑水虻虫体营养丰富，可作为饲料资源开发。2013年，联合国粮食及农业组织（FAO）颁布《可食用昆虫报告》中，将黑水虻作为最主要的蛋白饲料替代昆虫。目前，黑水虻应用于饲料，可通过制作水虻虫糜、生产水虻虫干、生产水虻虫粉和虫油、生产配合颗粒饲料等方式。黑水虻虫糜可直接养虾、蟹，或者加拌其它饲料配料后做成龟料、鱼料等。水虻虫干是鼠类的最佳饲料，可用于饲喂仓鼠、小白鼠等动物。将水虻虫干粉碎后可以作为动物饲料添加剂，还可作为鱼粉替代品。黑水虻形态跟小鱼小虾很接近，可以利用我国现有的鱼粉生产技术；另外，水虻幼虫与鱼类等具有类似的营养成分，经过鱼粉加工工艺处理后，得到的水虻虫粉蛋白含量可高达60%以上，品质可达到或超过国产鱼粉。目前，黑水虻虫粉在畜禽和水产养殖中的应用均有报道。2018年8月，广州市质量技术监督信息协会颁发了《T/GZZX4-2018饲料用干黑水虻虫》团体标准。据悉，广州飞禧特生物科技有限公司已建立黑水虻原料数据库。水虻虫油也是一种有用的副产品，不仅可以应用于动物养殖中，还可以应用于医疗保健。

3 黑水虻如何从众多虫子中脱颖而出？

其实跟黑水虻类似的资源昆虫不少，比如各类苍蝇。黑水虻何德何能，成为发展的中心，为什么不是苍蝇或者其他昆虫呢？若想在饲料资源利用和粪污处理方面拔得头筹，这只虫可能需要具备诸多优势，比如营养丰富，繁殖力强，便于管理，转化率高，成本不宜太高等等。黑水虻能成为优胜者，这到底是一场跟风炒概念，还是这只虫确实名副其实？

3.1 繁殖力强

黑水虻产卵量大，一对黑水虻成虫可以产500～1000粒的水虻卵。孵化时间短，若温度和湿度适宜，虫卵经过3～4天左右就可以孵化出幼虫（黑水虻生命周期见图1）。黑水虻产卵行为比较特殊，成虫会将卵产在饲料附近的缝隙里，幼虫在孵化后才爬到饲料中取食，避免了卵成为饲料中其它昆虫的食物，对虫卵起到了很好的保护作用。另外，黑水虻成虫个体较大，便于生产管理。金黄指突水虻，也是一种比较适合推广的昆虫，但与黑水虻相比，金水虻的繁殖能力更弱。而屎壳郎、埋葬虫等甲虫与黑水虻相比，其生存能力和繁殖能力均不敌黑水虻，而且具有打洞的特殊习性，无法在隔离的空间内养殖应用。

图1 黑水虻生命周期

3.2 食量惊人

对黑水虻各虫态中利用价值最高的阶段是幼虫，对于有机废弃物的处理也是利用其幼虫的采食能力。黑水虻幼虫采食范围广，能吃餐厨垃圾、动物粪便、市场尾菜、动物尸体等腐烂的有机物，将其转化为自身营养物质，且转化效率极高。黑水虻幼虫初孵化时体重只有0.0001g；当黑水虻长到第5龄幼虫时，体重高达0.25g。也就是说，黑水虻幼虫在15天左右的时间内，体重增加了2500倍。国外学者在研究黑水虻对猪粪处理能力时发现，Newt on等（2005）利用黑水虻处理猪粪15 d后，对粪便中的氮、磷、钾的去除率分别达55.1%、44.1%和52.8%，粪便堆积减少56%。据研究统计，1t的新鲜鸡粪，可以生产150kg的水虻鲜虫。而1t的餐厨垃圾，可以产生250kg的水虻鲜虫。黑水虻幼虫的这些本领可以帮助我们处理很多有机废弃物，并生产动物蛋白饲料。相较于其他资源昆虫，黑水虻显得更不挑食，具有更高的生物产量和垃圾处理能力。

3.3 营养丰富

黑水虻虫体资源丰富，含有丰富的蛋白质、脂肪酸、维生素及微量元素。其氨基酸种类齐全。其中饱和脂肪酸以月桂酸和棕榈酸为主，不饱和脂肪酸主要是油酸。黑水虻幼虫富含各种维生素以及微量元素，其干物质的粗蛋白含量达42%～44%，粗脂肪含量为31%～35%，灰分11%～15%，钙质 4.8%～5.1%，磷0.60%～0.63%，黑水虻幼虫干粉与豆粕含量相近，可以实现豆粕部分替代。黑水虻幼虫营养均衡全面，适口性好，尤其适用于水产养殖。水虻油脂富含不饱和脂肪酸，比如亚麻酸和亚油酸，还有磷脂和一些脂溶性维生素等天然活性物质。另外，水虻油脂中亚油酸含量高达20%，亚油酸为动物必需脂肪酸，十分有利于动物的生长发育。黑水虻还富含丰富的天然抗菌物质——抗菌肽，可增强动物免疫力。黑水虻幼虫采食畜禽粪便后，可将粪便转为为幼虫自身机体营养和有机肥。黑水虻研究者利用新鲜猪粪养殖黑水虻幼虫，其蛋白质含量40.6%，虫沙总养分含量8.76%，达到国家有机肥标准（杨树义等，2016）。

3.4 不干扰人类

20世纪50年代，科学家利用家蝇处理粪便在技术上已经成熟，但是一方面由于经济成本大，另一方面由于家蝇成虫取食粪便和其它食物，经常进入人类居室，沾染人类食物，传播多种疾病。这都限制了其进一步推广应用。而对黑水虻的应用，不用担心逃逸和扰民这方面问题。黑水虻成虫嘴器已退化，不具备采食能力；且寿命短，不超过10天；黑水虻的生物特性是怕人的，所以不会进入人居环境骚扰人类。而且，黑水虻分泌的干扰物质，对家蝇种群还有抑制作用。

4 为什么黑水虻在中国的发展后来居上？

水虻研究始于美国，且欧美等发达国家拥有更专业的科研实力，但黑水虻并没有在欧美如预期发展。反而在中国呈良好发展势头？这都归因于欧美国家缺少发展水虻产业“土壤”，而中国独特的国情为黑水虻的发展创造了天时地利人和。

欧美国家研究水虻较早，而且拥有更先进的科研实力与资源平台，但受制于地区饮食习惯、人口密度、人力成本等方面的因素，导致水虻产业发展停滞。首先，水虻产业主要以处理餐厨垃圾和禽畜粪便等为主，但欧美产业需求低。西方国家的饮食文化与东方差异很大，西餐饮食简单，中餐复杂多样，中餐厨余垃圾处理难度及数量都比西餐要高。其次，水虻产业操作困难。黑水虻各个发育阶段都需要较严格的环境条件控制，水虻的处理和生产依赖于昆虫自身的取食和生长发育，很难实现流水线形式的机械化管理。目前，中国大多数的水虻养殖者都是人工养殖，机械化程度低。而欧美国家人工成本高，这也使得欧美企业不愿意选择水虻。至于处理禽畜粪便方面，欧美国家虽然产出也大，但因为具备地广人稀的优势，有足够的土地去消纳。这跟我国虽然土地面积也不小，但是土地碎片化，特别是集约化养殖后产生的大量粪便十分容易形成流域性污染是不同的。

所以，水虻在欧美的发展可谓生不逢时，而黑水虻在我国能够如此快速发展，除了以上阐述的不同于欧美国家的基本国情外，主要还有科研和政策两方面的加持。首先，我国对黑水虻的研究虽起步不是最早，但也一直跟随国际步伐，做了黑水虻相关研究，有一定的科研储备，主要储备方向是有机废弃物处理、蛋白饲料开发，这些都是现阶段我国面临的难题。第二，环保政策收紧。我国进入后工业时代，经济的积累到了一定程度。经济生产从“先污染后治理”的模式到“环境保护第一”。而黑水虻作为一项“环境友好型”的环保技术，对于我国现阶段实行环保先行是正中下怀。

5 它也并不是一只完美的虫子

虽然从几方面来看，黑水虻都具有广阔的应用的前景，但其应用还存在一些问题。

首先，虽然黑水虻繁殖力惊人，但它并不是那么好养，光照条件、温湿度、粪便中的农药及微量元素残留均会对黑水虻的生长发育造成影响。光照方面，黑水虻对光照要求相对较高，光照强度高于 140μmol/（m2·s）时，成虫才出现交配行为。南方梅雨季节、西南地区的大雾天气等都会对黑水虻的生产活动产生一定影响。温度方面，黑水虻生长发育最适温度为27～30℃，当温度低于26℃时，成虫会停止产卵，北方寒冷天气较难满足温度要求（刘良等，2017）。在水分方面，喻国辉（2014）的研究表明，低含水量（30%和50%）的人工饲料相比于高含水量（70%）的人工饲料，黑水虻幼虫平均体重显著降低。值得注意的是，黑水虻幼虫对农药的抗性低，农药滥用会对黑水虻种群产生一定影响。而且黑水虻对微量元素添加剂利用率较低，夏嫱等（2013）的研究表明，当猪粪中锌含量超过600mg/kg，或者猪粪中铜含量达到1200 mg/kg时都会影响黑水虻的生长发育。所以利用黑水虻处理畜禽粪便，需严格限制畜禽日粮中添加剂投入量，若想达到理想的处理效果，还需控制粪污中水含量。仅仅是以上黑水虻生长环境的要求就对我们应用黑水虻提出了考验。其次，正如前文所述，黑水虻养殖机械化程度低，主要依靠人工养殖。再者，黑水虻处理畜禽粪污并未实现大规模应用，其自动化粪便处理系统的设计有待跟上行业规模化发展需求。