利用黑水虻创建生态循环农业模式的探讨

张芳婷 龙岩市农业生态环境与能源技术推广站 福建龙岩 364000

近年来，由于人口增长和人民消费水平的提高，我国的畜禽需求量也在不断增加， 促进了畜禽养殖业的迅速发展。 如何保证充足的饲料资源和有效处置畜禽粪便污染是养殖业健康发展的重要问题。2020 年以来， 我国每年进口大豆9 000 多万吨，占粮食进口总量的70%，所以，解决蛋白质资源短缺问题尤为重要。黑水虻作为生物处理媒介，在自然界食物链中起着非常重要的作用， 可以处理禽畜粪便等多种有机废弃物， 不仅能够有效解决畜禽污染问题， 而且还可以提供高质量的蛋白质资源， 成为家禽、鱼类和虾类等动物的主要饲料，虫粪也可以直接当做有机肥料使用， 可以很好地串联种植业、 养殖业，是发展健康、绿色、高效、生态循环农业的一种重要环保昆虫。本文介绍黑水虻的生物特性、处理畜禽粪便和将其用作饲料方面的研究进展情况， 分析龙岩市一个黑水虻生态养殖项目在处理禽畜粪便方面所达到的生产效益，探讨创建“畜禽-黑水虻-种养业”生态循环农业模式。

1 黑水虻的生物特性

黑水虻因为具有食谱广泛、 食量大、 营养需求低、繁殖速度快、吸收转化效率高、成虫无病菌、传播疾病的概率低、虫体含有丰富的资源、能够抵御逆境及安全无害等特点，被赞誉为“凤凰虫”[1]。 用黑水虻幼虫处理粪便的研究结果表明， 可以处理新鲜鸡粪的量达到50%，而对猪粪中的干物质转化率可达到56%[2]。黑水虻良好的特性已被广泛用于处理有机废弃物， 特别是在畜禽养殖业中的粪便处理中得到了普遍应用。

2 黑水虻处理畜禽粪污的优势

我国畜牧业发展迅速，养殖规模化、集约化导致畜禽粪污大量产生，给环境治理带来了巨大压力，而畜禽粪污的污染问题已经成为制约畜牧业发展的重要难题。农业面源污染是一个需要解决的重要问题，针对畜禽养殖所产生的粪便和废物的治理与利用，是现代农业农村环境治理的紧迫任务。 传统的处理畜禽粪便的方法包括归田堆肥和沼气发酵等， 虽然在一定程度上解决了污染问题， 但这些方法存在一些问题，如处理周期长、易传播疾病、资源化程度不高、经济附加值低等。

利用黑水虻的转化作用分解并降解畜禽粪便，其独特之处在于处理快速、 成本低廉且可以获得高附加值。黑水虻可以用来转化禽畜粪便，以减少粪便的堆积和臭味，防止家蝇滋生，降低疾病传播风险，并有效降低粪便中细菌（大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌）的含量[3]。 陈吉红等[4]研究指出，在适宜温度下，一个约3 m2的饲养池每天可以快速处理40～60 kg 含水率约75%的猪粪或鸡粪。 黑水虻能够在25～30 ℃下迅速处理猪粪和鸡粪。 经过黑水虻处理后，猪粪原本黏性、坨状的状态不可见，2 h 后整个饲养池中的粪便呈现出无数颗粒状，5～8 h 后粪便呈蓬松沙粒状。与猪粪相比，黑水虻处理鸡粪的速度更快。有研究发现，黑水虻可以将鸡粪转化为高达42%的粗蛋白和35%的脂肪，转化率达到8%。另外，黑水虻还能够消化50%左右的粪便重量，并吸收其中的氮、 磷、 钾， 从而有效地降低粪便中的富集元素[5]。 研究显示，黑水虻能够分解粪便中的铜、锌、锰、镉、铬等重金属，从而降低这些物质对土壤的污染，减少对农田环境的不利影响[6]。

3 黑水虻的营养价值

黑水虻幼虫的干物质中含粗蛋白42%～44%，粗脂肪31%～35%，灰分11%～15%，钙4.8%～5.1%，磷0.60%～0.63%[7]。 黑水虻幼虫干重为42%～43%，幼虫含10%以上矿物质， 粗蛋白与豆粕相近达40%，粗脂肪达30%[8]。 与豆粕相比，黑水虻幼虫蛋白含量高得多，甚至接近国产鱼粉水平；而脂肪含量则接近膨化大豆； 黑水虻蛹中的必需氨基酸含量接近于豆粕中必需氨基酸含量[9]，因此，被认为是一种优质的高能高蛋白饲料原料。

4 黑水虻的开发与应用

Watson D W 等[10]设计了一项试验，旨在测试黑水虻幼虫干燥粉作为猪饲料添加剂的消化性和适口性，使用的饲料分别由幼虫粉、豆粕配制而成，其中包含两种不同含量为20%的粗蛋白和13%的脂肪。研究指出，使用幼虫粉饲料与豆粕饲料相比，在干物质、氮、粗脂肪等物质的表观消化率方面，幼虫粉饲料的表观消化率较低； 使用幼虫粉制作的饲料与添加脂肪的豆粕粉饲料在适口性试验中表现相同。 林启训等[11]繁育黑水虻幼虫用于喂养鱼类，并对黑水虻的营养价值进行研究， 结果表明黑水虻对水产养殖的营养价值十分有益。 有研究使用活体黑水虻作为饲料，增加黑水虻的投喂量可以使对虾体重增加，土鸡增重更加显著，此外，虾类在食用黑水虻时会增强其抗病能力，从而大大降低虾的死亡率，投喂黑水虻还能提高土鸡和虾肉的鲜美程度[12]，与传统饲料对比，在对虾和土鸡饲养中可以获得不错的效果。以上表明， 将适量的黑水虻幼虫和预蛹用作饲料添加剂，加入猪、鸡、鱼和虾的饲料中，可促进动物生长并提高免疫力，因此，黑水虻幼虫是很好的蛋白源和脂肪源饲料添加剂，被誉为“动物的营养宝库”。

5 虫沙的有机肥潜能

黑水虻幼虫具有处理多种粪便的能力， 且具有良好的除臭效果。经过转化处理后，粪便质地变成了沙粒状、蓬松型，并且细菌数量大大减少，对于控制人类疾病具有重要意义[13]。 新鲜猪粪经黑水虻处理后的虫沙，检测到含71.88%有机物，总营养素（N+P2O5+K2O）为8.76%，pH 7.3，符合有机肥料标 准[14]。鸡粪经黑水虻处理后的虫沙， 检测到含60%有机物，总养分为10.60% ，pH 8.4，蛔虫卵死亡率100%，未检测到大肠菌群，符合有机肥料标准[15]。经黑水虻处理后的虫沙，富含有机质，质地疏松，作为有机肥料施用于农田，具有良好的效果。

6 黑水虻种养效益分析

对某拥有黑水虻养殖场的生态循环养殖园进行效益分析。 该生态园养殖10 万羽鸡，拥有16.5 hm2生态果林、17 333 m2小龙虾养殖场和53 334 m2鱼塘。

6.1 生态效益分析 10 万羽种鸡养殖场每天可产生7 万t 鸡粪， 年产鸡粪量高达2 500 万t， 其中70%鸡粪被排放，仅有40%能够降解，不加以利用将造成资源浪费， 同时对土壤、 大气和水环境造成污染。 用黑水虻处理鸡粪，处理后鸡粪完全降解，排放量为零。同时，养殖黑水虻的幼虫和虫粉可以作为小龙虾和鱼的饲料， 而虫粪也可以作为有机肥料用于果树种植，有效解决环境污染问题，实现粪污“减量化、资源化、再利用”的目标。

6.2 经济效益分析 该生态园利用黑水虻处理鸡粪，成功降低垃圾处理费用10 万元。另外，将黑水虻添加到饲料中也取得显著成效， 成功减少虾料和鱼料的用量，分别节省10 万元和40 万元。使用虫粪作肥料，可节省肥料费用10 万元，总体预计可节约成本70 万元。 饲养的鸡新增产值1 200 万元，养殖的鱼类增值160 万元、 虾类增值42 万元， 果树增值140 万元， 共新增产值约1 500 万元， 可新增利润150 万元。

7 探 讨

7.1 养殖黑水虻是处理利用动物粪便的有效方法中国每年畜禽养殖废弃物的总量约为38 亿t，其中畜禽粪便约18 亿t，污水约20 亿t。 畜禽生产所产生的粪便数量巨大，这些粪便会占据大量土地，滋生各种虫卵，同时还会排放出有毒臭气和温室气体，对生活环境造成负面影响， 也不利于实现我国的碳达标和碳中和目标。 虽然传统的粪便污染治理方法可以在一定程度上解决畜禽粪便带来的问题， 但其周期较长、易传播疾病并且不利于资源化利用。使用黑水虻分解转化畜禽粪便，不仅可以加快速度，降低成本，还可以为产品赋予更高的附加值，从而实现资源“废物变宝”再利用。

7.2 养殖黑水虻可以有效改变农业发展的方式直接使用未经处理的鸡粪来种植果树， 肥效利用率低且会残留重金属，还会污染土壤。 而鱼、虾和鸡的饲料基本上都用植物蛋白，其营养成分相对一般。通过饲养黑水虻并将废弃物转化为优质蛋白和有机肥料，可建立包括养鸡、养鱼、养虾以及果树种植的生态农业产业链，实现循环利用。该方式可有效改变传统分散、低效的种养分离模式，向高效、优质、环保的农业发展模式转型。

7.3 养殖黑水虻是农业循环产业发展的趋势 根据国家制定的 《全国农业可持续发展规划 （2015-2030 年）》，要求优化种养业结构，推动种养循环、农牧结合和农林结合。 借助黑水虻分解畜禽粪便是实现农业循环生态生产模式的关键技术， 能够有效改善农业生态环境、提高农产品品质并降低养殖成本。养殖黑水虻可有效解决农业生产过程中产生的废弃物问题，实现种养加一体、资源节约、环境友好的农业现代化。 该方法是发展循环生态农业生产模式的有效途径，也是我国农业循环产业发展的趋势。

8 结 语

利用黑水虻可将畜禽粪便转化为高蛋白虫体和虫沙有机肥， 达到治理畜禽污染及减少化肥使用的目的，同时将畜牧业和种植业“串联”起来，实现增加产量、效益和循环利用，有效提高农业资源利用率。一个饲养10 万羽鸡的农场，产生的鸡粪可以饲养获得黑水虻幼虫58 t（干重）。黑水虻饲养条件简单，无论是大型农企还是小规模散户都可以通过养殖黑水虻处理农业废弃物[16]，不仅可以解决废弃物污染问题，还能带来可观的经济效益。可以利用黑水虻建立一个现代生态循环农业的新模式， 即 “畜禽-黑水虻-种养业”，将其推广应用，从而实现农业生态循环发展。