黑水虻幼蟲的發(fā)育速率及食物轉化率研究

徐齊云，龍鏡池，葉明強，安新城*，韓詩疇

(1.廣東省昆蟲研究所，廣州 510260;2.廣東省農(nóng)業(yè)科學院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣州 510640)

黑水虻，英文名Black Soldier Fly，拉丁學名Hermetia illucens，中文學名光亮扁角水虻，是雙翅目Diptera 水虻科Stratiomyidae 扁角水虻屬Hermetia的一種腐食性昆蟲(沈媛等，2012)。黑水虻大約起源于南美洲熱帶稀樹草原Savanna的形成時期，但相關的系統(tǒng)發(fā)育研究文獻不多，至上世紀40年代末，黑水虻分布范圍仍主要限制在美國華盛頓州至智利中部的美洲地區(qū)(Hale，1973;Newton et al.，1977;Bondari and Sheppard，1981)，然而隨著二戰(zhàn)的開始，黑水虻通過物資運輸?shù)谋憷杆贁U散到歐洲、亞洲及非洲的許多地區(qū)(Sanchez et al.，2010)，雖然尚未進行世界范圍內的調查，但相信全球的熱帶、亞熱帶及溫帶的大部分地區(qū)都有黑水虻的分布。我國的北京、天津、河南、河北、山東、福建、四川、云南、湖南、湖北、廣東、廣西、海南、臺灣、香港等地都有黑水虻的標本記錄或報道，是一個名副其實的常見種(Liu et al.，2008;楊再華等，2008;胡嘉麟，2009;Yu et al.，2011;梁世祥，2013)。

黑水虻的分布雖然廣泛，但受限于成蟲壽命短、孵化期長、天敵因素等緣故，野生黑水虻的種群密度偏低，其自然種群無法與繁殖率更高、發(fā)育更快的家蠅相比，因此長期以來并不為人們所熟悉，實際上，自人類社會開始農(nóng)耕文明后，黑水虻便與人類的禽畜飼養(yǎng)業(yè)共棲共生，常見于豬欄雞舍附近，但直至上世紀七十年代，才由美國佐治亞大學的Sheppard 等對黑水虻開始較為系統(tǒng)的研究(Sheppard et al.，1994;Sheppard et al.，2002;Tomberlin et al.，2009)。

與家蠅相比，黑水虻具有無可挑剔的環(huán)境安全性，自然種群密度低且穩(wěn)定，不構成生態(tài)威脅，成蟲不攜帶病菌，不是任何一種形式的衛(wèi)生害蟲或農(nóng)業(yè)害蟲，成蟲壽命短，沒有進入人居環(huán)境的習性，因此，將其作為固體有機質廢棄物(廚余垃圾、養(yǎng)殖廢棄物、食品加工下腳料等)的生物處理媒介昆蟲，具有普適性強、環(huán)境安全性高、取食范圍廣泛等優(yōu)勢 (Sheppard，1983;Bradley and Sheppard，1984;Lord et al.，1994;Tomberlin et al.，2005;Qing et al.，2011)，然而，如何能夠在較大范圍內推廣標準化的生產(chǎn)模式，則是近年來黑水虻應用發(fā)展的技術瓶頸，相關的基礎研究相對薄弱，本文以榨油工業(yè)的下腳料花生麩為基質，飼養(yǎng)黑水虻幼蟲，測定其相應的發(fā)育速率及其對花生麩的轉化率，以期能夠為黑水虻產(chǎn)業(yè)化養(yǎng)殖進程提供有益的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 昆蟲材料與飼料原料

黑水虻來自于2006年廣東省昆蟲研究所內引誘并飼養(yǎng)至今的實驗室種群;花生麩由廣東省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所綜合實驗廠提供。

1.2 幼蟲發(fā)育速率測定方法

稱重黑水虻卵1 g，在解剖鏡下計數(shù)卵的數(shù)量，3個重復，計算單粒卵的平均重量;

將黑水虻卵置于恒溫培養(yǎng)箱(T=30℃，RH=60%)條件下孵化，孵化后每隔24 h，用小毛筆挑取一定數(shù)量的幼蟲稱重，計算每一百頭幼蟲的平均重量，每次取樣3個重復，連續(xù)稱重至孵化后480 h (20 d)。

1.3 食物轉化率測定方法

稱重黑水虻卵5 g，置于恒溫培養(yǎng)箱 (T=30℃，RH=60%)內孵化，飼養(yǎng)幼蟲的食料為濕度為70%的花生麩，每次加料時稱重記錄花生麩(干重)，孵化后20 d 停止加料，靜置48 h，然后將幼蟲用8 目篩篩出，記錄幼蟲的濕重，然后幼蟲與剩余物料在80℃條件下烘24 h 分別稱重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

SPSS 11.0 軟件統(tǒng)計分析，Excel 2003 軟件制圖。

2 結果與分析

重量為5 g的黑水虻卵孵化后，逐日記錄幼蟲的平均重量如圖1、圖2、圖3，在20 d的幼蟲發(fā)育期內，每次添加的飼料(花生麩)干重記錄如圖4。

從圖1 可以看出，每百頭黑水虻初齡幼蟲平均重量只有0.015 ±0.001 g，然而增長幅度卻很快，第5 天的百頭幼蟲平均重量已達1.43±0.04 g，是初齡幼蟲的95.3 倍，是第4 天幼蟲的11.7 倍，從回歸模型來看，較為符合指數(shù)增長曲線(R2=0.8796)。

圖1 黑水虻卵孵化后1-5 d的百頭幼蟲平均重量Fig.1 Average of 100 larvae weight of black solider fly，Hermetia illucens in 5 days after hatching

圖2 是黑水虻幼蟲從第5 天至第10 天的發(fā)育增重情況，從回歸模型來看，非常符合線性增長曲線(R2=0.9834)，第10 天的百頭幼蟲平均重量為11.45 ±1.26 g，是第5 天平均重量的8 倍。

圖2 黑水虻卵孵化后5-10 d的百頭幼蟲平均重量Fig.2 Average of 100 larvae weight of black solider fly，Hermetia illucens from fifth to tenth day after hatching

圖3 則是黑水虻幼蟲從第10 天至第20 天的發(fā)育增重情況，越到后期，黑水虻幼蟲增重越慢，很好地符合對數(shù)增長曲線 (R2=0.9791)，第20 天的百頭幼蟲平均重量為22.30 ±1.96 g，是第10 天平均重量的1.95 倍。

圖3 黑水虻卵孵化后10-20 d的百頭幼蟲平均重量Fig.3 Average of 100 larvae weight of black solider fly，Hermetia illucens from tenth to twentieth day after hatching

綜合圖1-圖3，黑水虻幼蟲從孵化至第20 天的體重增長1486.67 倍，總體趨向于符合邏輯斯諦(Logisitc)增長曲線，表現(xiàn)為初期指數(shù)增長、中期線性增長、晚期對數(shù)增長的規(guī)律。

5 g的黑水虻卵孵化后，以花生麩為原料飼養(yǎng)幼蟲20 d的投料記錄如圖4，共計投入了花生麩干重11760 g，產(chǎn)出黑水虻幼蟲的濕重為9045.22 g，烘干后為2804.02 g，失水率達到69%;養(yǎng)殖盤內剩余的花生麩及蟲糞等雜質烘干后重量為2052.39 g，因此黑水虻幼蟲對于花生麩的食物轉化率初步估計為:

花生麩轉化率=2804.02/ (11760-2052.39)=0.2888

即100 g 花生麩，大約可以轉化出28.88 g的黑水虻幼蟲生物量。

圖4 飼養(yǎng)黑水虻5 g 卵量孵化幼蟲的花生麩(干重)20 d 投料記錄Fig.4 Dry weight record of peanut residue fed on larvae of black soldier fly，Hermetia illucens in 20 days from 5 g eggs

3 結論與討論

以黑水虻為媒介昆蟲，建立產(chǎn)業(yè)化的固體有機廢棄物生物轉化工程，必須建立在黑水虻種群繁殖的規(guī)?；?、工廠化和標準化的生產(chǎn)模式之上，因此如何能夠在目標成本范圍內實現(xiàn)黑水虻工廠化生產(chǎn)的技術規(guī)范至關重要。在本研究中，不以通常的昆蟲蛻皮作為幼蟲發(fā)育時間的衡量，而是以能夠更為準確描述的日齡為計算單位，正是考慮到工廠化、標準化生產(chǎn)的精細化管理的需要。

黑水虻作為腐食性昆蟲，在自然界以隨機發(fā)現(xiàn)的食物碎屑為生，在適應特性上構成了彈性極大的生活史(Sheppard et al.，1994)，例如其預蛹的周期可以根據(jù)環(huán)境條件的變化實現(xiàn)從2 周到6個月不等的情況，但是在溫度、濕度、食料等因素確定的條件下，其發(fā)育速率也相對穩(wěn)定，在本研究中，黑水虻幼蟲經(jīng)過20 d的花生麩投料飼喂，已基本完成幼蟲發(fā)育，開始部分出現(xiàn)預蛹 (約30%)，因此在幼蟲發(fā)育時間上具有一定的參考價值。

以花生麩為飼料，黑水虻幼蟲在20 d 內體重增長1486.67 倍，體現(xiàn)了節(jié)肢動物令人驚嘆的生長速率，而從幼蟲增重數(shù)據(jù)上來看，最初的5 d 符合指數(shù)增長趨勢，從第6 天至第10 天轉為線性增長趨勢，最后的10 d 則符合對數(shù)增長趨勢，整體上趨向于符合Logistic 曲線，其具體參數(shù)的生物學意義尚待研究，不過可以預測其中第5 天和第10 天為Logistic 增長曲線的兩個拐點，如果僅從投入產(chǎn)出的效率考量，則第二個拐點，即第10 天應是商品蟲產(chǎn)出的最佳效益點。

飼料轉化率是另一個重要指標，不同飼料的C/N 比、適口性、水解氨基酸含量等都會影響到飼料的轉化率，作為變溫動物的昆蟲，由于代謝產(chǎn)熱的經(jīng)濟性，其食物的轉化率通常會明顯高于常溫動物，本研究中，黑水虻對花生麩的食物轉化率可達到28.88%。

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