黑水虻的東游記

◆文┃《廣東飼料》雜志社編輯部 李朝云

除去疫情這些不定因素，近幾年，環(huán)保問(wèn)題會(huì)一直是我們畜牧養(yǎng)殖行業(yè)的最熱門(mén)問(wèn)題，蛋白原料資源緊缺也會(huì)緊隨其后保持次熱門(mén)。在我們努力尋找著這些問(wèn)題的解決辦法時(shí)，一只蟲(chóng)子進(jìn)入大眾視野，它就是蟲(chóng)子界的吃貨——黑水虻，它食量大、營(yíng)養(yǎng)好、不擾民等優(yōu)點(diǎn)，展現(xiàn)出它在處理糞污和發(fā)展成蛋白原料的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，成功俘獲了人們的芳心。它出生于美洲，在美國(guó)出道，在中國(guó)走紅。對(duì)于每一個(gè)能解決我們行業(yè)難題的新事物的出現(xiàn)，我們表示熱烈歡迎，但是我們也保留著懷疑。世上蟲(chóng)子那么多，為什么黑水虻脫穎而出？發(fā)達(dá)國(guó)家都沒(méi)有發(fā)展起來(lái)的東西，為什么在我國(guó)混得風(fēng)生水起……帶著這些質(zhì)疑，記者采訪(fǎng)了黑水虻相關(guān)學(xué)者，看看這只蟲(chóng)子在中國(guó)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之路。

1 起源于美洲，發(fā)展于中國(guó)

黑水虻，學(xué)名光亮扁角水虻，亮斑扁角水虻，民間也稱(chēng)鳳凰蟲(chóng)、七谷蟲(chóng)、黑兵蠅、黑戰(zhàn)虻、吃貨蟲(chóng)等等，與蚊子、蒼蠅、牛虻等動(dòng)物一樣同屬雙翅目昆蟲(chóng)，與蠅蛆、黃粉蟲(chóng)、大麥蟲(chóng)等都屬于資源昆蟲(chóng)。黑水虻并不是我國(guó)本土品種，而是徹頭徹尾的外來(lái)物種。它從美洲起源，目前在熱帶和亞熱帶地區(qū)和大多數(shù)的暖溫帶地區(qū)均有分布。在中國(guó)，除了東西和西北地區(qū)，幾乎所有省份都已經(jīng)發(fā)現(xiàn)野外黑水虻的分布，黑水虻已經(jīng)超過(guò)我國(guó)本土最大種群種類(lèi)金水虻，成為我國(guó)最常見(jiàn)的水虻種類(lèi)。

20世紀(jì)80年代，美國(guó)科學(xué)家率先進(jìn)行了黑水虻處理糞便的研究，正是他們的工作為后來(lái)水虻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。受同時(shí)代歐美科學(xué)家的研究影響，我國(guó)從1990年開(kāi)始了關(guān)于水虻的環(huán)保研究。最開(kāi)始被研究的并非黑水虻，而是我國(guó)的本土指突水虻。2005年后，我國(guó)黑水虻的研究正式起步。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、廣東省昆蟲(chóng)研究所和珠海農(nóng)科院是最早一批研究水虻的科研單位。雖然有了科研基礎(chǔ)，但是從2005年到2010年這幾年間，黑水虻幾乎處于雪藏狀態(tài)，其應(yīng)用并沒(méi)有得到有效推廣。直到2013年，西安潔姆環(huán)?？萍脊?、北京七谷農(nóng)業(yè)科技公司等水虻產(chǎn)業(yè)企業(yè)的成立，我國(guó)黑水虻產(chǎn)業(yè)才實(shí)現(xiàn)了零的突破。2015年后，我國(guó)成為世界上黑水虻產(chǎn)業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，無(wú)論是科學(xué)研究，還是相關(guān)的生產(chǎn)產(chǎn)出，均達(dá)世界最強(qiáng)。至2018年底，全國(guó)至少有30家大企業(yè)進(jìn)入水虻產(chǎn)業(yè)，而小企業(yè)和個(gè)體戶(hù)數(shù)量更是不勝枚舉?？梢哉f(shuō)，中國(guó)發(fā)展黑水虻是后來(lái)居上。

2 應(yīng)用范圍廣，廚余垃圾處理應(yīng)用更成熟

從黑水虻相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)的數(shù)量來(lái)看，截止到2019年9月，排名前十的專(zhuān)利申請(qǐng)人為湖南盧氏環(huán)?？萍加邢薰?、廣東省昆蟲(chóng)研究所、中山大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、廣東惜福環(huán)?？萍加邢薰尽V州飛禧特生物科技有限公司、深圳華云生物科技有限公司、天峨縣平昌生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司（見(jiàn)表1）、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動(dòng)物科學(xué)研究所、西安潔姆環(huán)保科技公司。從專(zhuān)利申請(qǐng)方向來(lái)看，主要集中在黑水虻的飼養(yǎng)及飼養(yǎng)設(shè)備、蟲(chóng)體分離技術(shù)、有機(jī)廢棄物的處理、飼料資源開(kāi)發(fā)等方面。有機(jī)廢棄物的處理基本上所有單位都有涉及，高?？蒲性核芯恐攸c(diǎn)更多是在黑水虻飼養(yǎng)技術(shù)、飼料設(shè)備以及蟲(chóng)體中活性物質(zhì)的提取等方面，研究方向比較集中且具特色的有，湖南盧氏環(huán)保科技有限公司的研究主要集中在黑水虻處理病死畜禽，廣州飛禧特生物科技有限公司將黑水虻應(yīng)用于水產(chǎn)飼料方面有一定優(yōu)勢(shì)，廣東惜福環(huán)?？萍加邢薰局饕较蚴菑N余垃圾的處理。

表1 佰騰專(zhuān)利檢索系統(tǒng)中專(zhuān)利數(shù)量位居前10位的申請(qǐng)人

在實(shí)際應(yīng)用中，黑水虻的應(yīng)用范圍主要在有機(jī)廢棄物處理、飼料資源、生物能源、營(yíng)養(yǎng)保健、醫(yī)藥等領(lǐng)域。我們畜牧養(yǎng)殖行業(yè)對(duì)黑水虻的應(yīng)用主要還是有機(jī)廢物的處理和飼料資源開(kāi)發(fā)。

黑水虻幼蟲(chóng)為腐食性，食量大，抗逆性強(qiáng)，在處理廚余垃圾和畜禽糞污方面優(yōu)勢(shì)明顯。天津、陜西、廣東、江蘇、浙江、南京、四川等城市均有黑水虻處理廚余垃圾項(xiàng)目投產(chǎn)。2016年1月，廣東省首家黑水虻餐廚垃圾處理基地落戶(hù)在廣東省梅州市平遠(yuǎn)縣，由廣東安芮潔環(huán)保產(chǎn)業(yè)投資有限公司投資1000萬(wàn)元興建。2018年2月，廣東省發(fā)布了省地標(biāo)《黑水虻處理餐廚垃圾技術(shù)規(guī)范》，也是發(fā)布黑水虻相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的唯一省份。黑水虻處理畜禽糞污相關(guān)環(huán)保企業(yè)不少，但還未形成產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。由于環(huán)保政策縮緊，環(huán)保投資較大，大多數(shù)企業(yè)對(duì)于環(huán)保配套的選擇比較保守，對(duì)于新型環(huán)保設(shè)施都更傾向于先觀望。據(jù)悉，廣州市從化壹號(hào)蛋雞產(chǎn)業(yè)園未來(lái)擬將黑水虻作為其環(huán)保配套，若規(guī)模為年存欄達(dá)400萬(wàn)羽的產(chǎn)業(yè)園，黑水虻真能為其實(shí)現(xiàn)配套，這也將為黑水虻在畜禽糞污處理上的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用加上一把火。

黑水虻蟲(chóng)體營(yíng)養(yǎng)豐富，可作為飼料資源開(kāi)發(fā)。2013年，聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）頒布《可食用昆蟲(chóng)報(bào)告》中，將黑水虻作為最主要的蛋白飼料替代昆蟲(chóng)。目前，黑水虻應(yīng)用于飼料，可通過(guò)制作水虻蟲(chóng)糜、生產(chǎn)水虻蟲(chóng)干、生產(chǎn)水虻蟲(chóng)粉和蟲(chóng)油、生產(chǎn)配合顆粒飼料等方式。黑水虻蟲(chóng)糜可直接養(yǎng)蝦、蟹，或者加拌其它飼料配料后做成龜料、魚(yú)料等。水虻蟲(chóng)干是鼠類(lèi)的最佳飼料，可用于飼喂倉(cāng)鼠、小白鼠等動(dòng)物。將水虻蟲(chóng)干粉碎后可以作為動(dòng)物飼料添加劑，還可作為魚(yú)粉替代品。黑水虻形態(tài)跟小魚(yú)小蝦很接近，可以利用我國(guó)現(xiàn)有的魚(yú)粉生產(chǎn)技術(shù)；另外，水虻幼蟲(chóng)與魚(yú)類(lèi)等具有類(lèi)似的營(yíng)養(yǎng)成分，經(jīng)過(guò)魚(yú)粉加工工藝處理后，得到的水虻蟲(chóng)粉蛋白含量可高達(dá)60%以上，品質(zhì)可達(dá)到或超過(guò)國(guó)產(chǎn)魚(yú)粉。目前，黑水虻蟲(chóng)粉在畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用均有報(bào)道。2018年8月，廣州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督信息協(xié)會(huì)頒發(fā)了《T/GZZX4-2018飼料用干黑水虻蟲(chóng)》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)悉，廣州飛禧特生物科技有限公司已建立黑水虻原料數(shù)據(jù)庫(kù)。水虻蟲(chóng)油也是一種有用的副產(chǎn)品，不僅可以應(yīng)用于動(dòng)物養(yǎng)殖中，還可以應(yīng)用于醫(yī)療保健。

3 黑水虻如何從眾多蟲(chóng)子中脫穎而出？

其實(shí)跟黑水虻類(lèi)似的資源昆蟲(chóng)不少，比如各類(lèi)蒼蠅。黑水虻何德何能，成為發(fā)展的中心，為什么不是蒼蠅或者其他昆蟲(chóng)呢？若想在飼料資源利用和糞污處理方面拔得頭籌，這只蟲(chóng)可能需要具備諸多優(yōu)勢(shì)，比如營(yíng)養(yǎng)豐富，繁殖力強(qiáng)，便于管理，轉(zhuǎn)化率高，成本不宜太高等等。黑水虻能成為優(yōu)勝者，這到底是一場(chǎng)跟風(fēng)炒概念，還是這只蟲(chóng)確實(shí)名副其實(shí)？

3.1 繁殖力強(qiáng)

黑水虻產(chǎn)卵量大，一對(duì)黑水虻成蟲(chóng)可以產(chǎn)500～1000粒的水虻卵。孵化時(shí)間短，若溫度和濕度適宜，蟲(chóng)卵經(jīng)過(guò)3～4天左右就可以孵化出幼蟲(chóng)（黑水虻生命周期見(jiàn)圖1）。黑水虻產(chǎn)卵行為比較特殊，成蟲(chóng)會(huì)將卵產(chǎn)在飼料附近的縫隙里，幼蟲(chóng)在孵化后才爬到飼料中取食，避免了卵成為飼料中其它昆蟲(chóng)的食物，對(duì)蟲(chóng)卵起到了很好的保護(hù)作用。另外，黑水虻成蟲(chóng)個(gè)體較大，便于生產(chǎn)管理。金黃指突水虻，也是一種比較適合推廣的昆蟲(chóng)，但與黑水虻相比，金水虻的繁殖能力更弱。而屎殼郎、埋葬蟲(chóng)等甲蟲(chóng)與黑水虻相比，其生存能力和繁殖能力均不敵黑水虻，而且具有打洞的特殊習(xí)性，無(wú)法在隔離的空間內(nèi)養(yǎng)殖應(yīng)用。

圖1 黑水虻生命周期

3.2 食量驚人

對(duì)黑水虻各蟲(chóng)態(tài)中利用價(jià)值最高的階段是幼蟲(chóng)，對(duì)于有機(jī)廢棄物的處理也是利用其幼蟲(chóng)的采食能力。黑水虻幼蟲(chóng)采食范圍廣，能吃餐廚垃圾、動(dòng)物糞便、市場(chǎng)尾菜、動(dòng)物尸體等腐爛的有機(jī)物，將其轉(zhuǎn)化為自身營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且轉(zhuǎn)化效率極高。黑水虻幼蟲(chóng)初孵化時(shí)體重只有0.0001g；當(dāng)黑水虻長(zhǎng)到第5齡幼蟲(chóng)時(shí)，體重高達(dá)0.25g。也就是說(shuō)，黑水虻幼蟲(chóng)在15天左右的時(shí)間內(nèi)，體重增加了2500倍。國(guó)外學(xué)者在研究黑水虻對(duì)豬糞處理能力時(shí)發(fā)現(xiàn)，Newt on等（2005）利用黑水虻處理豬糞15 d后，對(duì)糞便中的氮、磷、鉀的去除率分別達(dá)55.1%、44.1%和52.8%，糞便堆積減少56%。據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，1t的新鮮雞糞，可以生產(chǎn)150kg的水虻鮮蟲(chóng)。而1t的餐廚垃圾，可以產(chǎn)生250kg的水虻鮮蟲(chóng)。黑水虻幼蟲(chóng)的這些本領(lǐng)可以幫助我們處理很多有機(jī)廢棄物，并生產(chǎn)動(dòng)物蛋白飼料。相較于其他資源昆蟲(chóng)，黑水虻顯得更不挑食，具有更高的生物產(chǎn)量和垃圾處理能力。

3.3 營(yíng)養(yǎng)豐富

黑水虻蟲(chóng)體資源豐富，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪酸、維生素及微量元素。其氨基酸種類(lèi)齊全。其中飽和脂肪酸以月桂酸和棕櫚酸為主，不飽和脂肪酸主要是油酸。黑水虻幼蟲(chóng)富含各種維生素以及微量元素，其干物質(zhì)的粗蛋白含量達(dá)42%～44%，粗脂肪含量為31%～35%，灰分11%～15%，鈣質(zhì) 4.8%～5.1%，磷0.60%～0.63%，黑水虻幼蟲(chóng)干粉與豆粕含量相近，可以實(shí)現(xiàn)豆粕部分替代。黑水虻幼蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)均衡全面，適口性好，尤其適用于水產(chǎn)養(yǎng)殖。水虻油脂富含不飽和脂肪酸，比如亞麻酸和亞油酸，還有磷脂和一些脂溶性維生素等天然活性物質(zhì)。另外，水虻油脂中亞油酸含量高達(dá)20%，亞油酸為動(dòng)物必需脂肪酸，十分有利于動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育。黑水虻還富含豐富的天然抗菌物質(zhì)——抗菌肽，可增強(qiáng)動(dòng)物免疫力。黑水虻幼蟲(chóng)采食畜禽糞便后，可將糞便轉(zhuǎn)為為幼蟲(chóng)自身機(jī)體營(yíng)養(yǎng)和有機(jī)肥。黑水虻研究者利用新鮮豬糞養(yǎng)殖黑水虻幼蟲(chóng)，其蛋白質(zhì)含量40.6%，蟲(chóng)沙總養(yǎng)分含量8.76%，達(dá)到國(guó)家有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)（楊樹(shù)義等，2016）。

3.4 不干擾人類(lèi)

20世紀(jì)50年代，科學(xué)家利用家蠅處理糞便在技術(shù)上已經(jīng)成熟，但是一方面由于經(jīng)濟(jì)成本大，另一方面由于家蠅成蟲(chóng)取食糞便和其它食物，經(jīng)常進(jìn)入人類(lèi)居室，沾染人類(lèi)食物，傳播多種疾病。這都限制了其進(jìn)一步推廣應(yīng)用。而對(duì)黑水虻的應(yīng)用，不用擔(dān)心逃逸和擾民這方面問(wèn)題。黑水虻成蟲(chóng)嘴器已退化，不具備采食能力；且壽命短，不超過(guò)10天；黑水虻的生物特性是怕人的，所以不會(huì)進(jìn)入人居環(huán)境騷擾人類(lèi)。而且，黑水虻分泌的干擾物質(zhì)，對(duì)家蠅種群還有抑制作用。

4 為什么黑水虻在中國(guó)的發(fā)展后來(lái)居上？

水虻研究始于美國(guó)，且歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家擁有更專(zhuān)業(yè)的科研實(shí)力，但黑水虻并沒(méi)有在歐美如預(yù)期發(fā)展。反而在中國(guó)呈良好發(fā)展勢(shì)頭？這都?xì)w因于歐美國(guó)家缺少發(fā)展水虻產(chǎn)業(yè)“土壤”，而中國(guó)獨(dú)特的國(guó)情為黑水虻的發(fā)展創(chuàng)造了天時(shí)地利人和。

歐美國(guó)家研究水虻較早，而且擁有更先進(jìn)的科研實(shí)力與資源平臺(tái)，但受制于地區(qū)飲食習(xí)慣、人口密度、人力成本等方面的因素，導(dǎo)致水虻產(chǎn)業(yè)發(fā)展停滯。首先，水虻產(chǎn)業(yè)主要以處理餐廚垃圾和禽畜糞便等為主，但歐美產(chǎn)業(yè)需求低。西方國(guó)家的飲食文化與東方差異很大，西餐飲食簡(jiǎn)單，中餐復(fù)雜多樣，中餐廚余垃圾處理難度及數(shù)量都比西餐要高。其次，水虻產(chǎn)業(yè)操作困難。黑水虻各個(gè)發(fā)育階段都需要較嚴(yán)格的環(huán)境條件控制，水虻的處理和生產(chǎn)依賴(lài)于昆蟲(chóng)自身的取食和生長(zhǎng)發(fā)育，很難實(shí)現(xiàn)流水線(xiàn)形式的機(jī)械化管理。目前，中國(guó)大多數(shù)的水虻養(yǎng)殖者都是人工養(yǎng)殖，機(jī)械化程度低。而歐美國(guó)家人工成本高，這也使得歐美企業(yè)不愿意選擇水虻。至于處理禽畜糞便方面，歐美國(guó)家雖然產(chǎn)出也大，但因?yàn)榫邆涞貜V人稀的優(yōu)勢(shì)，有足夠的土地去消納。這跟我國(guó)雖然土地面積也不小，但是土地碎片化，特別是集約化養(yǎng)殖后產(chǎn)生的大量糞便十分容易形成流域性污染是不同的。

所以，水虻在歐美的發(fā)展可謂生不逢時(shí)，而黑水虻在我國(guó)能夠如此快速發(fā)展，除了以上闡述的不同于歐美國(guó)家的基本國(guó)情外，主要還有科研和政策兩方面的加持。首先，我國(guó)對(duì)黑水虻的研究雖起步不是最早，但也一直跟隨國(guó)際步伐，做了黑水虻相關(guān)研究，有一定的科研儲(chǔ)備，主要儲(chǔ)備方向是有機(jī)廢棄物處理、蛋白飼料開(kāi)發(fā)，這些都是現(xiàn)階段我國(guó)面臨的難題。第二，環(huán)保政策收緊。我國(guó)進(jìn)入后工業(yè)時(shí)代，經(jīng)濟(jì)的積累到了一定程度。經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)從“先污染后治理”的模式到“環(huán)境保護(hù)第一”。而黑水虻作為一項(xiàng)“環(huán)境友好型”的環(huán)保技術(shù)，對(duì)于我國(guó)現(xiàn)階段實(shí)行環(huán)保先行是正中下懷。

5 它也并不是一只完美的蟲(chóng)子

雖然從幾方面來(lái)看，黑水虻都具有廣闊的應(yīng)用的前景，但其應(yīng)用還存在一些問(wèn)題。

首先，雖然黑水虻繁殖力驚人，但它并不是那么好養(yǎng)，光照條件、溫濕度、糞便中的農(nóng)藥及微量元素殘留均會(huì)對(duì)黑水虻的生長(zhǎng)發(fā)育造成影響。光照方面，黑水虻對(duì)光照要求相對(duì)較高，光照強(qiáng)度高于 140μmol/（m2·s）時(shí)，成蟲(chóng)才出現(xiàn)交配行為。南方梅雨季節(jié)、西南地區(qū)的大霧天氣等都會(huì)對(duì)黑水虻的生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生一定影響。溫度方面，黑水虻生長(zhǎng)發(fā)育最適溫度為27～30℃，當(dāng)溫度低于26℃時(shí)，成蟲(chóng)會(huì)停止產(chǎn)卵，北方寒冷天氣較難滿(mǎn)足溫度要求（劉良等，2017）。在水分方面，喻國(guó)輝（2014）的研究表明，低含水量（30%和50%）的人工飼料相比于高含水量（70%）的人工飼料，黑水虻幼蟲(chóng)平均體重顯著降低。值得注意的是，黑水虻幼蟲(chóng)對(duì)農(nóng)藥的抗性低，農(nóng)藥濫用會(huì)對(duì)黑水虻種群產(chǎn)生一定影響。而且黑水虻對(duì)微量元素添加劑利用率較低，夏嬙等（2013）的研究表明，當(dāng)豬糞中鋅含量超過(guò)600mg/kg，或者豬糞中銅含量達(dá)到1200 mg/kg時(shí)都會(huì)影響黑水虻的生長(zhǎng)發(fā)育。所以利用黑水虻處理畜禽糞便，需嚴(yán)格限制畜禽日糧中添加劑投入量，若想達(dá)到理想的處理效果，還需控制糞污中水含量。僅僅是以上黑水虻生長(zhǎng)環(huán)境的要求就對(duì)我們應(yīng)用黑水虻提出了考驗(yàn)。其次，正如前文所述，黑水虻養(yǎng)殖機(jī)械化程度低，主要依靠人工養(yǎng)殖。再者，黑水虻處理畜禽糞污并未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，其自動(dòng)化糞便處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有待跟上行業(yè)規(guī)?；l(fā)展需求。