資源昆蟲(chóng)黑水虻的生長(zhǎng)特性與科學(xué)利用

李順才 吉志新 蘇緋 李敬華

黑水虻，屬昆蟲(chóng)綱、雙翅目、水虻科、扁角水虻屬，是一種與蠅蛆、黃粉蟲(chóng)、大麥蟲(chóng)等齊名的資源昆蟲(chóng)，在我國(guó)華北、華中、華南以及東南沿海地區(qū)均有分布。黑水虻具有產(chǎn)卵量大，繁殖迅速，世代間隔短（每個(gè)世代歷期僅35天左右）等特點(diǎn)。黑水虻幼蟲(chóng)，被稱(chēng)為“鳳凰蟲(chóng)”，可作為良好的飼料原料。黑水虻幼蟲(chóng)營(yíng)腐食性，對(duì)飼料具有較高的吸收轉(zhuǎn)化率，實(shí)踐中可以利用餐廚垃圾、畜禽糞便作為其飼料來(lái)源，生產(chǎn)出含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的蟲(chóng)蛹；黑水虻預(yù)蛹化蛹前具有遷徙特性，便于養(yǎng)殖過(guò)程將黑水虻幼蟲(chóng)與飼料的分離，具有飼養(yǎng)管理簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)70年代，人們就開(kāi)始研究利用黑水虻替代家蠅建立養(yǎng)殖業(yè)糞便處理系統(tǒng)，并取得了明顯進(jìn)展。2013年起聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織力推黑水虻產(chǎn)業(yè)，美國(guó)等一些國(guó)家已經(jīng)將其作為一種可持續(xù)的農(nóng)業(yè)模式進(jìn)行推廣。我國(guó)亦于21世紀(jì)初開(kāi)始黑水虻昆蟲(chóng)資源綜合利用的研究，在天津、山東、湖北等地已經(jīng)有商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的黑水虻項(xiàng)目投入運(yùn)營(yíng)，在解決餐廚垃圾處理、養(yǎng)殖業(yè)糞便污染、病死畜禽處理等方面取得了較大進(jìn)展，逐漸發(fā)展為一項(xiàng)新興養(yǎng)殖項(xiàng)目。

一、黑水虻的形態(tài)特征

1. 成蟲(chóng)

黑水虻成蟲(chóng)（圖1）體型較大，身體主要為黑色，體長(zhǎng)13～20 毫米，雄蟲(chóng)略小于雌蟲(chóng)。黑水虻頭頂較寬，有 2 個(gè)平坦的瘤狀突起，觸角寬扁而長(zhǎng)，眼睛周?chē)植贾ⅫS色小點(diǎn)，口器退化。成蟲(chóng)的翅膀無(wú)花斑，有藍(lán)紫色光澤。雌蟲(chóng)腹部略顯紅色，雄蟲(chóng)腹部偏青銅色。

2. 蛹

為末齡幼蟲(chóng)蛻皮形成的圍蛹，蛹?xì)じ镔|(zhì)呈棕黑色。剖開(kāi)堅(jiān)硬的蛹?xì)た梢?jiàn)蛹體。蛹體黑色，不能活動(dòng)。

3. 幼蟲(chóng)

幼蟲(chóng)（圖3）體型豐滿(mǎn)，體長(zhǎng)約20毫米，頭部很小，扁平無(wú)足，似蛆狀，表皮結(jié)實(shí)具韌性。幼蟲(chóng)共有6齡，初孵化時(shí)呈乳白色，隨著生長(zhǎng)顏色漸深，3齡后取食量增大，6齡后進(jìn)入預(yù)蛹期，預(yù)蛹身體呈棕黑色。預(yù)蛹自行遷出糞堆以尋找干燥隱蔽的化蛹場(chǎng)所，因此黑水虻糞便處理系統(tǒng)能夠以較低成本運(yùn)行。

4. 卵

黑水虻以卵塊（圖4）形式聚產(chǎn)，每個(gè)卵塊包含有800～1 000枚卵。單卵呈長(zhǎng)橢圓形，乳白色，似米粒狀，大小為1.4毫米×0.4毫米。

二、黑水虻的生長(zhǎng)周期與生活習(xí)性

黑水虻是完全變態(tài)發(fā)育昆蟲(chóng)，在整個(gè)發(fā)育中經(jīng)過(guò)卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)4個(gè)時(shí)期，完成1個(gè)世代僅需35天左右。在我國(guó)華南地區(qū)，一年可繁衍9～10代。

1. 成蟲(chóng)期

黑水虻的成蟲(chóng)期為10天左右。成蟲(chóng)不喜歡進(jìn)入人類(lèi)居住的環(huán)境，喜棲息于植物叢中，攝取植物的汁液和蜜露為食，既不吸血，也不攝食其他食物，羽化后即能交配。

當(dāng)環(huán)境溫度高于26℃，空氣相對(duì)濕度達(dá)到 60%以上時(shí)，黑水虻成蟲(chóng)才可產(chǎn)卵。陽(yáng)光是誘導(dǎo)成蟲(chóng)交配的主要條件，雄蟲(chóng)有占域行為，會(huì)對(duì)入侵的雄蟲(chóng)發(fā)起攻擊。當(dāng)有雌蟲(chóng)來(lái)訪時(shí)，雄蟲(chóng)會(huì)在空中追逐雌蟲(chóng)并與其交配，交配時(shí)間持續(xù)20～30分鐘。雌蟲(chóng)會(huì)在交配2～3 天后產(chǎn)卵，每只雌蟲(chóng)產(chǎn)卵800～1 000枚，通常產(chǎn)于潮濕的正在分解的有機(jī)物上（特別是豬糞）或周?chē)母稍锟p隙中，一般不直接產(chǎn)在食物中。生產(chǎn)中，可用具有褶皺孔隙的包裝箱紙板制成產(chǎn)卵器引誘成蟲(chóng)產(chǎn)卵。雌蟲(chóng)具有聚產(chǎn)性，這為收集黑水虻卵塊提供了方便。卵粒疏松排列成卵塊，卵塊呈扇貝形，尖端向一端傾斜，有2～4個(gè)分層。

2. 孵化期

黑水虻的孵化期受溫度、季節(jié)等多種因素影響，一般為4～14天。適宜孵化的環(huán)境條件為：溫度25～33℃，空氣相對(duì)濕度60%～80%。出殼前，幼蟲(chóng)會(huì)用上頜鉤在卵殼上打洞，隨后從薄膜狀透明的卵殼中脫出。

3. 幼蟲(chóng)期

黑水虻的幼蟲(chóng)期為 15天左右，適宜黑水虻幼蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育的人工飼料濕度在70%～ 80%之間。當(dāng)飼料濕度≤50%時(shí)，將會(huì)影響幼蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育及羽化。

黑水虻幼蟲(chóng)喜安靜，受驚后會(huì)出現(xiàn)假死現(xiàn)象。

黑水虻幼蟲(chóng)具有營(yíng)腐食性，主要以新鮮的畜禽糞便，腐爛的水果和蔬菜，豆腐渣、米糠、麥麩、酒糟以及餐廚垃圾等廢棄物為食。

在激素調(diào)節(jié)的作用下，黑水虻的生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)出現(xiàn)蛻皮（圖5、圖6）現(xiàn)象。蛻皮后，新的外骨骼還未完全硬化之前，蟲(chóng)體增大。黑水虻幼蟲(chóng)要蛻皮5次，有6個(gè)齡期，6齡幼蟲(chóng)即預(yù)蛹。預(yù)蛹期幼蟲(chóng)體色變黑，頭部更加幾丁質(zhì)化，單眼突出，口器簡(jiǎn)化和固化。此期幼蟲(chóng)不再進(jìn)食，基本停止生長(zhǎng)。當(dāng)有預(yù)蛹出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)在池角斜坡下放置小桶，使爬出的預(yù)蛹落入桶中以收集幼蟲(chóng)?；蚋鶕?jù)幼蟲(chóng)的避光習(xí)性，將飼養(yǎng)池內(nèi)的蟲(chóng)和料置于自然光線下，待幼蟲(chóng)躲避到最下層時(shí)把上層的廢料剔除后收集幼蟲(chóng)。黑水虻預(yù)蛹置于約15厘米厚的細(xì)沙土上（其底層5厘米為濕土，上層為干土）后，即自行鉆于沙土中不再活動(dòng)，等待化蛹。黑水虻蛹期適宜生長(zhǎng)溫度為25～28℃，空氣相對(duì)濕度為90%。正常情況下，黑水虻在9～10天羽化。在特殊情況下也可持續(xù)5個(gè)月之久。蛹期無(wú)需管理，等待羽化即可。

三、黑水虻的科學(xué)利用

1. 控制家蠅滋生

黑水虻與家蠅食性相近，能與家蠅形成競(jìng)爭(zhēng)。黑水虻能夠有效控制家蠅種群，其幼蟲(chóng)采食過(guò)的糞便不再適宜家蠅生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)卵繁殖。研究表明：經(jīng)黑水虻處理后雞糞對(duì)家蠅具有100%的控制率，對(duì)小家蠅具有99.9%的控制率，其原因可能與黑水虻幼蟲(chóng)產(chǎn)生驅(qū)避家蠅的物質(zhì)有關(guān)。另外，黑水虻成蟲(chóng)不進(jìn)入人類(lèi)的住所，對(duì)人類(lèi)居住及生存環(huán)境安全無(wú)害，有利于解決養(yǎng)殖過(guò)程中蒼蠅滋生的問(wèn)題。

2. 處理餐廚垃圾、畜禽糞便

黑水虻是一種具有營(yíng)養(yǎng)富集作用的生物，能將流失在餐廚垃圾（圖7）、畜禽糞便里的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)幾近全部消化吸收，并轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的蟲(chóng)體蛋白。據(jù)實(shí)際測(cè)算，每1 000千克新鮮雞糞、豬糞可分別產(chǎn)出黑水虻幼蟲(chóng)150～250千克、100千克。黑水虻養(yǎng)殖過(guò)程中不產(chǎn)生致病菌，不會(huì)成為人畜共患病的潛在攜帶者，并且能夠快速消化畜禽糞便，處理后的畜禽糞便所含的各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)均顯著降低，糞便的惡臭減弱，糞便中的致病菌和寄生蟲(chóng)大部分被強(qiáng)效滅殺。據(jù)報(bào)道，畜禽糞便中的大腸桿菌、沙門(mén)氏菌的數(shù)量可降低2 000倍以上。因此，黑水虻養(yǎng)殖不會(huì)污染人類(lèi)居住環(huán)境，無(wú)需特別的隔離措施。

3. 處理畜禽尸體

黑水虻幼蟲(chóng)喜歡在腐敗的動(dòng)物尸體、瓜果上采食。我國(guó)是毛皮動(dòng)物生產(chǎn)大國(guó)，在帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)也造成了動(dòng)物副產(chǎn)物的污染及浪費(fèi)，處理毛皮動(dòng)物的副產(chǎn)物刻不容緩。研究表明，用貉肉粉飼喂黑水虻對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用，其中70%的貉肉粉+30%的麥麩最適合黑水虻的生長(zhǎng)發(fā)育。

4. 飼料利用

黑水虻幼蟲(chóng)的粗蛋白質(zhì)含量高達(dá)42%，粗脂肪含量更是達(dá)到43%，加工后可以作為動(dòng)物的蛋白質(zhì)飼料。動(dòng)物采食黑水虻幼蟲(chóng)后，其機(jī)體免疫力可以得到提高。研究表明，在南美白對(duì)蝦飼料中添加9%～15%的黑水虻幼蟲(chóng)，對(duì)南美白對(duì)蝦生長(zhǎng)無(wú)不良影響，且能顯著提高對(duì)蝦保護(hù)酶活性。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，將9%～11%黑水虻幼蟲(chóng)粉添加于泥鰍飼料中，泥鰍的攝食狀態(tài)和成活率與對(duì)照組相近；若用黑水虻幼蟲(chóng)粉替代基礎(chǔ)飼糧中魚(yú)粉用量的30%，不僅不會(huì)影響黃顙魚(yú)幼魚(yú)的生長(zhǎng)性能和肌肉呈味氨基酸組成，還有利于改善黃顙魚(yú)的新陳代謝，維護(hù)其肝臟功能。

5. 醫(yī)藥保健品開(kāi)發(fā)利用

長(zhǎng)期生活在腐敗有機(jī)質(zhì)環(huán)境中的黑水虻幼蟲(chóng)，可以消化多種病原菌，可以抵抗環(huán)境中多變有害因子的侵襲，具有強(qiáng)大的免疫功能。其體內(nèi)含有豐富的抗菌肽、月桂酸、蛋白酶、P450解毒酶、水解酶等抗菌物質(zhì)。黑水虻幼蟲(chóng)經(jīng)誘導(dǎo)得到的抗菌肽不僅抑菌作用顯著，具有一定的抗病毒、抗腫瘤作用，而且不會(huì)出現(xiàn)致病菌的耐藥性。虻蟲(chóng)水提取物可以顯著減少血漿纖維蛋白原含量，抑制血小板粘附性，降低全血粘度比和血漿粘度比，具有活血、逐瘀、破積和通經(jīng)的臨床效果。黑水虻蛹?xì)ひ部梢宰鳛樯a(chǎn)幾丁質(zhì)和殼聚糖的原料。因此，利用黑水虻可以開(kāi)發(fā)制造出很多具有抗菌、保健的醫(yī)藥產(chǎn)品。

6. 提煉蟲(chóng)體脂肪，生產(chǎn)生物柴油

黑水虻幼蟲(chóng)含有大量脂肪，是一種生產(chǎn)生物柴油的新型優(yōu)質(zhì)原料。國(guó)內(nèi)已有學(xué)者從黑水虻幼蟲(chóng)中成功提取了基本達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的油脂成分，由其生產(chǎn)得到的生物柴油比以油菜籽為原料生產(chǎn)的生物柴油更有優(yōu)勢(shì)。

7. 蟲(chóng)沙用作肥料

黑水虻蟲(chóng)沙具有較高的肥效，可有效促進(jìn)植物生長(zhǎng)，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品。研究表明，使用黑水虻蟲(chóng)沙組的白菜，其化學(xué)組成及生長(zhǎng)速度與使用商品肥組接近。研究還表明，與不加黑水虻蟲(chóng)沙的試驗(yàn)組相比，添加5%～20%黑水虻消化豬糞后的蟲(chóng)沙的蘇丹草生長(zhǎng)較好。研究黑水虻蟲(chóng)沙不同添加量對(duì)白菜生長(zhǎng)性能的影響，結(jié)果表明，添加20%黑水虻消化新鮮豬糞制備的蟲(chóng)沙白菜生長(zhǎng)性能最好。

（河北省科技廳重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 項(xiàng)目編號(hào)：17227302D）

（作者聯(lián)系地址：李順才 吉志新 李敬華 河北科技師范學(xué)院農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院 郵編：066600；蘇 緋 河北省秦皇島市撫寧區(qū)張各莊初級(jí)中學(xué) 郵編：066301）