高原地區(qū)采用黑水虻幼蟲處理牦牛胃腸內(nèi)容物研究

王蘇芹，李永萍，王世榮，黃友釧，李標利，曲家鵬

（1.中國科學(xué)院西北高原生物研究所，青海 西寧 810008；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3.青海昆杰環(huán)保科技有限公司，青海 西寧 810003；4.青海省動物生態(tài)基因組學(xué)重點試驗室，青海 西寧 810008）

我國是農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖大國，畜禽馴化、養(yǎng)殖歷史悠久，畜禽屠宰量、食用量高[1]。隨著現(xiàn)代畜牧業(yè)和食品加工業(yè)快速發(fā)展，對畜禽屠宰過程中產(chǎn)生的廢棄物或副產(chǎn)物（血液、骨頭、內(nèi)臟、皮毛等）已有較為完善的處置利用途徑[2]，但屠宰后胃腸內(nèi)容物處理方法匱乏，已成為制約我國畜禽養(yǎng)殖和加工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要問題[3]。青海被稱為“世界牦牛之都”[4]，牦牛存欄量518 萬頭，約占世界牦牛存欄量的38%；青海也是我國藏羊主產(chǎn)區(qū)，飼養(yǎng)量占全國的40%以上[5]。青海省牛羊肉人均產(chǎn)量42.71 kg，為全國平均產(chǎn)量的5.37倍；牛羊肉人均消費量32.67 kg，為全國平均消費量的4.1倍，均居全國前5位[6]。巨大的牛羊需求量使青海省的牛羊屠宰行業(yè)迅速發(fā)展，隨之產(chǎn)生了大量的屠宰后胃腸道廢棄物。傳統(tǒng)堆肥的方式處理畜禽胃腸內(nèi)容物，存在污染風(fēng)險[7-8]。家畜采食的飼草料經(jīng)瘤胃微生物菌群發(fā)酵產(chǎn)生營養(yǎng)豐富的食糜，胃腸內(nèi)容物中仍含有大量未消化吸收的營養(yǎng)物質(zhì)，隨意丟棄污染環(huán)境且浪費資源[9]，針對安全、高效、資源化利用畜禽屠宰后胃腸內(nèi)容物的研究迫在眉睫。

黑水虻原產(chǎn)于美洲，是一種腐生性的水虻科昆蟲[10-11]。因能夠取食禽畜糞便和有機垃圾，常應(yīng)用于處理雞糞、豬糞及餐廚垃圾等廢棄物[12-13]。黑水虻繁殖迅速，生物量大，食性廣泛、吸收轉(zhuǎn)化率高，易于管理、飼養(yǎng)成本低[14-15]，其幼蟲已成為與蠅蛆、黃粉蟲、大麥蟲等齊名的資源昆蟲，在全世界范圍內(nèi)得到推廣[16]。然而，黑水虻能否應(yīng)用于降解牛羊等家畜胃腸內(nèi)容物仍鮮有研究。本文通過黑水虻飼喂不同有機垃圾的試驗，分析黑水虻幼蟲能否利用家畜屠宰后胃腸內(nèi)容物，并通過與餐廚垃圾等的比較，為胃腸內(nèi)容物無害化處理和資源化利用的后續(xù)研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

商業(yè)購買的黑水虻蟲卵30 ℃孵化，轉(zhuǎn)移到幼蟲養(yǎng)殖箱飼養(yǎng)箱（65 cm×38 cm× 25 cm）中飼養(yǎng)6 d，每日添加1 kg粉碎后的餐廚垃圾，以經(jīng)6 d培養(yǎng)的6日齡黑水虻幼蟲作為試驗動物。

試驗使用的牦牛胃腸內(nèi)容物、餐廚垃圾等有機廢棄物均來自青海裕泰畜產(chǎn)品有限公司。

1.2 試驗設(shè)計

將6 日齡黑水虻幼蟲轉(zhuǎn)移至30 個飼養(yǎng)箱中（100 cm×100 cm×15 cm），每箱投放黑水虻幼蟲1 500 g，將30個培養(yǎng)箱分為6組，每組5個重復(fù)。試驗期6 d。試驗6 組分別使用餐廚、牛內(nèi)、餐廚+秸稈（比例為9∶1）、牛內(nèi)+秸稈（比例為9∶1）、牛內(nèi)+餐廚（比例為1∶1）、牛內(nèi)+餐廚+秸稈（比例為4.5∶4.5∶1）作為黑水虻幼蟲的飼料。每天投放黑水虻飼料10 kg，溫度26～28 ℃、濕度60%～65%的條件下連續(xù)飼喂6 d。試驗地點位于西寧市青海昆杰環(huán)?？萍加邢薰镜挠袡C垃圾處理車間。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 幼蟲重量、物料比及飼料消耗率

試驗過程中注意觀察黑水虻幼蟲的生長情況，及時補給飼料，記錄每日幼蟲的生長情況。幼蟲13日齡時停止添加飼料，使用分篩機將黑水虻幼蟲與殘渣分離，使用電子天平分別稱量每個飼養(yǎng)箱內(nèi)的黑水虻幼蟲、殘渣的重量。殘渣包括黑水虻幼蟲處理后剩余的飼料和產(chǎn)生的糞便。稱重后的黑水虻幼蟲常溫放置24 h再次稱量體重，取2次平均值作為黑水虻幼蟲的重量。將黑水虻、殘渣分別105 ℃烘干恒重，計算蟲體、殘渣的含水量。投產(chǎn)比和飼料消耗率的計算公式如下。

1.3.2 殘渣成分

灰分采用550 ℃灼燒法（GB/T 6438—2007）測定；粗脂肪采用索氏抽提法（GB/T 6433—2006）測定；蛋白質(zhì)采用凱氏定氮法（GB/T 6432—2018）測定；粗纖維采用過濾法（GB/T 6434—2006）測定；碳水化合物包括膳食纖維、糖和淀粉等，膳食纖維采用酶-化學(xué)法分析測定；參照蒽酮檢測法[17]在620 nm波長處對可溶性糖、淀粉進行吸光度檢測及含量計算；參照3，5-二硝基水楊酸檢測法[18]在540 nm處對還原糖進行吸光度檢測及含量計算。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2010 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行整理，采用SPSS 20.0軟件進行單因素方差分析（One-Way ANOVA），采用Duncan's法進行多重比較，結(jié)果以“平均值±標準差”表示。P＜0.05表示差異顯著，P＜0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同飼料對黑水虻幼蟲產(chǎn)量及殘渣重量的影響（見表1）

由表1可知，6個試驗組中，餐廚、餐廚+秸稈組的13日齡黑水虻幼蟲產(chǎn)量顯著高于其他飼料組（P＜0.05），分別為16.05、16.24 kg；采用單一的牛內(nèi)飼料的黑水虻幼蟲產(chǎn)量最低，為12.43 kg。餐廚、餐廚+秸稈組的殘渣重量及其含水量均顯著低于其他組（P＜0.05）；單一牛內(nèi)組的殘渣重量及其含水量最高，分別為24.46 kg、64.51%。餐廚、餐廚+秸稈、牛內(nèi)+餐廚+秸稈組的投產(chǎn)比為3.74～4.06，顯著低于牛內(nèi)、牛內(nèi)+秸稈、牛內(nèi)+餐廚組（P＜0.05）；與添加秸稈組相比，未添加秸稈組的投產(chǎn)比均有所降低，但未達到顯著性水平（P＞0.05）。餐廚、餐廚+秸稈、牛內(nèi)+餐廚、牛內(nèi)+餐廚+秸稈組的飼料消耗率為0.72～0.84，顯著高于牛內(nèi)、牛內(nèi)+秸稈組（P＜0.05）。

表1 不同飼料對黑水虻幼蟲產(chǎn)量和殘渣重量的影響Tab.1 Effect of different diets on the yield and weight of residues of Hermetia illucens

2.2 不同飼料對黑水虻處理后殘渣營養(yǎng)成分的影響（見表2）

由表2 可知，餐廚組產(chǎn)生殘渣的灰分和脂肪含量顯著低于其他飼料組（P＜0.05）；餐廚、餐廚+秸稈組的蛋白質(zhì)含量顯著低于其他飼料組（P＜0.05）；各組間粗纖維和碳水化合物的含量無顯著差異（P＞0.05）。

表2 不同飼料對黑水虻處理后殘渣營養(yǎng)成分的影響Tab.2 Effect of different diets on the nutritional ingredient of the residues of Hermetia illucens after treatment 單位：%

3 討論

研究通過比較6 組不同飼料對黑水虻幼蟲產(chǎn)量、飼料消耗率的影響，結(jié)果顯示，不同飼料對黑水虻幼蟲產(chǎn)量具有顯著影響，黑水虻處理后產(chǎn)生的殘渣重量及其灰分、脂肪、蛋白質(zhì)含量也存在顯著差異，表明食用不同飼料可影響黑水虻幼蟲生長，添加秸稈也可影響幼蟲產(chǎn)量。本試驗中，食用單一的餐廚飼料的黑水虻幼蟲增重較好，添加適量秸稈后，增加了飼料的透氣性，幼蟲的產(chǎn)量顯著提高；單獨使用牦牛胃腸內(nèi)容物作為飼料時，幼蟲產(chǎn)量顯著低于餐廚組，但添加秸稈或者與餐廚垃圾混合后，黑水虻幼蟲產(chǎn)量顯著增加。單一牛內(nèi)組的殘渣重量及其含水量最高，表明黑水虻幼蟲處理牛胃腸內(nèi)容物后剩余的殘渣較多。

對比不同飼料組的投產(chǎn)比和飼料消耗率，可發(fā)現(xiàn)黑水虻幼蟲處理單一牛內(nèi)的投產(chǎn)比和飼料消耗率最低，原因可能是畜禽糞便、胃腸內(nèi)容物中含較多黑水虻幼蟲不能降解的木質(zhì)素[19]，導(dǎo)致黑水虻幼蟲發(fā)育緩慢。同時，人為添加秸稈可有效增加飼料的通氣性、降低飼料含水量，提高黑水虻的活動性，顯著提高垃圾處理效率。因此，為提高黑水虻幼蟲處理牦牛胃腸內(nèi)容物的效率，減少牦牛胃腸內(nèi)容物堆放，建議將牦牛胃腸內(nèi)容物與餐廚垃圾混合，添加適量的作物秸稈作為黑水虻幼蟲的飼料。

黑水虻幼蟲在取食有機垃圾后，部分物質(zhì)通過消化吸收供自身生長，未被消化的部分排出體外，與殘留垃圾混合形成殘渣。殘渣干燥、無異味，適合利用作肥料還田[20]。黑水虻處理有機垃圾后的殘渣富含微量元素，有機質(zhì)、總養(yǎng)分均符合國家關(guān)于有機肥的標準，可應(yīng)用于商品肥料[21]。例如，將黑水虻殘渣添加到番茄培養(yǎng)基中，能夠顯著提高番茄株高和番茄葉綠素的含量，增加番茄產(chǎn)量和VC含量[22]。黑水虻幼蟲處理不同飼料產(chǎn)生的殘渣的營養(yǎng)成分亦有顯著差異，使用餐廚垃圾飼喂黑水虻產(chǎn)生的殘渣中灰分、脂肪和蛋白質(zhì)含量顯著高于牦牛胃腸內(nèi)容物及其與秸稈、餐廚垃圾混合后的飼料，原因可能是餐廚垃圾中含有大量油脂、蛋白質(zhì)等。土壤、培育基質(zhì)中的粗蛋白和粗脂肪是作物生長所需氮和碳的重要來源，使用黑水虻殘渣作為肥料能夠有效促進植物的生長[23-24]。將黑水虻幼蟲處理不同飼料后的殘渣加工成不同營養(yǎng)成分的有機肥，適用于不同類型的土壤，能夠改善土壤性質(zhì)并且促進作物生長[25]。

4 結(jié)論

本試驗發(fā)現(xiàn)，黑水虻幼蟲可應(yīng)用于降解牛胃腸內(nèi)容物，盡管黑水虻幼蟲對單一牦牛胃腸內(nèi)容物的處理效率低于對餐廚垃圾的處理效率，但添加秸稈、餐廚垃圾后，投產(chǎn)比和飼料消耗率顯著提升。同時，使用不同有機垃圾飼喂黑水虻幼蟲，殘渣中脂肪和蛋白質(zhì)含量存在顯著差異，可加工為適用于不同類型土壤的有機肥，促進作物生長。