玉米秸稈的預(yù)處理及以其產(chǎn)品飼養(yǎng)黑水虻的研究

覃萬朗，周俊鋒，王為國(guó)，王存文

武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院，湖北 武漢430205

我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，主要的糧食作物有小麥、水稻和玉米等，因而每年有大約8×108t的秸稈產(chǎn)生［1］，其農(nóng)業(yè)固體廢棄物中玉米秸稈較為常見，大約占農(nóng)作物秸稈總量的33.4%［2］。其中大部分的玉米秸稈被堆積在田間地頭，或者被直接焚燒，焚燒秸稈不僅會(huì)污染環(huán)境，還會(huì)危害人體健康。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，畜禽產(chǎn)品的需求和產(chǎn)量逐年提升，同時(shí)也產(chǎn)生了大量的禽畜糞便［3］?，F(xiàn)階段，每年我國(guó)禽畜糞便產(chǎn)量約為60億噸，而利用率卻不足50%［4］。

如果能合理開發(fā)利用有機(jī)廢棄物不僅能解決目前存在的環(huán)境問題還能變廢為寶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。好氧發(fā)酵是處理廢棄有機(jī)質(zhì)的常用手段［5-6］。好氧發(fā)酵是指在有氧條件下，好氧微生物代謝物料中的有機(jī)質(zhì)使自身得以繁殖，進(jìn)而產(chǎn)生新的微生物群落［7］。好氧發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)有物料處理量大、堆肥周期相對(duì)較短，形成的有機(jī)肥品質(zhì)高等［8］。由于好氧發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，堆體溫度可達(dá)45～55℃，能夠殺滅大部分寄生蟲卵、致病菌和雜草種子等，因此得到的有機(jī)肥可在田間直接施用，還能改善土壤，更易于農(nóng)作物生長(zhǎng)，增加農(nóng)作物產(chǎn)量［9-10］。好氧發(fā)酵是一種無害化、減量化和循環(huán)利用有機(jī)廢棄物的重要方法［11］。

微生物進(jìn)行正常生長(zhǎng)代謝活動(dòng)的一個(gè)重要條件是碳/氮質(zhì)量比，微生物自身細(xì)胞合成需要碳源，同時(shí)碳源也是微生物生長(zhǎng)活動(dòng)的能源；微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)則由氮源提供，能供微生物合成自身細(xì)胞中蛋白質(zhì)、核酸和酶等。過高或過低的碳/氮質(zhì)量比都會(huì)影響發(fā)酵的過程。當(dāng)碳/氮質(zhì)量比較高時(shí)，物料中的氮源相對(duì)就少，微生物因?yàn)槿鄙贍I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)導(dǎo)致其生長(zhǎng)繁殖受到限制，發(fā)酵速率也隨之下降［12-13］。當(dāng)碳/氮質(zhì)量比較低時(shí)，物料中碳源較少，微生物由于缺乏能量其生長(zhǎng)發(fā)育受到影響，同時(shí)物料中過多的氮源會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)鈸]發(fā)掉，損失氮素營(yíng)養(yǎng)的同時(shí)又環(huán)境了污染［14-15］。通常情況下，發(fā)酵初始碳/氮質(zhì)量比為20～30時(shí)，微生物生長(zhǎng)發(fā)育情況較優(yōu)［16-17］。故本文發(fā)酵選擇碳/氮質(zhì)量比為20、25和30。

黑水虻（hermetia illucens），英文名black soldier fly，學(xué)名光亮扁角水虻或亮斑扁角水虻，是雙翅目水虻科扁角水虻屬的一種腐食性昆蟲［18-19］。有研究表明黑水虻可用于處理城市、農(nóng)村等有機(jī)廢棄物并轉(zhuǎn)化為自身營(yíng)養(yǎng)成分，如蛋白，油脂等［20-21］。有人用黑水虻和微生物共同處理秸稈和餐廚垃圾，并將收獲的黑水虻幼蟲用于提煉生物柴油［22］；Gao等［23］選用米曲霉發(fā)酵玉米秸稈，并探究了黑水虻對(duì)發(fā)酵玉米秸稈的轉(zhuǎn)化性能。故選黑水虻處理發(fā)酵后的玉米秸稈，進(jìn)一步提高固體有機(jī)廢棄物的轉(zhuǎn)化率。Sheppard等［24］發(fā)現(xiàn)黑水虻預(yù)蛹的氨基酸含量與鯡魚粉的氨基酸含量相近，且均高于普通豆粕和骨粉。黑水虻預(yù)蛹含粗蛋白約42%～44%，粗脂肪28%～35%，灰份14.6%，鈣5%和磷1.51%［25-26］（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。喻國(guó)輝等［27］研究發(fā)現(xiàn)，黑水虻幼蟲干物質(zhì)占總質(zhì)量的42%～43%，其干物質(zhì)中粗蛋白占42%～44%，粗脂肪占35%，灰份占11%～15%，鈣占4.8%～5.1%，磷占0.60%～0.63%。

本文以玉米秸稈和雞糞為研究對(duì)象，對(duì)固體有機(jī)廢棄物玉米秸稈和雞糞進(jìn)行了發(fā)酵，利用微生物進(jìn)行了有效的轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)研究了在發(fā)酵過程中各種主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化規(guī)律，對(duì)于評(píng)價(jià)發(fā)酵效果和發(fā)酵產(chǎn)品的品質(zhì)有重要意義，為發(fā)酵產(chǎn)品的安全農(nóng)用提供保障。初步實(shí)現(xiàn)了垃圾處理的“資源化”“無害化”和“減量化”，同時(shí)也滿足了環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的雙重需要。發(fā)酵固體廢棄物玉米秸稈和雞糞提高了其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，用于飼喂黑水虻，發(fā)酵產(chǎn)物替代了一部分餐廚垃圾，緩解了黑水虻食物來源的問題。同時(shí)發(fā)酵產(chǎn)物能被黑水虻有效的利用，轉(zhuǎn)化為自身的蛋白和油脂等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。本文作為深入開發(fā)利用農(nóng)業(yè)廢棄物玉米秸稈及黑水虻處理農(nóng)業(yè)廢棄物玉米秸稈技術(shù)應(yīng)用推廣的基礎(chǔ)研究，是前期的準(zhǔn)備工作，為深入研究黑水虻蟲體及其應(yīng)用研究提供參考，在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)方面產(chǎn)生很好的效益。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

玉米秸稈：收集自湖北省鐘祥市，經(jīng)粉碎后長(zhǎng)度約為5～10 mm。新鮮雞糞：收集自武漢市周邊某雞場(chǎng)。菌劑：來自啟明生物工程有限公司，其主要成分為麩皮、地衣芽孢桿菌、米根霉、黑曲霉、乳酸片球菌、酸性蛋白酶、中性蛋白酶及淀粉酶。餐廚垃圾：取自武漢工程大學(xué)第一和第二食堂。黑水虻蟲卵：取自湖北省荊門市鐘祥市百士泰生物科技有限公司。原料主要營(yíng)養(yǎng)成分見表1。

表1 發(fā)酵材料主要營(yíng)養(yǎng)成分Tab.1 Main nutrients of fermented materials

1.2 試驗(yàn)方案

發(fā)酵方案：將玉米秸稈和新鮮雞糞作為發(fā)酵原料，控制初始發(fā)酵碳/氮質(zhì)量比分別為20、25和30配比混和玉米秸稈和新鮮雞糞，控制含水質(zhì)量在65%左右。開始混合發(fā)酵，試驗(yàn)重復(fù)2次。發(fā)酵反應(yīng)容器選擇120 L的硬質(zhì)塑料桶。各發(fā)酵桶內(nèi)物料初始的重量均為20 kg（干重）。在發(fā)酵過程中每24 h進(jìn)行一次翻堆攪拌，以保證通氣。每3 d取1次樣。在發(fā)酵處理過程中，堆體從發(fā)酵期的高溫逐漸回落，40 d時(shí)堆體溫度與外界接近，表明發(fā)酵過程結(jié)束。

飼養(yǎng)方案：將碳/氮質(zhì)量比為20、25和30的發(fā)酵產(chǎn)物與餐廚垃圾按質(zhì)量比1∶1混合后作為飼料喂養(yǎng)黑水虻，主要營(yíng)養(yǎng)成分見表2。3個(gè)盒子分別投蟲卵5 g，每天每個(gè)盒子加料2 kg，物料水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%，飼養(yǎng)過程無補(bǔ)水。重復(fù)3次。

表2 飼喂黑水虻的物料營(yíng)養(yǎng)成分表Tab.2 Nutrient compositionsof materialsfed to black soldier fly

1.3 主要檢測(cè)指標(biāo)及方法

含水率的測(cè)定采用105℃烘干法（NY/T 52?1987）；pH值用pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定（NY/T 1121.2?2006）；粗蛋白采用凱氏定氮法測(cè)定；粗脂肪采用索氏提取法；粗纖維用粗纖維測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。有機(jī)質(zhì)的測(cè)定參考HJ 761?2015；還原糖含量采用DNS法測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)酵過程對(duì)混合基質(zhì)指標(biāo)的影響

在發(fā)酵過程中，初期顏色暗黃，帶有雞糞的臭味，難聞的刺鼻氣味；中期顏色與玉米秸稈原料樣品無明顯差異；后期顏色加深，呈黑黃色，略帶甜香味，物料之間出現(xiàn)白色的菌絲。

從微生物活性的變化可以推斷出堆肥過程狀態(tài)的變化，而微生物活性的變化可以從堆體溫度的變化反映出來，堆肥工藝過程的一個(gè)重要因素便是堆體溫度，它的變化會(huì)影響微生物的活動(dòng)。這種變化與堆肥中可氧化、可分解有機(jī)質(zhì)的含量呈正相關(guān)。堆肥順利進(jìn)行的必要因素是溫度，堆肥的腐熟程度可以由堆體溫度的變化直接反映出來。環(huán)境溫度除了最開始的3 d低于20℃以外，其它時(shí)間均保持在20℃以上。溫度上升的快慢反映了發(fā)酵的劇烈程度。從圖1（a）中可以看出不同堆體的溫度變化趨勢(shì)大致一致。整體溫度從第3 d開始上升，上升到40℃左右后有一定程度的回落，原因可能是其它菌群在溫度上升后的適宜條件互相爭(zhēng)奪氧氣導(dǎo)致的。從第8 d開始整體溫度持續(xù)性的升高，之后維持在40～50℃的區(qū)間。持續(xù)了30 d左右。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)堆體中有機(jī)質(zhì)逐漸被降解，微生物的活動(dòng)逐漸減弱，堆肥溫度也緩緩下降，說明發(fā)酵已經(jīng)進(jìn)入腐熟階段。當(dāng)下降到近環(huán)境溫度，說明發(fā)酵基本結(jié)束，堆肥已達(dá)穩(wěn)定。

隨著發(fā)酵的進(jìn)行，含水率逐漸降低，主要有兩個(gè)原因：一是微生物活動(dòng)產(chǎn)生熱量導(dǎo)致水分蒸發(fā)；二是通風(fēng)使水分隨風(fēng)散失；發(fā)酵后期水分含量有所上升可能是由部分有機(jī)物質(zhì)發(fā)生水解和微生物呼吸產(chǎn)生的水。

因?yàn)槲⑸镏挥性谶m宜的pH值下才能進(jìn)行正常的新陳代謝，所以堆肥體系的pH值需要維持在一定的范圍。pH值的變化通常作為堆肥產(chǎn)品是否達(dá)標(biāo)的參考指標(biāo)，而堆肥腐熟情況的差異并不能由pH值的變化反映出來。由于有機(jī)物降解過程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和氮元素的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致了pH值的變化，所以在某種程度上pH值能夠反映堆肥內(nèi)微生物的活動(dòng)狀態(tài)。由于本試驗(yàn)的目的是考察在自然條件下物料的不同配比混合堆肥的效果，因此并未將初始pH值調(diào)成一致，但混合堆料的初始pH值均在合適范圍內(nèi)，即6.0～7.0之間。

由圖1（b）可知，總體上隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)酵過程中不同碳/氮質(zhì)量比的混合物料的堆體pH的變化趨勢(shì)相同，均為先升高后降低。pH變化的原因是因發(fā)酵初期有機(jī)物大量降解產(chǎn)生的氨溶于堆體的水分中，故pH上升。后期pH值的下降主要是由于微生物分解脂肪和碳水化合物等有機(jī)物形成了有機(jī)酸累積［28］，比如乳酸、丁酸、丙酸等。從pH變化的趨勢(shì)看，可以分為2個(gè)階段：第1階段為上升期，初始碳/氮質(zhì)量比為20的堆體上升期在0～20 d，其pH由6.4上升到8.6；初始碳/氮比為25的堆體上升期在0～24 d，其pH由6.3上升到8.2；初始碳/氮質(zhì)量比為30的堆體上升期在0～27 d，其pH由6.3上升到8.2。從中也可以看出碳/氮質(zhì)量比越低，pH上升越快，這可能是由于碳/氮質(zhì)量比為30的混合物料中碳/氮質(zhì)量比相對(duì)來說偏高，堆體中碳元素相比氮元素含量更多，減弱了微生物對(duì)物料的氨化作用，從而pH變化相對(duì)較慢。第2階段為下降期，初始碳/氮質(zhì)量比為20的堆體下降期在20～40 d，其pH由8.6下降到6.4；初始碳/氮質(zhì)量比為25的堆體下降期在24～40 d，其pH由8.2下降到7.1；初始碳/氮比為30的堆體下降期在27～40 d，其pH由8.2下降到6.9。

含水量在發(fā)酵過程中是一個(gè)重要的物理指標(biāo)，發(fā)酵的效果跟含水量有關(guān)，在微生物分解有機(jī)物和其自身生長(zhǎng)繁殖的過程中水分都是不可或缺的。水在堆肥過程中的主要作用是溶解有機(jī)物并參與微生物的代謝。發(fā)酵過程中產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致部分水分蒸發(fā)，同時(shí)帶走一部分熱量，從而間接調(diào)控堆肥溫度。好氧堆肥反應(yīng)的速度、發(fā)酵的質(zhì)量很重要的一個(gè)影響因素便是堆肥原料中水分的多少，好氧堆肥過程的成功與否也在于含水量。因此，堆肥中的水分的把控是十分重要的。從圖1（c）可以看出，堆體水分的變化是一個(gè)持續(xù)波動(dòng)的狀態(tài)，其在60%～75%之間波動(dòng)，在這個(gè)區(qū)間微生物活動(dòng)情況較好。

圖1 發(fā)酵過程中混合基質(zhì)指標(biāo)的變化：（a）溫度，（b）pH，（c）含水率Fig.1 Index changes of mixed substrate during fermentation：（a）temperature，（b）pH，（c）moisture content

2.2 發(fā)酵過程對(duì)混合基質(zhì)化學(xué)組成的影響

微生物生存和繁殖的基本條件是有機(jī)質(zhì)。在某種程度上發(fā)酵的過程可以通過發(fā)酵過程中有機(jī)物的變化反映出來。堆肥的腐熟度可以用有機(jī)質(zhì)的降解率來判斷。發(fā)酵能否順利進(jìn)行的一個(gè)重要指標(biāo)便是有機(jī)質(zhì)含量的變化。在發(fā)酵的過程中，為微生物的生長(zhǎng)和代謝提供碳源和氮源的是有機(jī)物中易被降解的大分子物質(zhì)（如纖維素、半纖維素和蛋白質(zhì)等），在堆肥過程中有機(jī)質(zhì)也因此被礦化。在有機(jī)質(zhì)被降解的過程中，絕大部分的碳被轉(zhuǎn)化為二氧化碳，剩下的一小部分碳用于微生物自身細(xì)胞組分的合成。同時(shí)在有機(jī)質(zhì)降解的過程中伴隨著熱量和水的產(chǎn)生。

從圖2（a）可以看出，整個(gè)堆體有機(jī)質(zhì)的含量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。初始碳/氮質(zhì)量比為20的堆體有機(jī)質(zhì)含量從76.35%降低到66.99%，降解率為12.26%；初始碳/氮質(zhì)量比為25的堆體有機(jī)質(zhì)含量從77.5%降低到66.72%，降解率為13.91%；初始碳/氮質(zhì)量比為30的堆體有機(jī)質(zhì)含量從78.69%降低到69.93%，降解率為11.13%；碳/氮質(zhì)量比為25的有機(jī)質(zhì)降解率稍大，說明適中的碳/氮比利于微生物的代謝。

從圖2（b）中可知整個(gè)堆體在發(fā)酵的過程中粗蛋白的含量呈現(xiàn)逐步上升的趨勢(shì)，在最后3天粗蛋白含量出現(xiàn)了小幅度的回落。這是因?yàn)殡S著微生物對(duì)基質(zhì)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，其生長(zhǎng)能力下降，生物量不再增加，呼吸和代謝作用減慢，發(fā)酵已經(jīng)基本完全，溫度逐漸降低，微生物活性減弱，從而不再能夠?qū)ε囵B(yǎng)基進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而消耗了小部分的粗蛋白。粗蛋白含量變化的結(jié)果說明，在酸性蛋白酶、中性蛋白酶及淀粉酶以及微生物的作用下，發(fā)酵能讓微生物有效地轉(zhuǎn)化物料中的有機(jī)質(zhì)為菌體蛋白，提高飼用價(jià)值，進(jìn)而促進(jìn)固體有機(jī)廢棄物玉米秸稈、餐廚垃圾和雞糞的高效利用。

初始碳/氮質(zhì)量比為20的堆體粗蛋白含量從8.31%上升到16.2%，增長(zhǎng)了94.95%；初始碳/氮質(zhì)量比為25的堆體粗蛋白含量從6.1%上升到14.02%，增長(zhǎng)了129.84%；初始碳/氮質(zhì)量比為30的堆體粗蛋白含量從5.49%上升到12.12%，增長(zhǎng)了120.77%；碳/氮質(zhì)量比為25的堆體粗蛋白含量增長(zhǎng)最多，說明適中的碳/氮質(zhì)量比利于微生物轉(zhuǎn)化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為自身的菌體蛋白。

粗纖維的降解程度決定了秸稈最后的降解效果。粗纖維由秸稈中的纖維素，半纖維素和木質(zhì)素構(gòu)成，是秸稈中最難降解的部分。粗纖維的降解是由于微生物產(chǎn)生了相應(yīng)的酶。地衣芽孢桿菌能產(chǎn)生降解纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的酶，能使纖維素和半纖維素被降解生成單糖［29-30］。米根霉可利用富含木糖的木質(zhì)纖維素預(yù)水解物生產(chǎn)真菌殼聚糖［31］，米根霉能在麥麩固態(tài)發(fā)酵中生產(chǎn)堿性蛋白酶［32］。黑曲霉固態(tài)發(fā)酵秸稈能生產(chǎn)纖維素酶［33-34］。乳酸片球菌可利用木糖、產(chǎn)酸能力強(qiáng)、具有較強(qiáng)腸道定植能力且無葡萄糖阻遏效應(yīng)［35］。復(fù)合菌劑能明顯提高玉米秸稈的降解率［36-37］。

從圖2（c）可以看出整個(gè)堆體發(fā)酵過程中粗纖維的含量呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，部分點(diǎn)的粗纖維含量相比之前有所上升，可能是因?yàn)槿诱`差造成。初始碳/氮比為20的堆體粗纖維含量從28.35%降低到20.16%，降解率為28.89%；初始碳氮比為25的堆體粗纖維含量從28.79%降低到21.41%，降解率為25.63%；初始碳/氮比為30的堆體粗纖維含量從32.79%降低到21.3%，降解率為35.04%；碳/氮比為30的粗纖維降解率稍大，說明較高的碳/氮比利于微生物降解粗纖維。

圖2 發(fā)酵過程中混合基質(zhì)化學(xué)組成的變化：（a）有機(jī)質(zhì)，（b）粗蛋白，（c）粗纖維，（d）還原糖Fig.2 Changes in the chemical composition of mixed substrates during fermentation：（a）organic matter，（b）crude protein，（c）crude fiber，（d）reducing sugars

從圖2（d）可以看出，在發(fā)酵開始后的0～11 d，堆體中還原糖的含量持續(xù)下降，隨后在整個(gè)發(fā)酵過程中，還原糖含量在一個(gè)較低的水平波動(dòng)。發(fā)酵初始階段還原糖迅速降低是微生物利用物料中原本的還原糖進(jìn)行繁殖和代謝，后面發(fā)酵過程中還原糖含量在一定水平內(nèi)波動(dòng)是微生物繼續(xù)利用還原糖繁殖和代謝和纖維素水解之后所產(chǎn)生的還原糖造成一定范圍的波動(dòng)；最后還原糖含量有所上升是因?yàn)闇囟冉档停l(fā)酵基本停止，微生物活動(dòng)減弱，物料中的酶繼續(xù)分解纖維素產(chǎn)生了少部分還原糖。

2.3 不同混合發(fā)酵基質(zhì)飼養(yǎng)黑水虻的生長(zhǎng)指標(biāo)

由圖3（a）可知，前兩天由于幼蟲個(gè)體較小，體重變化不明顯，各處理組蟲重基本一致。隨著日齡的增加，碳/氮質(zhì)量比為30和碳/氮質(zhì)量比為25的發(fā)酵產(chǎn)物和餐廚垃圾質(zhì)量比1∶1喂養(yǎng)的黑水虻幼蟲平均增重幅度相差不大，最終碳/氮質(zhì)量比為30的飼料幼蟲平均增重最大，為193.3 mg（50條蟲的平均蟲重）。

由圖3（b）可知，前兩天由于幼蟲個(gè)體較小，體長(zhǎng)變化不明顯，各處理組平均蟲長(zhǎng)基本一致。隨著日齡的增加，各處理組在0～8 d幼蟲長(zhǎng)度變化趨勢(shì)相差不大，在8 d后碳/氮質(zhì)量比為20的飼料喂養(yǎng)的黑水虻幼蟲的長(zhǎng)度明顯小于碳/氮質(zhì)量比為25和碳/氮質(zhì)量比為30的飼料的喂養(yǎng)的黑水虻幼蟲的長(zhǎng)度（50條蟲的平均蟲長(zhǎng)）。從幼蟲體重和體長(zhǎng)來看，碳/氮質(zhì)量比為30的發(fā)酵產(chǎn)物混合餐廚垃圾1∶1的飼料更利于幼蟲的生長(zhǎng)發(fā)育。

圖3 不同混合發(fā)酵基質(zhì)飼養(yǎng)黑水虻生長(zhǎng)指標(biāo)的變化：（a）幼蟲體重，（b）幼蟲體長(zhǎng)Fig.3 Changes in growth indexes of black soldier fly fed with different mixed fermentation substrates：（a）larva body weight，（b）larva body length

2.4 不同混合發(fā)酵基質(zhì)飼養(yǎng)黑水虻營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量

從圖4（a）可以看出，碳/氮質(zhì)量比為20的發(fā)酵產(chǎn)物和餐廚垃圾質(zhì)量比1∶1混合喂養(yǎng)的黑水虻幼蟲粗蛋白含量為35.88%；碳/氮質(zhì)量比為25的發(fā)酵產(chǎn)物和餐廚垃圾1∶1混合喂養(yǎng)的黑水虻幼蟲粗蛋白含量為36.67%；碳/氮質(zhì)量比為30的發(fā)酵產(chǎn)物和餐廚垃圾質(zhì)量比1∶1混合喂養(yǎng)的黑水虻幼蟲粗蛋白含量為38.70%。說明碳/氮質(zhì)量比為30的發(fā)酵產(chǎn)物混合餐廚垃圾作為飼料喂養(yǎng)黑水虻利于其幼蟲富集蛋白質(zhì)。

從圖4（b）可以看出，碳/氮質(zhì)量比為20的發(fā)酵產(chǎn)物和餐廚垃圾質(zhì)量比1∶1混合喂養(yǎng)的黑水虻幼蟲粗脂肪含量為23.36%；碳/氮質(zhì)量比為25的發(fā)酵產(chǎn)物和餐廚垃圾質(zhì)量比1∶1混合喂養(yǎng)的黑水虻幼蟲粗脂肪含量為24.30%；碳/氮質(zhì)量比為30的發(fā)酵產(chǎn)物和餐廚垃圾質(zhì)量比1∶1混合喂養(yǎng)的黑水虻幼蟲粗脂肪含量為30.27%。說明碳/氮質(zhì)量比為30的發(fā)酵產(chǎn)物混合餐廚垃圾作為飼料喂養(yǎng)黑水虻利于其幼蟲富集脂肪。

圖4 不同混合發(fā)酵基質(zhì)飼養(yǎng)黑水虻營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量：（a）粗蛋白，（b）粗脂肪Fig.4 Nutrient content of black soldier fly fed with different mixed fermentation substrates：（a）crude protein，（b）crude fat

3 結(jié) 論

本文主要對(duì)玉米秸稈、新鮮雞糞在碳/氮質(zhì)量比為20、25和30條件下的發(fā)酵情況以及將其復(fù)配餐廚垃圾飼養(yǎng)黑水虻進(jìn)行了研究，主要結(jié)論如下：

1）所有堆體整個(gè)發(fā)酵過程的溫度基本保持在40～50℃之間，屬于中溫發(fā)酵。隨著發(fā)酵的進(jìn)行，3種混合堆料的pH值前期逐漸升高，后期下降，最終穩(wěn)定在6.5～7.0。含水量均在60%～75%之間。3種混合堆料有機(jī)質(zhì)降解率分別為12.26%、13.91%和11.13%；粗蛋白增長(zhǎng)率分別為94.95%、129.84%和120.77%；粗纖維降解率分別為28.89%、25.63%和35.04%。

2）3種發(fā)酵產(chǎn)物以質(zhì)量比1∶1混合餐廚垃圾喂養(yǎng)黑水虻幼蟲的平均蟲重分別為161.67、186.67和193.33 mg；平均蟲長(zhǎng)分別為17.00、18.67和18.67 mm。3種發(fā)酵產(chǎn)物質(zhì)量比1∶1混合餐廚垃圾喂養(yǎng)黑水虻幼蟲的粗蛋白含量分別為35.88%、36.67%和38.70%；粗脂肪含量分別為23.36%、24.30%和30.27%。

3）綜合考慮來看，發(fā)酵過程中發(fā)酵最好的堆體是初始碳/氮質(zhì)量比為30，其粗蛋白增長(zhǎng)率為120.77%，增長(zhǎng)率和碳/氮質(zhì)量比為25的相差不大，但是其粗纖維的降解率為35.04%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它兩組。發(fā)酵產(chǎn)物質(zhì)量比1∶1混合餐廚垃圾喂養(yǎng)黑水虻效果最好的飼料是初始碳/氮質(zhì)量比為30的發(fā)酵產(chǎn)物質(zhì)量比1∶1混合餐廚垃圾。其幼蟲體重和體長(zhǎng)均為3組飼料中最高，幼蟲粗蛋白含量和粗脂肪含量也都達(dá)到最高。說明物料中粗纖維的降解率有助于改善黑水虻的適口性，發(fā)酵后的玉米秸稈粗纖維含量減低，粗蛋白含量增加，利于黑水虻吸收物料中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。本文研究表明發(fā)酵玉米秸稈是一種較為環(huán)保的固體廢棄物的處理方式，用黑水虻處理發(fā)酵后的玉米秸稈并轉(zhuǎn)化為自身的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，得到的黑水虻具有應(yīng)用開發(fā)研究?jī)r(jià)值。