黑水虻幼蟲的發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.廣東省農業科學院蠶業與農產品加工研究所，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，但相關的系統發育研究文獻不多，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(Hale，1973;Newton et al.，1977;Bondari and Sheppard，1981)，然而隨著二戰的開始，黑水虻通過物資運輸的便利而迅速擴散到歐洲、亞洲及非洲的許多地區(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，自人類社會開始農耕文明后，黑水虻便與人類的禽畜飼養業共棲共生，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境安全性，自然種群密度低且穩定，不構成生態威脅，成蟲不攜帶病菌，不是任何一種形式的衛生害蟲或農業害蟲，成蟲壽命短，沒有進入人居環境的習性，因此，將其作為固體有機質廢棄物(廚余垃圾、養殖廢棄物、食品加工下腳料等)的生物處理媒介昆蟲，具有普適性強、環境安全性高、取食范圍廣泛等優勢 (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模式，則是近年來黑水虻應用發展的技術瓶頸，相關的基礎研究相對薄弱，本文以榨油工業的下腳料花生麩為基質，飼養黑水虻幼蟲，測定其相應的發育速率及其對花生麩的轉化率，以期能夠為黑水虻產業化養殖進程提供有益的數據支持。

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至今的實驗室種群;花生麩由廣東省農業科學院作物研究所綜合實驗廠提供。

1.2 幼蟲發育速率測定方法

稱重黑水虻卵1 g，在解剖鏡下計數卵的數量，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，置于恒溫培養箱 (T=30℃，RH=60%)內孵化，飼養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 數據處理

SPSS 11.0 軟件統計分析，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，表現為初期指數增長、中期線性增長、晚期對數增長的規律。

5 g的黑水虻卵孵化后，以花生麩為原料飼養幼蟲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，建立產業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模化、工廠化和標準化的生產模式之上，因此如何能夠在目標成本范圍內實現黑水虻工廠化生產的技術規范至關重要。在本研究中，不以通常的昆蟲蛻皮作為幼蟲發育時間的衡量，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，在自然界以隨機發現的食物碎屑為生，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環境條件的變化實現從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，其發育速率也相對穩定，在本研究中，黑水虻幼蟲經過20 d的花生麩投料飼喂，已基本完成幼蟲發育，開始部分出現預蛹 (約30%)，因此在幼蟲發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，體現了節肢動物令人驚嘆的生長速率，而從幼蟲增重數據上來看，最初的5 d 符合指數增長趨勢，從第6 天至第10 天轉為線性增長趨勢，最后的10 d 則符合對數增長趨勢，整體上趨向于符合Logistic 曲線，其具體參數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，如果僅從投入產出的效率考量，則第二個拐點，即第10 天應是商品蟲產出的最佳效益點。

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，由于代謝產熱的經濟性，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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