資源昆蟲黑水虻的生長特性與科學利用

李順才 吉志新 蘇緋 李敬華

黑水虻，屬昆蟲綱、雙翅目、水虻科、扁角水虻屬，是一種與蠅蛆、黃粉蟲、大麥蟲等齊名的資源昆蟲，在我國華北、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（每個世代歷期僅35天左右）等特點。黑水虻幼蟲，被稱為“鳳凰蟲”，可作為良好的飼料原料。黑水虻幼蟲營腐食性，對飼料具有較高的吸收轉化率，實踐中可以利用餐廚垃圾、畜禽糞便作為其飼料來源，生產(chǎn)出含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)的蟲蛹；黑水虻預蛹化蛹前具有遷徙特性，便于養(yǎng)殖過程將黑水虻幼蟲與飼料的分離，具有飼養(yǎng)管理簡單的優(yōu)點。20世紀70年代，人們就開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)，并取得了明顯進展。2013年起聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織力推黑水虻產(chǎn)業(yè)，美國等一些國家已經(jīng)將其作為一種可持續(xù)的農(nóng)業(yè)模式進行推廣。我國亦于21世紀初開始黑水虻昆蟲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)化的黑水虻項目投入運營，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展，逐漸發(fā)展為一項新興養(yǎng)殖項目。

一、黑水虻的形態(tài)特征

1. 成蟲

黑水虻成蟲（圖1）體型較大，身體主要為黑色，體長13～20 毫米，雄蟲略小于雌蟲。黑水虻頭頂較寬，有 2 個平坦的瘤狀突起，觸角寬扁而長，眼睛周圍分布著微黃色小點，口器退化。成蟲的翅膀無花斑，有藍紫色光澤。雌蟲腹部略顯紅色，雄蟲腹部偏青銅色。

2. 蛹

為末齡幼蟲蛻皮形成的圍蛹，蛹殼革質(zhì)呈棕黑色。剖開堅硬的蛹殼可見蛹體。蛹體黑色，不能活動。

3. 幼蟲

幼蟲（圖3）體型豐滿，體長約20毫米，頭部很小，扁平無足，似蛆狀，表皮結實具韌性。幼蟲共有6齡，初孵化時呈乳白色，隨著生長顏色漸深，3齡后取食量增大，6齡后進入預蛹期，預蛹身體呈棕黑色。預蛹自行遷出糞堆以尋找干燥隱蔽的化蛹場所，因此黑水虻糞便處理系統(tǒng)能夠以較低成本運行。

4. 卵

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

二、黑水虻的生長周期與生活習性

黑水虻是完全變態(tài)發(fā)育昆蟲，在整個發(fā)育中經(jīng)過卵、幼蟲、蛹和成蟲4個時期，完成1個世代僅需35天左右。在我國華南地區(qū)，一年可繁衍9～10代。

1. 成蟲期

黑水虻的成蟲期為10天左右。成蟲不喜歡進入人類居住的環(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。

當環(huán)境溫度高于26℃，空氣相對濕度達到 60%以上時，黑水虻成蟲才可產(chǎn)卵。陽光是誘導成蟲交配的主要條件，雄蟲有占域行為，會對入侵的雄蟲發(fā)起攻擊。當有雌蟲來訪時，雄蟲會在空中追逐雌蟲并與其交配，交配時間持續(xù)20～30分鐘。雌蟲會在交配2～3 天后產(chǎn)卵，每只雌蟲產(chǎn)卵800～1 000枚，通常產(chǎn)于潮濕的正在分解的有機物上（特別是豬糞）或周圍的干燥縫隙中，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)卵器引誘成蟲產(chǎn)卵。雌蟲具有聚產(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℃，空氣相對濕度60%～80%。出殼前，幼蟲會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. 幼蟲期

黑水虻的幼蟲期為 15天左右，適宜黑水虻幼蟲生長發(fā)育的人工飼料濕度在70%～ 80%之間。當飼料濕度≤50%時，將會影響幼蟲生長發(fā)育及羽化。

黑水虻幼蟲喜安靜，受驚后會出現(xiàn)假死現(xiàn)象。

黑水虻幼蟲具有營腐食性，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，黑水虻的生長發(fā)育會出現(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，蟲體增大。黑水虻幼蟲要蛻皮5次，有6個齡期，6齡幼蟲即預蛹。預蛹期幼蟲體色變黑，頭部更加幾丁質(zhì)化，單眼突出，口器簡化和固化。此期幼蟲不再進食，基本停止生長。當有預蛹出現(xiàn)時，應在池角斜坡下放置小桶，使爬出的預蛹落入桶中以收集幼蟲。或根據(jù)幼蟲的避光習性，將飼養(yǎng)池內(nèi)的蟲和料置于自然光線下，待幼蟲躲避到最下層時把上層的廢料剔除后收集幼蟲。黑水虻預蛹置于約15厘米厚的細沙土上（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，等待化蛹。黑水虻蛹期適宜生長溫度為25～28℃，空氣相對濕度為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個月之久。蛹期無需管理，等待羽化即可。

三、黑水虻的科學利用

1. 控制家蠅滋生

黑水虻與家蠅食性相近，能與家蠅形成競爭。黑水虻能夠有效控制家蠅種群，其幼蟲采食過的糞便不再適宜家蠅生長發(fā)育與產(chǎn)卵繁殖。研究表明：經(jīng)黑水虻處理后雞糞對家蠅具有100%的控制率，對小家蠅具有99.9%的控制率，其原因可能與黑水虻幼蟲產(chǎn)生驅(qū)避家蠅的物質(zhì)有關。另外，黑水虻成蟲不進入人類的住所，對人類居住及生存環(huán)境安全無害，有利于解決養(yǎng)殖過程中蒼蠅滋生的問題。

2. 處理餐廚垃圾、畜禽糞便

黑水虻是一種具有營養(yǎng)富集作用的生物，能將流失在餐廚垃圾（圖7）、畜禽糞便里的營養(yǎng)物質(zhì)幾近全部消化吸收，并轉化為高質(zhì)量的蟲體蛋白。據(jù)實際測算，每1 000千克新鮮雞糞、豬糞可分別產(chǎn)出黑水虻幼蟲150～250千克、100千克。黑水虻養(yǎng)殖過程中不產(chǎn)生致病菌，不會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大部分被強效滅殺。據(jù)報道，畜禽糞便中的大腸桿菌、沙門氏菌的數(shù)量可降低2 000倍以上。因此，黑水虻養(yǎng)殖不會污染人類居住環(huán)境，無需特別的隔離措施。

3. 處理畜禽尸體

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

4. 飼料利用

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

5. 醫(yī)藥保健品開發(fā)利用

長期生活在腐敗有機質(zhì)環(huán)境中的黑水虻幼蟲，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)。黑水虻幼蟲經(jīng)誘導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，而且不會出現(xiàn)致病菌的耐藥性。虻蟲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。黑水虻蛹殼也可以作為生產(chǎn)幾丁質(zhì)和殼聚糖的原料。因此，利用黑水虻可以開發(fā)制造出很多具有抗菌、保健的醫(yī)藥產(chǎn)品。

6. 提煉蟲體脂肪，生產(chǎn)生物柴油

黑水虻幼蟲含有大量脂肪，是一種生產(chǎn)生物柴油的新型優(yōu)質(zhì)原料。國內(nèi)已有學者從黑水虻幼蟲中成功提取了基本達到國家標準的油脂成分，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。

7. 蟲沙用作肥料

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

（河北省科技廳重點研發(fā)計劃項目 項目編號：17227302D）

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