黑水虻對農牧固體廢棄物處理的研究現狀

袁夢涵，張鵬，糜旺，黃健，付敏華，萬志強

（1.江西省農業技術推廣中心農安處，江西 南昌 330077；2.江西省農業技術推廣中心金融處，江西 南昌 330000；3.萍鄉市高級技工學校，江西 萍鄉 337000；4.永修縣農業農村局，江西 永修 330300；5.江西省農業技術推廣中心事務保障處，江西 南昌 330046）

目前農業和畜牧業發展迅速，產生農業和畜禽類固體廢棄物，對環境造成嚴重污染。如何行之有效地處理農業和畜禽類固體廢棄物使資源得到充分利用，是現階段研究的重點。

1 農牧固體廢棄物的現狀

1.1 秸稈現狀

農業部官方數據顯示，全球每年約有20億噸的秸稈資源來自種植的各類作物，但秸稈的利用率不高，很多秸稈未被加工利用。作為農業大國的中國，秸稈類資源的擁有量是極其豐富的。根據國家統計的數據可知，在2019年全國農林牧漁業的總產值達到123967.94億元，其中農業總產值為66066.45億元，農作物的總播種面積為165930.66千公頃，糧食產量66384.34萬噸，在高產的同時，秸稈資源的產量也在增加。目前，秸稈資源并沒有被很好地開發利用，如果將秸稈進行焚燒會產生大量的二氧化碳和煙塵等，使得人們的生存環境受到污染，同時還可能引起土壤中微生物的減少、土壤板結和土壤肥力下降等一系列副作用。秸稈作為一種生物質資源焚燒浪費十分可惜，因此加強對秸稈資源利用具有非常重要的意義。

目前秸稈在處理手段中有秸稈肥料化、燃料化、飼料化、原料化處理、基料化五個大方向，在聯合收割機上配套粉碎設備是秸稈處理的主要手段，將作物秸稈粉碎后翻入土壤中，從而能夠加速秸稈在土壤中的腐熟分解，有利于被土壤吸收，使得土壤的理化性能和團粒結構得到有效的改善，增強土壤的肥力。部分秸稈離田的利用有下面幾種主要方式：①采用漚肥的方式，首先將作物秸稈通過高溫腐熟和發酵處理，然后制成肥料，再將肥料施入到土壤中，但是秸稈粉碎還田后需要對農田進行深耕，否則會改變土壤結構，影響農田水份滲透土壤，使得土壤的蓄水能力下降，并且造成病蟲害，同時使得后期水稻倒伏的可能性變大。②也有將植物秸桿制作成秸稈類制品替代其它材料。③在秸稈壓塊設備中采用加壓、加熱的方式，將秸稈壓縮成型代替煤作為燃料，用于農村居民日常生活用能源，或用于工業鍋爐和電站。④利用秸稈富含多種營養成分，并且具有成本低廉和資源豐富的優點，可以用來作為基料栽培平菇、香菇、雙孢菇、木耳、金針菇、杏鮑菇等食用菌，目前使用秸稈作為菌床栽培食用菌的技術成熟，潛力很大，用作基料栽培食用菌后，會產生菌渣需進一步處理。用秸稈制作生物質燃料、造紙等可以有效地處理秸稈，但所需投資成本較高，設備昂貴、占地面積大，所需資源較多。

1.2 畜禽糞便現狀

每年我國污水和畜禽養殖糞便產生量約38億噸，其中畜禽糞便產生量約18億噸，約占47.3%[1]。目前畜禽類固體廢棄物沒有得到很好的利用，而且對環境的污染非常嚴重。在處理畜禽養殖廢棄物時，若方法不當會造成諸多不良影響：第一，家禽養殖糞便和污水的污染物質若排到地下水，很容易增加水中有毒成分，導致溶解氧含量下降加速，使得水體變臭、發黑,造成長期的有機污染，直接排放高濃度的污水，當排放量嚴重超過土地消納能力時，容易堵塞土壤孔隙、使其透水及透氣性下降，出現板結，造成農田土壤污染，導致土壤質量嚴重下降。第二，畜禽污染物中存有很多病原微生物、寄生蟲卵等物質，若對于畜禽污染物的處理不恰當會讓農產品微生物受到污染。第三，在微生物的作用下畜禽糞便發酵產生有害氣體，使畜禽生長發育受到影響、使畜禽產品的質量有所下降、還會影響畜禽飼養四周的空氣從而威脅到附近居民的身體。科學有效地處理畜禽類固體廢棄物造成的危害，

意義十分重大[2]。

為了解決農業和畜禽類固體廢棄物的問題，目前研究推出了不少糞便處理辦法，如干燥法、堆肥發酵法、生產沼氣法等，但存在投入資金量大、設備昂貴，耗能高，處理效果差，產品收益與成本倒掛等弊端。

2 黑水虻對畜禽類糞便處理研究現狀

黑水虻可以分解廢棄物中的有機質，且分解廢棄物中的有機質后，蟲沙是很好的肥料，而黑水虻本身蛋白質含量很高，可以打粉用作飼料。所以黑水虻處理固體廢棄物可以讓有機廢棄物實現減量化，資源化和無害化處理，有效解決環境污染問題。

2.1 黑水虻處理畜禽類固體廢棄物的研究現狀

黑水虻是一種屬于水虻科的腐生性昆蟲，能夠把農牧固體廢棄物和生活垃圾作為食物，生產高價值的動物蛋白飼料。因為它繁殖快，吸收轉化效率高、食性廣泛、飼養成本較低、管理簡單，動物適口性好等特點，可用于處理農牧固體廢棄物[3]。 黑水虻成蟲后體長為13～22 mm，把卵產在腐爛且相對潮濕的有機物周圍的干燥狹縫中，整個成長過程分為卵期、幼蟲期、預蛹期、蛹期和成蟲期。一個生活周期大約為40天左右。卵的孵化一般為4～14天左右，因為季節、地區和溫度的不同而不同。蛹期為9～10天[4]。

近些年有很多科研工作者進行了關于黑水虻處理農牧固體廢棄物的效果的試驗研究：Newton等（2005）發表的論文中提到黑水虻的幼蟲能夠在2周以內將質量55 kg 鮮糞干物質減少到24 kg，糞便積累減少了56%[5]；安新城等（2010）報道，黑水虻幼蟲能通過與家蠅幼蟲競爭食用糞便抑制的成長，起到控制家蠅生長繁衍發育的作用[6-7]；陳海洪等（2018）用新鮮豬糞飼養的黑水虻幼蟲粗蛋白含量為35.7%～39%，粗脂肪含量為14.7%～21.2%（粗脂肪30%）作為豆粕和魚粉等蛋白質飼料的替代品，飼養雞、鯰魚、牛蛙和豬等動物，得出黑水虻的幼蟲和預蛹作為蛋白質飼料的替代品能夠很好地替代傳統的蛋白源和脂肪源添加劑的結論[8]。喻國輝等（2010）用添加枯草芽孢桿菌等腸道微生物發酵雞糞飼養黑水虻幼蟲進行研究，得出在發酵雞糞加入枯草芽孢桿菌等腸道微生物能提升黑水虻的生長發育速度、增高黑水虻的產量和縮短轉化的周期具有一定的意義[9]。Erickson（2004）在適宜條件下，將成長發育11天的黑水虻放入雞糞中培養5天后，雞糞中大腸桿菌和沙門氏腸桿菌的數量明顯減少[10]。郭會茹等（2020）通過試驗得出將黑水虻經過一定處理后，放入雞糞中培養8d后，粗蛋白質含量（占干物質含量）37.60%、粗脂肪含量（占干物質含量）36.00%、總氨基酸含量為32.27%黑水虻幼蟲中微生物污染物與無機污染物的含量、黑水虻處理過的蟲沙各項指標均符合相關標準的限量要求[11]；余峰等（2018）在黑水虻處理不同養殖模式鴨糞的實驗中發現黑水虻可以對多種養殖模式下產生的鴨糞進行處理，經過黑水虻對鴨糞的除臭效果明顯，經過處理后的蟲沙符合作為生物有機肥的標準，可以作為生產有機肥的初級原料使用[12]。許靜楊等（2020）通過實驗證明，可以用秸稈和生活垃圾以及畜禽類糞便養殖黑水虻[13]。

由此可見，黑水虻對農牧固體廢棄物的處理具有一定的效果，可以解決部分農牧固體廢棄物帶來的不利影響。

3 黑水虻處理畜禽類固體廢棄物存在的問題

3.1 對于黑水虻處理畜禽廢棄物的意義認知不深

我國黑水虻條件好、原料充足、生產成本低，且在處理國內畜禽廢棄物上有加大的利用空間、在國際國內市場有強大的生命力和市場競爭力。黑水虻是重要的昆蟲替代畜禽蛋白飼料的來源之一，可產生良好的經濟效益并且促進生態環境良性循環。可是，我國對于黑水虻在環保中的作用和帶來的經濟效益的認識度不高，普及還不夠，重視程度還較低。

3.2 黑水虻處理畜禽廢棄物機械化程度不高

當前黑水虻處理畜禽廢棄物的全過程中，機械化利用程度不高，受場地及環境等多方面因素的影響，許多地方對于黑水虻的養殖過程均采用人工養殖，養殖成本過高、消耗人力物力大。在肥料處理過程中，多數廠家采用半人工半機械化作業，并未有全自動化處理。

4 黑水虻處理畜禽類固體廢棄物的前景

4.1 加大黑水虻開發利用扶持力度

應加大科研力度，組織有實踐經驗的技術人員，解決黑水虻處理固體廢棄物生產實踐中所存在的問題。普及黑水虻的相關知識及其價值，進一步提高人們對黑水虻的認識并對它們進行開發利用。

4.2 實行機械化自動化養殖

加大科研投入，實地調研以解決現存機械所存在的不足，提高機械利用率。確定并優化肥料加工工藝，尋找適配機械，早日實現黑水虻蟲體的機械化養殖以及肥料的全自動化加工處理。

5 總結

黑水虻處理畜禽類固體廢棄物技術是一項經濟、實惠、切實可行的有機廢棄物處理技術。加大對于黑水虻處理固體廢棄物的工藝以及相關機械的研究，對于實現畜禽類固體廢棄物的無害化資源化處理、農業資源循環利用具有重要的意義。