蠅蛆在低碳畜牧業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景

摘要：糞便污染和飼料緊缺已成為現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展亟待解決的兩大問題。畜牧業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的畜禽糞便對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境壓力很大，目前處理糞便的堆肥處理、沼氣處理及飼料化不能滿足中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提出的低碳畜牧要求。利用昆蟲處理畜禽糞便不產(chǎn)生二次廢物，不會(huì)形成二次環(huán)境污染，且費(fèi)用低廉、節(jié)能高效，不僅可以資源化利用畜禽糞便、減輕糞便污染，其產(chǎn)品蠅蛆和蠅蛆糞還可作為動(dòng)物蛋白飼料和有機(jī)肥，促進(jìn)生態(tài)循環(huán)畜牧業(yè)的健康發(fā)展，符合發(fā)展循環(huán)畜牧經(jīng)濟(jì)的理念。分析了當(dāng)前畜禽生產(chǎn)中存在的問題，總結(jié)了畜禽糞便的現(xiàn)有推廣處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述了蠅蛆在畜禽生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)展，以及在實(shí)現(xiàn)低碳畜牧業(yè)中的優(yōu)勢，展望了以蠅蛆為主導(dǎo)的低碳循環(huán)畜牧業(yè)發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：低碳；畜牧；糞便轉(zhuǎn)化；蠅蛆

中圖分類號(hào)：S936.21+6；F326.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）14-3233-05

低碳畜牧是繼現(xiàn)代化畜牧業(yè)發(fā)展模式之后的一種低碳、低能、低排、生態(tài)、有機(jī)、綠色及具有良好社會(huì)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展模式[1]。當(dāng)前全球氣候變暖已成為一個(gè)不爭的事實(shí)，據(jù)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）評(píng)估表明，全球氣候變暖將直接影響到人類生存所必需的水資源安全、糧食安全、健康及環(huán)境安全，尤其是對(duì)中國的沖擊將更為劇烈。低碳經(jīng)濟(jì)既是經(jīng)濟(jì)問題，又是環(huán)境問題，也是社會(huì)問題，低碳畜牧是低碳經(jīng)濟(jì)中的一部分，因此，發(fā)展低碳畜牧無疑是化解經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程對(duì)資源、能源消耗的高度依賴，實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的一條新途徑[2]。然而隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，畜牧業(yè)所帶來的糞便污染和飼料緊缺成為亟待解決的兩大問題，也是發(fā)展低碳畜牧的障礙。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國畜禽糞便年排放量超過40億t[3]，對(duì)生態(tài)環(huán)境壓力很大，而目前對(duì)于畜禽糞便的處理方法主要有肥料化（堆肥技術(shù)）、能源化（沼氣技術(shù)）、飼料化。本文就現(xiàn)代處理畜禽糞便的方法，對(duì)蠅蛆在畜禽生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了歸納和總結(jié)，同時(shí)分析了當(dāng)前畜禽生產(chǎn)中存在的問題及蠅蛆在實(shí)現(xiàn)低碳畜牧業(yè)中的優(yōu)勢，以期為進(jìn)一步發(fā)展以蠅蛆為主導(dǎo)的低碳畜牧業(yè)提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 現(xiàn)代處理畜禽糞便的技術(shù)

1.1 焚燒處理技術(shù)

畜禽糞便中含有大量有機(jī)物質(zhì)，采用類似垃圾焚燒處理技術(shù)，可使其灰化，達(dá)到減量化和殺滅有害病原體的目的。焚燒處理中產(chǎn)生的熱量可供發(fā)電和作熱源利用，但會(huì)產(chǎn)生有害氣體，同時(shí)使許多營養(yǎng)物質(zhì)流失，并且對(duì)于集約化養(yǎng)殖場來說，所產(chǎn)生的糞便量大且含水量高，干燥困難，需要耗費(fèi)大量的能量將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化才能用作燃料，因而投資大，不易推廣[4，5]。

1.2 沼氣發(fā)酵技術(shù)

沼氣發(fā)酵技術(shù)是利用自然微生物或接種微生物在缺氧條件下將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和甲烷，其優(yōu)點(diǎn)是處理的最終產(chǎn)物惡臭味減少，產(chǎn)生的甲烷可以作為能源使用。這對(duì)于在中國農(nóng)村地區(qū)處理畜禽糞便和緩解能源壓力具有重要作用，但該技術(shù)受季節(jié)影響大，在雨季和冬季效果差[6]?；焱剖礁咝笄菁S便沼氣系統(tǒng)的研究雖然解決了一次性投資過大，沼氣池長期效果受溫度影響較大，季節(jié)產(chǎn)氣量不穩(wěn)定的難題，但厭氧發(fā)酵處理懸浮物的去除率為88.0%，COD去除率為82.1%，導(dǎo)致處理不徹底，仍需聯(lián)合好氧法進(jìn)行處理[7]。

1.3 生物堆肥技術(shù)

生物堆肥技術(shù)可分為好氧堆肥和厭氧堆肥，好氧堆肥是將畜禽糞便在施肥之前利用糞便中的需氧菌在有氧時(shí)大量繁殖、發(fā)酵并分解糞便，產(chǎn)生熱量（每千克干物質(zhì)產(chǎn)熱量為16.7～20.9 MJ），蒸發(fā)水分、促進(jìn)有機(jī)物的分解。堆肥發(fā)酵時(shí)的溫度高達(dá)60 ℃，可殺滅糞便中的病原菌、寄生蟲卵、雜草種子等對(duì)作物有害的物質(zhì)，同時(shí)維持其肥力[8]。但是，好氧堆肥技術(shù)需要的場地較大，堆肥周期長，并且在堆肥過程中產(chǎn)生大量的NH3，容易造成環(huán)境污染。而厭氧堆肥可根據(jù)底物干物質(zhì)含量的不同分為濕法和干法兩種[9]。目前國內(nèi)普遍采用的畜禽糞便濕法厭氧發(fā)酵技術(shù)，需要將畜禽糞便稀釋到8%左右，消耗大量的清潔水，發(fā)酵后的產(chǎn)物濃度低，脫水處理相當(dāng)困難，以致發(fā)酵產(chǎn)物難以有效利用，干發(fā)酵雖然需水量低，產(chǎn)氣量高，但由于其發(fā)酵原料的干物質(zhì)濃度高而導(dǎo)致進(jìn)出料難、傳熱傳質(zhì)不均勻、酸中毒等問題[10]。

1.4 飼料轉(zhuǎn)化技術(shù)

畜禽糞便含有大量未消化的蛋白質(zhì)、B族維生素、礦物質(zhì)元素、粗脂肪和一定數(shù)量的碳水化合物，特別是粗蛋白質(zhì)含量較高[11]，1 t干雞糞可替代0.35 t飼料糧[12，13]。但畜禽糞便的成分比較復(fù)雜，含有一些潛在的有害物質(zhì)，如重金屬（銅、鋅等）、藥物（抗蟲藥、磺胺等）、抗生素、激素以及大量病原微生物或寄生蟲等[14]，致使食物鏈存在很大的危險(xiǎn)，極易造成畜禽交叉感染或傳染病的暴發(fā)。因此，中國畜牧業(yè)發(fā)展過程中所產(chǎn)生的環(huán)境資源問題決定了中國畜牧業(yè)發(fā)展必須實(shí)現(xiàn)由高碳經(jīng)濟(jì)向低碳轉(zhuǎn)變。但由于一些技術(shù)的原因?qū)е乱恍┑吞技夹g(shù)在低水平重復(fù)以致發(fā)展緩慢，不能適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)的需求[2]。

利用生物處理畜禽糞便費(fèi)用低廉、節(jié)能高效，能獲得優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥和高蛋白飼料，不產(chǎn)生二次廢物，不會(huì)形成二次環(huán)境污染，不僅可取得環(huán)保效益，還可獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)還能在缺乏專業(yè)技術(shù)人員的中小城鎮(zhèn)和農(nóng)村中應(yīng)用，符合可持續(xù)發(fā)展的理念[6]。而目前利用昆蟲處理畜禽糞便，生產(chǎn)高蛋白動(dòng)物飼料，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)已逐步應(yīng)用到畜牧生產(chǎn)實(shí)踐中。所應(yīng)用的昆蟲以雙翅目的蠅科、水虻科和麗蠅科等16個(gè)科以及鞘翅目的步甲科等5個(gè)科為主[15，16]。利用蠅類的幼蟲——蠅蛆處理畜禽糞便，不僅可以資源化利用畜禽糞便、減輕糞便污染，其產(chǎn)品蠅蛆和蠅蛆糞還可作為動(dòng)物蛋白飼料和有機(jī)肥，促進(jìn)生態(tài)循環(huán)畜牧業(yè)的健康發(fā)展[17，18]。

2 蠅蛆在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 蠅蛆在降低畜禽糞便污染中的作用

中國畜牧業(yè)的糞便污染問題嚴(yán)重，首先畜禽糞便不及時(shí)處理很容易滋生細(xì)菌和真菌，不僅引起動(dòng)植物染病[19，20]，而且還會(huì)與其他生物有機(jī)體競爭資源[21，22]。其次糞尿不處理發(fā)酵分解后產(chǎn)生大量的硫化氫、氨、甲烷、二氧化碳和胺類等有害物質(zhì)加重環(huán)境污染程度，引發(fā)人畜呼吸道疾病，導(dǎo)致畜禽生產(chǎn)力下降，畜產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量降低[23]。據(jù)報(bào)道，經(jīng)蠅蛆處理后的豬糞中糞臭素、化學(xué)耗氧量、生物需氧量分別降低92.8%、54.2%、75.3%[24]，無害蠅類可處理糞便中75%的氮和磷[25]。利用綠蠅和麻蠅幼蟲處理畜禽糞便可有效抑制大腸桿菌、假單胞菌、氣單胞菌、微球菌、梭狀芽孢桿菌的滋生[26]。因此利用畜禽糞便飼養(yǎng)蠅蛆可以起到改善畜禽生產(chǎn)環(huán)境，減輕環(huán)境污染的作用。

2.2 蠅蛆蛋白在畜禽飼料中的應(yīng)用

蠅蛆是理想的動(dòng)物蛋白飼料，營養(yǎng)成分全面，營養(yǎng)價(jià)值高，主要體現(xiàn)在以下5個(gè)方面。①粗蛋白含量非常高，蠅蛆粉中粗蛋白含量高達(dá)54%～63%[27]。②氨基酸含量高，蠅蛆原物質(zhì)與蠅蛆干粉的必需氨基酸含量分別為44.09%和43.38%，超過了世界衛(wèi)生組織（WHO）和聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）的標(biāo)準(zhǔn)（40%）[28，29]。③微量元素豐富，蠅蛆體內(nèi)除含有豐富的鉀、鈉、鈣、鎂、磷等無機(jī)元素外，還含有多種有機(jī)生命體所必需的微量元素，如鐵、銅、鋅、錳等20種微量元素。④富含維生素A、維生素B、維生素D，其中以B族維生素含量最高[18]。⑤脂肪含量和質(zhì)量高，蠅蛆油中含有20余種脂肪酸，不飽和脂肪酸占64.5%，包括油酸、亞油酸和亞麻酸等，其中人體必需的亞油酸和亞麻酸含量超過魚脂而與花生油相近[30]。

國內(nèi)外很多研究機(jī)構(gòu)利用蠅蛆在豬、火雞、蛋雞等畜禽的養(yǎng)殖中取得了比較理想的效果，在基礎(chǔ)日糧中添加3%～5%的蛆粉代替魚粉養(yǎng)豬可達(dá)到相近或略高于魚粉的效果[31，32]，而在基礎(chǔ)日糧相同的情況下分別添加等量的蛆粉和魚粉得到的豬瘦肉中蛋白質(zhì)含量比飼喂魚粉的高5%，在仔豬日糧中添加蠅蛆可起到抗貧血作用，種豬加喂蠅蛆可增加其繁殖能力[33，34]。在蠅蛆喂養(yǎng)火雞的試驗(yàn)中測得蠅蛆的總能量、可代謝能量、粗蛋白含量均比商業(yè)飼料高，每日消耗39 g蠅蛆平均增重34 g，每日消耗60 g商業(yè)飼料平均增重43 g[35]。據(jù)報(bào)道，用蠅蛆喂養(yǎng)肉仔雞，雞群成活率明顯提高，飼料利用率高、飼養(yǎng)成本下降、利潤增加[36，37]。在蛋雞的飼養(yǎng)過程中添加適量的蠅蛆蛋白能夠緩解夏季產(chǎn)蛋雞的熱應(yīng)激水平，可提高蛋雞對(duì)熱應(yīng)激的抵抗力[38]。用蠅蛆作添加劑喂養(yǎng)的蛋雞產(chǎn)蛋率提高10%，蛋重增加2.3%～6.5%，蛋的品質(zhì)好，蛋黃顏色深，蛋白黏性好，膽固醇含量比普通雞蛋低55%，蛋雞的抗病能力明顯增強(qiáng)，不會(huì)增加疫病的發(fā)生[34，39，40]。

2.3 蠅蛆在畜禽疾病防治中的作用

蠅蛆在畜禽疾病防治中的作用主要通過兩種方式，一種是通過體內(nèi)的抗菌活性蛋白對(duì)引起畜禽致病病原物的抑殺和防御作用，另一種是通過蠅蛆蛋白對(duì)畜禽腸道內(nèi)有益菌群的調(diào)控作用。蠅蛆體內(nèi)含有多種抗菌活性蛋白，這類抗菌蛋白是非特異性免疫應(yīng)答產(chǎn)物，具有廣譜的抗菌作用，對(duì)畜禽體內(nèi)G+菌、G-菌和真菌均有很好的抑殺作用，如白葡萄球菌、金黃色葡萄球菌、綠膿假單胞菌、大腸桿菌等[41]。另外，這些抗菌肽還可能參與畜禽上皮組織和黏膜的抗感染防御，例如抗菌肽可以抑制流感病毒、皰疹病毒的增殖，能殺死瘧原蟲、痢疾阿米巴和錐蟲等，在一定程度上阻止了各種外界有害病原體的入侵[42]。

蠅蛆蛋白可以平衡畜禽腸道內(nèi)的有益菌群，有益菌分泌殺菌物質(zhì)，如能產(chǎn)生過氧化氫，對(duì)機(jī)體潛在的病原微生物有強(qiáng)烈的殺菌作用，還可提高蛋雞腸道內(nèi)乳酸桿菌、雙歧桿菌的數(shù)量，其中乳酸桿菌分泌的乳酸等可降低畜禽腸道pH，抑制革蘭氏陰性致病菌和革蘭氏陽性致病菌的生長，雙歧桿菌對(duì)腸致病性大腸桿菌、痢疾志賀菌、傷寒沙門桿菌、金黃色葡萄球菌和變形桿菌有拮抗作用[43]。

3 蠅蛆和蠅蛆糞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用

3.1 蠅蛆在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用

蠅蛆幾丁質(zhì)及其衍生物如殼聚糖等具有很強(qiáng)的抗菌活性，在生物防治中應(yīng)用廣泛。幾丁低聚糖處理玉米、小麥和棉花種子，可以提高發(fā)芽率和出苗率[44]；幾丁糖對(duì)立枯絲核菌、花生白絹病菌、水稻紋枯病菌等31種真菌具有很好的抑制作用[45]；在孢子萌發(fā)上，幾丁糖也表現(xiàn)出一定的抑制率，與濃度呈正相關(guān)的關(guān)系[46]。幾丁低聚糖對(duì)防治煙草黑脛病的試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)蠅蛆低聚糖處理后的煙苗再接種煙草黑脛病菌能夠?qū)诿劜‘a(chǎn)生抗性，同時(shí)可不同程度地提高煙草葉片內(nèi)苯丙氨酸解氨酶、過氧化物酶和多酚氧化酶的活性[47]；對(duì)煙草赤星病菌也有一定的抑制作用，在一定濃度范圍（1～16 mg/mL）內(nèi)，隨著濃度的提高，蠅蛆低聚幾丁糖抑制率隨之升高，受抑制的菌絲出現(xiàn)不同程度的縮短、變粗及扭曲等癥狀，產(chǎn)生的畸形分生孢子數(shù)隨濃度的升高而增加[48]。

3.2 蠅蛆糞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用

蠅蛆處理畜禽糞便得到蛆糞。其浸提液對(duì)苦瓜枯萎病病原菌菌絲的生長和生物量有顯著的抑制作用[49]。蛆糞中還含有大量的抗植物病害活性物質(zhì)，可抗多種植物病害，如水稻白葉枯病、大白菜軟腐病、果樹炭疽病等病菌[41]。蛆糞能加工成有機(jī)肥，提高土壤生物多樣性，增加生物活性，優(yōu)化土壤生物的生長環(huán)境，促進(jìn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速率，在作物生長期及時(shí)供應(yīng)作物所需要的養(yǎng)分，促進(jìn)作物的生長發(fā)育和代謝過程，從而提高產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)[50]。在以蠅蛆糞、普通有機(jī)肥、菜子粕作為有機(jī)肥對(duì)晚熟椪柑進(jìn)行施肥試驗(yàn)，研究其對(duì)椪柑品質(zhì)的影響，結(jié)果表明蠅蛆糞組的維生素C含量比普通有機(jī)肥組高10.07%，比菜子粕組高1.12%；蠅蛆糞組的含糖量比普通有機(jī)肥組高5.50%，比菜子粕組低4.53%；蠅蛆糞組的有機(jī)酸酸度比普通有機(jī)肥組低0.96，比菜子粕組高0.23[51]。

4 小結(jié)與展望

隨著畜牧養(yǎng)殖業(yè)集約化程度的提高，高效養(yǎng)殖業(yè)造成的環(huán)境污染問題成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一，糞便中未被消化的有機(jī)物、微量礦物質(zhì)元素、藥物及添加劑等變成有害物質(zhì)嚴(yán)重污染環(huán)境。中國自20世紀(jì)80年代起就對(duì)集約化畜禽場的糞便污染開始重視，開展了一系列的畜禽場糞便簡單處理和污染綜合治理的研究，開發(fā)了成套的設(shè)備與設(shè)施，主要是通過對(duì)糞便進(jìn)行烘干脫水和微生物發(fā)酵處理產(chǎn)生沼氣和有機(jī)肥料加以利用。但仍存在著技術(shù)方案投資大，成本高，經(jīng)濟(jì)效益低，資源合理分配和利用的問題，在實(shí)際推廣中受到了一定的限制。

利用蠅蛆轉(zhuǎn)化畜禽糞便可以回收利用畜禽糞便中的粗脂肪和粗蛋白，減輕畜禽糞便所帶來的環(huán)境污染，改善畜禽生產(chǎn)環(huán)境，得到的蠅蛆作為畜禽飼料擁有非常好的效果，其營養(yǎng)成分全面，營養(yǎng)價(jià)值高，不但可以提高畜禽產(chǎn)品的質(zhì)量，還能提高畜禽免疫力，降低畜禽發(fā)病率。此外蛆糞作為有機(jī)肥可以改善土壤結(jié)構(gòu)，優(yōu)化作物生長環(huán)境，提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，減少植物病害的發(fā)生。

綜上所述，結(jié)合各區(qū)域中、長、遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃，開發(fā)蠅蛆產(chǎn)業(yè)，發(fā)展以蠅蛆為中介的低碳畜禽養(yǎng)殖，建立“區(qū)域性”低碳畜牧是解決現(xiàn)代畜禽養(yǎng)殖業(yè)所造成的環(huán)境污染、溫室氣體排放、人畜爭糧等影響可持續(xù)發(fā)展難題的有效途徑，同時(shí)還可以提高資源利用率，解決廢棄物排放污染，改善生態(tài)環(huán)境，大大提高畜禽產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量，促進(jìn)畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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