黑水虻對農(nóng)牧固體廢棄物處理的研究現(xiàn)狀

袁夢涵，張鵬，糜旺，黃健，付敏華，萬志強(qiáng)

（1.江西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心農(nóng)安處，江西 南昌 330077；2.江西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心金融處，江西 南昌 330000；3.萍鄉(xiāng)市高級(jí)技工學(xué)校，江西 萍鄉(xiāng) 337000；4.永修縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，江西 永修 330300；5.江西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心事務(wù)保障處，江西 南昌 330046）

目前農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)生農(nóng)業(yè)和畜禽類固體廢棄物，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。如何行之有效地處理農(nóng)業(yè)和畜禽類固體廢棄物使資源得到充分利用，是現(xiàn)階段研究的重點(diǎn)。

1 農(nóng)牧固體廢棄物的現(xiàn)狀

1.1 秸稈現(xiàn)狀

農(nóng)業(yè)部官方數(shù)據(jù)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(nóng)業(yè)大國的中國，秸稈類資源的擁有量是極其豐富的。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)可知，在2019年全國農(nóng)林牧漁業(yè)的總產(chǎn)值達(dá)到123967.94億元，其中農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值為66066.45億元，農(nóng)作物的總播種面積為165930.66千公頃，糧食產(chǎn)量66384.34萬噸，在高產(chǎn)的同時(shí)，秸稈資源的產(chǎn)量也在增加。目前，秸稈資源并沒有被很好地開發(fā)利用，如果將秸稈進(jìn)行焚燒會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳和煙塵等，使得人們的生存環(huán)境受到污染，同時(shí)還可能引起土壤中微生物的減少、土壤板結(jié)和土壤肥力下降等一系列副作用。秸稈作為一種生物質(zhì)資源焚燒浪費(fèi)十分可惜，因此加強(qiáng)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(gè)大方向，在聯(lián)合收割機(jī)上配套粉碎設(shè)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(tuán)粒結(jié)構(gòu)得到有效的改善，增強(qiáng)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(fā)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(nóng)田進(jìn)行深耕，否則會(huì)改變土壤結(jié)構(gòu)，影響農(nóng)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(shí)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(shè)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(nóng)村居民日常生活用能源，或用于工業(yè)鍋爐和電站。④利用秸稈富含多種營養(yǎng)成分，并且具有成本低廉和資源豐富的優(yōu)點(diǎn)，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(shù)成熟，潛力很大，用作基料栽培食用菌后，會(huì)產(chǎn)生菌渣需進(jìn)一步處理。用秸稈制作生物質(zhì)燃料、造紙等可以有效地處理秸稈，但所需投資成本較高，設(shè)備昂貴、占地面積大，所需資源較多。

1.2 畜禽糞便現(xiàn)狀

每年我國污水和畜禽養(yǎng)殖糞便產(chǎn)生量約38億噸，其中畜禽糞便產(chǎn)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(huán)境的污染非常嚴(yán)重。在處理畜禽養(yǎng)殖廢棄物時(shí)，若方法不當(dāng)會(huì)造成諸多不良影響：第一，家禽養(yǎng)殖糞便和污水的污染物質(zhì)若排到地下水，很容易增加水中有毒成分，導(dǎo)致溶解氧含量下降加速，使得水體變臭、發(fā)黑,造成長期的有機(jī)污染，直接排放高濃度的污水，當(dāng)排放量嚴(yán)重超過土地消納能力時(shí)，容易堵塞土壤孔隙、使其透水及透氣性下降，出現(xiàn)板結(jié)，造成農(nóng)田土壤污染，導(dǎo)致土壤質(zhì)量嚴(yán)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(zhì)，若對于畜禽污染物的處理不恰當(dāng)會(huì)讓農(nóng)產(chǎn)品微生物受到污染。第三，在微生物的作用下畜禽糞便發(fā)酵產(chǎn)生有害氣體，使畜禽生長發(fā)育受到影響、使畜禽產(chǎn)品的質(zhì)量有所下降、還會(huì)影響畜禽飼養(yǎng)四周的空氣從而威脅到附近居民的身體?？茖W(xué)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(nóng)業(yè)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(fā)酵法、生產(chǎn)沼氣法等，但存在投入資金量大、設(shè)備昂貴，耗能高，處理效果差，產(chǎn)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(xiàn)狀

黑水虻可以分解廢棄物中的有機(jī)質(zhì)，且分解廢棄物中的有機(jī)質(zhì)后，蟲沙是很好的肥料，而黑水虻本身蛋白質(zhì)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(jī)廢棄物實(shí)現(xiàn)減量化，資源化和無害化處理，有效解決環(huán)境污染問題。

2.1 黑水虻處理畜禽類固體廢棄物的研究現(xiàn)狀

黑水虻是一種屬于水虻科的腐生性昆蟲，能夠把農(nóng)牧固體廢棄物和生活垃圾作為食物，生產(chǎn)高價(jià)值的動(dòng)物蛋白飼料。因?yàn)樗敝晨欤辙D(zhuǎn)化效率高、食性廣泛、飼養(yǎng)成本較低、管理簡單，動(dòng)物適口性好等特點(diǎn)，可用于處理農(nóng)牧固體廢棄物[3]。 黑水虻成蟲后體長為13～22 mm，把卵產(chǎn)在腐爛且相對潮濕的有機(jī)物周圍的干燥狹縫中，整個(gè)成長過程分為卵期、幼蟲期、預(yù)蛹期、蛹期和成蟲期。一個(gè)生活周期大約為40天左右。卵的孵化一般為4～14天左右，因?yàn)榧竟?jié)、地區(qū)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(jìn)行了關(guān)于黑水虻處理農(nóng)牧固體廢棄物的效果的試驗(yàn)研究：Newton等（2005）發(fā)表的論文中提到黑水虻的幼蟲能夠在2周以內(nèi)將質(zhì)量55 kg 鮮糞干物質(zhì)減少到24 kg，糞便積累減少了56%[5]；安新城等（2010）報(bào)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(fā)育的作用[6-7]；陳海洪等（2018）用新鮮豬糞飼養(yǎng)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(zhì)飼料的替代品，飼養(yǎng)雞、鯰魚、牛蛙和豬等動(dòng)物，得出黑水虻的幼蟲和預(yù)蛹作為蛋白質(zhì)飼料的替代品能夠很好地替代傳統(tǒng)的蛋白源和脂肪源添加劑的結(jié)論[8]。喻國輝等（2010）用添加枯草芽孢桿菌等腸道微生物發(fā)酵雞糞飼養(yǎng)黑水虻幼蟲進(jìn)行研究，得出在發(fā)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(fā)育速度、增高黑水虻的產(chǎn)量和縮短轉(zhuǎn)化的周期具有一定的意義[9]。Erickson（2004）在適宜條件下，將成長發(fā)育11天的黑水虻放入雞糞中培養(yǎng)5天后，雞糞中大腸桿菌和沙門氏腸桿菌的數(shù)量明顯減少[10]。郭會(huì)茹等（2020）通過試驗(yàn)得出將黑水虻經(jīng)過一定處理后，放入雞糞中培養(yǎng)8d后，粗蛋白質(zhì)含量（占干物質(zhì)含量）37.60%、粗脂肪含量（占干物質(zhì)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(jī)污染物的含量、黑水虻處理過的蟲沙各項(xiàng)指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的限量要求[11]；余峰等（2018）在黑水虻處理不同養(yǎng)殖模式鴨糞的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)黑水虻可以對多種養(yǎng)殖模式下產(chǎn)生的鴨糞進(jìn)行處理，經(jīng)過黑水虻對鴨糞的除臭效果明顯，經(jīng)過處理后的蟲沙符合作為生物有機(jī)肥的標(biāo)準(zhǔn)，可以作為生產(chǎn)有機(jī)肥的初級(jí)原料使用[12]。許靜楊等（2020）通過實(shí)驗(yàn)證明，可以用秸稈和生活垃圾以及畜禽類糞便養(yǎng)殖黑水虻[13]。

由此可見，黑水虻對農(nóng)牧固體廢棄物的處理具有一定的效果，可以解決部分農(nóng)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(rèn)知不深

我國黑水虻條件好、原料充足、生產(chǎn)成本低，且在處理國內(nèi)畜禽廢棄物上有加大的利用空間、在國際國內(nèi)市場有強(qiáng)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(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益并且促進(jìn)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)。可是，我國對于黑水虻在環(huán)保中的作用和帶來的經(jīng)濟(jì)效益的認(rèn)識(shí)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(jī)械化程度不高

當(dāng)前黑水虻處理畜禽廢棄物的全過程中，機(jī)械化利用程度不高，受場地及環(huán)境等多方面因素的影響，許多地方對于黑水虻的養(yǎng)殖過程均采用人工養(yǎng)殖，養(yǎng)殖成本過高、消耗人力物力大。在肥料處理過程中，多數(shù)廠家采用半人工半機(jī)械化作業(yè)，并未有全自動(dòng)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(fā)利用扶持力度

應(yīng)加大科研力度，組織有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，解決黑水虻處理固體廢棄物生產(chǎn)實(shí)踐中所存在的問題。普及黑水虻的相關(guān)知識(shí)及其價(jià)值，進(jìn)一步提高人們對黑水虻的認(rèn)識(shí)并對它們進(jìn)行開發(fā)利用。

4.2 實(shí)行機(jī)械化自動(dòng)化養(yǎng)殖

加大科研投入，實(shí)地調(diào)研以解決現(xiàn)存機(jī)械所存在的不足，提高機(jī)械利用率。確定并優(yōu)化肥料加工工藝，尋找適配機(jī)械，早日實(shí)現(xiàn)黑水虻蟲體的機(jī)械化養(yǎng)殖以及肥料的全自動(dòng)化加工處理。

5 總結(jié)

黑水虻處理畜禽類固體廢棄物技術(shù)是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠、切實(shí)可行的有機(jī)廢棄物處理技術(shù)。加大對于黑水虻處理固體廢棄物的工藝以及相關(guān)機(jī)械的研究，對于實(shí)現(xiàn)畜禽類固體廢棄物的無害化資源化處理、農(nóng)業(yè)資源循環(huán)利用具有重要的意義。