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黑水虻对粪肥的处理

作者:佚名 | 来源:网络转摘 | 时间:2015-05-29

目前全球每年会产生7万吨废物,因此提出各种处理动物粪便的方法。在过去通常将这些粪便作为土地肥料处理,却导致了这些土地成为可溶性的磷的污染源。因此更多的针对动物粪便的可行性的方法值得研究。水虻特殊的口器结构和敏捷的幼虫允许它们在潮湿泥土生长,这就要求它们尽可能地利用大面积的土壤资源,蛆将喂养的粪肥转化成食物来增重虫体,这成为我们喂养家畜最有效最优效的途径。喂养的研究发布时间表明干幼虫饲料是一个很好的替代品。可以取代猪,家禽和鱼类食用的大豆或肉骨粉的饲料。其他利用这一独特的幼虫产品可能用来生产油酸和亚油酸的必需脂肪酸,构成了前蛹中超过20%的脂肪和甲壳素及其许多医疗和工业应用。最近喂养研究表明,前蛹可以有效地取代高品质鲱鱼粉,价值500美元/吨。这动物饲养行动将有助于减少粪肥在污染方面的影响。

        目前全球每年会产生7万吨废物(Turnell et al, 2007),因此提出各种处理动物粪便的方法。在过去通常将这些粪便作为土地肥料处理(Bekele et al, 2006),却导致了这些土地成为可溶性的磷的污染源(Turner et al, 2005)。因此更多的针对动物粪便的可行性的方法值得研究。堆肥是一种很常见的处理动物粪便的方法。粪便中的碳源能够提高氧化。这一过程减少了大量的材料,剩余的堆肥作为植物的肥料如小麦。堆肥方法通常有三种。一种按是否需要氧气划分,有好氧堆肥(有氧状态)和厌氧堆肥(无氧状态);另一种是按堆肥温度分,有高温堆肥和中温堆肥;一种是按机械化水平分,有露天自然堆肥和机械化堆肥。习惯上人们都按好氧堆肥和厌氧堆肥区分。现代化堆肥工艺基本都是好氧堆肥,这是因为好氧堆肥具有温度高、基质分解比较彻底、堆制周期短、异味小、可以大规模采用机械处理等优点。虽然这种方法有这些好处,但其弊端却更为明显。动物肥料一般会包含有病原体如大肠杆菌O157(Fremaux et al, 2006;Williams et al, 2006),堆肥虽然能在高温情况下会抑制大肠杆菌的生长,但不能一直保持。从而可能会导致其依然存活。因此潜在的微生物污染,土壤和植物的相关应用不足导致堆肥仍然值得关注。然而这过程中难免会带来空气和水污染。许多科学家知道许多昆虫能分解肥料并制造高质量的动物饲料。其中大多数研究家蝇,因为生物学里它可大量繁殖并生产高蛋白质饲料。由于要花相对较高成本管理来家蝇,这些还没有被广泛使用。这就需要投入单独的设施和劳动力,这样就增加了生产成本。

  水虻,双翅目(Diptera)水虻科(Stratiomyidae)昆虫的统称(James,1935),根据其翅脉可辨认。由Linnaeus于1738年最早记录,幼虫体长可达到20mm,起源于美洲,现在已成为世界性分布的昆虫,在北纬450和南纬400间均有分布,在美洲、欧洲、亚洲、非洲、澳洲、新西兰和多个太平洋岛屿上都有记录(Callan,1974)。水虻属(Stratiomys)的腹部宽扁,但长腹水虻属(Ptecticus)的腹部长而基部窄。具鲜明的黄、绿或黑色条纹,外形似蜜蜂或黄蜂,亦常出现于花的附近。幼虫蠕虫状,肉食性或草食性,其生境多样,如水中、腐败有机质和蔬菜中。在蜕的皮内化蛹。虻特殊的口器结构和敏捷的幼虫允许它们在潮湿泥土生长,这就要求它们尽可能地利用大面积的土壤资源,蛆将喂养的粪肥转化成食物来增重虫体,这成为我们喂养家畜最有效最优效的途径。黑水虻幼虫需要新鲜的粪肥,过期和堆肥都只能支持基础生长,因为对粪肥的极度需求,昆虫的消化最好是个持续的,直接在新鲜家禽粪便和畜类粪便中进行的过程(Sheppard et al. 2002)。这要求在细菌和其他操作消耗残留之前进行直接的分解消耗。粪肥适当的减少和较小的改变是有必要的,黑水虻很适合在动物排泄时候立即进行分解消化(Sheppard et al.1994)。黑水虻的生活习惯和其非害虫地位允许低成本生产开发。

         黑水虻(Hale,1973)幼虫消耗各种各样的有机物质就包括动物粪肥和食物渣滓,在这个消化分解中他们吸收营养物质,从而大大减少粪肥量和污染可能性。他们还通过竞争控制家蝇(Teotia,1974),并生产出高质量的饲料和其他产品,这种生物和苍蝇非常适合大规模废物增值管理。成虫生活环境和交配就在幼虫栖息地附近,而不是像家蝇(Sheppard, 1983)一样进入住宅房屋进行繁殖。(Calvert,1969)成虫不需要喂养,可以由一只幼虫通过体内大量的脂肪发育为成虫,这种益虫在全世界热带气候和温暖地区大范围出现。幼虫生长很密集,通常把食物源覆盖为一层固体层在虫体上面,可以在喂食幼虫的地点找到安全的化蛹地点,有大量成熟幼虫准备化蛹。能量的转移和蛹丰富的蛋白质是丰收变得可能,前蛹期不进行喂养,使幼虫有个空的肠道,而成为一个收集饲料的理想发展容器

  昆虫,尤其是各种蝇幼虫(蛆)和甲虫容易利用新鲜粪便饲养,以生物量转换剩余的蛋白质和其他营养物质,便成为一种高质量的动物饲料。已在此基础进行了相当多的研究了解并利用这个活动粪肥管理,科学家在越南,泰国,中国,苏联,美国,墨西哥,东欧,欧洲,以色列,澳大利亚,中美洲和南美洲已研究出昆虫消化粪肥生产高品质的饲料。最近,重点已从用昆虫饲料生产来解决大量粪肥相关问题的生产转变为动物饲养业务,同时将昆虫幼虫减少营养物质的浓度混合浓缩和从大部分残留肥料肥料养分提取到更有价值的生物量(动物饲料),从而减少50-60%或更多潜在的污染。适口性实验的结果表示,用幼虫配置的饲料与添加脂肪的豆粕粉配置饲料无差。同时结合鱼类加工的废弃物与粪便饲养黑水虻,能够显著提高黑水虻预蛹的饲料价值,主要是提高预蛹脂肪替代鱼油的价值(St-Hilaire S. et al,2007)。因为其价值高得多(500美元/吨),这饲料可改变经济上重大的差距,减轻当地施肥过度。此外,蛆改变微生物肥料,可能减少有害细菌。高价值的昆虫饲料,既降低肥料质量、水分含量,也减少恶臭和污染。

         美国佐治亚大学谢泼德教授领导的研究小组做了大量的工作,目前已经进入到应用阶段,并于1994年在墨西哥成功开发了世界上第一个水虻粪肥管理系统,用于处理集约经营的鸡场产生的大量粪便,将其转化为高附加值的动物蛋白饲料1997年,美国环保工程技术公司的奥利弗博士首次将黑水虻技术应用于城市生活垃圾的处理,经过长期探索和研究,发明了一种适用于家庭的黑水虻有机垃圾生物转化器 2006年,中国广东省昆虫研究所的安新城博士着手吸收和引进黑水虻技术,并于当年的9月成功建立了黑水虻的本地实验种群,开始一系列的基础研究,并在产卵诱集和幼虫孵化方面取得突破性进展。2007年4月,在前人研究的基础上,将相关技术合理优化组合,设计了一个用于高效率大量处理有机垃圾的生物转化系统,目前已经进入小试和专利申请阶段。广东昆虫研究所展出的黑水虻餐饮垃圾生物处理器。处理器通过黑水虻的取食过程将餐饮、厨余等有机垃圾转化为高附加值的昆虫蛋白,安装有油水分离器、电气自动化控制系统、自动清洁防腐系统和生物除臭系统,每台每天最大处理量可达360千克,产出的黑水虻幼虫是优质的动物蛋白饲料,处理残余可直接用作有机肥,能够很好地实现有机垃圾的减量化、无害化和资源化。

  一个非常简单的已经用来开发家畜的粪肥管理系统,让野生水虻繁殖到一定程度新鲜粪便也下降到较低的水平,一个简单的梯度和聚氯乙醚管系统指示前蛹期收获的资源回收,没有多余的必需设施和能源。这个系统可以解决一个农场许多动物粪便问题。预测表明,58吨前蛹可以由10万只母鸡的粪便提供,一个饲养猪平均每70公斤将产生63公斤的前蛹,价值超过12美元。这些幼虫有44%干物质,并且干饲料中42%是蛋白质而脂肪是35%,幼虫在干物质中的转化率达到蛋鸡的8%和猪的15%以上。喂养的研究发布时间表明干幼虫饲料是一个很好的替代品。可以取代猪,家禽和鱼类食用的大豆或肉骨粉的饲料。其他利用这一独特的幼虫产品可能用来生产油酸和亚油酸的必需脂肪酸,构成了前蛹中超过20%的脂肪和甲壳素及其许多医疗和工业应用。最近喂养研究表明,前蛹可以有效地取代高品质鲱鱼粉,价值500美元/吨。这动物饲养行动将有助于减少粪肥在环境方面污染。

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