不同温湿度环境对黑水虻成虫繁殖率和幼虫转化畜禽粪便效率的研究

雷明港 ，孙振涛，王桂英，高鹏翔，逄 鑫，辛 敏，董丙强，李路胜*

（1.聊城大学农学院，山东聊城 252000；2.山东省聊城市东昌府区农业农村局，山东聊城 252000）

黑水虻（Black Soldier Fly），也称为亮斑扁角水虻（Hermetia Illucens L），是一种双翅目水虻科的昆虫[1]，起源于美洲热带草原，由于对环境温度需求不高，因此在南北纬40°之间的热带和亚热带地区均有分布[2]。黑水虻能采食禽畜粪便、餐厨垃圾及动物尸体等有机垃圾，具有繁殖快、食性广、转化率高等特点，在全世界范围内作为食腐性的资源昆虫越来越受到重视[3-4]。黑水虻虫体含有丰富的蛋白质、氨基酸和油脂[5]，作为昆虫蛋白饲料广泛应用于动物饲料中，使资源得到二次利用[3]。目前，国内外对黑水虻的研究主要围绕黑水虻养殖及其对餐厨垃圾、畜禽废弃物等有机垃圾的生物降解及资源化利用方面[6]。在国内外针对温度对人工饲养黑水虻的研究较多，相对湿度研究以及温湿度交互作用研究较少。温度被认为是最主要的影响因素之一。郭凤达[7]报道，温度过低和过高都严重影响黑水虻的存活率；Tomberlin 等[8]认为黑水虻在28℃，相对湿度70%～75%时生长最佳。目前国内的研究基本上都是以此范围展开试验[9]。

山东省位于中国北方，气候低温干燥、相对湿度较低[10]。本研究拟探讨不同温度和湿度对春季饲养黑水虻成虫繁殖率的情况，以及黑水虻幼虫对新鲜猪、鸡粪便的转化效率，为为黑水虻的人工饲养和黑水虻对新鲜鸡粪和猪粪转化方面的研究提供应用材料。

1 材料与方法

1.1 试验材料 黑水虻虫卵是由聊城大学动物营养与饲料分析实验室提供，经6 个世代继代养殖。厨余垃圾由聊城大学学生饭堂提供，分选后匀浆处理，含水量平均为82.5%。小麦麸由聊城市饲料兽药批发市场采购。日光温室由聊城大学农学院动物科学实验室提供，用5 mm 厚的毛毡隔成10 m2的统一温室隔间。纱笼由聊城大学农学院动物科学实验室提供，规格为边长70 cm 的正方体。

1.2 黑水虻成虫的制备 黑水虻幼虫时期的人工饲料是将厨余垃圾（湿重）与小麦麸皮（风干重）按7:3 均匀混合，再用自来水调至80%含水量。将黑水虻虫卵放于27℃环境中孵化，幼虫饲养于白色塑料盒（65 cm×38 cm×25 cm）中，每日添加2～3 cm 厚的人工饲料进行饲养，当发现50% 幼虫停止采食时停止喂料，等待其全部黑化成蛹后，将大小一致、蛹体饱满的若干枚虫蛹平均分拣到各个纱笼中待其羽化。

1.3 黑水虻春季温湿度影响试验

1.3.1 试验分组 本试验以人工湿度（75%）与自然湿度（平均湿度为35%）2 个相对湿度对比，24、27、30、33℃ 4 个温度梯度处理，总计分成8 组，每组设计3 个重复试验，每个重复放1 个纱笼，每个纱笼均匀放入500 枚的虫蛹。用市场采购的加热器进行加温，用雾化喷头进行加湿，各组的不同温湿度由自动控制器进行系统调控。各组的相对湿度检测分别在每日的早（09:00）、中（14:00）、晚（18:00）测定3 次。

1.3.2 日常管理和测定方法 本试验于2019 年3 月11日进行，各阶段采用相同的处理方式。待虫蛹羽化后开始试验，每日1 次，收集虫卵颗粒直至纱笼内的成虫全部死亡。记录每个纱笼内的全部成虫数量并计算羽化率。

每日收集的各笼虫卵颗粒，采用电子分析天平进行称重，记录质量并计算平均产卵量。

选用24 个标准一致的培养皿，每个培养皿内放入随机挑选的300 粒虫卵，每组3 个培养皿作为重复，分别放于自然湿度（35%）和人工加湿（75%），温度24、27、30、33℃的环境中同时进行孵化，记录每个培养皿内获得的幼虫数量并计算孵化率。

1.4 黑水虻幼虫对畜禽粪便的转化试验

1.4.1 试验设计 将1.3 试验中所得各组虫卵混合，随机选取若干，在28～30℃、湿度60%以上环境中孵化，用孵化专用料饲养至6 日龄（3 龄期）备用。

以新鲜鸡粪和新鲜猪粪为研究对象，分别来源于聊城鼎顺养殖有限公司和聊城盛远达养殖有限公司，依次放入18 个相同规格的塑料方盘（65 cm×38 cm×25 cm）中，每盘初次放入1.5 kg 粪便、接种5.0 g 幼虫。幼虫规格平均11.28 mg/条，饲养环境为温度26℃、相对湿度70%。

1.4.2 日常管理和测定方法 试验于2019 年3 月29 日开始，试验过程中观察黑水虻幼虫采食情况，当粪便质地蓬松时补料，每次补料时测定虫子规格和虫粪水分。接种11 d 后开始收虫，采用震动分级筛进行虫粪分离，鲜虫和虫粪分别称重。根据记录分别统计幼虫增重、料虫比和采食速度。

料虫比=粪便累计添加量/虫子增重

干物质转化率=[虫子增重×（100%－虫子水分）]/[粪便用量×（100%－粪便水分）]×100%

采食速度=投料量/采食时间

1.5 统计分析 试验数据采用Excel 2019 进行整理，利用SPSS 19.0 统计软件进行温度、相对湿度双因素方差分析，采用Fisher's LSD 对各参数均值之间的差异性进行检验。数据以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 温度和相对湿度对黑水虻繁殖率的影响 由表1 可以看出，无论是自然湿度还是人工加湿，与24℃相比，30℃和33℃环境下虫蛹羽化率均有显著增加；27℃环境下有增加的趋势（P＞0.05）。不同湿度条件下各组间均无显著差异，说明温度是影响虫蛹羽化率最重要的因素之一。

表1 温湿度对黑水虻成虫繁殖率的影响

从平均产卵量上看，无论自然湿度还是人工加湿，与24℃环境相比较，27℃、30℃和33℃环境下均极显著提高了黑水虻的平均产卵量；自然湿度处理方式下，33℃环境较27℃和30℃环境的平均产卵量分别下降了6.38% 和9.12%（P＜0.05）；人工加湿处理方式下，33℃环境较27℃和30℃环境有下降趋势（P＞0.05）。在24℃、27℃和30℃环境下，人工湿度比自然湿度平均产卵量分别增加了27.06%、9.14%和6.13%（P＜0.05）。试验结果表明，春季黑水虻成虫产卵的适宜温度为27～30℃，适宜相对湿度为75%。

在虫卵孵化率方面，在自然湿度情况下，黑水虻虫卵在33℃时孵化率最低，与之相比，27、30℃均极显著提高，24℃时差异显著；在人工加湿情况下，24℃与33℃的孵化率没有差异，但极显著低于27℃和30℃。与自然湿度相比，除24℃差异不显著之外，其余3 个温度组人工加湿均显著提高了虫卵的孵化率。试验结果表明，温度在27～33℃时，相对湿度对黑水虻虫卵孵化具有明显的影响。

2.2 黑水虻幼虫对畜禽粪便转化率的影响 从表2 可以看出，在养殖周期11 d 的情况下，经过5 次粪便添加，黑水虻幼虫在鸡粪的增重比猪粪提高了12.47%（P＜0.05），鸡粪的料虫比低于猪粪3.72%（P＞0.05），2 种处理的干物质转化率没有差异。

2.3 黑水虻幼虫对畜禽粪便采食速度的影响 由图1 可以看出，接虫后的前期黑水虻在猪粪中的采食速度快于鸡粪，在第3 天采食最快，达到8.24 mg/h，鸡粪在第5 天最快，达到8.98 mg/h，之后缓慢下降，说明黑水虻幼虫在不同粪便之间存在着不同的采食规律。

表2 黑水虻幼虫对粪便转化效率的影响

图1 黑水虻幼虫采食速度变化

3 讨 论

3.1 春季温湿度对黑水虻成虫繁殖率的影响 多年来研究表明，温度是影响黑水虻生长发育的重要因素。Tomberlin 等[11]研究认为黑水虻成虫繁殖的适宜温度是28℃。郭凤达[7]研究认为25～28℃是饲养黑水虻幼虫的最适温度范围，收获预蛹时间为20 d 左右，并且在15℃的低温条件下，黑水虻的卵无法孵化，幼虫全部死亡，预蛹死亡率高达80.9%，总体成活率仅为5%，而当温度高于33℃以上时，则会导致黑水虻各阶段死亡率为100%。姬越等[12]研究发现，在28℃条件下幼虫阶段的发育参数能够达到最优，而成虫羽化率对温度适应范围较为宽泛。

在相对湿度方面，Tomberlin 等[11]认为70%～75%的相对湿度最适合黑水虻的繁殖。喻国辉等[13]研究证明了相对湿度为70%更适合黑水虻的生长发育。周芬[14]在研究地方品系的黑水虻时也将相对湿度控制在28℃和75%。国内其他对黑水虻的应用研究[15-17]也基本上是在上述范围内展开，但对于低湿度环境的对比研究较少。

山东属中纬度地区，常年受东亚季风的影响，春季低温干燥，在黑水虻的人工饲养时需要进行加温和加湿处理。本研究结果表明，在24～33℃温度条件下绝大部分黑水虻均能正常羽化，相对湿度对黑水虻羽化率的影响不显著，与姬越等[12]认为黑水虻羽化对温度的适应范围较广泛的结论相符。本研究中，27、30、33℃较24℃均显著提高了黑水虻的平均产卵量，与Tomberlin 等[11]认为28℃为最适温度的结果相一致。本试验中温度对虫卵孵化率的影响不显著，可能与温度梯度间温度跨度过小有关，或者可能与姬越等[12]猜测的黑水虻虫卵对低温有一定耐受性有关，其机制仍待进一步研究。本试验中自然湿度（35%）与人工加湿处理（75%）对黑水虻平均产卵量和孵化率均有影响，其中24℃、27℃和30℃温度下人工加湿处理的平均产卵量明显高于自然湿度，27℃、30℃和33℃温度下人工加湿处理的孵化率明显高于自然湿度；温度和相对湿度在虫蛹羽化率、平均产卵量和虫卵孵化率方面的交互作用均不明显。

3.2 黑水虻幼虫对粪便转化效率的影响 利用黑水虻建立产业化的有机废弃物转化工程，必须建立在工厂化和标准化的生产模式基础上，其中有机废弃物转化率就是一个非常重要的衡量指标，不同废弃物的碳氮比、适口性、水解氨基酸含量等都会影响到黑水虻的转化率，因此采食不同的食物其转化率也不尽相同[18]。徐春笑等[15]在研究黑水虻幼虫处理餐厨垃圾的转化效率中，发现按每吨投100 g 虫卵的比例经济效益最大，黑水虻对餐厨垃圾的转化率高达79%。陈兆强等[19]发现70%的牛粪麸皮混合料中黑水虻转化效果最优。杨树义等[20]研究发现黑水虻对新鲜猪粪的转化效率为28%。余峰等[21]研究发现黑水虻对鸭粪转化效果与饲料中有机质含量呈正相关。徐齐云等[18]以花生麸为饲料，发现黑水虻幼虫在20 日内体重增长1 486.67 倍，黑水虻对花生麸的转化率为 28.88%。

本研究结果表明，黑水虻幼虫在鸡粪中的增重比猪粪提高了12.47%，料虫比分别为8.79 和9.13，干物质转化效率没有差异；黑水虻幼虫对不同粪便的采食速度也不同，接虫后的前期黑水虻在猪粪的采食速度快于鸡粪，采食猪粪在第3 日达到最高为8.24 mg/h，随即缓慢下降；采食鸡粪速度在第5 日达到最高为8.98 mg/h，随即亦缓慢下降。

4 结 论

本试验结果显示，在北方干燥的春季，进行黑水虻人工饲养时必须保证温度在27～30℃，相对湿度最好控制在75% 左右，才能提高黑水虻成虫的繁殖率；黑水虻幼虫对鸡粪的转化效率高于猪粪。