徐齊云，龍鏡池，葉明強(qiáng)，安新城*，韓詩(shī)疇

(1.廣東省昆蟲(chóng)研究所，廣州 510260;2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣州 510640)

黑水虻，英文名Black Soldier Fly，拉丁學(xué)名Hermetia illucens，中文學(xué)名光亮扁角水虻，是雙翅目Diptera 水虻科Stratiomyidae 扁角水虻屬Hermetia的一種腐食性昆蟲(chóng)(沈媛等，2012)。黑水虻大約起源于南美洲熱帶稀樹(shù)草原Savanna的形成時(shí)期，但相關(guān)的系統(tǒng)發(fā)育研究文獻(xiàn)不多，至上世紀(jì)40年代末，黑水虻分布范圍仍主要限制在美國(guó)華盛頓州至智利中部的美洲地區(qū)(Hale，1973;Newton et al.，1977;Bondari and Sheppard，1981)，然而隨著二戰(zhàn)的開(kāi)始，黑水虻通過(guò)物資運(yùn)輸?shù)谋憷杆贁U(kuò)散到歐洲、亞洲及非洲的許多地區(qū)(Sanchez et al.，2010)，雖然尚未進(jìn)行世界范圍內(nèi)的調(diào)查，但相信全球的熱帶、亞熱帶及溫帶的大部分地區(qū)都有黑水虻的分布。我國(guó)的北京、天津、河南、河北、山東、福建、四川、云南、湖南、湖北、廣東、廣西、海南、臺(tái)灣、香港等地都有黑水虻的標(biāo)本記錄或報(bào)道，是一個(gè)名副其實(shí)的常見(jiàn)種(Liu et al.，2008;楊再華等，2008;胡嘉麟，2009;Yu et al.，2011;梁世祥，2013)。

黑水虻的分布雖然廣泛，但受限于成蟲(chóng)壽命短、孵化期長(zhǎng)、天敵因素等緣故，野生黑水虻的種群密度偏低，其自然種群無(wú)法與繁殖率更高、發(fā)育更快的家蠅相比，因此長(zhǎng)期以來(lái)并不為人們所熟悉，實(shí)際上，自人類社會(huì)開(kāi)始農(nóng)耕文明后，黑水虻便與人類的禽畜飼養(yǎng)業(yè)共棲共生，常見(jiàn)于豬欄雞舍附近，但直至上世紀(jì)七十年代，才由美國(guó)佐治亞大學(xué)的Sheppard 等對(duì)黑水虻開(kāi)始較為系統(tǒng)的研究(Sheppard et al.，1994;Sheppard et al.，2002;Tomberlin et al.，2009)。

與家蠅相比，黑水虻具有無(wú)可挑剔的環(huán)境安全性，自然種群密度低且穩(wěn)定，不構(gòu)成生態(tài)威脅，成蟲(chóng)不攜帶病菌，不是任何一種形式的衛(wèi)生害蟲(chóng)或農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)，成蟲(chóng)壽命短，沒(méi)有進(jìn)入人居環(huán)境的習(xí)性，因此，將其作為固體有機(jī)質(zhì)廢棄物(廚余垃圾、養(yǎng)殖廢棄物、食品加工下腳料等)的生物處理媒介昆蟲(chóng)，具有普適性強(qiáng)、環(huán)境安全性高、取食范圍廣泛等優(yōu)勢(shì) (Sheppard，1983;Bradley and Sheppard，1984;Lord et al.，1994;Tomberlin et al.，2005;Qing et al.，2011)，然而，如何能夠在較大范圍內(nèi)推廣標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)模式，則是近年來(lái)黑水虻應(yīng)用發(fā)展的技術(shù)瓶頸，相關(guān)的基礎(chǔ)研究相對(duì)薄弱，本文以榨油工業(yè)的下腳料花生麩為基質(zhì)，飼養(yǎng)黑水虻幼蟲(chóng)，測(cè)定其相應(yīng)的發(fā)育速率及其對(duì)花生麩的轉(zhuǎn)化率，以期能夠?yàn)楹谒诞a(chǎn)業(yè)化養(yǎng)殖進(jìn)程提供有益的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 昆蟲(chóng)材料與飼料原料

黑水虻來(lái)自于2006年廣東省昆蟲(chóng)研究所內(nèi)引誘并飼養(yǎng)至今的實(shí)驗(yàn)室種群;花生麩由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所綜合實(shí)驗(yàn)廠提供。

1.2 幼蟲(chóng)發(fā)育速率測(cè)定方法

稱重黑水虻卵1 g，在解剖鏡下計(jì)數(shù)卵的數(shù)量，3個(gè)重復(fù)，計(jì)算單粒卵的平均重量;

將黑水虻卵置于恒溫培養(yǎng)箱(T=30℃，RH=60%)條件下孵化，孵化后每隔24 h，用小毛筆挑取一定數(shù)量的幼蟲(chóng)稱重，計(jì)算每一百頭幼蟲(chóng)的平均重量，每次取樣3個(gè)重復(fù)，連續(xù)稱重至孵化后480 h (20 d)。

1.3 食物轉(zhuǎn)化率測(cè)定方法

稱重黑水虻卵5 g，置于恒溫培養(yǎng)箱 (T=30℃，RH=60%)內(nèi)孵化，飼養(yǎng)幼蟲(chóng)的食料為濕度為70%的花生麩，每次加料時(shí)稱重記錄花生麩(干重)，孵化后20 d 停止加料，靜置48 h，然后將幼蟲(chóng)用8 目篩篩出，記錄幼蟲(chóng)的濕重，然后幼蟲(chóng)與剩余物料在80℃條件下烘24 h 分別稱重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

SPSS 11.0 軟件統(tǒng)計(jì)分析，Excel 2003 軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

重量為5 g的黑水虻卵孵化后，逐日記錄幼蟲(chóng)的平均重量如圖1、圖2、圖3，在20 d的幼蟲(chóng)發(fā)育期內(nèi)，每次添加的飼料(花生麩)干重記錄如圖4。

從圖1 可以看出，每百頭黑水虻初齡幼蟲(chóng)平均重量只有0.015 ±0.001 g，然而增長(zhǎng)幅度卻很快，第5 天的百頭幼蟲(chóng)平均重量已達(dá)1.43±0.04 g，是初齡幼蟲(chóng)的95.3 倍，是第4 天幼蟲(chóng)的11.7 倍，從回歸模型來(lái)看，較為符合指數(shù)增長(zhǎng)曲線(R2=0.8796)。

圖1 黑水虻卵孵化后1-5 d的百頭幼蟲(chóng)平均重量Fig.1 Average of 100 larvae weight of black solider fly，Hermetia illucens in 5 days after hatching

圖2 是黑水虻幼蟲(chóng)從第5 天至第10 天的發(fā)育增重情況，從回歸模型來(lái)看，非常符合線性增長(zhǎng)曲線(R2=0.9834)，第10 天的百頭幼蟲(chóng)平均重量為11.45 ±1.26 g，是第5 天平均重量的8 倍。

圖2 黑水虻卵孵化后5-10 d的百頭幼蟲(chóng)平均重量Fig.2 Average of 100 larvae weight of black solider fly，Hermetia illucens from fifth to tenth day after hatching

圖3 則是黑水虻幼蟲(chóng)從第10 天至第20 天的發(fā)育增重情況，越到后期，黑水虻幼蟲(chóng)增重越慢，很好地符合對(duì)數(shù)增長(zhǎng)曲線 (R2=0.9791)，第20 天的百頭幼蟲(chóng)平均重量為22.30 ±1.96 g，是第10 天平均重量的1.95 倍。

圖3 黑水虻卵孵化后10-20 d的百頭幼蟲(chóng)平均重量Fig.3 Average of 100 larvae weight of black solider fly，Hermetia illucens from tenth to twentieth day after hatching

綜合圖1-圖3，黑水虻幼蟲(chóng)從孵化至第20 天的體重增長(zhǎng)1486.67 倍，總體趨向于符合邏輯斯諦(Logisitc)增長(zhǎng)曲線，表現(xiàn)為初期指數(shù)增長(zhǎng)、中期線性增長(zhǎng)、晚期對(duì)數(shù)增長(zhǎng)的規(guī)律。

5 g的黑水虻卵孵化后，以花生麩為原料飼養(yǎng)幼蟲(chóng)20 d的投料記錄如圖4，共計(jì)投入了花生麩干重11760 g，產(chǎn)出黑水虻幼蟲(chóng)的濕重為9045.22 g，烘干后為2804.02 g，失水率達(dá)到69%;養(yǎng)殖盤(pán)內(nèi)剩余的花生麩及蟲(chóng)糞等雜質(zhì)烘干后重量為2052.39 g，因此黑水虻幼蟲(chóng)對(duì)于花生麩的食物轉(zhuǎn)化率初步估計(jì)為:

花生麩轉(zhuǎn)化率=2804.02/ (11760-2052.39)=0.2888

即100 g 花生麩，大約可以轉(zhuǎn)化出28.88 g的黑水虻幼蟲(chóng)生物量。

圖4 飼養(yǎng)黑水虻5 g 卵量孵化幼蟲(chóng)的花生麩(干重)20 d 投料記錄Fig.4 Dry weight record of peanut residue fed on larvae of black soldier fly，Hermetia illucens in 20 days from 5 g eggs

3 結(jié)論與討論

以黑水虻為媒介昆蟲(chóng)，建立產(chǎn)業(yè)化的固體有機(jī)廢棄物生物轉(zhuǎn)化工程，必須建立在黑水虻種群繁殖的規(guī)?；?、工廠化和標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)模式之上，因此如何能夠在目標(biāo)成本范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)黑水虻工廠化生產(chǎn)的技術(shù)規(guī)范至關(guān)重要。在本研究中，不以通常的昆蟲(chóng)蛻皮作為幼蟲(chóng)發(fā)育時(shí)間的衡量，而是以能夠更為準(zhǔn)確描述的日齡為計(jì)算單位，正是考慮到工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的精細(xì)化管理的需要。

黑水虻作為腐食性昆蟲(chóng)，在自然界以隨機(jī)發(fā)現(xiàn)的食物碎屑為生，在適應(yīng)特性上構(gòu)成了彈性極大的生活史(Sheppard et al.，1994)，例如其預(yù)蛹的周期可以根據(jù)環(huán)境條件的變化實(shí)現(xiàn)從2 周到6個(gè)月不等的情況，但是在溫度、濕度、食料等因素確定的條件下，其發(fā)育速率也相對(duì)穩(wěn)定，在本研究中，黑水虻幼蟲(chóng)經(jīng)過(guò)20 d的花生麩投料飼喂，已基本完成幼蟲(chóng)發(fā)育，開(kāi)始部分出現(xiàn)預(yù)蛹 (約30%)，因此在幼蟲(chóng)發(fā)育時(shí)間上具有一定的參考價(jià)值。

以花生麩為飼料，黑水虻幼蟲(chóng)在20 d 內(nèi)體重增長(zhǎng)1486.67 倍，體現(xiàn)了節(jié)肢動(dòng)物令人驚嘆的生長(zhǎng)速率，而從幼蟲(chóng)增重?cái)?shù)據(jù)上來(lái)看，最初的5 d 符合指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，從第6 天至第10 天轉(zhuǎn)為線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，最后的10 d 則符合對(duì)數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，整體上趨向于符合Logistic 曲線，其具體參數(shù)的生物學(xué)意義尚待研究，不過(guò)可以預(yù)測(cè)其中第5 天和第10 天為L(zhǎng)ogistic 增長(zhǎng)曲線的兩個(gè)拐點(diǎn)，如果僅從投入產(chǎn)出的效率考量，則第二個(gè)拐點(diǎn)，即第10 天應(yīng)是商品蟲(chóng)產(chǎn)出的最佳效益點(diǎn)。

飼料轉(zhuǎn)化率是另一個(gè)重要指標(biāo)，不同飼料的C/N 比、適口性、水解氨基酸含量等都會(huì)影響到飼料的轉(zhuǎn)化率，作為變溫動(dòng)物的昆蟲(chóng)，由于代謝產(chǎn)熱的經(jīng)濟(jì)性，其食物的轉(zhuǎn)化率通常會(huì)明顯高于常溫動(dòng)物，本研究中，黑水虻對(duì)花生麩的食物轉(zhuǎn)化率可達(dá)到28.88%。

References)

Bondari K，Sheppard DC.Soldier fly larvae as feed in commercial fish production ［J］.Aquaculture，1981，24:103.

Bradley SW，Sheppard DC.House fly oviposition inhibition by larvae of Hermetia illucens，the black soldier fly ［J］.J.Chemical Ecol.，1984，10:853-859.

Hale OM.Dried Hermetia illucens larvae (Diptera:Stratiomyidae)as a feed additive for poultry ［J］.J.Georgia Entomol.Soc.，1973，8:16-20.

Liang SX.Biomass oil sector‘pupa’soldiers rise sharply:black soldier fly with refining legitimacy ［J］.Energy Tech.，2013，2:31-35.［梁世祥.生物質(zhì)油界‘蛹’兵突起:黑水虻具備煉油正當(dāng)性［J］.能源科技，2013，2:31-35］

Liu Q，Tomberlin JK，Brady JA，et al.Black soldier fly (Diptera:Stratiomyidae)larvae reduce Escherichia coli in dairy manure ［J］.Environ.Entomol.，2008，37:1525-1530.

Lord WD，Goff ML，Adkins TR，et al.The black soldier fly Hermetia illucens (Diptera:Stratiomyidae)as a potential measure of human postmortem interval:observations and case histories ［J］.J.Forensic Sci.，1994，39:215-222.

Newton GL，Booram CV，Barker RW，et al.Dried Hermetia illucens larvae meal as a supplement for swine ［J］.J.Anim.Sci.，1977，44:395-400.

Qing L，Zheng L，Qiu N，et al.Bioconversion of dairy manure by black soldier fly (Diptera:Stratiomyidae) for biodiesel and sugar production ［J］.Waste Manag.，2011，31:1316-1320.

Sanchez AM，Magana C，Solona M，et al.First record of Hermetia illucens (Diptera:Stratiomyidae)on human corpses in Iberian Peninsula ［J］.Forensic Sci.Int.，2010，13:478-485

Shen Y，Xu QY，An XC.The study of stress resistance for larva and pre-pupa stage of black soldier fly，Hermetia illucens ［J］.J.Environ.Entomol.，2012，34 (2):240-242.［沈媛，徐齊云，安新城.黑水虻幼蟲(chóng)及預(yù)蛹抗逆性的初步研究［J］.環(huán)境昆蟲(chóng)學(xué)報(bào)，2012，34 (2):240-242］

Sheppard DC.House fly and lesser house fly control utilizing the Black Soldier Fly in manure management systems for caged laying hens［J］.Environ.Entomol.，1983，12:1439-1442.

Sheppard DC，Newton GL，Thompson SA，et al.A value added manure management system using the Black Soldier Fly ［J］.Bioresource Technol.，1994，50:275-279.

Sheppard DC，Tomberlin JK，Joyce JA，et al.Rearing methods for the black soldier fly，Hermetia illucens (L.)(Diptera:Stratiomyidae)［J］.J.Med.Entomol.，2002，39 (4):695-698.

Tomberlin JK，Adler PH，Myers HM.Development of the black soldier fly (Diptera:Stratiomyidae)in relation to temperature ［J］.Environ.Entomol.，2009，38:930-934.

Tomberlin JK，Sheppard DC，Joyce JA.Black soldier fly (Diptera:Stratiomyidae)colonization of pig carrion in south Georgia ［J］.J.Forensic Sci.，2005，50:152-153.

Wu KL.A brief account of Orthorrhaphous brachycera (Diptera)in Hong Kong［J］.Hong Kong Entomol.Bull.，2009，1 (1):23-37.［胡嘉麟.香港虻類初探［J］.香港昆蟲(chóng)報(bào)，2009，1 (1):23-37］

Yang ZH，Yang Y，Wei LM，et al.China Stratiomyidae List ［M］.Beijing:China Agricultural Science and Technology Press，2008.［楊再華，楊燕，魏濂蒙，等.中國(guó)水虻科名錄［M］.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2008］

Yu，GH，Cheng P，Chen YH，et al.Inoculating poultry manure with companion bacteria influences growth and development of black soldier fly (Diptera:Stratiomyidae) larvae ［J］.Environ.Entomol.，2011，40 (1):30-35.