（微生物学专业论文）利用亮斑扁角水虻转化畜禽粪便工艺条件的优化及应用.pdf

j i l ll ll l f l li i i f lllllll i l p i i i f y 18 0 5 2 2 7 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 否 如需保密，解密时间年月日 是否保密 独创性声明 本人声明所里交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢 意 研究生签名：雾磊时间：d 2 扫肋年彳月z 日 学位论文作者签名：牛磊 导师签名： 朋讹。v 签名日期：砌力年占月日 签名日期：j 叻年勿月少日 利用亮斑扁角水虻转化畜禽粪便工艺条件的优化及应用 目录 摘要兽i a b s t r a c t i i 第一章前言1 1 1畜禽养殖业的现状l 1 2畜禽养殖业造成的粪便污染现状1 1 2 1 空气污染2 1 2 2 对水体的影响2 1 2 3 土壤污染3 1 3畜禽养殖业废弃物资源化处理的技术现状3 1 3 1 饲料化技术3 1 3 1 1 用新鲜粪便直接做饲料3 1 3 1 2 青贮3 1 3 1 3 物理法4 1 3 1 4 分解法4 1 3 2 肥料化技术4 1 3 4 能源化技术一5 1 4 亮斑扁角水虻生理习性特征及应用价值研究进展5 1 4 1 亮斑扁角水虻生理习性特征5 1 4 2亮斑扁角水虻应用价值研究进展7 1 4 2 1 减少粪便积累和污染7 1 4 2 2 控制粪便中的有害微生物7 1 4 2 3 控制粪便中家蝇孳生8 1 4 2 4 用于动物饲料添加剂8 1 5昆虫蛋白饲料的开发与应用8 1 5 1 昆虫的营养价值9 1 5 2 昆虫源蛋白饲料的开发1 0 1 5 2 1 黄粉虫1 0 l - 5 2 2 蝇蛆。l l 1 5 2 3 蚯蚂l 。l l 1 5 2 3 蚕蛹粉1 l 1 5 3 昆虫蛋白饲料在畜禽养殖上的应用1 1 1 6 亮斑扁角水虻处理畜禽粪便的应用前景及需解决的问题1 2 1 7本课题的研究内容及意义。1 3 第二章利用亮斑扁角水虻幼虫处理猪粪便接种量的优化及剩余残料对小白菜产量 的影响15 2 1 前言15 2 2 材料和方法1 7 2 2 1 实验材料17 2 2 2 实验器材18 2 2 3 亮斑扁角水虻幼虫处理猪粪便小样试验研究l8 华中农业人学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 2 2 3 1 实验方法与步骤一l8 2 2 3 2 实验结果及分析一1 9 2 2 4 亮斑扁角水虻幼虫处理猪粪便中样试验研究2 0 2 2 4 1 实验方法与步骤2 0 2 2 4 2 实验结果及分析2 l 2 2 5 利用亮斑扁角水虻转化猪粪便后剩余残料作为有机肥对小白菜产量的 影响2 1 2 2 5 1 实验方法与步骤2 l 2 2 5 2 观测的项目与方法一2 2 2 2 5 3 实验结果及分析2 2 2 3 讨j 沦2 3 第三章以牛粪为主要基质与猪粪或鸡粪配比后亮斑扁角水虻转化条件的优化2 5 3 1 前言2 5 3 2 实验材料2 6 3 3 试验器材2 6 3 4 实验方法2 6 3 4 1 以牛粪为主要基质与猪粪或鸡粪配比后理化性质的测定2 6 3 4 2 以牛粪为主要基质与猪粪或鸡粪配比比例的优化2 7 3 4 3 接种量小样实验2 8 3 4 4 接种虫龄小样实验2 8 3 5 统计分析2 8 3 6 结果与分析2 8 3 6 1 以牛粪为主要基质与猪粪或鸡粪配比比例的优化2 8 3 6 2 接种量小样实验3 0 3 6 3 接种虫龄小样实验31 3 7 讨论3 2 总结及展望3 5 参考文献3 6 攻读硕士期间发表的研究论文4 2 致 射4 3 利用亮斑扁角水虻转化畜禽粪便工艺条件的优化及应用 摘要 亮斑扁角水虻幼虫是一种营腐生性的昆虫幼体，其取食范围广泛，利用亮斑扁角 水虻处理猪粪便，一方面，减少猪粪便的臭气和其中氮的含量，降低其对环境的污 染；另一方面，处理完猪粪便后亮斑扁角水虻虫体的蛋白和脂肪含量都很高，可以 作为动物蛋白饲料添加剂，经过处理后的猪粪残料也是一种良好的生物有机肥料。 本文主要通过小样实验和中试实验，对亮斑扁角水虻幼虫处理猪粪便的最佳接种量 进行了优化，以便使粪便得到充分处理，同时使虫体的营养成分最高( 主要是蛋白 含量) 。研究结果表明：在小样实验中，通过对收获后虫体的粗蛋白含量、总增重和 转化率三个指标的分析，虫粪比为5 0 0 头l k g 和1 0 0 0 头l k g 这两个接种量比较合适。 在进一步的中样实验中，根据同样的三个指标的分析，在5 0 0 头l k g 和1 0 0 0 头l k g 两个接种量中1 0 0 0 头l k g 为最佳接种量。这为以后利用亮斑扁角水虻处理猪粪便大 规模产业化提供理论基础。 本文还研究了猪粪利用亮斑扁角水虻转化后虫体与剩余残料分离，其中剩余残 料作为有机肥对小白菜产量的影响。结果表明：当剩余残料总养分含量为商品有机 肥的2 倍时能显著促进小白菜的株高、叶宽和株重的增加，与对照组相比分别增产 1 5 0 4 、1 6 3 8 和5 7 7 3 ，比商品有机肥的增产幅度分别为1 1 3 8 、1 4 9 6 和 4 5 3 6 。小白菜盆栽实验表明剩余残料作为有机肥可以显著增强土壤的肥力，促进 小白菜的生长，提高小白菜的产量，具有广阔的商业前景。 研究发现牛粪湿度高达8 4 以上，有机质含量相对较低，利用亮斑扁角水虻直 接处理转化效率较低，周期长，但是利用亮斑扁角水虻摄食的广谱性，将牛粪通过 与其他含水量相对低，有机质含量高的废弃物如猪粪或鸡粪进行组合配比，从而提 高废弃物的利用率和水虻蛋白含量。本研究将1 0 0 0 头1 0d 虫龄的亮斑扁角水虻幼 虫( 约3 龄左右) 接入到以牛粪为主要机质与猪粪或鸡粪进行配比，猪粪或鸡粪比 例分别为：1 0 、3 0 和5 0 ，牛粪与猪粪或鸡粪总量为l k g 的8 种配比组合的粪 便中，在相同条件下进行培养，当亮斑扁角水虻幼虫4 0 出现化蛹后收获，对虫体 和残料进行分析发现，牛粪与猪粪配比效果比牛粪与鸡粪配比效果好，同时发现以 牛粪为主，与猪粪混合的最佳配比比例为1 ：1 。然后在以最佳配比条件下对接种量和 亮斑扁角水虻虫龄进行了优化，研究结果表明最佳接种量为1 5 0 0 头l k g 和最佳虫龄 为8d 。在此研究结果的基础上，可以构建一个稳定地和有效地利用亮斑扁角水虻转 化牛粪便的处理系统。 关键词亮斑扁角水虻；畜禽粪便；接种量；虫龄；小白菜；有机肥；产量 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 a b s t r a c t t h eb l a c ks o l d i e rf l yl a r v ai sak i n do fs a p r o p h y t i ci n s e c tl a r v a ，f e e d i n go naw i d er a n g e u s i n gb l a c ks o l d i e rf l yl a r v at od i g e s ts w i n em a n u r e ，o nt h eo n eh a n d , i tc a nr e d u c eo d o r , t h en i t r o g e nc o n t e n ta n di t si m p a c to nt h ee n v i r o n m e n t ；o nt h eo t h e rh a n d , a f t e rs w i n e m a n u r ew a sd i g e s t e dc o m p l e t e l y , t h el a r v a e p r e p u p u ec o n t a i nh i g hp r o t e i na n df a tc o n t e n t ， w h i c hc a nb eu s e da sf e e da d d i t i v e s ，w h a t sm o r e ，t h es w i n em a n u r ea f t e rt r e a t m e n ti sa g o o do r g a n i cf e r t i l i z e r t h em e t h o do fs a m p l ee x p e r i m e n ta n dp i l o tp l a n tt e s tw a su s e dt o a f f i r ma no p t i m a lr a t i oo fm a n u r ea n dt h ei n s e c t s ，i no r d e rt od i g e s tt h em a n u r ea d e q u a t e l y , w h i l eo b t a i nt h eh i g h e s tn u t r i t i o n a lc o n t e n to ft h ei n s e c t s ( c r u d ep r o t e i nc o n t e n t ) t h e r e s e a r c hd e m o n s t r a t e dt h a tt h eb e s tp r o p o r t i o no fl a r v a ea n ds w i n em a n u r ew a s5 0 0l a r v a e lk gl a r v a ea n d10 0 0l a r v a e lk g ，a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so ft h ec r u d ep r o t e i nc o n t e n to f i n s e c t s ，t h eg a i n e dw e i g h ta n dt h ec o n v e r s i o nr a t e i nt h ef u r t h e rp i l o tp l a n ts t u d y , w e f o u n dt h eo p t i m a lp r o p o r t i o no ft h el a r v a ea n dt h es w i n em a n u r ew a s10 0 0l a r v a e lk g f r o mt h ea b o v e - m e n t i o n e dp r o p o r t i o n ，a c c o r d i n gt ot h ea b o v et h r e ep a r a m e t e r s t h i sr e s e a r c ha l s od e m o n s t r a t e dt h a tt h er e s i d u ew h i c hs e p a r a t e da f t e rt h es w i n e m a n u r ew a sc o n v e r t e db yt h eb l a c ks o l d i e rf l yc o m p l e t e l y , a st h eo r g a n i c f e r t i l i z e ra f f e c t t h ey i e l da n dq u a l i t yo ft h eb r o s s i c ac h i n e n s i s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h er e s i d u ea st h e o r g a n i c f e r t i l i z e rw h i c ht h eo r g a n i cc o n t e n tw a st w i c em o r et h a nt h ec o m m e r c i a lf e r t i l i z e r c o m p a r e dw i t ht h ec o n t r o lt r e a t m e n tc o u l db ea b l et oi m p r o v et h eh e i g h tb y15 0 4 ，t h e w i d t ho fl e a fb y1 6 3 8 a n dt h ew e i g h tb y5 7 7 3 c o m p a r i n gw i 也t h ec o m m e r c i a l f e r t i l i z e r , i ti n c r e a s e db yl1 3 8 ，1 4 9 6 a n d4 5 3 6 r e s p e c t i v e l y t h e r e b y , t h ep o t t e d p l a n te x p e r i m e n ti n d i c a t e dt h a tt h er e s i d u ec a ni n c r e a s es o i lf e r t i l i t y , p r o m o t et h eg r o w t h o fb r o s s i c ac h i n e n s 西a n de n h a n c et h ey i e l do ft h eb r o s s i c ac h i n e n s i ss i g n i f i c a n t l yw i t ha b r o a dp r o s p e c t t h em o i s t u r ec o n t e n to fd a i r ym a n u r ei sa sh i g ha sm o r et h a n8 5 a n dt h eo r g a n i c c o n t e n ti sl o w , i fu s i n gt h eb l a c ks o l d i e rf l yt od i g e s td i r e c t l y , t h ec o n v e r s i o nr a t ew i l lb e l o wa n dt h ec y c l ew i l lb el o n g ，h o w e v e r , a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i co ft h ew i d er a n g e f e e d i n g ，d a i r ym a n u r ea st h em a i nc o m p o n e n tm i xw i t ho t h e rm a n u r e sw h i c hc o n t a i nl o w m o i s t u r ec o n t e n t , h i g ho r g a n i cc o n t e n ts u c h 硒s w i n em a n u r eo rp o u l t r ym a n u r ei no r d e r t oi m p r o v et h ec o n v e r s i o nr a t ea n dp r o t e i nc o n t e n t i nt h i ss t u d y , 10 0 010 d - l a r v a ew e r e c o u n t e di n t ot h em i x t u r eo fd a i r ym a n u r ea n ds w i n eo rp o u l t r ym a n u r ei np r o p o r t i o no f 10 、3 0 a n d5 0 t h et o t a lq u a l i t yw a slk g e a c ht r e a t m e n tw a si nt h es a m ec o n d i t i o n , d a i l yo b s e r v a t i o n sw e r em a d eu n t i l4 0 l a r v a eh a dr e a c h e dt h ep r e p u p a ls t a g e a f t e r h a r v e s t e d , t h ep a r a m e t e r ss h o w e dt h a tt h e5 0 d a i r ym a n u r em a t c h e dw i t h5 0 s w i n e m a n u r eo r5 0 t h ep o u l t r ym a n u r ei st h eb e s tr e s p e c t i v ep r o p o r t i o n ，h o w e v e r , c o m p a r e d w i t ht h et w om a t c h e s ，t h ef o r m e ro n ei sb e a e rt h a nt h eo t h e r i nd e t a i l ，t h ef o r m e ro ft h e c o n v e r s i o nc y c l ei sa tl e s tt w od a y ss h o r t e r , c o n v e r s i o nr a t ea n dt h et o t a ln c o n t e n to f p r e p u p a ea r ea l s oh i g h e r s ot h eo p t i m u mm a t c hi s 5 0 5 0m i x t u r eo fd a i r ym a n u r ea n d s w i n em a n u r e t h ec o n d i t i o no f c o n v e r s i o ni so p t i m i z e d ：t h eo p t i m u mi n o c u l a t i o na m o u n t a n dt h ei n s t a r sa r e15 0 0l a r v a e 1k ga n d8 - d o l d ，r e s p e c t i v e l y b a s e do nr e s u l t sf r o mt h i s s t u d y ，a l le f f i c i e n ta n ds u s t a i n a b l ed a i r yw a s t em a n a g e m e n tp l a nw i t ht h eb l a c ks o l d i e rf l y c a nb ed e v i s e d k e y w o r d s ：b l a c k s o l d i e rf l y ；l i v e s t o c ka n dp o u l t r ym a n u r e ；i n o c u l a t i o na m o u n t ； i n s t a r s ：o r g a n i cf e r t i l i z e r ：b r o s s i c ac h i n e n s i s ；y i e l d i i i 利用亮斑扁角水虻转化畜禽粪便工艺条件的优化及应用 第一章前言弟一旱月ui 1 1 畜禽养殖业的现状 随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，动物性食品在人们的饮食结构中 所占的比例越来越高。据联合国粮食及农业组织的资料，近1 0 多年来，全球养殖业 出现了前所未有的发展，其发展以规模化、集约化经营为特点。我国的畜禽养殖业 自1 9 4 9 年以来得到了飞速发展。2 0 0 8 年，全国生猪出栏6 0 9 6 0 万头，增长7 9 ；猪肉 产量超过4 4 7 0 万吨，猪肉占全国肉类总产量的6 2 5 ；生猪总产值达至u 6 4 4 3 5 亿元， 占畜牧总产值的4 8 4 。据统计，全国出栏5 0 头以上的规模养猪专业户和商品猪场共 2 2 4 4 万个，出栏肉猪占全国出栏总量的比例达到4 8 4 ，其中年出栏万头以上的规 模猪场有1 8 0 0 多个，生猪产品出口额达到9 0 8 亿美元，占畜产品出口总额的2 2 4 ； 1 9 4 9 年牛存栏1 2 8 6 6 3 万头，是1 9 7 8 年的1 8 3 倍，占世界总量的8 4 ，2 0 0 4 年全国奶 牛存栏1 0 6 3 万头，比1 9 9 8 年增长了1 4 9 ，年均增长1 6 4 ( 王慧军，2 0 0 8 ) ，目前 我国养牛业的现状是中小规模养牛场占主体地位，据统计，至u 2 0 0 7 年末，小规模饲 养场户生牛存栏量仍占全国总存栏牛数量的5 0 ；羊存栏达至u 2 9 3 1 9 0 万只，是1 9 7 8 年的1 6 7 倍，占世界总量的1 5 7 ；存栏家禽4 1 7 0 4 7 7 万只，是1 9 7 8 年的5 3 倍，占世 界总量的3 0 ，自1 9 9 4 年一跃成为世界畜牧生产大国，2 0 0 7 年末我国家禽出栏量为1 1 4 亿只，比2 0 0 6 年的1 0 1 8 亿只增加了1 2 2 亿只；家禽存栏量为5 6 亿只，比2 0 0 6 年的5 3 6 亿只增加了2 4 亿只：我国家禽养殖业快速发展，综合生产能力显著增强，已成为农 民增收的重要来源，禽类产品也成为最受消费者欢迎的蛋白产品之一。 1 2 畜禽养殖业造成的粪便污染现状 改革开放以来我国畜禽养殖业迅速发展。不仅为满足城市居民的物质生活提供 了有力的保障，同时也产生了巨大的经济效益。我国是一个拥有1 3 亿人口的农业大 国，农业人d 9 亿多。我国禽蛋产量已经跃居世界第l 位，蛋的人均占有量达到1 6 k g ， 超过世界平均水平。目前全国畜牧业产值达至u 4 0 0 0 亿元以上，占农业总产值1 3 以上， 在中国农村经济中畜禽养殖业已成为最活跃的增长点和主要的支柱产业。但随着畜 禽养殖业规模的不断扩大，畜禽废弃物的排放量也日益增加。我国每年产生畜禽粪 便2 6 亿t ，是世界上农业废弃物产出量最大的国家，是我国固体废弃物产生量的2 4 倍，畜禽粪便化学耗氧量的排放量已达到9 l1 8 万t ，远远超过工业废水和生活废水的 排放量；而绝大多数畜禽粪便没有被作为一种资源利用，随意丢弃或者排放到自然 环境中，使一部分资源变为污染源，对生态环境造成了极大的影响。 国家环保总局对全国2 3 个省、自治区、直辖市进行规模化畜禽养殖业污染情况 调查，结果显示，规模化畜禽养殖业污染呈现三大突出问题：一是粪便排放量大： 二是畜禽污染物波及面广且危害大，畜禽粪便的c o d 排放量已经远远超过工业与生 华中农业大学2 0 10 届硕士研究生学位论文 活污水排放量之和；三是呈现较为严重的生态压力。调查还显示，我国畜禽粪便的 总体土地负荷警戒值已经达n o 4 9 ( 正常值应小于o 4 ) ，这个值已体现出一定的环境 胁迫水平和比较严重的环境压力。同时调查结果还发现，全国9 0 的规模化畜禽养 殖场未经过环境评价，6 0 的养殖场缺乏必要的污染防治措施，畜禽养殖产生的污 染己成为我国农村地区面源污染的主要来源( 杨进，2 0 0 2 ) 。据资料表明，一个l 万 头猪场平均每天的粪便排放量达1 7 5t ，其中氮和磷的排放量分别达到1 0 5k g 和7 0 埏，据预测2 0 2 0 年中国畜禽粪便总量将达至1 j 4 2 4 4 0 0 万t ( 张福琐，2 0 0 6 ) 。由于大部 分养殖场未能对畜禽粪便进行有效的处理和利用，并且未经处理的粪便随意堆放， 导致大量的氮磷流失，造成空气、土壤和水体污染。畜禽养殖业已经成为农村面临 污染的主要因素和污染治理的主要对象之一。 1 2 1 空气污染 有研究结果表明，畜禽养殖场中检测出的有害气体约2 0 0 种。其污染主要是畜 禽的粪尿、畜产品废弃物等处理不及时，在高温下迅速腐败分解，发酵和分解后产 生的氨气和硫化氢等臭味气体，排放到大气中，将会使臭味成倍增加。同时产生的 硫醇、苯酸、挥发性有机酸、吲哚、粪臭素、乙醇及乙醛及多种低级脂肪酸等有毒 有害气体，由畜舍经风机排出或舍外堆肥处散发出来污染空气，导致空气中含氧量 相对下降，从而使动物及人的身体免疫力下降，呼吸道疾病频发，最后影响畜禽产 品质量。l e 等( 2 0 0 6 ) 认为饲料中粗蛋白和碳水化合物可能是在猪场产生恶臭气味 起主要的作用，比如当猪饲料中蛋白含量减少了，则猪粪便中氨的浓度和p h 值都 将会降低，这样就导致猪粪在储存和猪粪再利用过程中n h 3 的挥发就会急剧减少 ( p o r t e j o i ee ta 1 ，2 0 0 4 ) 。 1 2 2 对水体的影响 一般畜禽粪便进入水体存在两种方式：饲养过程中直接排放进入和堆放过程中 因雨水冲刷或其他原因进入。粪便废水中主要含有大量的腐败的碳、氮、磷、有机 质和微生物等，如果不经过处理直接或间接地排放到水体中，将导致水体严重污染， 如水体富营养化和水质严重恶化等( 黄海龙等，2 0 0 7 ) 。畜禽污水排入鱼塘和河流中， 水体氮、磷达到一定浓度时，藻类和其他水生植物大量繁殖，死亡分解后消耗水中 的溶解氧，致使水体发臭恶化( 沈根祥等，1 9 9 4 ) ，从而会导致对有机物污染敏感 的水生生物逐渐死亡，严重威胁着水产养殖业的发展( 汪建飞等，2 0 0 6 ) 。 畜禽粪便过量施用，n 、p 等物质可使水体富营养化，富营养化后导致水体中硝 酸盐和亚硝酸盐浓度的迅速升高，人畜如果长期或大量饮用就会诱发癌变。有机质 在厌氧条件下，会分解产生甲烷、硫化氢等大量对人畜有毒的气体，以及有毒藻类 排放的大量毒素，破坏水体生态平衡，最后会引起对鱼类和人引起严重的毒害：粪 尿中含有病菌、病毒，直接排入水体可能导致流行病的传播( 李庆康等，2 0 0 0 ) 。 2 利用亮斑扁角水虻转化畜禽粪便工艺条件的优化及应用 若粪尿渗入地下水将会导致水中的硝酸盐、有机质浓度增高，也会造成地下水( 包 括井水) 受到各种严重的污染。 1 2 3 土壤污染 畜禽粪便长期大量堆积，不仅仅占据土地，而且直接腐蚀农田，而失去或大大 降低生产能力。同时粪便中含有大量的钠盐和钾盐以及含氮化合物在土壤微生物的 作用下，通过氨化、硝化等生物化学反应过程后，导致土壤中硝酸盐含量日渐增高， 而硝酸盐是潜在的致癌物；磷、铜等吸附在土壤表面，与土壤中的钙、铜、铝等元 素结合生成不溶性的复合物，造成土壤板结使土壤的通透性降低，危害植物；饲料 中过量添加微量元素以及有机砷制剂，过量砷的摄入会使人体内巯基酶失活，导致 细胞代谢紊乱，影响身体健康。所以如果农田长期大量使用未经处理的畜禽粪肥，最 终会通过食物链给人类的健康造成潜在的危害。 1 3 畜禽养殖业废弃物资源化处理的技术现状 畜禽粪便处理技术经过多年的实践与发展，己日趋成熟。目前畜禽废弃物资源 化处理的技术主要为以下三种。 1 3 1 饲料化技术 畜禽粪便含有大量未被吸收的营养成分，如粗蛋白质、粗脂肪、无氮浸出物、 c a 、维生素等。但是畜禽粪便中带有许多各种各样潜在的病原菌，只有经过高温、 膨化等无害化处理后方可用作饲料来直接进行饲养。用经无害化处理的饲料喂养畜 禽是安全的；只要控制好畜禽粪便的饲喂量，就可以避免发生中毒。目前将畜禽粪 便饲料化有以下几种方法。 1 3 1 1 用新鲜粪便直接做饲料 该方法主要适用于鸡粪。由于鸡的消化肠道短，从吃进到排出大约需4h ，吸收 能力差，最后约有7 0 左右的营养物质未被消化吸收而排出体外，因而鸡粪中含有 丰富的营养物质，尤其富含粗蛋白、矿物质及微量元素等，对水产养殖和家畜饲养 具有很好的营养效果。在排泄的新鲜鸡粪便干物质中粗蛋白含量为2 3 3 1 3 、粗 脂肪8 1 0 ，其中氨基酸含量不低于玉米等谷物饲料，此外还含有丰富的微量元 素、维生素和一些未知因子。因此，可利用鸡粪作为饲料来饲养牛、鱼及猪具有廉 价、优质的效果。 1 3 1 2 青贮 此法最为简便、有效、完善。由于粪便中碳水化合物的含量低，不宜单独青贮， 在控制好足够的水分( 4 0 7 0 ) 的基础上和一些含有可溶性碳水化合物的禾本科 青饲料一起青贮，搭配比例为l ：l ，保持青贮容器为厌氧环境，则就可保证青贮质量。 青贮法带来的好处是不仅可防止粪便中粗蛋白损失过多，而且可将部分非蛋白氮转 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 化为蛋白质，杀灭几乎所有有害微生物，最后还可以提高适口率和吸收率。例如， 用6 5 新鲜鸡粪、2 5 青草( 切短的青玉米秸) 和1 5 麸皮混合青贮，经过3 5d 发 酵，即可用作饲料。 1 3 1 3 物理法 粪污处理的物理法主要包括日光自然干燥、高温快速干燥、烘干膨化处理、热 喷处理等，这些方法各有其优缺点。日光自然干燥法适合于小规模养殖场，是利用 阳光照射进行干燥的方法，成本低，投资小，操作简单易行，但是其中有机质损失 严重，且受季节等条件影响大，对杀灭病菌和寄生虫卵及除臭效果不理想，更重要 的是会产生大量臭气，严重的污染环境。高温快速干燥法是指采用干燥机进行人工 干燥，可充分保留畜禽粪便中的养分，且不受天气影响，粪便除臭灭菌去杂草的效 果显著，但是一次性投资较大，能耗也较大，产生的臭气形成二次污染，肥效由于 过高的温度而降低。烘干膨化处理法是使肥料蓬松利于吸收，除臭灭菌效果显著， 但投资较大，成本较高( 约占成本的6 0 ) 。 1 3 1 4 分解法 将在自然界中处于分解者地位的具有优良品种的蝇、蚯蚓和蜗牛等低等动物引 入到分解畜禽粪便处理技术中，在微生物的协同作用下，利用自身含有的丰富的酶 系统将有机质迅速分解，转化成易于利用的营养物质，加速了堆肥稳定化过程( 孙 振钧，2 0 0 4 ) ，从而达到既提供动物蛋白质用于动物饲养又能处理畜禽粪便的目的， 而且可以获得高效、稳定的有机肥料促进作物生长和提高产量。这种方法不仅具有 经济效益而且生态效益显著，然而此法还存在很多技术难题未解决，如前期畜禽粪 便灭菌、蝇蛆的脱水处理、蜗牛的收集技术、蚯蚓的饲喂等，还加上所需温度要求 比较苛刻，而难以实现全年生产，故尚未得到大范围的推广。一旦这些技术难题得 到解决，该项技术会有良好的发展前景( 戴洪刚等，2 0 0 2 ；陈巧燕等，2 0 0 6 ) 。 1 3 2 肥料化技术 畜禽粪便中含有大量的有机物及丰富的氮、磷、钾等营养物质，是作为有机肥 的宝贵资源。目前研究最多，应用较广泛且最具有前景的是堆肥法( 黄国锋等，2 0 0 3 ) 。 好氧堆肥处理是实现畜禽粪便无害化、减量化、资源化、产业化的一种最为有效的 方法，因其具有运行费用低、处理量大、无二次污染等优点，近年来己成为世界各 国资源、环保领域的一个研究热点( c i a c x i t ac e ta 1 ，1 9 9 3 ) 。堆肥化过程不仅可以 杀死粪便中的各种病菌及杂草种子使粪便达到无害化，还会生成大量可被植物吸收 利用的有效养分，并合成新的腐殖质，是构成土壤肥力的重要物质；处理成熟的堆 肥不仅是一种优质的肥料，还是一种很好的土壤改良剂，可以改善土壤的理化性质。 向收集到的畜禽粪便中掺入化学调理剂或高效发酵微生物如e m ( 有效微生物 群) ，调节粪便中的碳氮比，再控制适当的温度、水分、p h 进行发酵。利用该方法 4 利用亮斑扁角水虻转化畜禽粪便工艺条件的优化及应用 处理粪便的具有许多优点，比如：粪便处理时间短，投资省，粪便处理效率高，并 且较干燥，容易包装、撒施，而且有利于作物的生长发育。堆肥存在的问题主要在 于处理过程中有n h 3 的损失，不能完全控制臭气，而且堆肥需要的场地大，处理所 需要的时间长。 1 3 4 能源化技术 农业废弃物是农村能源的重要组成部分，畜禽粪便的能源化利用在解决农村能 源短缺和环境污染方面有重要价值( 孙永明等，2 0 0 5 ) 。畜禽粪便转化成能源的主 要途径是通过厌氧发酵为核心的能源环保工程来实现的，目前研究最多、最有发展 前景的也是这种方法。在能源短缺的今天，利用农村废弃物资源化处理，发展沼气 工程，已成为解决农村用能、培肥地力、防治农业污染、清洁生产的双赢之举。采 用厌氧消化法具有低成本、低能耗、占地少、负荷高等优点，是一种有效处理粪便 和资源回收利用的技术。现代的工业化高效厌氧沼气技术不受外界温度和环境条件 的影响，以沼气或电作为能源，自动控制反应器内的温度。目前，这种工艺已经成 熟，很多地方已经建立了沼气池，据调查，全国已建成大中型沼气工程4 6 0 多座， 池容积达到1 3 万m 3 ，年处理农业废弃物3 0 0 0 万t ，全年产气达2 0 0 0 万m 3 ( 吴华忠， 2 0 0 1 ) 。但是由于沼气制作过程是一个严格的厌氧过程，对此许多农村居民往往不 易把握沼气池中的厌氧环境，有机碳氮比，温度以及p h 值，成为用畜禽粪便制作 沼气的一个障碍( 单吴书等，2 0 0 7 ) 。此外，沼气技术是一次性投人大、成本回收 慢的污染治理技术，加大了推行的困难( 宋彦勤等，2 0 0 2 ) 。 1 4 亮斑扁角水虻生理习性特征及应用价值研究进展 1 4 1 亮斑扁角水虻生理习性特征 亮斑扁角水虻( h e r m e t i ai l l u c e n sl ) 是一种世界性分布的双翅目水虻科重要的 营腐蚀性昆虫( m a y , 1 9 6 1 ) ，其幼虫在自然界以腐烂的有机物和动物粪便为食，在 4 0 0 s 4 5 0 n 都有分布( 喻国辉等，2 0 0 9 ) 。j a m e s ( 1 9 3 5 ) 对美国的h e r m e t i a 属昆虫 进行了详细的描述。亮斑扁角水虻成虫体长约1 3m m 2 2m m ，最早由l i n n a e u s 于1 7 3 8 年描述并定名( m a y , 1 9 6 1 ) 。亮斑扁角水虻目前在全球的热带和温带大部分地区都 有分布( 安新城等，2 0 0 7 ) 。在我国很常见，已知1 7 0 余种，在北京、河北、福建、 广东、广西、海南等地区都有标在自然界中，亮斑扁角水虻在腐烂潮湿的有机物周 围的干燥缝隙中产卵( s h e p p a r d e ta 1 ，2 0 0 2 ) 。 幼虫以潮湿的有机物养分生活。亮斑扁角水虻整个生活周期分为5 个阶段，分 别为卵、幼虫期、前蛹期、蛹期、成虫期，幼虫生长到前蛹期就不再进食，身体由 白色转为黑褐色，以化蛹来越冬。m a y ( 1 9 6 1 ) 对亮斑扁角水虻的不同虫态生物学 特性进行了详细的描述。在适宜的环境下，它的生活周期一般为4 0 天左右。本记录， 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 一般在每年5 月至1 1 月出现。亮斑扁角水虻具有很广的p h 耐受性，并且在柑橘类 水果腐败物中生长旺盛，这一发现与b r u e s 发表的在p h 为5 7 的水中发现的一种 s t r a t i o m y i d a e 的数据相符( b r u e s ，1 9 2 8 ) ，这一特性也决定了其具有取食的广谱性。 在自然界中，亮斑扁角水虻习惯在腐烂潮湿的有机物周围的干燥缝隙中产卵 ( s h e p p a r d e t a l ，2 0 0 2 ) 。卵的孵化时间因季节、地区和温度的差异而变化，一般为 4d 1 4d ，如在新西兰的室温下，亮斑扁角水虻的卵在2 月需要5d 孵化，在4 月则 需7d - 1 4d 孵化( m a y ，1 9 6 1 ) ，b o o t h 和s h e p p a r d ( 1 9 8 4 ) 报道亮斑扁角水虻的卵 在2 4 条件下孵化需要4 - 3d ，7 2h 时出现红色眼点，8 4 h 时出现胚胎的运动。 亮斑扁角水虻的幼虫共有6 个龄期，刚孵化的幼虫呈不透明乳白色，头部栗色， 大小约1 8l l l n l 0 4n l i 1 ，1 - 4 龄的幼虫的颜色保持不变，不同龄期的差别在于虫 体大小和稍微改变的头部外形。6 龄幼虫即预蛹，首次在卵孵化1 8d 后观察到预蛹， 这一龄期的幼虫表皮变得非常黑，软毛变得长而粗糙，头部变得更加几丁质化，单 眼突出，口器简化和固定，即使长期缺乏水分，这一龄期的幼虫仍然能够存活。这 个龄期的幼虫被认为不再取食。但是，当它们被置于染色的蝇类养殖饲料中3 天后， 解剖发现内脏被染成相似的颜色。 蛹期在稳定的室温下大约需要9d 一1 0d ，无法从发育成熟的幼虫确切区分性别， 但有证据显示，2 1m m 一2 3m m 预蛹羽化出的雌虫较多，而1 7m m - 1 8m i l l 预蛹羽化 出的雄虫较多( m a y ，1 9 6 1 ) 。f u r m a n 等( 1 9 5 9 ) 报道，在2 1 到2 8 的变温环境 里，预蛹可以持续2 周到5 个月。 亮斑扁角水虻h e r m e t i ai l l u c e n s 成虫体型较大，体长可以达到1 3m m - 2 01 t l l n 。亮 斑扁角水虻雌雄成虫的触角形状一致，双眼分开( j a m e s ，1 9 8 1 ) ，雄虫体型比雌虫 小，可以通过生殖器官区分雌雄。雄成虫比雌虫提前1d - 2d 羽化( t o m b e r l i na n d s h e p p a r d ，2 0 0 2 ) ，成虫在提供水而不提供食物的条件下，可以存活1 0d 到1 4d ，在 野外，亮斑扁角水虻主要依靠体内储存的脂肪维持生命，野生亮斑扁角水虻体内脂 肪的含量占到干物质含量的3 5 ，雌虫羽化后2d 卵母细胞才出现，交配后2d 才 出现卵。野外的亮斑扁角水虻在产卵后即死亡，主要是体内脂肪耗尽。亮斑扁角水 虻不能在羽化后及时成功交配，将影响到卵块的大小，主要是卵母细胞会被重新吸 收用于支撑呼吸作用( t o m b e r l i ne ta l ，2 0 0 2 ) 。 亮斑扁角水虻交配行为通常发生在有强烈阳光的正午时分，尤其是温度较低的冬 天，阳光是能够诱导产生交配行为的主要环境因子。亮斑扁角水虻的交配行为在飞 行过程中进行，雄成虫在空中追逐雌成虫，并迅速进行交配器的对接，然后落在附近 的叶片或地面上，头背向、尾相