


“吃进去的是油腻腻的餐厨垃圾和臭烘烘的畜禽粪便,排泄出来的是有机肥料,自身还是高蛋白的动物饲料,鸡鸭鱼个个都爱吃,全身都是宝。”生命科学技术学院张吉斌教授一边说着话,一边拨弄着养在盆子里密密麻麻的宝贝虫子。成虫长相类似于苍蝇,不过略大,幼虫蠕动起来和蛆很类似。
为了解变废为宝的奥秘,9月6日下午,记者来到我校微生物农药国家工程研究中心,探访了这种爱吃垃圾的昆虫。
和苍蝇是亲戚,却不传播疾病
微生物农药国家工程研究中心的五楼天台上,有三个玻璃恒温室。每个温室内摆放着六、七个养虫笼,数以万计的成虫在里面飞舞。地上、架子上到处都是各色各样的塑料盆子,盆里蠕动的幼虫嗷嗷待哺。
这些形如苍蝇、四处飞舞的虫子,就是生科院水虻团队用了数年时间驯化出来的亮斑扁角水虻武汉品系。“它们可都是‘洋虫子’。”据张吉斌介绍,水虻原本是一种起源于南美洲的腐食性昆虫,取食动物的粪便和尸体,后随着二次世界大战扩散到欧洲和亚洲。
水虻一生周期只有40天时间,经卵、幼虫、蛹和成虫4个阶段,适合在25-35℃、湿度70%的环境中生活。水虻刚从卵孵化成幼虫后的5天左右,是处理餐厨垃圾、禽畜粪便最强的时期。待幼虫成长到15天的时候,就会化蛹,破蛹成虫后进行交配产卵,一只水虻一次可产800到1000个卵。
那人工饲养这种形如苍蝇、喜欢和垃圾粪便打交道的虫子,会不会传播疾病?水虻团队成员、生科院副教授郑龙玉介绍道,虽然水虻和苍蝇同属双翅目,算是亲戚,但一个是水虻科,一个是蝇科,生活习性可大不一样。
苍蝇总往人的家里飞,水虻却只喜欢往树林里钻,不和人类有任何接触。并且水虻体内含有一种“抗菌肽”成分,对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌有很强杀伤力,不仅不致病,还能杀死很多病原菌。
耗时三年驯化出武汉品系水虻,美洲企业想引进回国
2004年,我校著名生物学教授喻子牛赴美探亲时发现,美国德州农工大学正在和美国农业部合作一项水虻转化牛粪的课题。想到畜禽养殖业中最让人头疼的问题就是粪便处理,与害虫打了40年交道的喻子牛眼前一亮,决定转变研究方向。
中国没有专门研究水虻的机构,那如何在国内找到适合人工养殖的水虻品系呢?回国后,喻子牛查阅资料得知,全世界共有1600多个水虻品系,这种昆虫是世界性分布的。于是,他急忙将自己的研究生派往北京、福建、广东,翻找各地的枯枝烂叶,寻找水虻蛹。
花了一番大功夫后,学生们确实收集到了一些水虻蛹,但采集量太少,无法繁殖起来。正当科研踟蹰不前时,喻子牛的学生张吉斌找到了老师,告诉他自己居然在武汉市的郊外找到了一种水虻,“蛹和幼虫多得很。”
没想到,踏遍了祖国的大江南北,竟然在眼皮子底下找到了适合驯化的中国种水虻,经过鉴定,喻子牛把他命名为亮斑扁角水虻武汉品系。
虫子找到了,但繁育仍是个令人头疼的问题。水虻必须在自然光下交配产卵,但产卵季节恰巧是湖北少有阳光的阴雨季,而过了冬季水虻又会大量死亡。国内外昆虫学家对这个问题都没有好的解决办法,驯化工作再次陷入僵局,水虻团队只好硬着头皮逐个尝试人工光源,看能否找出适合水虻产卵的波长。
尝试了20多种光源后,一种工程上很常见的碘钨灯成了最佳选择。这种灯能达到太阳光百分之八、九十的效果,虫子终于能在人工养殖的条件下交配产卵了。下一步要解决的是如何让虫子在指定地点产卵。经过反复实验,水虻团队将虫体内能够刺激产卵的有效成分提取出来,做成引诱剂,涂抹在纸板上,让水虻在纸板的缝隙间定点产卵。
历时三年,生科院水虻团队终于找到并成功驯化了食量稳定、适合人工繁殖的中国种水虻。并通过逐年努力,武汉品系水虻的繁殖系统和后续工业化处理系统更加完善,成功实现产业化。
2015年,湖北省科技厅和武汉市科技局组织专家召开了成果鉴定会,顺利验收了水虻团队的课题成果。以中科院院士朱作言为代表的专家组认为,该项目开发了水虻大规模饲养以及水虻与微生物联合转化有机废弃物的工艺及后处理技术,为畜禽粪便、餐厨剩余物等有机废弃物的处理和循环高效利用提供了新技术,研究成果处于国际领先水平。
武汉品系水虻的高品质也引来国外企业的关注。近日,南美洲国家智利的一家大型畜牧企业,也想自己驯化出“变粪为宝”的虫子,可养出来的水虻比武汉品系体积小了三分之一。该企业相继在美国、韩国、中国等国家考察后,发现我校驯化出的水虻品系最出色,于是与水虻团队洽谈合作,想把南美洲飞出来的昆虫再引进回去,帮助他们解决畜禽粪便问题。目前,双方已达成初步合作协议。
小虫大胃口,1斤虫每天能吃2斤餐厨垃圾
水虻的食量有多大了?张吉斌教授告诉记者,这些不起眼的小虫食量惊人。“我们曾做过实验,将一块近三斤重的五花肉和一条蒸好的鲢鱼放入饲养盒内。盒里的几百只水虻幼虫,只用了5小时就将它们吃得干干净净。”
据专家测算,1斤虫一天能消灭2斤餐厨垃圾。张吉斌介绍,陕西省近年也引入华农驯化的水虻处理餐厨垃圾。在一餐厨废弃物资源利用无害处理中心,餐厨垃圾经过简单的分炼、发酵有机质、部分脱水等程序,就成为了水虻最爱吃的食物。该中心有水虻2吨左右,一年可吃掉餐厨垃圾1500余吨。同时,这些用餐厨垃圾养殖的水虻,可当作饲料、肥料等再利用。
水虻食量大,还不挑食。家禽粪便也合它的口味。“我国每年鸡粪、牛粪、猪粪等加起来超过40亿吨。”张吉斌介绍,目前畜禽养殖户普遍采用堆肥的方法处理畜禽粪便,才能将粪便腐熟成不烧苗的作物肥料;或者将鸡粪鸭粪直接卖给鱼塘老板。但到了十一、二月份,鱼塘就不用这些粪便作为鱼饲料了。因此,采用水虻处理这些畜禽粪便,大大解决了这些令养殖户头疼的问题。
经过多年的发展和学院的支持,张吉斌带领的水虻团队愈发壮大。副教授郑龙玉、博士后蔡珉敏等人陆续加入,团队开始采用和企业合作的发展方式。2014年,武汉市江夏区超拓生态农业公司老板贺超找到了张吉斌,想引进这种宝贝虫子,只是担心水虻食量不够,不能满足自家公司饲养的40万只羽蛋鸡的需求。
结果让贺超很满意,200平方米的养殖温室内,水虻每天可处理4到5吨鸡粪,尝到甜头的贺超目前正在扩大规模,准备用水虻解决鸡场全部粪便。
小虫用处多,可当饲料也可做化妆品原料
水虻不仅能解决掉畜禽粪便,还能有很高的附加价值,可以实现真正的零排放。
用畜禽粪便喂养水虻幼虫10到12天,水虻幼虫就会逐渐变黑,这是要化蛹的迹象,此时养殖户就会赶紧停止投食。这个阶段的幼虫可是他们眼中的宝贝,因为它富含大量的粗蛋白、脂肪、钙、磷等物质,此时的幼虫可烘干制成家禽、家畜和鱼类的上好饲料。
黄粉虫是鱼类养殖的高档饲料,但同样作为水产饲料,水虻的营养成分不比它差,并且更具优势。黄粉虫沾水即死,但水虻确能利用皮肤呼吸,在水中存活两个星期。活着的虫子鱼类更喜食,并且可以减少水中死虫子的数量,不易造成鱼塘的水体污染。
水虻养殖技术甚至改变了养殖户的产业结构。近日,江夏超拓生态农业公司老板贺超告诉记者,目前他已建成水虻研发大楼,从事水虻产品的深加工。他说,水虻除了可以处理家禽粪便外,本身附加值惊人。“它的幼虫当做活饲料,可以用来喂鸡、喂鸭、喂牛蛙、喂鱼等。”贺超介绍,目前他公司已和周边一些养殖企业联营,为他们供给水虻幼虫,“用水虻作蛋鸡饲料,蛋更光泽,味道也更好。”
贺超还介绍,进食畜禽粪便或餐厨垃圾的水虻,油脂含量非常高,可用作航空用油的原料、化妆品原料等。
微生物和昆虫结合起来治理餐厨垃圾
“水虻能够吃掉餐厨垃圾的50%到60%,但别小看剩余部分,那可都是不可多得的有机肥料。”张吉斌告诉记者,自己正将微生物和昆虫两个“拳头”结合起来,综合治理餐厨垃圾的问题。被处理完的剩余物,主要是食物残渣和虫粪,虫粪本就可以作为有机肥料直接施到田里,还可以与食物残渣一起用功能微生物稍作处理,转化成功能有机肥料。
张吉斌的团队除了水虻的相关研究,还在进行抗根际线虫微生物的研究。根际线虫是一种肉眼看不到的害虫,寄生在小麦、番茄等农作物的根际,吸收它们的营养,导致作物的百分之五十以上的减产甚至死亡,直接造成全球每年1000多亿美元的损失。
“最剧毒农药都杀不死土壤根际线虫,但利用微生物分泌的抗虫物质,就可以很轻松地解决掉线虫,这种微生物就来自我们的土壤中,因此分泌物对人类一点害都没有。”用这种功能有机肥种植出的作物,不仅是有机蔬果,还能抗虫抗害。
水虻的相关产业在湖北省极具发展前景。水虻团队副教授郑龙玉说:“湖北省是全国万头猪场最多的省份,养殖业的大量发展正好可以带动水虻产业的发展,零排放与循环经济会让经济效益达到最大化。”并且,武汉市人口众多,每天仅市内就会产生1000多吨餐厨垃圾,填埋和沼气发酵不环保且政府还要补贴经费,利用好水虻养殖,餐厨垃圾处理企业不仅不花钱还可以赚钱。