一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺
阅读说明：本技术 一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺 (Composting process for bioconversion of chicken manure fly maggots ) 是由 周瑛 王克维 朱凤香 姚燕来 洪春来 王卫平 朱为静 洪磊东 于 2021-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺,它先将50%～70%含水率的鲜鸡粪预堆制2-8天,再将含水率调控至65%-75%后,蝇蛆幼虫按9000-15000条/kg鸡粪密度均匀的撒在鸡粪表面,让蝇蛆幼虫自由进入鸡粪内取食和生长发育,3-10天后即可收集接近化蛹的高龄幼虫,产量相当于传统鸡粪蝇蛆生物转化工艺的1-2倍,蛆粪渣做堆进一步堆肥。本发明工艺流程简单,操作方便,成本低廉且能得到更高产量的蝇蛆蛋白,本发明的工艺不仅能够有效解决鸡粪堆积对环境的污染,破解蛋鸡肉鸡产业发展中鸡粪污染环境的发展瓶颈,还能在一定程度上解决国内饲料行业所需蛋白原料严重短缺等问题,对环境和食品安全工作有重要意义。(The invention discloses a composting process for bioconversion of chicken manure and fly maggots, which comprises the steps of pre-composting fresh chicken manure with the water content of 50-70% for 2-8 days, regulating and controlling the water content to 65-75%, uniformly scattering fly maggot larvae on the surface of the chicken manure according to the density of 9000 plus 15000 pieces/kg of the chicken manure, allowing the fly maggot larvae to freely enter the chicken manure for feeding and growth and development, collecting high-age larvae close to pupation after 3-10 days, wherein the yield is 1-2 times of that of the traditional chicken manure and fly maggot bioconversion process, and further composting the maggot manure residues. The process disclosed by the invention is simple in process flow, convenient to operate and low in cost, and can obtain fly maggot proteins with higher yield.)
技术领域
本发明涉及畜禽养殖固体废弃物处理领域，尤其涉及一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺。
背景技术
随着国民对美好生活的向往，人们对蛋白质消耗量也逐渐增加。鸡肉由于其脂肪含量低，营养丰富，目前已成为仅次于猪肉的第二大消费肉类。为获取优质蛋白质(鸡肉和鸡蛋)，出于经济的考量，畜禽养殖方式也逐步从分散饲养转变为区域化、机械化、集约化，且其扩大速度逐年飞速递增，鸡粪的排放量也在急剧的增加，鸡粪的不当处置会对地面、周边空气、地下水和土壤造成严重的污染。目前畜禽粪便资源化无害化处理的重要技术手段之一是好氧高温堆肥，然而畜禽粪便的高含水率要求添加木屑、稻草等辅料以降低含水率从而达到堆肥的条件要求，这无疑增加了堆肥的成本，且畜禽粪便堆肥过程中氨气释放也是个不小的环境问题。
蝇蛆是一种营养极其丰富的优质蛋白资源，含有丰富的蛋白质、脂肪酸、氨基酸、几丁质、多种维生素、矿物元素以及抗菌活性物质。蝇蛆粉替代饲料能有效地促进动物的生长，增强抵抗力，提高存活率，从而能有效减少抗生素的使用量，降低养殖中未被畜禽产品利用的抗生素排放到环境中造成的一系列抗生素风险问题。
我国作为农业和养殖大国，对优质有机肥和昆虫蛋白饲料有巨大的需求。因此，通过畜禽粪便养殖蝇蛆是一个能实现上述目标的有效途径。虽然人工养殖蝇蛆在我国也不少见，但养殖技术水平落后、蝇蛆产量低等仍是影响畜禽粪便蝇蛆生物转化的技术瓶颈。
发明内容
为获得高产量的优质蝇蛆蛋白和降低鸡粪堆肥的成本，本发明的目的在于提供一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺。为促进蝇蛆生物转化产业的发展，本发明系统地考察了鸡粪含水率、预堆置时间及蝇蛆幼虫接种量对蝇蛆产量的影响，建立了一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺。该工艺能显著降低鸡粪氨气的排放量，蝇蛆养殖后鸡粪的含水率能达到堆肥要求的50-65％，且经过蝇蛆养殖后的鸡粪呈现松软的颗粒状有助于直接快速升温发酵，能促进鸡粪堆肥进程。本发明不但可以降低堆肥成本，促进鸡粪堆肥进程，还可以收获相当于鸡粪总重量5％-15％的蝇蛆。
所述的一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺，其特征在于处理步骤如下：
步骤一：将鲜鸡粪含水率调控至合适范围后，再预堆制一定天数，用于蝇蛆生物转化；
步骤二：将一定量的蝇蛆幼虫接种剂均匀撒在步骤一处理后的鸡粪表面，让蝇蛆幼虫自由进入鸡粪内取食和生长发育，直至蝇蛆成熟；随后利用蝇蛆的避光性特性将蝇蛆(即接近化蛹的高龄幼虫)收集出来(蝇蛆成熟后将鸡粪铺设在一张黑色细孔网布上，采用人工清扫的方式，一层层将鸡粪的表层刮开，蝇蛆见光往下钻，最后使蝇蛆通过一张黑色细孔网布向下钻出，达到蛆粪分离的效果)，得到蝇蛆分离后剩下的粪渣；
步骤三：将蝇蛆分离后剩下的粪渣做堆进一步堆肥至腐熟。
所述的一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺，其特征在于步骤一中，鲜鸡粪的含水率在50％～70％，先在室温环境下预堆制2-8天，再将含水率调控至 65％-75％。
所述的一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺，其特征在于步骤二中，所述蝇蛆幼虫接种剂为麦麸与家蝇一龄幼虫的混合体；蝇蛆幼虫在鸡粪中的接种密度为9000～15000条蝇蛆幼虫/kg湿鸡粪。
所述的一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺，其特征在于步骤三中，蝇蛆分离后剩下的粪渣，其含水率在50～65％。
所述的一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺，其特征在于步骤二中，鸡粪中接种蝇蛆幼虫后，蝇蛆成熟时为淡黄色，蝇蛆成熟的时间为3-10天。
本发明的堆肥工艺中对鸡粪进行调控含水率时，调高鸡粪的含水率是通过向鸡粪中加入一定量的水分，调低鸡粪的含水率是将鸡粪在大棚室温环境下平铺自然晾干一定量的水分。
本发明的优点在于：本发明确定了一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺，即先预堆置2-8天，控制鸡粪含水率在65％-75％后，蝇蛆幼虫按9000-15000条 /kg鸡粪的密度接种，可得高产率的蝇蛆，产量相当于鸡粪总量的5％-15％；蝇蛆养殖后的蛆粪含水率为50％-65％，能降低堆肥的成本，提高堆肥质量。本发明所述方法在系统地考察了鸡粪含水率、预堆置时间及蝇蛆幼虫接种量对鸡粪蝇蛆生物影响后得出，其工艺流程简单，操作方便，成本低廉。若将该技术加以推广，能够有效解决鸡粪堆积对环境的污染，破解蛋鸡肉鸡产业发展中鸡粪污染环境的发展瓶颈，对环境和食品安全工作有重要意义。
附图说明
图1：不同含水率鲜鸡粪经蝇蛆处理前后鸡粪理化性质变化；
图2：蝇蛆在不同含水率鲜鸡粪养殖后的蝇蛆产量和品质的比较；
图3：鲜鸡粪不同接种量处理后鸡粪理化性质变化；
图4：鲜鸡粪不同接种量处理后的蝇蛆产量和品质比较；
图5：不同预处理鸡粪经蝇蛆处理前后理化性质变化；
图6：蝇蛆在不同预处理鸡粪养殖后的蝇蛆产量和品质的比较。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1：确定接种体最佳含水率的试验
一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺，其处理步骤如下：
步骤一：将含水率74.13％的鲜鸡粪在室温环境下预堆制2天，再将含水率调控至合适范围后，用于蝇蛆生物转化；
步骤二：将一定量的蝇蛆幼虫接种剂均匀撒在步骤一处理后的鸡粪表面，让蝇蛆幼虫自由进入鸡粪内取食和生长发育，直至蝇蛆成熟；随后利用蝇蛆的避光性特性将接近化蛹的高龄幼虫收集出来，得到蝇蛆分离后剩下的粪渣；
步骤三：将蝇蛆分离后剩下的粪渣做堆进一步堆肥至腐熟。
按照上述处理步骤，操作过程中的参数条件及实验结果如下：
1、试验地点与材料
在浙江省农业科学院蚕桑试验区大棚内进行，接种剂为麦麸(用于家蝇卵孵化)与家蝇一龄幼虫(孵化后不超过24h)的混合体。
2、实验设计
按鸡粪接种体的不同调控含水率设5个处理，在室温环境下先预堆制2 天后，再将含水率调控至56％～80％，随后再进行后续的接种蝇蛆幼虫。5个处理组鸡粪的调控含水率，分别为处理组A(56％含水率)、B(64％含水率)、 C(70％含水率)、D(74％含水率)、E(80％含水率)，每处理组进行3次平行试验。
将鸡粪先进行预堆制后，在确保鸡粪干物质质量相同的情况下，A、B、C、 D、E的处理组分别按8.86kg、10.83kg、13kg、15kg、19.5kg质量将鸡粪平摊于大小相同的塑料大盆中，随后进行蝇蛆生物转化，各处理组均按照1％接种量将蝇蛆接种剂撒于盆中鸡粪表面，让蝇蛆自由进入鸡粪堆内取食和生长发育。其中，蝇蛆接种剂为麦麸(用于家蝇卵孵化)与家蝇一龄幼虫(孵化后不超过24h)的混合体，每克蝇蛆接种剂含初孵蝇蛆1200条左右，接种量的计算公式＝蝇蛆接种剂的质量/湿鸡粪的质量*100％。
按照上述步骤，蝇蛆生物转化的时间达到4天时，各处理组的蝇蛆均已成熟。第4天利用蝇蛆的避光特性收集各盆中接近化蛹的高龄蝇蛆，称量鲜蛆总重量作为蝇蛆产量，并从中随机抽取100条蝇蛆称量体重。
取样：各处理组调控含水率后的鲜鸡粪取样，各处理组进行蝇蛆分离后剩下的粪渣取样，每处理组都在不同部位共取3个样，取样量500g/样。
3、考察参数
蝇蛆产量，每100只蝇蛆重量，各处理组的鲜鸡粪以及蝇蛆分离后剩下的粪渣的含水率、pH和电导值EC。
4、结果与讨论
处理A、B、C、D、E的处理组，分别标记为A-56、B-64、C-70、D-74 和E-81。A-56、B-64、C-70、D-74和E-81的处理组，经蝇蛆生物转化处理前 (即各处理组调控含水率后的鲜鸡粪)、经蝇蛆生物转化处理后(即蝇蛆分离后剩下的粪渣)，其两者的含水率、pH值及电导值EC的对比图分别如图1a、图1b和图1c所示。
图1a所示，各处理组原始鸡粪含水率分别为56％、64％、70％、74％和 81％，经蝇蛆生物转化后含水率均明显下降(除E组外)，其中下降最多的为 A组，较处理前相比下降了14％以上。可以看出，A、B、C、D、E的处理组，进行蝇蛆分离后剩下的粪渣的含水率分别为41.26％、51.91％、61.85％、66.92％和80.43％。而蝇蛆养殖后的蛆粪含水率为50％-65％之间时，可采用现有常规的堆肥方式进一步堆肥至腐熟。
就pH值而言，各处理原始鸡粪pH值均在7.39～7.64之间，经蝇蛆生物转化后B、C、D组的pH值有所上升，其中上升最多的为C组，较处理前相比上升了1.25。而A、E组的pH值在处理前后无明显改变。图1c可以看出，除 E组外，其他处理组鸡粪蝇蛆生物转化后EC值均呈下降状态，且A组下降最多，由6.45mS/cm下降至5.18mS/cm。
A-56、B-64、C-70、D-74和E-81的处理组，经蝇蛆生物转化处理后，均利用蝇蛆的避光特性收集成熟蝇蛆(即鲜蛆)。称量鲜蛆的总重量作为蝇蛆产量，结果记录于图2中。计算蝇蛆的转化率，转化率＝蝇蛆产量/鲜鸡粪质量 *100％，结果记录于图2中。将收集的所有鲜蛆，从中随机抽取100条蝇蛆称量体重，计算每只鲜蛆的平均质量，结果记录于图2中。将收集的所有鲜蛆进行称重，随后将鲜蛆在105℃条件下烘干至恒质量后称重，通过烘干前后的重量差，计算鲜蛆的含水率，结果记录于图2中。
如图2所示，在所有处理中，以C-70组的蝇蛆产量最高，15kg鸡粪在堆酵的第4天平均收获高龄蝇蛆1047.38±42.86g，相当于鸡粪总量的8.06％，显著高于其他预处理。图2中可以看出，C-70、D-74组的单头蝇蛆的体重相对较大且两者之间无显著性差异，分别为18.87mg、19.90mg。A-56组的单头蝇蛆的体重体重显著低于其他处理，仅为5.14mg。就蝇蛆含水率而言，A-56 组的鲜蛆含水率显著高于D-74和E-81组，为78.00％；但与B-64、C-70之间无显著性差异。
因此，除E-81组外，其他处理组鸡粪经蝇蛆生物转化后含水率和EC值均有所下降，pH值均有所上升。在A-56、B-64、C-70、D-74和E-81所试5 个处理组中，以C-70组的蝇蛆产量最高(8.06％)，且单头蝇蛆的体重相对较大(18.87mg)。
实施例2：确定接种剂最佳接种量的试验。
一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺，其处理步骤如下：
步骤一：将含水率76.53％的鲜鸡粪在室温环境下预堆制2天，再将含水率调控至73.14％后用于蝇蛆生物转化；
步骤二：将一定量的蝇蛆幼虫接种剂均匀撒在步骤一处理后的鸡粪表面，让蝇蛆幼虫自由进入鸡粪内取食和生长发育，直至蝇蛆成熟；随后利用蝇蛆的避光性特性将接近化蛹的高龄幼虫收集出来，得到蝇蛆分离后剩下的粪渣；
步骤三：将蝇蛆分离后剩下的粪渣做堆进一步堆肥至腐熟。
1、试验设计
鲜鸡粪进行预堆制2天后，将含水率调控至73.14％，然后将12kg含水率 73.14％的鸡粪平摊于大小相同的塑料大盆中，厚度为7cm。随后进行蝇蛆生物转化，按不同蝇蛆接种量设6个处理组，即处理A(0.25％接种量)、B(0.5％接种量)、C(0.75％接种量)、D(1％接种量)、E(1.25％接种量)、F(1.5％接种量)。每处理进行3次平行试验。蝇蛆接种剂为麦麸(用于家蝇卵孵化)与家蝇一龄幼虫(孵化后不超过24h)的混合体，每克含初孵蝇蛆1300条左右。各处理组均按设定接种量将蝇蛆接种剂撒于盆中鸡粪表面，让蝇蛆自由进入粪堆内取食和生长发育。第7天利用蝇蛆的避光特性收集各盆中接近化蛹的高龄蝇蛆，称量鲜蛆总重量作为蝇蛆产量，并从中随机抽取100条蝇蛆称量体重。
取样：各处理组调控含水率后的鲜鸡粪取样，各处理组进行蝇蛆分离后剩下的粪渣取样，每处理组都在不同部位共取3个样，取样量500g/样。
2、考察参数
蝇蛆产量，每100只蝇蛆重量，各处理组的鲜鸡粪以及蝇蛆分离后剩下的粪渣的含水率、pH和电导值EC。
3、结果与讨论
如图3中的分图a所示，各处理组所用原始鸡粪含水率为73.14％，经蝇蛆生物转化后其含水率显著降低，其中下降最多的为1.5％接种量处理组，较处理前相比下降了29.76％。就pH值而言，各处理组鸡粪经蝇蛆生物转化处理之后pH 值均显著上升，且1.25％接种量处理上升最多，为9.34。鸡粪在蛆粪分离前后的EC值变化见3中的分图c。可以看出，各处理组鸡粪经蝇蛆生物转化后EC值均显著下降，且除0.25％接种量处理外，其他处理组最终EC值之间不存在显著性差异，均在4.06mS/cm～4.42mS/cm之间。
如图4中，在所有处理中，0.75％接种量处理的蝇蛆产量最高，12kg鸡粪在堆酵的第7天平均收获高龄蝇蛆843.08±22.24g，相当于鸡粪总量的7.06％，显著高于0.25％和0.5％接种量的处理组，但与1％、1.25％和1.5％接种量的处理组无显著性差异。图4中的分图c可以看出，0.25％接种量处理组的单头蝇蛆体重显著高于其他处理，为22.04mg；其他B、C、D、E、F处理的单头蝇蛆体重分别为19.65mg、15.08mg、11.59mg、10.52mg和9.59mg。就蝇蛆含水率而言， 0.25％接种量的处理组的鲜蛆含水率最低，为72.14％，1.5％接种量的处理组的鲜蛆含水率最高，为79.53％。
由上述结果可得，各处理鸡粪经蝇蛆生物转化后含水率和EC值均有所下降，pH值均有所上升。在所试6个接种量处理中，以0.75％接种量处理的蝇蛆产量最高(7.06％)。
实施例3：确定最佳鸡粪预处理条件的试验。
一种鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥工艺，其处理步骤如下：
步骤一：将含水率76.53％的鲜鸡粪在室温环境下预堆制一定天数，再将含水率调控至76.35％后用于蝇蛆生物转化；
步骤二：将一定量的蝇蛆幼虫接种剂均匀撒在步骤一处理后的鸡粪表面，让蝇蛆幼虫自由进入鸡粪内取食和生长发育，直至蝇蛆成熟；随后利用蝇蛆的避光性特性将接近化蛹的高龄幼虫收集出来，得到蝇蛆分离后剩下的粪渣；
步骤三：将蝇蛆分离后剩下的粪渣做堆进一步堆肥至腐熟。
1、试验设计
将15kg含水率76.53％的鲜鸡粪平摊于大小相同的塑料大盆中，测得厚度为 7cm。然后在室温环境下预堆制一定天数，预堆制时间设6个处理，即处理A(不堆肥对照)、B(堆肥2天)、C(堆肥4天)、D(堆肥7天)、E(堆肥10天)、F(堆肥13 天)，每处理进行3次平行试验。蝇蛆接种剂为麦麸(用于家蝇卵孵化)与家蝇一龄幼虫(孵化后不超过24h)的混合体，每克含初孵蝇蛆2000条左右。各处理组均按质量比0.5％接种量将蝇蛆接种剂撒于盆中鸡粪表面，让蝇蛆自由进入粪堆内取食和生长发育。第5天利用蝇蛆的避光特性收集各盆中接近化蛹的高龄蝇蛆，称量鲜蛆总重量作为蝇蛆产量，并从中随机抽取100条蝇蛆称量体重。
取样：各处理组调控含水率后的鲜鸡粪取样，各处理组进行蝇蛆分离后剩下的粪渣取样，每处理组都在不同部位共取3个样，取样量500g/样。
2、考察参数
蝇蛆产量，每100只蝇蛆重量，各处理组的鲜鸡粪以及蝇蛆分离后剩下的粪渣的含水率、pH和电导值EC。
3、结果与讨论
如图5中分图a所示，各处理组原始鸡粪含水率均大于70％，经蝇蛆生物转化后其含水率明显下降，其中下降最多的为堆肥13天处理组，较处理前相比下降了21.37％。就pH值而言，各处理原始鸡粪pH值保持在8.49～8.99之间，经蝇蛆生物转化处理之后pH值均有所下降，其中下降最多的也为堆肥13天处理，较处理前相比下降了1.25。各处理鸡粪在蛆粪分离前后的EC值变化见图5中分图c。可以看出，蝇蛆生物转化后各处理组的EC值均呈上升状态，且堆肥2天处理组的EC值上升最多，由4.17mS/cm上升至6.10mS/cm。
如图6所示，在所有处理中，以鸡粪堆肥2天处理的蝇蛆产量最高，15kg 鸡粪在堆酵的第5天平均收获高龄蝇蛆1255.71±14.18g，相当于鸡粪总量的 8.37％，显著高于其他预处理(堆肥7天处理除外)。图6中的分图c可以看出，堆肥7天处理的单头蝇蛆的体重最重，为15.92mg。未经堆肥处理的单头蝇蛆的体重体重显著低于其他处理，仅为11.91mg。就蝇蛆含水率而言，未经堆肥处理和堆肥2天处理收获的蝇蛆含水率显著高于其他处理，分别为78.71％和77.58％；堆肥4天、7天、10天、13天后收获的蝇蛆含水率相对较低，分别为76.17％、75.76％、74.26％和75.15％。
由该试验可得，各处理鸡粪经蝇蛆生物转化后含水率和pH值均有所下降，其中下降最多的处理均为堆肥13天处理；EC值均有所上升，且上升最多的处理为堆肥2天处理。在所试6个预处理处理中，以堆肥2天处理的蝇蛆产量最高(8.37％)。
综合实施例1-3的实验结果可以看出：鸡粪蝇蛆生物转化的堆肥过程中，预堆制、鸡粪含水率及蝇蛆接种剂的接种量，均对蝇蛆的生长过程产生很大的影响。本发明的工艺中，先将鸡粪预堆制一定天数，堆制后鸡粪的形态变得相对疏松，另外在预堆制过程中有利于部分有害物质降解，降低对蝇蛆生长的毒性，随后调节含水率至合适范围。经过预堆制、调节含水率后，鸡粪的含水率、 pH值、EC值变化至适应于蝇蛆生长的环境条件下，有利于提高蝇蛆的产量。
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。
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