一、立项依据(包括项目的研究意义、国内外研究现状分析和发展趋势)

1.我国的禽畜便处理现状

随着畜牧业生产向现代化、集约化和规模化方向发展,养殖废弃物由点向面迅速扩大,禽畜粪便呈现面上开花的局势,每年产生量达到40亿吨以上。大量的粪便被堆积在养殖场周边或排放在河湖系统中,已成为巨大的农业污染源,严重污染农田生态环境,而且造成地表水的富营养化,粪便中的大量寄生虫虫卵和病原微生物,还含有各种抗生素、药物的残留以及重金属残留,严重危害了城镇郊区环境,阻碍了养殖业本身的可持续发展,禽畜粪便的有效管理和资源化处理已经迫在眉睫。

近年来,国家十分重视畜禽粪污的资源化利用。2016年,六部委联合制定了《关于推进农业废弃物资源化利用试点的方案》,农业部发布了《关于做好农业废弃物处理利用典型模式遴选推荐工作的通知》;2017年,国务院办公厅发布《关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》,农业部印发《畜禽粪污资源化利用行动方案(2017—2020年)》;指出南方水网地区可优先采用“病死畜禽无害化处理中心+若干畜禽粪污资源化利用点+若干农作物秸秆综合利用点”模式开展综合治理。2018年中央一号文件指出,要加强农村突出环境问题综合治理。加强农业面源污染防治,开展农业绿色发展行动,实现投入品减量化、生产清洁化、废弃物资源化、产业模式生态化。推进有机肥替代化肥、畜禽粪污处理、农作物秸秆综合利用、废弃农膜回收、病虫害绿色防控。

为处理大量堆积的养殖粪便,我国曾推广过不少粪便处理方法,如粪便挤压脱水、集中堆肥、沼气处理等。但这些方法通常投入大量资金、设备和能源,而且处理周期长,效果差,二次污染严重,经济效益差,维护成本高。因此,需要有一种切实可行的畜禽粪便处理途径,那就是利用食粪的资源昆虫来处理禽畜粪。

2.禽畜粪便处理的新型生物资源-黑水虻

禽畜粪便营养含量十分丰富,利用某些腐食性昆虫的食粪特性,将畜禽粪便转化为高质量的昆虫蛋白饲料,从而实现废弃物的无害化、减量化和资源化利用,成为当今禽畜粪便处理的新思路。新型资源昆虫黑水虻,作为一种常见的养殖场粪食性昆虫,引起了科学家的重视。经证实,黑水虻能够将粪便转化成高附加价值的昆虫蛋白饲料,虫砂用于生产有机肥料。还能够抑制家蝇滋生,降低有毒有害物质残留,在有效的处理禽畜粪便同时,变废为宝,使畜禽粪便成为重要的再生资源,创造巨大的经济效益,对保护农村生态环境,实现畜牧业可持续发展意义重大。目前已在畜禽粪便、餐饮垃圾等废弃物的处理等方面得到应用。

3.利用黑水虻处理禽畜粪便的优势

黑水虻处理禽畜粪便转化效率高,经济价值高。另外,黑水虻不是害虫,应用安全,无安全卫生风险。利用黑水虻处理禽畜粪便能够高效实现粪便的减量化、无害化、资源化,全程无二次废弃物产生。黑水虻的趋势和转化粪便,相当于微生物堆肥过程。利用黑水虻处理动物粪便,可以很好的去除臭味和杀灭有害菌,同时使粪便的堆积量减少50%以上。

黑水虻处理粪便等有机废弃物后得到高质量的虫砂,可用作有机肥还田。经黑水虻处理后,粪便残渣含水量降到了40% 以下。虫砂颗粒度均匀,无异味,适于包装和运输。经检测,黑水虻处理后的猪粪虫砂总养分(氮+五氧化二磷+氧化钾)的含量在10% 以上,达到了国家规定有机肥的标准。利用黑水虻虫砂作为有机肥种植植物,可以显著增加农作物产量,并增加土壤的疏松度,提升土壤中微生物的活性,增加蚯蚓等动物数量。

昆虫蛋白是优质的饲料,可用于代替精饲料喂养畜禽和名优鱼品,降低养殖成本,提高养殖产量和经济效益。黑水虻预蛹中的粗蛋白含量高达45%、脂肪酸含量接近35%,水虻油脂中亚油酸含量高达20%,亚油酸为动物必需脂肪酸,对于动物的生长发育十分有利,并富含各种维生素、微量元素,具有很高的营养价值,是优质的动物蛋白源饲料添加剂,欧盟2015年对昆虫蛋白在禽畜养殖中的使用进行了解禁。据研究证实,黑水虻预蛹的营养成份与鲱鱼粉相似,优于普通的豆粉和骨粉,我国鱼粉年供给的缺口约80万吨左右,黑水虻是不可多得的鱼粉替代性饲料,目前水虻产业正以每年10~30倍的规模在扩大,几年时间,全国水虻产业所涉及的产值额度到达了2亿元,未来几年,水虻产业有望达到1万亿的年产值规模,成为真正的第一大资源昆虫。

黑水虻作为一种新型的环保昆虫和饲料资源昆虫,在禽畜粪便处理和动物蛋白饲料的生产方面具有极大的优势。如果黑水虻处理禽畜粪便的技术能够得到推广,将从根本上解决我国目前存在的禽畜粪便排放和污染问题。

二、研究方案

(一)研究内容、研究目标和拟解决的关键问题

1. 研究内容:

1)建立完善的黑水虻精简化家庭养殖技术

2)黑水虻集约化处理粪便的研究

3)黑水虻作为动物饲料的研究及推广

2. 研究目标:

1) 利用黑水虻幼虫处理羊粪,降低50%的粪便积累。

2) 黑水虻鲜虫产量达到100Kg/吨羊粪。

3) 培训农民200人次

3. 拟解决的关键问题:

1)黑水虻成虫交配的环境条件

2)温湿度对黑水虻的影响

3)黑水虻处理粪便的技术推广

(二)拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

1. 拟采取的研究方法:

1)建立完善的黑水虻精简化家庭养殖技术

(1)成虫室建设:按长、宽均3米左右,棚顶高1.8~2米规格建设中型的网室一间,其中一半用窗纱网覆盖,另一半用塑料布覆盖,里面种植大叶片的植物。棚顶部安装 500 瓦的碘钨灯泡,用于饲养黑水虻成虫和完成交配、产卵等行为。黑水虻种虫养殖密度以每平方米2万~3万只为宜。

(2)种虫室建设:配有空调的房间1~2间(可控温)。用于黑水虻卵的孵化和低龄幼虫的饲养。配备人工气候箱1~2套。用于黑水虻孵化时精确控制环境条件。

(3)养殖池建设:单个池规格300cm×500cm×20-30cm,单个池处理羊粪能力在0.5吨左右,水泥槽有一个35°的斜面,黑水虻幼虫发育到预蛹阶段后会自行沿着斜面迁出水泥槽,斜面的顶部是一个PVC管,将迁出的预蛹导入收集箱,完成黑水虻预蛹的收获。

2)黑水虻集约化处理粪便的研究

将羊粪与羊尿液等混匀得到混合料,调节混合料适宜湿度,投入黑水虻幼虫,待黑水虻消化吸收粪便中的有机物使虫体长大并在生长过程中排泄,在黑水虻的生长过程中将粪便消化处理,黑水虻的排泄物与粪便消化剩余物形成颗粒状的有机物(虫砂),将黑水虻的虫体与虫砂分离,虫体用于加工高价值的蛋白粉。

3)黑水虻作为动物饲料的研究及推广

黑水虻做成饲料饲喂家禽,或者经清洗、消毒后直接活体饲喂家禽,参照正常饲料饲喂的家禽,饲喂时设置一系类的黑水虻饲料或活体添加量比例,观察记录家禽的生长状况、产蛋率,计算投入与产出的经济效益,并将其技术总结推广。

2.技术路线:

昆虫养殖规模现状技术_昆虫养殖前景_昆虫养殖现状规模技术研究

3.可行性分析:

1)项目申请者一直致力于农业技术服务与推广的工作,在农业技术推广方面有着扎实的专业基础和丰富的研究经验。因此,可以借鉴研究方法并运用在黑水虻养殖技术的研究与推广中。项目组成员组成“利用羊粪养殖黑水虻技术应用”项目专家团队,推进产学研相结合,整合资源,着力解决羊粪养殖黑水虻技术的共性和关键性技术难题,提高技术、装备和工艺水平。构建服务支撑体系,强化培训指导,加快先进、成熟技术的推广普及,为项目提供全方位技术支持。

2)方案设计合理,思路清晰,重点实验方法及关键技术成熟;

3)项目团队执行能力强,思想活跃,为整个项目完成提供了人力保障;

4)本实验主要依托的校内实验平台,满足本研究设备要求。

4.技术成熟:

本项目应用广东省生物资源应用研究所2014年完成的《黑水虻规模化人工繁育关键技术及应用》课题成果。参考相关技术规程和企业标准,引进利用羊粪养殖黑水虻技术,构建羊粪资源化利用新技术示范推广模式,采用湖羊圈养和羊粪生物处理技术发展湖羊生态养殖产业,技术先进、成熟、可靠。

(三)本项目创新点及特色

本项目立足于畜禽粪便的资源化利用,通过羊粪养殖黑水虻,转化羊粪为昆虫蛋白和有机肥,控制羊粪排放,改善生态环境,推动当地畜禽养殖产业可持续发展。

(四)年度研究计划及预期进展

项目实施年限二年,2019年1月—2020年12

2019.01-2019.06 完成养殖车间、成虫室、养殖大棚、孵化室、养殖池等基础设施的建设

2019.06-2019.07 完成养殖设备的安装调试

2019.08-2019.12 黑水虻种虫和成虫养殖及羊粪处理

2020.01-2020.06 制定黑水虻精简化家庭养殖技术

2020.07-2020.10 推广黑水虻饲料喂养技术

2020.11-2020.12 资料整理及项目验收

(五)预期研究成果、提供成果的形式及预期成果要达到的技术、经济指标

1)预期研究成果

(1)黑水虻养殖技术规范。

(2)提供成果的形式:

(3)黑水虻养殖技术专利一项

2) 预期成果要达到的技术、经济指标

(1)利用黑水虻幼虫处理羊粪,降低50%的粪便积累。

(2)黑水虻鲜虫产量达到100kg/吨羊粪。

(3)培训农民200人次

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三、研究基础

1. 与本项目有关的研究工作积累和已取得的研究工作成绩

项目组已完成《九江农区湖羊高效规模养殖技术示范推广》和《玉米青贮饲料技术示范推广》项目,并且开展了利用羊粪与小麦秸秆种植草菇试验,充分进行资源化综合利用,增加企业经济效益。

本项目已开展的前期工作,项目实施在技术、设备、人才、资金等方面具备的条件和优势,项目实现预期目标的基础条件。本项目依托江西省富民强县工程科技特派员团队支持,积极推广利用羊粪养殖黑水虻技术,目的是打造一个有机羊肉生产、羊粪资源化开发利用、生态养殖示范等功能为一体的健康养殖示范基地,建立“健康养殖示范基地+农户”的产业化经营模式。

2.已具备的实验条件或资料准备情况,尚缺少的实验条件或资料,拟解决的途径

项目实施地已具备条件:

1) 养殖场:占地面积46000㎡;其中:圈舍5栋,2000㎡,饲料仓库500㎡,其他配套设施建筑面积400㎡,饲料种植用地200亩。

2) 湖羊养殖设备:高床平养,全自动饮水,每栋配有帆布、冷风机等通风、保暖、降温、光照、药品储存冰柜等设施齐全。

3) 水电路配套情况:有水塔供水1座,配有三相电,自配发电机1台、场区道路为3.5米水泥硬化路面,水电路配套设施比较完善。

4)青贮饲料制作设备:饲料加工设备一套,青贮窖1000立方米。

5)生产养殖规模:优质湖羊种羊10只,母系羊1500只。

四、经费预算

预算总经费

其 中

项目资助经费

其他经费

103(万元)

3(万元)

100(万元)

支出科目

金 额

(万元)

支 出 说 明

仪器设备费

62

基础设施建设

低值易耗品及实验动植物费

3.6

黑水虻购买和培育

研究及业务费

16.25

黑水虻的养殖

实验室改装费

15

设备采购安装

旅差费及协作费

考察及专家指导咨询

管理费

0.15

管理费

劳务费

工人工资及专家验收

其它经费

合 计

注: 预算支出科目按下列顺序填写: 1. 仪器设备费 2.低值易耗品及实验动植物费 3. 研究及业务费 4. 实验室改装费 5.旅差费及协作费 6.管理费 7.劳务费 8.其它经费。开支范围详见《江西省教育厅科学技术研究项目管理办法(修订)》。


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