CN115918816A - 黑水虻蛆高效养殖基质及其设计方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于黑水虻养殖领域，具体涉及黑水虻高效养殖基质及其设计方法和应用。本发明提供了一种黑水虻高效养殖基质的食料，添加了难利用和易利用的两种碳源，通过调整不同碳源的比例以及总碳氮比、相对含水率，可以显著提高黑水虻蛆的生长性能。本发明还提供了上述高效养殖基质食料或者养殖基质的设计方法。依据本发明所述的设计方法制备的养殖基质食料，结合在转化床设置初始混合物的黑水虻养殖方法，可以显著提高虻蛆转化运行效率，提升虻蛆的产率，大大拓展了虻蛆转化废弃物原料来源，为科学、高效的黑水虻蛆养殖开辟了新的思路。
Description
技术领域
本发明属于黑水虻养殖领域，具体涉及黑水虻蛆高效养殖基质及其设计方法与应用。
背景技术
黑水虻(Hermetia illucens L.)作为一种食腐性昆虫，能够通过食物链方法迅速将餐厨垃圾、禽畜粪便、尾菜果蔬以及食品加工下脚料等有机废弃物转化为自身优质的虫体蛋白与脂肪和虫粪，虫粉可部分替代豆粕、鱼粉和鱼油作为动物饲料的蛋白和脂肪来源，虫粪是优质的有机肥源。利用黑水虻蛆(幼虫)转化废弃物是当下可持续循环经济的新路径以及解决蛋白等饲料资源短缺问题的新途径。
黑水虻养殖过程中，养殖基质在转化床上形成的生物转化床(料床)，不仅为黑水虻蛆提供重要栖息的场所，还是黑水虻转化利用废弃物营养、高效生产蛋白饲料原料虻蛆的重要保证。其中，养殖基质的物理环境条件和营养素配比是决定黑水虻蛆高效养殖的关键因素。现有的养殖基质一般由投喂的食料形成，为黑水虻蛆提供最初的栖息空间，同时为虻蛆提供生长所必须的各类营养物质，直接影响虻蛆的生长。碳、氮是影响虻蛆生长的两大重要营养素，几乎全部都由基质的食料提供。因此，基质的食料中碳氮营养素的科学混配也是实现虻蛆高效转化废弃物原料的关键。目前，在黑水虻蛆养殖基质食料配料过程中主要以全碳(TC)和全氮(TN)的绝对含量的比值作为碳氮营养素配制的指导指标，但该指标忽视了碳素物质组成的复杂性及碳组分构成对虻蛆摄食代谢的影响，导致即使在同一碳氮比(C/N)的基质下，由于虻蛆对碳源中碳组分的生物利用程度不同，虫体营养组成及幼虫生长发育差别较大，从而导致黑水虻蛆在处理多样化废弃物原料时，处理系统缺乏足够的稳定性、可靠性及高效性，这也导致了现有产业中，虻蛆实际处理的废弃物原料还是以单一种类的猪粪、厨余为主，更多的废弃物资源难以得到高效处理。另外，现有的虻蛆养殖方式直接使用食料作为虻蛆的生长基质，导致虻蛆活性或数量不足、高效摄食营养素的最佳环境条件难以得到保证，转化效率低并给虻蛆分离带来麻烦、大大降低的生产效率。因此，探寻科学的配料指导指标，提出适应生产实际条件(如冬季低温下虻蛆需要保温、转化后基质松散方便虫体分离)的应用策略，用于指导黑水虻蛆处理更广泛的多样化废弃物原料，保证废弃物资源循环利用的转化过程高效稳定的运行十分必要。
发明内容
本发明提供了黑水虻蛆高效养殖基质及其设计方法和应用，为黑水虻蛆养殖基质配料指导指标的优化以及黑水虻蛆高效转化技术的进一步开发提供理论基础和实践依据。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种黑水虻蛆高效养殖基质的食料，其营养素组成，包括：碳源和氮源，食料中相对含水率不高于139％；且当食料碳源为复合碳源时，难利用碳素占比不超过25％且基质总碳氮比为20或以上；当基质碳源为易利用碳素，基质总碳氮比在20以下。
进一步，所述的难利用碳源为碳源物料中RCP/TOC值大于0.3；易利用碳源为RCP/TOC值小于0.3；其中，RCP为稳定碳组分含量，TOC为总有机碳含量；所述的相对含水率为95％-100％。优选地，所述的易利用碳源为单糖和/或多糖，例如葡萄糖、蔗糖、玉米粉、水果皮等等；所述的难利用碳源为木屑和/植物秸秆，例如水稻秸秆、玉米秸秆、辣椒秸秆等等。
上述黑水虻蛆高效养殖基质的食料在制备提高黑水虻蛆生长性能的基质上的应用。
进一步，所述的黑水虻蛆高效养殖基质在提高虻蛆产率、和/或提高黑水虻蛆虫体增重速率、和/或提高黑水虻蛆存活率、和/或提高黑水虻百头虫重上的应用。
以上所述的黑水虻高效养殖基质的食料的设计方法，包括以下步骤：
(1)配制不同的养殖基质的食料，分别统计养殖基质中食料的指标参数；
(2)同日龄的黑水虻蛆分别投喂指标参数不同的食料，在相同的条件下饲养至虫体初步化蛹时结束，分别统计黑水虻蛆生长性能和虫体营养组成数据；
(3)将养殖基质中食料的指标、黑水虻蛆的生长性能和虫体营养组成的原始数据集分别设为矩阵X和Y，导入SIMCA14.1软件，对X、Y原始数据进行Par scaling后，进行OPLS分析，建立X、Y数据OPLS回归模型；以变量投影重要性指标VIP值来判断X对Y的贡献大小；
(4)选择变量投影重要性指标VIP值大的养殖基质食料指标作为黑水虻蛆基质食料营养素配制的指导指标，指导黑水虻基质的配制。
进一步，所述的步骤(2)中，所述的养殖基质中食料的性质指标包括基本性质指标和碳氮素活度指标以及各指标相应的比值，其中食料基本性质指标包括：酸碱度(pH)、电导率(EC)、相对含水率(RMC)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总碳(TC)；碳氮素活度指标包括：不稳定碳组分1含量(LCP1)、不稳定碳组分2含量(LCP2)、活性有机碳含量(LCP)、稳定碳组分(RCP)、不稳定氮组分1含量(LNP1)、不稳定氮组分2含量(LNP2)、活性有机氮含量(LNP)、稳定氮组分含量(RNP)、碳素活度(AC)、氮素活度(AN)、碳素活度指数(LIC)、氮素活度指数(LIN)、碳素有效率(ACC)、氮素有效率(ACN)；
上述指标的计算公式如下：
相对含水率(RMC)＝食料实际质量绝对含水率(MC)/食料水饱和状态下的绝对质量含水率(SWC)×100％
活性有机碳含量(LCP)＝不稳定碳组分1含量(LCP1)+不稳定碳组分2含量(LCP2)活性有机氮含量(LNP)＝不稳定氮组分1含量(LNP1)+不稳定氮组分2含量(LNP2)碳素活度(AC)＝活性有机碳含量(LCP)/稳定碳含量(RCP)
氮素活度(AN)＝活性有机氮含量(LNP)/稳定氮含量(RNP)
碳素活度指数(LIC)＝(LCP1/TOC)×3+(LCP2/TOC)×2+(RCP/TOC)×1氮素活度指数(LIN)＝(LNP1/TN)×3+(LNP2/TN)×2+(RNP/TN)×1
碳素有效率(ACC)＝活性有机碳含量(LCP)/总有机碳含量(TOC)×100％
氮素有效率(ACN)＝活性氮素含量(LNP)/总氮含量(TN)×100％；
其中，碳素活度(AC)分别计算总碳素活度(AC)、不稳定碳组分1活度(AC1)、不稳定碳组分2活度(AC2)；氮素活度(AN)分别计算总氮素活度(AN)、不稳定氮组分1活度(AN1)、不稳定氮组分1活度(AN1)；碳素有效率(ACC)分别计算总碳素有效率(ACC)、不稳定碳组分1有效率(ACC1)、不稳定碳组分2有效率(ACC2)；氮素有效率(ACN)分别计算总氮素有效率(ACN)、不稳定氮组分1有效率(ACN1)、不稳定氮组分2有效率(ACN2)；
所述的虻蛆生长性能和虫体营养组成数据，包括：虫体干物质、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、幼虫产率、虫体增重速率、存活率、百头虫重；所述的步骤(3)中，选择变量投影重要性指标VIP值＞0.8的作为指导指标。。
进一步，所述的步骤(3)中，将筛选出的对黑水虻蛆生长性能和虫体营养组成有显著影响的基质食料性质指标进行相关性分析，将相关程度最接近的基质食料性质指标划为同一指标群，基质食料配制时，选择指标群中任一项基质食料指标作为指导指标。
一种黑水虻蛆高效养殖基质，其特征在于，由食料和初始混合物组成；所述的食料为以上所述的黑水虻蛆高效养殖基质的食料，所述的初始混合物由锯末与虫粪组成，绝对含水率(MC)35％～45％。
以上所述的一种黑水虻蛆高效养殖基质在制备提高虻蛆产率的基质上的应用。
上述黑水虻蛆高效养殖基质的应用，虻蛆的养殖方法包括以下步骤：
在转化床上，设置3-6cm厚由锯末与虫粪组成的初始混合物，初始混合物含水率35％～45％，作为虻蛆栖息层和初始料床基料，利用基料发酵蓄热升温作用，保证中温25℃～35℃，便于虻蛆保温，在蛆虫栖息层上投喂黑水虻蛆食料，具体如下：
(1)采用上述的高效养殖基质的食料，或者按照高效养殖基质的食料或高效养殖基质的设计方法配置黑水虻养殖基质中食料的营养素；
(2)调整养殖基质食料初始pH值3～11(非极端酸碱度)，喂料量控制在0.2g DM/头(蛆虫足够密)，投喂的食料选择半流体食料(足够湿，RMC＝95％～100％)，投喂时料床总厚度控制在3～9cm(厚度足以保湿保温)。
(3)每次喂料前整理料床边缘，聚拢料床使虫栖息层厚度达到1～3cm后，再投喂食料；冬季可拢至3～5cm厚。
进一步，所述的步骤(2)中，投料过程中选择条状或者点状投喂食料，尽量减小食料厚度，并且少量多次投喂食料，以黑水虻蛆吃完时食料不腐败为准。
本发明的有益效果：
本发明所述的黑水虻蛆高效养殖基质，其食料的营养素中充分考虑了碳源中碳组分的复杂性和虻蛆对不同碳组分的利用程度，获得营养素配制科学的黑水虻蛆高效养殖基质食料。采用上述养殖基质食料，可以制备黑水虻高效养殖基质。本发明还提供了上述基质的食料的设计方法，通过统计养殖基质食料的指标参数和黑水虻蛆生长性能参数，将养殖基质食料指标、黑水虻蛆的生长性能和虫体营养组成的原始数据集分别设为矩阵X和Y，建立X、Y数据OPLS回归模型；以变量投影重要性指标VIP值来判断X对Y的贡献大小，从而确定黑水虻蛆养殖基质食料设计过程中重点控制的指标，可以显著提高黑水虻蛆生长性能，为黑水虻蛆养殖基质的科学、合理的配比提供了数据支持。
本发明针对现有养殖基质在实际生产应用时，出现料粘度大导致虫子缺氧、活性低、只在料表面活动、底部的料难以被采食、出虫时后期难以筛分和冬天气温低下，虫体缺少保温、达不到适宜温度范围，活性低、取食极少的问题，提出了在转化床上设置初始混合物作为虻蛆栖息空间和初始料床基料，再结合对于食料的碳源组成、含水率等性质的调节(简称调质处理)，创造适于虻蛆生长的小环境、创造适于生产环境改善的整体大环境，在保证温度、含水率等因素处于适宜范围内，重点关注物料碳氮营养素和虫子密度的基质食料应用方法，为黑水虻蛆的高效养殖提供了适宜的养殖基质。
依据本发明所述的设计方法对黑水虻养殖过程中常用的厨渣、鸡粪、猪粪等食料进行调质处理，结合在转化床设置初始混合物的黑水虻养殖方法，可以显著提高虻蛆转化运行效率，提升虻蛆的产率，大大拓展了虻蛆转化废弃物原料来源，为科学、高效的黑水虻蛆养殖开辟了新的思路。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为黑水虻蛆养殖基质中基料和食料布置位置示意图；
图2为不同投料方式以及黑水虻蛆取食状态图，其中A为条状投料图，B为点状投料图，C为虻蛆取食状态图；
图3为食料酸碱度对相对产虫率的影响；
图4为食料初始厚度对相对产虫率的影响；
图5为培养温度对相对产虫率的影响；
图6为单头虻蛆喂料量对相对产虫率的影响；
图7为食料含水率对相对产虫率的影响，图中黑色数字表示该含水率下对应的水饱和度；
图8为食料水饱和度对相对相对产虫率的影响，图中黑色数字表示该水饱和度下对应的含水率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种黑水虻蛆高效养殖基质的食料，其营养素组成，包括：碳源，氮源和水，且总碳氮比为20，使养殖基质实际质量含水率与养殖基质水饱和状态下的质量含水率百分比为(以下简称相对含水率)100％；所述的碳源由易利用碳源和难利用碳源组成；难利用碳源比例25％。
实施例2
一种黑水虻高效养殖基质的食料，其营养素组成，包括：碳源，氮源和水，且总碳氮比为25，相对含水率139％；所述的碳源由易利用碳源和难利用碳源组成；难利用碳源比例为20％。
实施例3
一种黑水虻蛆高效养殖基质的食料，其营养素组成，包括：碳源，氮源，相对含水率95％；且总碳氮比为30，所述的碳源由易利用碳源和难利用碳源组成；难利用碳源比例不高于25％。
实施例4
一种黑水虻蛆高效养殖基质的食料，其营养素组成，包括：碳源，氮源，相对含水率95％；基质碳源为易利用碳素，基质总碳氮比在20以下，本实施例中选择总碳氮比为15。
上述实施例中，难利用碳源为碳源物料中RCP/TOC值大于0.3；易利用碳源为RCP/TOC值小于0.3；其中，RCP为稳定碳组分，TOC为总有机碳含量。其中，易利用碳源可以选择富含易利用的单糖、双糖、易利用多糖的物料，例如葡萄糖、蔗糖、玉米粉、水果皮等。难利用碳源可以选择富含高度耐生物降解的稳定的组分化合物物料，例如木屑(锯末等)、各种植物秸秆(水稻秸秆、玉米秸秆、辣椒秸秆)等。
实施例5
一种黑水虻蛆高效养殖基质的食料的设计方法，包括以下步骤：
(1)配制不同养殖基质的食料，分别统计养殖基质中食料的指标参数；
(2)采用相同的条件养殖黑水虻蛆，投喂指标参数不同的食料，统计黑水虻蛆生长性能和虫体营养组成数据；
(3)将养殖基质中食料的指标、黑水虻蛆的生长性能和虫体营养组成的原始数据集分别设为矩阵X和Y，导入SIMCA14.1软件，对X、Y原始数据进行Par scaling后，进行OPLS分析，建立X、Y数据OPLS回归模型；以变量投影重要性指标VIP值来判断X对Y的贡献大小；
(4)选择变量投影重要性指标VIP值大于0.8的养殖基质食料指标作为黑水虻蛆基质食料配制的指导指标，指导黑水虻基质食料的配制。
所述的步骤(2)中，所述的步骤(2)中，所述的养殖基质中食料的性质指标包括基本性质指标和碳氮素活度指标以及各指标相应的比值，其中食料基本性质指标包括：酸碱度(pH)、电导率(EC)、相对含水率(RMC)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总碳(TC)；碳氮素活度指标包括：不稳定碳组分1含量(LCP1)、不稳定碳组分2含量(LCP2)、活性有机碳含量(LCP)、稳定碳组分(RCP)、不稳定氮组分1含量(LNP1)、不稳定氮组分2含量(LNP2)、活性有机氮含量(LNP)、稳定氮组分含量(RCP)、碳素活度(AC)、氮素活度(AN)、碳素活度指数(LIC)、氮素活度指数(LIN)、碳素有效率(ACC)、氮素有效率(ACN)；
上述指标的计算公式如下：
相对含水率(RMC)＝食料实际质量绝对含水率(MC)/食料水饱和状态下的绝对质量含水率(SWC)×100％
活性有机碳含量(LCP)＝不稳定碳组分1含量(LCP1)+不稳定碳组分2含量(LCP2)活性有机氮含量(LNP)＝不稳定氮组分1含量(LNP1)+不稳定氮组分2含量(LNP2)碳素活度(AC)＝活性有机碳含量(LCP)/稳定碳含量(RCP)
氮素活度(AN)＝活性有机氮含量(LNP)/稳定氮含量(RNP)
碳素活度指数(LIC)＝(LCP1/TOC)×3+(LCP2/TOC)×2+(RCP/TOC)×1氮素活度指数(LIN)＝(LNP1/TN)×3+(LNP2/TN)×2+(RNP/TN)×1
碳素有效率(ACC)＝活性有机碳含量(LCP)/总有机碳含量(TOC)×100％
氮素有效率(ACN)＝活性氮素含量(LNP)/总氮含量(TN)×100％；
其中，碳素活度(AC)分别计算总的碳素活度(AC)、不稳定碳组分1活度(AC1)、不稳定碳组分2活度(AC2)；氮素活度(AN)分别计算总氮素活度(AN)、不稳定氮组分1活度(AN1)、不稳定氮组分1活度(AN1)；碳素有效率(ACC)分别计算总碳素有效率(ACC)、不稳定碳组分1有效率(ACC1)、不稳定碳组分2有效率(ACC2)；氮素有效率(ACN)分别计算总氮素有效率(ACN)、不稳定氮组分1有效率(ACN1)、不稳定氮组分2有效率(ACN2)；
所述的虻蛆生长性能和虫体营养组成数据，包括：虫体干物质、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、幼虫产率、虫体增重速率、存活率、百头虫重；所述的步骤(3)中，选择变量投影重要性指标VIP值＞0.8的作为指导指标。
所述的步骤(3)中，将筛选出的对黑水虻蛆生长性能和虫体营养组成有显著影响的基质食料指标进行相关性分析，将相关程度最接近的基质食料指标划为同一指标群，基质食料配制时，选择指标群中任一项基质食料指标作为指导指标。变量投影重要性准则(VIP值)，描述自变量对因变量的解释能力，VIP值越大；当VIP大于0.8，表示该指标影响显著。
本实施例中，当VIP＞0.8时，说明基质理化性质与碳氮素活度指标对黑水虻蛆生长性能与虫体营养成分有显著影响，因此，选择变异权重系数＞0.8的指标作为基质食料配置的指导指标。
为进一步提出简化实用的配料指导指标，将步骤(3)中筛选出的对黑水虻蛆生长性能和虫体营养组成有显著影响的指标进行相关性分析，将相关系数最接近的指标划为一个指标群，食料配制时，只需选择该指标群中任一项指标作为指导指标即可。
实施例6
一种黑水虻蛆高效养殖基质，由食料和初始混合物组成；所述的食料为权实施例1-4中任一项所述的黑水虻蛆高效养殖基质的食料，所述的初始混合物由锯末与虫粪组成。
上述黑水虻蛆高效养殖基质的应用中，虻蛆的养殖方法，包括以下步骤：
设置水泥地面1作为转化床。在转化床上，设置3-6cm厚由锯末与虫粪组成的初始混合物1，初始混合物含水率35％～45％，作为虻蛆栖息空间和初始料床基料，利用基料发酵蓄热升温作用，保证中温25℃～35℃，便于虻蛆保温，在蛆虫栖息层上投喂黑水虻蛆食料3，具体操作如下：
(1)采用上述的高效养殖基质的食料，或者按照高效养殖基质的食料或高效养殖基质的设计方法配置黑水虻养殖基质中食料的营养素；
(2)调整养殖基质食料初始pH值3～11(非极端酸碱度)，喂料量控制在0.2g DM/头(蛆虫足够密)，投喂的食料选择半流体食料(足够湿，RMC＝95％～100％)，投喂时料床总厚度控制在3～9cm(厚度足以保湿保温)。
(3)每次喂料前整理料床边缘，聚拢料床使虫栖息层厚度达到1～3cm后，再投喂食料；冬季可拢至3～5cm厚。
所述的步骤(2)中，投料过程中选择条状或者点状投喂食料，尽量减小食料厚度，并且少量多次投喂食料，以黑水虻蛆吃完时食料不腐败为准。
黑水虻蛆高效养殖食料最优营养素构成研究试验
——不同类型碳源混合养殖食料对于黑水虻蛆生长与虫体营养成分的影响
1材料与方法
1.1试验材料
供试试虫为黑水虻3日龄幼虫，由海南省北科生态农业开发有限责任公司提供。花生粕购自海南省海口市椰海粮油交易市场，锯末为橡胶树木屑，取自定安龙湖南科食用菌有限公司基地。葡萄糖为分析纯，购自佛山西陇化工有限公司。
1.2试验设计
试验以花生粕为氮素原料，并添加由易利用碳源(P)葡萄糖与难利用碳源(M)锯末组成的5种不同外加碳源比例，制作碳氮比分别为10、15、20、25、30黑水虻蛆食料，共设计5种不同类型碳源比例、5个总碳氮比共25种不同外加碳源和不同碳氮比的黑水虻蛆食料，每种食料3个重复，调节初始绝对质量含水率为72％，按总重量(湿重)600g/盒平铺于饲养盒(23cm×15cm×15cm)，一次性加料。各实验处理按葡萄糖与木屑干基质量比例，分别记为P100、P75M25、P50M50、P25M75、M100，其饲粮组成及不同生物利用度碳氮构成见表1。
表1各处理食料组成及不同生物利用度碳氮组分构成(干物质基础)％
碳氮组分构成
饲料原料中相对含水率(RMC)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和碳氮组分构成中不稳定组分1和2(LCP1、LCP2、LNP1、LNP2)为实测值，其余均为计算值。
1.3试验虻蛆饲养管理
试验在中国热带农业科学院环境与植物保护研究所废弃物转化温控室进行。试验随机选择接入遗传背景相同、同一批次、发育正常、体尺及体重(体重约为11.33mg/头)一致的3龄幼虫600头，开展试验研究。在饲养盒顶部盖上100目滤布封住(防止家蝇在其中产卵)，置于饲养室培养。饲养室温度为27℃、环境湿度为70％。期间每隔2天用勺子搅动食料，以保证水虻充分食用，当虫体初步化蛹时即盒中出现十只幼虫化蛹时停止试验。
1.4检测指标
1.4.1有机碳氮组分及碳氮素活度指标
酸水解法通过不同浓度硫酸(2.5mol/L H2SO4和13mol/LH2SO4)将有机碳库分为两个活性程度不同的组分(Labile carbon pool 1,LCP1；Labile carbon pool 2,LCP2)和一个稳定组分(Recalcitrant carbon pool,RCP)共3个组分(该方法是依据不同浓度强酸的侵蚀程度作为分离有机碳活性组分和稳定组分的标准，具体为：LCP1-由2.5mol·L-1H2SO4在105℃水解30min得到；LCP2-由13mol·L-1H2SO4在室温下水解12h，然后在105℃下用1mol·L-1H2SO4水解3h得到；RCP-未水解的残渣；不稳定组分1和不稳定组分2共同构成LCP，稳定组分构成RCP)。其中LCP1通常指非纤维素的易生物利用多糖，LCP2主要成分是植物源纤维素，这两种组分化合物具有较高的生物利用性，RCP的主要化合物是木质素等高度耐生物降解的稳定组分化合物。同样，测定以上组分中的氮含量，有机氮库也可分为三个组分，分别为(LNP1、LNP2、RNP)，通过各有机碳氮组分含碳(氮)量可以计算虻蛆饲喂食料中多种碳氮素活度指标。计算公式如下:
碳素活度(AC)＝活性有机碳含量(LCP)/稳定碳组分(RCP)；
氮素活度(AN)＝活性有机氮含量(LNP)/稳定氮组分(RNP)；
碳素活度指数(LIC)＝(LCP1/TOC×3+(LCP2/TOC)×2+(RCP/TOC)×1；
氮素活度指数(LIN)＝(LNP1/TN)×3+(LNP2/TN)×2+(RNP/TN)×1；
碳素有效率(ACC)＝活性有机碳含量(LCP)/总有机碳含量(TOC)×100％；
氮素有效率(ACN)＝活性氮素含量(LNP)/总氮含量(TN)×100％。
1.4.2虫体常规营养指标
收获分离后的虫体放入烘箱105℃灭活10min后，在65℃烘干至恒重，用研钵研磨后过60目筛，-20℃保存备用待测。虫体干物质(DW)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、粗纤维(CF)、粗灰分(CA)的含量分别参照国标GB/T6435－2006、GB/T6432－2018、GB/T6433－2006、GB/T6434－2006、GB/T6438－2007。
1.4.3食料及虫体基础理化指标
初始食料的酸碱度(pH)、电导率(EC)、饱和含水率(SWC)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)等基础理化指标测定，参照《土壤农化分析》。其中相对含水率计算公式如下：相对含水率(RMC)＝食料实际质量绝对含水率(MC)/食料水饱和状态下的绝对质量含水率(SWC)×100％
1.4.4生长性能指标
试验结束时对虻蛆虫体与虫粪进行分离称重，分别记录黑水虻蛆虫体重量与数量，测定含水率计算终末干虫体重，生长性能指标(干基)计算公式如下：
蛆虫产率(％)＝终末干虫体重/基质总干重*100％；
虫体增重速率(g/d)＝(终末干虫体重-初始干虫体重)/实验天数；
存活率(％)＝终末虫数量/初始虫数量*100％
百头虫重(g)＝终末干虫体重/终末虫数量*100
1.5数据处理及统计分析
采用Excel处理基础数据，采用Origin 2021软件中Correlation plot插件等绘图，采用SIMCA14.1进行正交偏最小二乘回归(OPLS)分析。OPLS操作方法是：将食料性质、虻蛆生长与体成分的原始数据集分别设为矩阵X和Y，导入SIMCA14.1软件，对X、Y原始数据进行Par scaling后，进行OPLS分析，结合交叉检验分析模型精度、置换检验分析模型是否存在过拟合、T2椭圆图分析特异点等辅助分析结果，建立X、Y数据OPLS回归模型；以变量投影重要性指标(Variable importance in projection,VIP)值来判断X对Y的贡献大小，达到辨识外加碳源调控虻蛆生长与体营养成分的潜在作用因子。
2试验结果
2.1不同类型碳源养殖食料对虻蛆生长情况的影响
不同碳源构成养殖基质对水虻虻蛆生长情况的影响见表2。除易利用碳源葡萄糖比例为100％的P100处理组外，其它比例碳源添加处理组水虻虻蛆存活率在不同碳氮比条件下虻蛆存活率达76.9％以上，均处于较高水平。P100处理组在总碳氮比为20时，虻蛆存活率骤降至17.6％，并随着总碳氮比的升高进一步下降至7.6％，其它类型碳源处理组随碳氮比升高存活率不受影响，这说明食料中过多葡萄糖的添加在一定程度上导致虻蛆的死亡率上升，碳源类型对存活率的影响大于总碳氮比。
由表2可知，同一类外加碳源条件下，碳氮比增大，虻蛆产率、虫体增重速率及百头虫干重均呈逐渐下降趋势。在同一碳氮比不同类型碳源条件下，除碳氮比大于20的P100处理组由于虻蛆死亡率上升导致产率下降明显外，外加碳源中难降解碳源木屑占比越大，虻蛆产率显著降低。进一步通过计算虻蛆百头虫重，排除P100处理幼虫死亡所产生干扰，各处理百头虫重在同一碳氮比下均为同一趋势，由大致小分别为：P100＞P75M25＞P50M50＞P25M75＞M100。由此可见，虫体增重与碳源中易利用碳源葡萄糖占比成正相关关系。另一方面，虫体增重速率P50M50＞P25M75＞P75M25＞P100＞M100，在难易碳素等比例复合外加碳源下，虫体增重最快，难易碳素复合碳源提高幼虫生物量积累的速率。
表2不同类型碳源添加比例及碳氮比对虻蛆生长性能的影响
同行数据肩标相同大写字母表示差异不显著(P＞0.05)，不同大写字母表示差异显著(P＜0.05)；相同指标同列数据相同小写字母表示差异不显著(P＞0.05)，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。表3同。
2.2不同碳源组成养殖食料对虻蛆虫体营养组成的影响
由表3可知，食料中添加难利用碳源木屑显著提高了水虻饲喂试验在各碳氮比条件下虫体CP、CA、CF含量(P＜0.05)，相反虫体EE含量随木屑的添加比例升高而降低，与葡萄糖的增加呈正相关关系。其中，虫体CP、CA含量与食料木屑的添加比例的增加呈正相关关系，只添加木屑处理组M100显著高于其它处理组。各碳氮比条件下，虫体CF含量在添加有葡萄糖碳源的处理组中差别不显著(P>0.05)，且均显著低于不含葡萄糖M100组虫体CF含量(P<0.05)，说明养殖基质中的易利用碳源成分可明显降低虫体中CF含量的累积，提高虻蛆的饲用价值。此外，虫体EE含量与食料易利用碳源的添加呈正相关关系，其中P75M25与P50M50处理组在碳氮比为25时，EE含量最高达到47.88％与46.57％，且两组差异不显著，均显著高于其它处理组，说明易利用碳源葡萄糖显著影响虫体脂肪累积，并且在基质碳氮比为25时更有利于虫体脂肪积累。通过变异系数(CV)衡量饲料中各观测值变异程度，CV为0～15％时属于小变异，16％～35％属于中等变异，大于36％时属于高度变异。由表3可知，本试验各虫体成分含量范围分别是CP 36.2％～61.6％、EE 12.8％～47.9％、CA3.0％～11.5％、CF6.7％～13.9％，变异系数分别是16.0％、35.1％、42.4％、19.0％为中高度变异。由此可见，虻蛆属于典型的高蛋白高脂肪饲料资源，饲喂基质中不同生物利用度碳源对虻蛆虫体营养成分影响巨大。
表3不同类型碳源添加比例及碳氮比对虻蛆虫体营养成分的影响
2.3基于OPLS分析食料碳源组成调控虻蛆生长与虫体营养成分的作用因子
2.3.1OPLS回归模型建立
以8个虻蛆生长性能和虫体营养组成指标作为因变量(Y)，基质理化性质指标及碳素活度指标作为自变量(X)进行OPLS回归分析建立模型见表4。基于原始数据建立的模型(M1-M8)，除M8外，各模型的累积解释能力参数(R2X)、累积解释能力参数(R2Y)、预测能力参数(Q2Y)均大于0.5，R2Y与Q2Y差距小于0.2；将模型M8的CF原始数据进行lg转换后建立的模型M8.1，各诊断参数也均达到以上所述标准。对建立的OPLS模型进行200次的置换检验，R2小于0.2，Q2为负值，未出现过拟合。说明模型M1-M7、M8.1构建成功，具有很好的拟合度与预测能力，可用于进一步辨识基质性质及碳素活度调控虻蛆生长与体成分的潜在作用因子。
表4回归模型诊断参数
2.3.2变量投影重要性分析
变量投影重要性指标(variable importance inprojection，VIP)是反映自变量对因变量解释能力的重要指标，其值越大表明该自变量对因变量的解释能力越强。当VIP＞0.8时，食料理化性质与碳氮素活度指标在影响虻蛆生长性能与虫体营养成分的的方面起主导作用，对其有显著影响。
本实验根据碳氮营养素的有效性及碳氮营养素可能的科学配比，除了食料的基本性质参数、碳氮活度参数外，还设置了碳氮相关参数比值作为指标等共52个参数作为考察对象，具体见表5。由表5可见，52个指标参数中，相对含水率(RMC)、TC/LNP1、LCP/LNP1、TC/LNP2、LCP1/LNP2、LCP2/LNP2、LCP/LNP2、RCP/LNP2、TC/LNP共9个参数对虻蛆的所有生长性能与虫体成分参数的VIP均大于0.8，这9个基质性质与碳氮素活度因子对水虻生长性能及虫体营养成分影响的贡献最为显著，可优先考虑作为水虻饲喂配料指导指标。此外，活性碳组分含量(LCP1、LCP2)、碳素的有效率(ACC、ACC1、ACC2)对虻蛆的总增重率影响不显著，活性氮组分含量(LNP1、LNP2)对所有虫体生长性能及体成分指标影响均不显著，说明虻蛆的生长及体成分组成受不同生物利用度碳组分与氮组分的综合影响，仅单一考虑基质碳源或氮源本身活度特性并不全面。另一方面，总碳氮素含量(TOC、TN)、总碳氮比(TC/TN)以及各碳组分与总氮之比(LCP1/TN、LCP2/TN、LCP/TN、RCP/TN)同样对所有虫体生长性能及体成分指标影响均不显著。由此可见，传统水虻养殖配料指标基于总碳氮比(TC/TN)以及总氮含量(TN)作为水虻转化配料的指导指标存在一定局限性，在黑水虻养殖配料中不考虑作为影响虻蛆生长及体成分组成关键因子。
表5.影响虻蛆生长及虫体营养组成的饲粮参数VIP值
2.4基质不同类型碳源调控下的显著性影响因子相关性分析
为进一步提出简化实用的配料指导指标，通过对显著影响所有虻蛆生长与体成分指标的9个基质性质与碳氮素活度指标进行相关性分析(表6)发现：5个活度指标TC/LNP1、TC/LNP2、TC/LNP、LCP/LNP1、LCP/LNP2之间相关系数均接近为1.00，呈极显著相关，其中TC/LNP1、TC/LNP2、TC/LNP也与另外3个活度指标LCP1/LNP2、LCP2/LNP2、RCP/LNP2相关性较高，相关系数为0.67～0.70，因此，8个碳氮素活度参数可认为是一个相关性很高的、能够代表碳氮素营养的指标群(记为“指标群Ⅰ”)。另一方面，从表6可知，食料性质指标RMC与TC/LNP1、TC/LNP2、TC/LNP、LCP/LNP1、LCP/LNP2等5个活度指标无显著相关性，与LCP1/LNP2、LCP2/LNP2、RCP/LNP2等3个活度指标的相关性较弱。由此可见，RMC和“指标群Ⅰ”中任一指标组合，均可作为水虻生物转化配料指导指标。
表6显著影响虻蛆生长及虫体营养组成的饲粮参数之间的相关性系数
3结果分析
3.1不同生物利用度碳源食料对虻蛆生长情况的影响
本试验结果表明，食料中添加易利用碳源葡萄糖对虻蛆虫体的存活率、生物量产量有显著影响。当处理组P100基质总碳氮比在20以下时，虫体产率和百头虫重显著高于其它处理组。当P100处理组总碳氮比达到20及以上时，虻蛆存活显著降低至20％，干虫产率低于5％。另一方面，本试验中难易利用碳源复合处理组虫体增重速率快，显著高于单一类型碳源处理组，其中以等比例复合碳源基质P50M50处理组虫体增重最快。研究发现，虻蛆的生长性能主要受易生物利用碳源及蛋白质含量的影响，易生物利用碳源葡萄糖添加比例越高，虻蛆生物量产量越高。其次，碳氮比越低蛋白质含量越高，幼虫生物量同样显著升高。因此，为快速获得较多的虻蛆，选择易利用碳素作为外加碳源时，食料营养素碳氮比应小于20；外加碳源为复合碳源时，难利用碳素占比不超过25％。
3.2不同生物利用度碳源食料对虻蛆虫体营养组成的影响
虻蛆的虫体营养组成高度依赖于虻蛆养殖食料理化性质，因此其作为饲料的饲喂价值也随着食料的不同而改变。本试验中，食料中添加易利用碳源葡萄糖可以提高虫体EE含量，在同一碳氮比下虫体EE较M100处理组含量最多提高了27.54％，虫体EE最高值高于黑水虻转化蔬菜与水果基质试验所查到的虫体EE含量的值(3％～21％)【JUCKER C,ERBAD,LEONARDI M G,et al.Assessment of vegetable and fruit substrates as potentialrearing media for Hermetia illucens(Diptera:Stratiomyidae)larvae[J].Environmental entomology,2017,46(6):1415-1423.】。此外，M100处理组虫体CP含量各碳氮比条件下均大于50％，但虫体生物量产量、个体虫重及虫体脂肪含量低，因此高比例的难利用碳源不利于虻蛆的生长发育及虫体营养组成。另一方面，食料中添加易利用碳源葡萄糖降低了虫体CA与CF含量。本试验中，除M100处理组外，其它添加易利用碳源处理组虫体CA含量均低于5.6％。
由此可见，P100(碳氮比小于20)、P75P25及P50M50处理组虫体CP含量为42.77～49.47％，EE含量为36.72％～44.60％，CA含量为3.63％～4.21％，该3组虻蛆虫体营养组成均衡，可作为富含蛋白质与能量的饲料来源，但结合虻蛆生长性能，P100(碳氮比小于20)与P75P25处理组的营养素组合表现更为突出。
3.3黑水虻蛆转化食料营养素配料指标与虻蛆生长性能、虫体营养组成的相关性分析
传统黑水虻蛆转化食料营养素配制主要考虑物料的碳氮比，本试验研究了在不同碳氮比水平的食料中，不同生物利用度的碳素的含量变化对虻蛆生长性能和虫体营养组成的影响。结果表明在同一碳氮比下，虻蛆的生长性能与虫体营养组成差别较大，通过OPLS建模与VIP分析也进一步证明了食料的总碳、总氮及总碳氮比并不能显著影响幼虫生长性能与营养组成，影响幼虫生长性能与虫体营养组成的主要因素为RMC、TC/LNP1、TC/LNP2、TC/LNP、LCP/LNP1、LCP/LNP2、LCP1/LNP2、LCP2/LNP2、RCP/LNP2等9个基质参数指标。9个参数指标(RMC和指标群Ⅰ)，可以分成物理指标和化学指标两类，其中化学指标(指标群Ⅰ)均为活性碳氮组分的比值，说明黑水虻蛆转化配料单一考虑碳素或氮素不够全面。物理指标RMC体现虻蛆饲养基质的保水透气性，其显著影响虻蛆对营养素的转化利用，进而影响虻蛆的存活率及生长发育进程。
本试验在同一绝对含水率的条件下，虻蛆存活率跨度大，从7.6％至99.1％。由此可见，传统虻蛆食料配料时以绝对含水率为作为指导指标存在不稳定性，这是由于不同类型的食料对水分的吸附性能不一样即食料不同的RMC所导致的。本研究中食料的相对含水率RMC大于139％时虻蛆存活率骤降，说明过高的RMC、基质透气性差，抑制了虻蛆的存活与生长发育。利用多样化的废弃物原料来配制虻蛆转化基质时，采用RMC指导设置食料的含水状态，比传统的绝对质量含水率更奏效合理。这样才能保证虻蛆对营养素的高效转化利用。
4结论
①若虻蛆基质食料碳源为复合碳源，难利用碳素应占比不超过25％且食料碳氮比为20或以上，虻蛆的生长性能和虫体营养组成均能达到最优，虻蛆生物量产率(干基)、虫体CP、EE含量均显著高于其它复合碳源饲粮(P<0.05)。
②虻蛆基质中食料选择易利用碳素作为外加碳源，虻蛆的生长性能和虫体营养组成均能达到最优的食料营养素碳氮比应控制在20以下，且需要相对含水率RMC应低于139％，才能保证较高的虻蛆存活率和对营养的高效转化利用，但对虻蛆存活和虻蛆高效转化利用营养的最佳RMC范围仍需进一步确定。
③通过OPLS建模与VIP分析，试验结果说明了绝对含水率和总碳氮比在黑水虻饲喂基质食料配料中存在一定局限性，相对含水率RMC和活性碳氮组分的比值(指标群Ⅰ)显著影响虻蛆生长性能与虫体营养组成，是今后黑水虻蛆食料营养素配比和含水状态设计中必须要控制的因素。
黑水虻蛆高效养殖最优环境条件的单因素影响实验
参照“1.3试验虻蛆饲养管理”项下黑水虻的饲养管理条件，采用本发明所述的养殖食料养殖黑水虻蛆，分别调节不同的养殖条件，确定最佳的基质环境条件，为高效虻蛆养殖基质设计提供依据。其中食料中的碳源选择葡萄糖和橡胶木屑，调整C/N比为20，难利用碳素比例为25％。不同因素试验间实际产虫率会有差别，为便于比较，统一采用相对产虫率这个指标作为比较的基准。
相对产虫率＝某一处理条件下的虻虫实际产率/所有处理条件下虻虫产率得最大值×100％
(1)食料pH值对于虻虫产率的影响
调节基质食料初始pH值3～11，比较pH值对于虻虫产率的影响。
由图3可以看出，在pH值3～11的范围内，相对产虫率均接近100％，变异系数(CV)为1.9％，离散程度小。初始物料酸碱度pH 3～11，涵盖了大部分物料，但对虻蛆产虫率影响不显著，说明只要不是极端的酸碱度环境都能满足高效产虫的要求。
(2)食料厚度对虻虫产率的影响
食料初始厚度分别设置1、3、5、7、9cm五个水平值，考察不同基质厚度对于相对产虫率的影响。
由图4可以看出，除1cm料初始厚度的相对产虫率为43.0％外，其他厚度3～9cm内的平均相对产虫率为93.9％，其变异系数是6.40％，较稳定，说明在3～9cm厚度下养殖虻蛆，产虫率可处于相对稳定的较高水平，其中，在料初始厚度3cm，相对产虫率最高，显著高于其他处理。说明初始料太薄，保水性能差，虻蛆生长受抑制；料太厚，取食不深入，影响转化效果。
(3)培养温度对于虻虫产率的影响
培养温度设置25～40℃，每5℃为一个梯度，比较不同培养温度对于相对产虫率的差异。
由图5可以看出，温度在25℃～35℃，相对产虫率不显著；40℃时降至54.8％，显著低于其他温度处理。在温度在25-35℃范围内，相对产虫率平均为92.2％，CV6.4％，离散程度小。说明虻蛆转化废弃物的温度条件应保持在25-35℃的中温水平。
(4)食料投喂量对虻虫产率的影响
设置基质食料喂料量范围0.2-1.0g DM/头(DM/头：DM干物质的英文缩写，指的的每头蛆虫投喂干重相当于0.2-1.0g的食料)，比较不同喂料量对于虻虫相对产率的影响。
由图6可以看出，相对产虫率随单头虫初始喂料量的增加即初始幼虫密度减小而呈不断下降趋势，单头虫初始喂料量为0.2g DM/头时产虫率最大。因此，投喂量以0.2g DM/头为宜。而投喂量小于0.2g DM/头，虫子过密，跑的厉害，实验难以进行，故无法统计产率。(5)食料含水状态对虻虫产率的影响
调节食料含水率40-80％，考察绝对含水率对于相对产虫率的影响。
如图7，在初始绝对含水率40％～80％下，相对产虫率随含水率增高，呈上升趋势，变异系数高达44.9％，这也说明食料中水分含量对虻蛆产量影响很大。
考虑到在较高含水率下，水分主要是通过影响物料的含氧量来影响虻蛆生长，不同物料同一含水率下的含氧量不一样，水饱和度更能反映不同物料的含氧透气程度。前文研究也表明，虻蛆食料选择易利用碳素作为外加碳源时，相对含水率RMC低于139％，才不至于造成虻蛆大量死亡，黑水虻蛆的生长性能和虫体营养组成才能能达到最优。
为了进一步获得最优的相对含水率范围，调节食料的水饱和度(相对含水率的计算公式中，不乘以100％即为水饱和度)至0.90-1.10即绝对含水率74％～90％下，比较不同水饱和度条件下，相对虻虫产率的变化。如图8，表明在0.95、1.00水饱和度下，相对产虫率最高，分别为97.4％、99.9％，差别不显著(P<0.05)，对应含水率为78％、82％。
不同养殖方法对虻虫产率的影响
分别采用现有研究中公认的具有较高转化效率的模式虻蛆食料(盖氏饲料、厨渣、猪粪、鸡粪)养殖虻蛆。
其中，盖氏饲料按干重量比，麦麸5份、玉米粉2份、苜蓿粉3份配制，直接投喂到养殖池中。生产中常用的典型原料分别选择厨渣、鸡粪和猪粪。厨渣为收集的餐厨潲水垃圾经分选粉碎、固液分离后的固形物。猪粪和鸡粪分别为规模肉猪场和养鸡场内收集的固态粪便，添加纤维后获得。按照表7的处理方法分别采用不同的方法养殖虻蛆，参照实施例6的方法进行统一管理。为了便于比较结果，所有的食料均调质至难利用碳素占比25％且基质总碳氮比为20，相对含水率100％。实验结束后，分别统计虻蛆产率，并且分别计算相对于其他处理方式，采用调质的食料结合添加初始混合物的养殖方法，虻蛆产率的提升率，以及相对于盖氏饲料，厨渣、猪粪、鸡粪采用调质食料加初始混合物的养殖方法，虻蛆产率的提升率。虻蛆产率计算公式如下：
虻蛆产率(％)＝终末干虫体重/基质总干重*100％
厨渣、猪粪、鸡粪不同处理方式的虻蛆产率提升率计算公式如下：
提升率(％)＝(调质食料加初始混合物产率-该食疗其他处理方式产率)/该食料其他处理方式产率*100％厨渣、猪粪、鸡粪相对于盖氏饲料的虻蛆产率提升率计算公式如下：
提升率(％)＝(调质食料加初始混合物产率-盖氏饲料产率)/盖氏饲料产率*100％
表7不同养殖方法虻蛆产率比较
| 编号 | 养殖方法 | 虻蛆产率(％) | 提升率(％) |
| 1 | 盖氏饲料 | 16.3 | 43.6、26.4、50.9 |
| 2-1 | 未调质的厨渣不加初始混合物 | 13.4 | 74.6 |
| 2-2 | 未调质的厨渣加初始混合物 | 14.8 | 58.1 |
| 2-3 | 调质的厨渣不加初始混合物 | 17.9 | 30.7 |
| 2-4 | 调质的厨渣加初始混合物 | 23.4 | 0.0 |
| 3-1 | 未调质猪粪不加初始混合 | 11.4 | 80.7 |
| 3-2 | 未调质猪粪加初始混合物 | 15.3 | 34.6 |
| 3-3 | 调质的猪粪不加初始混合物 | 13.1 | 57.3 |
| 3-4 | 调质的猪粪加初始混合物 | 20.6 | 0.0 |
| 4-1 | 未调质鸡粪不加初始混合物 | 14.1 | 74.5 |
| 4-2 | 未调质鸡粪加初始混合物 | 18.5 | 33.0 |
| 4-3 | 调质的鸡粪不加初始混合物 | 15.9 | 54.7 |
| 4-4 | 调质的鸡粪加初始混合物 | 24.6 | 0.0 |
如表7所示，采用调质后的厨渣、猪粪和鸡粪为食料，并且在养殖池内设置初始混合物，虻蛆产率可以达到23.4％、20.6％和24.6％，与现研究中使用的典型盖氏饲料配方的虻蛆产率16.3％相比，分别提升了43.6％(厨渣基质)、26.4％(猪粪基质)和50.9％(鸡粪基质)。
而采用调质的厨渣结合设置初始混合物的养殖方法，与以厨渣为食料的其他处理组，虻蛆产率也均有不同程度的提升，提升率为30.7-74.6％。采用调质后的猪粪为食料设置初始混合物，与以猪粪为食料的其他处理，虻蛆产率的提升率可以达到34.6-80.7％。采用调质后的鸡粪作为食料结合设置初始混合物的方法，与以鸡粪为食料的其他处理组，虻蛆产率也有33.0-74.5％的提升。
综合上述试验数据，本发明所述方法调质和添加初始混合物，分别以厨渣、猪粪和鸡粪养殖黑水虻虻蛆，均可以显著提升虻蛆产率，不仅高于试验研究中常用的模式基质盖氏饲料，而且显著高于其他养殖方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种黑水虻蛆高效养殖基质的食料，其特征在于，其营养素组成，包括：碳源和氮源，食料中相对含水率不高于139％；且当食料碳源为复合碳源时，碳源中难利用碳素占比不超过25％且食料总碳氮比为20或以上；当食料碳源为易利用碳素，食料总碳氮比在20以下。
2.如权利要求1所述的一种黑水虻蛆高效养殖基质的食料，其特征在于，所述的难利用碳源为碳源物料中RCP/TOC值大于0.3；易利用碳源为RCP/TOC值小于0.3；其中，RCP为稳定碳组分含量，TOC为总有机碳含量；所述的相对含水率为95％-100％；优选地，所述的易利用碳源为单糖和/或多糖；所述的难利用碳源为木屑和/植物秸秆。
3.如权利要求1或2所述的黑水虻蛆高效养殖基质的食料在制备提高黑水虻蛆生长性能的基质上的应用；优选地，所述的黑水虻蛆高效养殖基质在提高虻蛆产率、和/或提高黑水虻蛆虫体增重速率、和/或提高黑水虻蛆存活率、和/或提高黑水虻百头虫重上的应用。
4.如权利要求1或2所述的黑水虻高效养殖基质的食料的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制不同的养殖基质的食料，分别统计养殖基质中食料的指标参数；
(2)同日龄的黑水虻蛆分别投喂指标参数不同的食料，在相同的条件下饲养至虫体初步化蛹时结束，分别统计黑水虻蛆生长性能和虫体营养组成数据；
(3)将养殖基质中食料的指标、黑水虻蛆的生长性能和虫体营养组成的原始数据集分别设为矩阵X和Y，导入SIMCA14.1软件，对X、Y原始数据进行Par scaling后，进行OPLS分析，建立X、Y数据OPLS回归模型；以变量投影重要性指标VIP值来判断X对Y的贡献大小；
(4)选择变量投影重要性指标VIP值大的养殖基质食料指标作为黑水虻蛆基质食料营养素配制的指导指标，指导黑水虻基质的配制。
5.如权利要求4所述的设计方法，其特征在于，
所述的步骤(2)中，所述的养殖基质中食料的性质指标包括基本性质指标和碳氮素活度指标以及各指标相应的比值，其中食料基本性质指标包括：酸碱度(pH)、电导率(EC)、相对含水率(RMC)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总碳(TC)；碳氮素活度指标包括：不稳定碳组分1含量(LCP1)、不稳定碳组分2含量(LCP2)、活性有机碳含量(LCP)、稳定碳组分含量(RCP)、不稳定氮组分1含量(LNP1)、不稳定氮组分2含量(LNP2)、活性有机氮含量(LNP)、稳定氮组分含量(RNP)、碳素活度(AC)、氮素活度(AN)、碳素活度指数(LIC)、氮素活度指数(LIN)、碳素有效率(ACC)、氮素有效率(ACN)；
上述指标的计算公式如下：
相对含水率(RMC)＝食料实际质量绝对含水率(MC)/食料水饱和状态下的绝对质量含水率(SWC)×100％
活性有机碳含量(LCP)＝不稳定碳组分1含量(LCP1)+不稳定碳组分2含量(LCP2)活性有机氮含量(LNP)＝不稳定氮组分1含量(LNP1)+不稳定氮组分2含量(LNP2)碳素活度(AC)＝活性有机碳含量(LCP)/稳定碳含量(RCP)
氮素活度(AN)＝活性有机氮含量(LNP)/稳定氮含量(RNP)
碳素活度指数(LIC)＝(LCP1/TOC)×3+(LCP2/TOC)×2+(RCP/TOC)×1氮素活度指数(LIN)＝(LNP1/TN)×3+(LNP2/TN)×2+(RNP/TN)×1碳素有效率(ACC)＝活性有机碳含量(LCP)/总有机碳含量(TOC)×100％
氮素有效率(ACN)＝活性氮素含量(LNP)/总氮含量(TN)×100％；
其中，碳素活度(AC)分别计算总碳素活度(AC)、不稳定碳组分1活度(AC1)、不稳定碳组分2活度(AC2)；氮素活度(AN)总的氮素活度(AN)、不稳定氮组分1活度(AN1)、不稳定氮组分1活度(AN1)；碳素有效率(ACC)分别计算总碳素有效率(ACC)、不稳定碳组分1有效率(ACC1)、不稳定碳组分2有效率(ACC2)；氮素有效率(ACN)分别计算总氮素有效率(ACN)、不稳定氮组分1有效率(ACN1)、不稳定氮组分2有效率(ACN2)；
所述的虻蛆生长性能和虫体营养组成数据，包括：虫体干物质、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、幼虫产率、虫体增重速率、存活率、百头虫重；所述的步骤(3)中，选择变量投影重要性指标VIP值＞0.8的作为指导指标。
6.如权利要求5所述的设计方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，将筛选出的对黑水虻蛆生长性能和虫体营养组成有显著影响的基质食料性质指标进行相关性分析，将相关程度最接近的基质食料性质指标划为同一指标群，基质食料配制时，选择指标群中任一项基质食料指标作为指导指标。
7.一种黑水虻蛆高效养殖基质，其特征在于，由食料和初始混合物组成；所述的食料为权利要求1或2所述的黑水虻蛆高效养殖基质的食料，所述的初始混合物由锯末与虫粪组成。
8.如权利要求7所述的一种黑水虻蛆高效养殖基质在制备提高虻蛆产率的基质上的应用。
9.如权利要求8所述的一种黑水虻蛆高效养殖基质的应用，其特征在于，包括以下步骤：在转化床上，设置3-6cm厚由锯末与虫粪组成的初始混合物，初始混合物含水率35％～45％，作为虻蛆栖息层和初始料床基料，初始混合物内部控制温度25℃～35℃，在蛆虫栖息层上投喂黑水虻蛆食料，具体如下：
(1)采用上述的高效养殖基质的食料，或者按照高效养殖基质的食料或高效养殖基质的设计方法配置黑水虻养殖基质中食料的营养素；
(2)调整养殖基质的食料初始pH值3～11，喂料量控制在0.2g DM/头，投喂的食料选择半流体食料，投喂时料床总厚度控制在3～9cm。
(3)每次喂料前整理料床边缘，聚拢料床使虫栖息层厚度达到1～3cm后，再投喂食料；冬季可拢至3～5cm厚。
10.如权利要求9所述的一种黑水虻蛆高效养殖基质的应用，其特征在于，所述的步骤(2)中，投料过程中选择条状或者点状投喂食料，尽量减小食料厚度，并且少量多次投喂食料，以黑水虻蛆吃完时食料不腐败为准。
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-
2022
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