海外|小虫子将有机废物转化为可持续肥料

海外|小虫子将有机废物转化为可持续肥料

随着全球土壤退化问题日益严重，一种小而强大的昆虫正在成为解决这一问题的关键工具。黑水虻幼虫（BSFL）不仅能高效处理各种有机废物，还能将其转化为营养丰富的生物肥料。这种可持续的农业解决方案正在美国获得越来越多的关注和支持。

黑水虻繁殖迅速，幼虫可以靠食物废弃物生存（图片来源：Chapul Farms）

有一种小而强大的昆虫，它拥有一种独特的能力，能够消化它遇到的几乎任何形式的有机物，它正在成为解决日益严重的有机废物和土壤退化问题的工具。这种昆虫，即黑水虻幼虫 (BSFL)，能将食物垃圾转化为营养丰富的生物肥料：虫粪。

昆虫长期以来一直被用作农业实践中的食物来源——但现在农民正在探索虫粪作为可持续肥料的潜力。目前，全球超过33%的土壤退化，缺乏植物健康生长所需的营养物质，虫粪可以在恢复土壤生物多样性和质量方面发挥重要作用。

2024 年 5 月，美国农业部 (USDA)向三个旨在利用这种黑水虻能力的项目提供了资助。其中包括总部位于俄勒冈州的项目开发公司Chapul Farms，该公司正在将昆虫重新引入美国农业，以消除食物浪费、恢复土壤健康并生产高质量的动物饲料。

在肥料生产和扩大计划(FPEP)的支持下，两党都支持在农业中使用昆虫，这凸显了人们对 BSFL 潜力的日益认可——既可以减少废物，又可以通过生产高质量的家用肥料来改善土壤健康。

但尽管这种细菌似乎拥有超能力，BSFL 的广泛应用仍然有限。问题是：为什么？而像 Chapul Farms 这样的公司现在得到了联邦政府的支持，他们又能如何改变这一现状呢？

BSFL 几乎可以处理任何类型的有机废物，从食物残渣到农业副产品。Chapul Farms 等设施利用其巨大的胃口来处理大量废物，幼虫每天消耗的有机物是其自身排泄物的四倍。这只需传统堆肥所需时间的一小部分，而传统堆肥可能需要长达 10 个月的时间。幼虫的效率使有机物质能够快速转化为营养丰富的排泄物或粪便。

密西西比州立大学植物与土壤科学系助理研究教授 Shankar Ganapathi Shanmugam 表示：“它们繁殖速度也很快。而且它（BSFL）生长在死亡和腐烂的物质上，这意味着它可以靠废物生存。”

Shanmugam 正在带头研究利用粪便作为农作物养分，迄今为止，美国尚未对此进行研究，但世界其他地区已对此进行研究，特别是 欧洲多个国家。

Chapul 与邻近的农场合作，用粪便交换废物，形成一个循环系统。这是一种互利交换，因为农场获得营养丰富的土壤改良剂，而 Chapul 获得其运营所需的燃料。而且，这对昆虫种群也起到了重大作用：帮助它们重新繁衍。

这是因为昆虫养殖为昆虫的繁殖创造了一个受控的环境。昆虫产生的粪便为 植物提供了必需的营养 ，并促进了土壤的生物多样性，从而促进了本地植物和昆虫物种的生长，从而支持了整个生态系统。

“我们可以用任何东西制作堆肥，但通过这种昆虫生物学的影响具有所有这些[积极]意义，”俄勒冈州葡萄酒农米米·卡斯蒂尔 (Mimi Casteel) 说，她一直在使用查普尔的粪便。“它令人兴奋，原因有很多：它是一种便携、成本相当低的投资，与我们考虑用于处理大量废物问题的其他一些事情相比，而且黑水虻正在取代缺失的多样性层面。”

Chapul 与当地葡萄园、研究人员和农场合作，研究、教育和推广粪肥在生物区的好处和应用。当地一家非营利性土壤修复组织TAINABLE为 Chapul 提供实验室空间和农田，供其进行研究。

由于有机废物生产持续对能源和碳排放造成巨大负担，人们越来越需要更高效、更可持续的处理方法。而 BSFL 的消化过程可以显著减少温室气体排放。

“找到它的用途很重要，但如果你要把粪便作为肥料销售，就需要对其进行监管，这需要时间，”Shanmugam 说。“制定这些法规需要进行研究。”

目前，美国国家有机食品计划尚未将昆虫纳入可接受的添加剂。这使得与使用有机农业的农民分享这一技术成为一项挑战，尽管 Chapul Farms 等团队正在与监管机构进行对话，以加强相关教育并推动其纳入。

与经常会随着时间的推移耗尽土壤的化学肥料不同，粪粪通过引入多样化的微生物群落来促进土壤中的生物多样性。这提高了土壤的恢复力、天然植物防御能力、提高了其保水能力，并减少了对昂贵的合成投入的需求。与此形成鲜明对比的是，合成物会破坏土壤生物多样性、有益细菌和土壤的天然微生态系统，使其依赖于日益昂贵的投入。它们还需要大量的化石燃料，并降低土壤的碳承载能力。

Chapul Farms 首席通讯官 Aly Moore 表示：“我们最近看到，政府更加积极地寻求资助支持国内化肥生产的项目。我们意识到，农作物营养密度降低和大量使用农药会导致许多健康问题。从成本因素来看，农民不仅需要更少的化肥，还需要更少的农药。”

虫粪中的微生物会随着时间的推移而繁殖，重建土壤健康

这一切都有助于节省成本，并为农民提供更多激励，尤其是在化肥价格高涨且供应不稳定的情况下。2021 年至 2022 年间，价格上涨了一倍多。由于美国是世界第三大化肥进口国，美国农民首当其冲地感受到了这种影响；这不仅是化肥问题，也是粮食安全问题。

Chapul Farms 首席技术官迈克尔·普莱斯 (Michael Place) 表示：“在 2023 年之前的两年里，全球化肥消费量减少了 8%，因为人们买不起化肥。供应中断，甚至无法供应。FPEP 就是在这种紧急情况下应运而生的。”

土壤微生物为恢复土壤健康提供了一个令人兴奋的前沿，但土壤中只有不到 1%的微生物被培养。虫粪提供了一个机会，可以摆脱最初导致土壤危机的还原性土壤处理方法，同时加强粮食和农业安全。

随着粪便中的微生物不断繁殖，通过改善生物多样性来重建土壤健康和弹性，农民最终将需要更少的粪便来维持相同水平的土壤生产力。

已经开始在田地中使用虫粪的农民已经报告了令人鼓舞的结果。卡斯蒂尔正在开展试验，以评估虫粪对农作物的影响。虽然研究的统计结果仍在进行中，但她已经看到了明显的变化。

“据我所知，我在葡萄藤和蔬菜农场做过试验，农产品本身长得更快，细胞结构更好，”卡斯蒂尔说。“所以如果你真的把叶子切下来放在显微镜下，细胞生长得更密集，而且有形状的脂质膜。这意味着植物从第一天起就具有更高的结构完整性，”她说。

FPEP 资金将用于支持位于俄勒冈州和北达科他州的BSFL 设施的建设和设备。这些项目预计每年每个地点可产生 10,000 吨粪便，并将在 2026 年投入使用时创造 59 个新工作岗位。

新兴昆虫农业面临的最大挑战之一是，人们只关注昆虫的蛋白质生产，而忽视了虫粪对土壤健康的好处。虽然 BSFL 的蛋白质是一个利润丰厚且增长迅速的市场，但虫粪在昆虫农业中仍是一种未得到充分利用的资源。

2022 年，全球昆虫蛋白市场价值接近10 亿美元（8.05 亿英镑），而 2023 年全球虫粪价值为9600 万美元（7700 万英镑），虫粪的预计增长率要高得多。此外，根据 Chapul Farms 团队的说法，昆虫养殖场产生的虫粪是幼虫的两倍。

“我认为农民们一直坚信昆虫是个问题，他们只是不想谈论给自己的处境增加更多问题，”卡斯蒂尔说。“但当我们的农场变得更加复杂时，你开始看到生态回报呈指数级增长。”

此外，昆虫是关键物种，这意味着如果没有它们，整个生态系统将发生剧烈变化或崩溃——我们的世界将“陷入停滞”，正如生物学家戴夫·古尔森在《卫报》中所写。

“归根结底，没有昆虫我们就无法生存，”Chapul Farms 首席执行官 Pat Crowley 说道。“如果没有昆虫，自然生态系统就无法繁荣……这是我们最大的前提之一。这并不是那么简单：昆虫将解决全球农业健康的最大趋势。同时，我认为这也是我们使农业成为更具弹性的生态系统模式的最大杠杆之一。”

文章来源：BBC Future