DOI: https://doi.org/10.3390/insects15040293
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38667423
تاريخ النشر: 2024-04-20
المؤلف: Giovanni Lomonaco وآخرون
الموضوع الرئيسي: استخدام الحشرات وتأثيراتها
نظرة عامة
تستعرض هذه المراجعة استخدام فضلات يرقات الذبابة الجندية السوداء، وهي منتج ثانوي من تربية الحشرات، كسماد طبيعي في الزراعة العضوية. تسلط الدراسة الضوء على التركيب الغني بالمغذيات للفضلات، والذي يختلف بشكل كبير اعتمادًا على الركيزة المستخدمة لتغذية اليرقات. من خلال تحليل محتوى المغذيات الكبيرة والصغيرة في الفضلات المستمدة من ركائز تغذية مختلفة، تهدف الأبحاث إلى تحديد التطبيقات المثلى لمختلف أنواع المحاصيل، مما يعزز خصوبة التربة ويعزز الممارسات الزراعية المستدامة.
تشير النتائج إلى أن فعالية الفضلات كسماد تعتمد على كل من نوع الركيزة والمحصول المحدد الذي يتم زراعته. بينما يمكن أن تؤثر الجرعات المثلى من الفضلات بشكل إيجابي على نمو النباتات، قد يؤدي التطبيق المفرط إلى آثار سلبية. تؤكد المراجعة على إمكانية فضلات يرقات الذبابة الجندية السوداء في المساهمة في الإنتاج الزراعي المستدام، خاصة في المناطق ذات الدخل المنخفض، حيث يتماشى استخدامها مع مبادئ الاقتصاد الدائري ويقدم حلاً منخفض التكلفة لتعزيز صحة التربة وزيادة المحاصيل.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التحدي الحاسم المتمثل في ضمان الأمن الغذائي لسكان عالمي متوقع يبلغ حوالي 10 مليارات بحلول عام 2050، خاصة في سياق تغير المناخ وتدهور الأراضي. تلعب الأسمدة دورًا مزدوجًا في الزراعة: يمكن أن تعزز إنتاج الغذاء ولكنها أيضًا تشكل مخاطر على النظم البيئية. استجابةً لذلك، هناك اهتمام متزايد بالأسمدة العضوية، وخاصة فضلات اليرقات، المستمدة من تربية الحشرات. لا تقلل هذه الطريقة من الاعتماد على الأسمدة الكيميائية فحسب، بل تقدم أيضًا فوائد بيئية، مثل تقليل استهلاك الموارد وانبعاثات غازات الدفيئة مقارنة بتربية الماشية التقليدية.
من بين الأنواع المختلفة من الحشرات، تُعرف الذبابة الجندية السوداء (Hermetia illucens) بقدرتها على تحويل النفايات العضوية إلى كتلة حيوية عالية القيمة غنية بالبروتينات والدهون، مناسبة لتغذية الحيوانات وتطبيقات صناعية أخرى. تعزز المنتجات الثانوية لليرقات، بما في ذلك الببتيدات المضادة للميكروبات والكيتين، قيمتها الاقتصادية. تؤكد المقدمة على إمكانية فضلات الحشرات كسماد حيوي، والذي يتطلب معالجة مناسبة للقضاء على الكائنات الدقيقة الضارة مع الحفاظ على الكائنات المفيدة. تشير اللوائح الحالية إلى معالجة حرارية عند 70 درجة مئوية لمدة 60 دقيقة لتلبية معايير السلامة. ومع ذلك، فإن الطبيعة المكثفة للطاقة لطرق التعقيم التقليدية تدفع لاستكشاف تقنيات بديلة ومستدامة، مثل أنظمة الغاز الحيوي، لمعالجة النفايات والتعقيم بشكل فعال.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على الإطار التنظيمي والاعتبارات العملية المحيطة بتربية يرقات الذبابة الجندية السوداء (BSF) لإنتاج البروتين في تغذية الحيوانات، كما هو مصرح به من قبل المفوضية الأوروبية. تنص اللوائح على أنه يجب تغذية BSF على ركائز “ذات جودة غذائية”، والتي تستبعد بعض المكونات المشتقة من الحيوانات والمواد النفايات. يتم التأكيد على أهمية إعداد الركيزة، وخاصة الحاجة إلى تقليل حجم الجسيمات إلى 1-2 سم لتسهيل تغذية اليرقات وتعزيز نمو البكتيريا المفيدة. في ظل الظروف المثلى (27 درجة مئوية و70% رطوبة)، يمكن ليرقات BSF تحويل العلف إلى كتلة حيوية في حوالي 14 يومًا، مما يجعلها بديلاً واعدًا لإنتاج البروتين المستدام.
تناقش الورقة أيضًا المنتج الثانوي لتربية BSF، المعروف باسم الفضلات، والذي يتكون من فضلات اليرقات والعلف غير المستهلك. تُعتبر الفضلات سمادًا عضويًا قيمًا، غنيًا بالمغذيات والكائنات الدقيقة المفيدة التي يمكن أن تعزز صحة التربة ونمو النباتات. يختلف تركيب الفضلات بشكل كبير بناءً على الركيزة المستخدمة في التغذية، مما يؤثر على ملفها الغذائي وفعاليتها كسماد. تشير الدراسات إلى أن الفضلات يمكن أن تحسن نمو النباتات وإنتاجها عبر مختلف المحاصيل، مع اختلاف معدلات التطبيق المثلى اعتمادًا على نوع النبات المحدد والركيزة المستخدمة. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن تربية BSF لا تقدم فقط مصدر بروتين صديق للبيئة ولكنها تساهم أيضًا بشكل إيجابي في الممارسات الزراعية من خلال استخدام الفضلات كسماد حيوي.
DOI: https://doi.org/10.3390/insects15040293
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38667423
Publication Date: 2024-04-20
Author(s): Giovanni Lomonaco et al.
Primary Topic: Insect Utilization and Effects
Overview
This review examines the use of black soldier fly larval frass, a byproduct of insect farming, as a natural fertilizer in organic agriculture. The study highlights the nutrient-rich composition of frass, which varies significantly depending on the substrate used to feed the larvae. By analyzing the macro and micronutrient content of frass derived from different feeding substrates, the research aims to identify optimal applications for various crop species, thereby enhancing soil fertility and promoting sustainable agricultural practices.
The findings indicate that the effectiveness of frass as a fertilizer is contingent upon both the type of substrate and the specific crop being cultivated. While optimal doses of frass can positively influence plant growth, excessive application may lead to negative effects. The review underscores the potential of BSFL frass to contribute to sustainable agricultural production, particularly in low-income regions, where its use aligns with circular economy principles and offers a low-cost solution for enhancing soil health and crop yield.
Introduction
The introduction highlights the critical challenge of ensuring food security for a projected global population of nearly 10 billion by 2050, particularly in the context of climate change and land degradation. Fertilizers play a dual role in agriculture: they can enhance food production but also pose risks to ecosystems. As a response, there is a growing interest in organic fertilizers, particularly larval frass, which is derived from insect farming. This method not only reduces reliance on chemical fertilizers but also offers environmental benefits, such as lower resource consumption and greenhouse gas emissions compared to traditional livestock farming.
Among the various insect species, the Black Soldier Fly (Hermetia illucens) is noted for its ability to convert organic waste into high-value biomass rich in proteins and lipids, suitable for animal feed and other industrial applications. The larvae’s byproducts, including antimicrobial peptides and chitin, further enhance their economic value. The introduction emphasizes the potential of insect frass as a biofertilizer, which requires proper treatment to eliminate harmful microorganisms while preserving beneficial ones. Current regulations suggest a heat treatment of 70°C for 60 minutes to meet safety standards. However, the energy-intensive nature of conventional hygienization methods prompts the exploration of alternative, sustainable technologies, such as biogas systems, for effective waste treatment and sanitization.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the regulatory framework and practical considerations surrounding the rearing of Black Soldier Fly (BSF) larvae for protein production in animal feed, as authorized by the European Commission. The regulations stipulate that BSF must be fed on ‘food quality’ substrates, which exclude certain animal-derived components and waste materials. The importance of substrate preparation is emphasized, particularly the need to reduce particle size to 1-2 cm to facilitate larval feeding and promote beneficial bacterial growth. Under optimal conditions (27 °C and 70% humidity), BSF larvae can convert feed into biomass in approximately 14 days, making them a promising alternative for sustainable protein production.
The paper also discusses the byproduct of BSF rearing, known as frass, which consists of larval excreta and unconsumed feed. Frass is identified as a valuable organic fertilizer, rich in nutrients and beneficial microorganisms that can enhance soil health and plant growth. The composition of frass varies significantly based on the feeding substrate, influencing its nutrient profile and effectiveness as a fertilizer. Studies indicate that frass can improve plant growth and yield across various crops, with optimal application rates varying depending on the specific plant species and substrate used. Overall, the findings suggest that BSF farming not only offers an environmentally friendly protein source but also contributes positively to agricultural practices through the utilization of frass as a biofertilizer.