獼猴桃修剪枝肥料化利用技術(shù)及應(yīng)用效果

馮雨星白立強(qiáng)趙曉娥宣世榮劉少波程敏

(1.陜西省林業(yè)科學(xué)院，陜西 西安 710082；2.陜西厚地生物科技有限公司，陜西 寶雞 722400)

枝條、秸稈等農(nóng)作廢棄物“用則利，棄則害”。陜西省獼猴桃種植面積65266.67hm2，每年修剪產(chǎn)生34萬(wàn)t有余的枝條[1]。這些枝條如果不及時(shí)處理，不僅會(huì)影響農(nóng)村人居環(huán)境，同時(shí)會(huì)造成資源的浪費(fèi)，影響了農(nóng)林業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和鄉(xiāng)村振興的步伐。如何科學(xué)處理廢棄的果樹(shù)修剪枝條，使之變廢為寶，是目前既迫切又實(shí)際的問(wèn)題。同時(shí)，自20世紀(jì)70年代開(kāi)始，我國(guó)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化學(xué)肥料投入量逐漸加大，化肥的長(zhǎng)期和過(guò)度使用造成土壤板結(jié)、酸化加劇、土壤有機(jī)質(zhì)低、生產(chǎn)能力下降、生態(tài)環(huán)境污染等一系列嚴(yán)重的土壤問(wèn)題，特別在近幾年逐漸顯現(xiàn)[2]。有研究顯示，陜西省獼猴桃產(chǎn)區(qū)果園土壤有機(jī)質(zhì)平均含量幾乎都在1.0%以下，土壤pH值在7.2以上，pH值偏高、有機(jī)質(zhì)缺乏[3,4]。土壤問(wèn)題已成為制約陜西省農(nóng)林業(yè)發(fā)展和質(zhì)量提升的瓶頸。枝條堆肥技術(shù)是實(shí)現(xiàn)果樹(shù)枝條肥料化利用的重要途徑，修剪枝條經(jīng)粉碎后在高效微生物菌劑作用下，經(jīng)過(guò)高溫發(fā)酵，能夠達(dá)到礦質(zhì)化、腐殖化和無(wú)害化，變果園固體廢棄物為腐熟的有機(jī)肥料，實(shí)現(xiàn)修剪枝條的資源化利用[5]。利用堆肥技術(shù)生產(chǎn)的有機(jī)肥施用于果園，可以提高土壤有機(jī)質(zhì)、提高土壤肥力、提高微生物活性，實(shí)現(xiàn)土壤的改良[6]。本文提出了一種獼猴桃修剪枝肥料化利用關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)其應(yīng)用效果進(jìn)行調(diào)查，為合理有效利用修剪果樹(shù)樹(shù)枝資源提供參考。

1 獼猴桃修剪枝肥料化利用技術(shù)

1.1 技術(shù)原理

以獼猴桃修剪枝條為原料，接種功能性有益微生物進(jìn)行固體發(fā)酵，發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生55～65℃以上的高溫7～10d可殺死果樹(shù)枝條中常見(jiàn)有害病菌與寄生蟲(chóng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)害化。利用微生物的分解作用及分解過(guò)程中產(chǎn)生的多酚氧化酶等實(shí)現(xiàn)果樹(shù)枝條中大量纖維素和木質(zhì)素的礦質(zhì)化和腐質(zhì)化。同時(shí)，給微生物活動(dòng)創(chuàng)造良好的條件，實(shí)現(xiàn)原料的充分降解和完全腐熟，縮短有機(jī)肥腐熟的時(shí)間以及減少碳的損失。

1.1.1 菌種的篩選及馴化

菌種的篩選必須選用功能性有益微生物，選用菌種必備條件：能夠產(chǎn)生酶(纖維素酶、糖化酶、蛋白酶等)；產(chǎn)生55～65℃以上的高溫7～10d；有較強(qiáng)的適應(yīng)性；安全性(是農(nóng)業(yè)部公布的允許使用的微生物)；發(fā)酵環(huán)境中不能自然產(chǎn)生而需要人為添加的。對(duì)篩選的菌種進(jìn)行人工馴化，使其逐步適應(yīng)粉碎的有機(jī)物料這種生長(zhǎng)環(huán)境，提高菌種的耐受力及活動(dòng)能力，讓菌種更加高效的分解有機(jī)物料。

1.1.2 腐熟劑配方組成

有機(jī)物料腐熟劑(厚地自主研發(fā)產(chǎn)品)是用來(lái)發(fā)酵腐熟粉碎的果樹(shù)枝條、農(nóng)作物秸稈等有機(jī)物料的產(chǎn)品。該技術(shù)的核心是腐熟劑，腐熟劑的配方組成要做到以下幾點(diǎn)：添加菌種，菌種經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的篩選及合理的配制，并進(jìn)行適應(yīng)性馴化；添加激活菌種的物質(zhì)——紅糖、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)——玉米、麩皮等，保障腐熟過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)的持續(xù)供應(yīng)；添加氮素調(diào)節(jié)碳氮比(25∶1)。

1.2 技術(shù)流程

1.2.1 堆肥時(shí)間

全年均可堆肥，枝條在秋、冬季修剪后即時(shí)粉碎堆肥效果最佳。從堆垛發(fā)酵至腐熟大約需要100d時(shí)間。

1.2.2 場(chǎng)地選擇

堆肥場(chǎng)地應(yīng)選擇取水容易、交通方便、地勢(shì)較高、平坦的田間地頭，便于堆肥的施用。建議避雨(建棚)堆肥。

1.2.3 工藝流程

獼猴桃修剪枝生物有機(jī)肥制作過(guò)程一般可分為收集枝條、粉碎枝條、配料、堆垛、測(cè)溫、翻堆、查驗(yàn)等幾個(gè)環(huán)節(jié)，其制作工藝流程如圖1所示。

圖1 獼猴桃修剪枝生物有機(jī)肥制作流程圖

1.2.3.1 收集枝條

在田間地頭進(jìn)行獼猴桃枝條的收集，以獼猴桃修剪枝條為堆肥原料，當(dāng)年修剪枝條最佳。

1.2.3.2 粉碎枝條

獼猴桃枝條質(zhì)地堅(jiān)硬，木質(zhì)素含量高，微生物不易分解，因此要選用專業(yè)的枝條粉碎機(jī)械，由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的專業(yè)技術(shù)人員操作完成。粉碎粒大小應(yīng)控制在長(zhǎng)度小于3cm，寬度小于1cm，厚度不超過(guò)0.5cm，較小的顆粒能擴(kuò)大微生物對(duì)物料的接觸面積，有利于微生物分解腐熟，有利于土壤及作物吸收利用。同時(shí)，將農(nóng)作物秸稈粉碎成糠粉。

1.2.3.3 配料

獼猴桃枝條含碳多、含氮少，碳氮比較大，有機(jī)物分解緩慢并易損失，可通過(guò)加入尿素5kg·m-3來(lái)調(diào)節(jié)適宜碳氮比；加水量應(yīng)占總濕重的60%左右，一般以手握材料有液滴出為宜；原料加入腐熟劑10kg·m-3，糠粉20～50kg·m-3，紅糖1kg·m-3。紅糖用開(kāi)水化開(kāi)兌水均勻撒入原料中，腐熟劑、糠粉、尿素分別均勻撒在堆肥原料上，用翻堆機(jī)反復(fù)攪拌保證混合均勻。

表1 獼猴桃修剪枝生物有機(jī)肥制作配料成分組成

1.2.3.4 堆垛

堆垛面積長(zhǎng)度不少于3m，根據(jù)場(chǎng)地和材料不限；堆寬不少于2m，堆制高度控制在1.5m左右。

1.2.3.5 測(cè)溫

堆垛第8天，利用溫度計(jì)對(duì)發(fā)酵堆的內(nèi)部溫度進(jìn)行測(cè)定，記錄起始溫度。

1.2.3.6 翻堆

一般堆垛后第8天溫度可上升到55℃以上。從溫度到55℃，時(shí)間過(guò)上10d后翻堆1次，再等溫度上升到55℃時(shí)，延續(xù)10d再翻堆1次，如此重復(fù)3～4次，保持持續(xù)發(fā)酵。

1.2.3.7 查驗(yàn)

完全腐熟的有機(jī)物料是灰褐色或暗褐色，用手抓握重量較輕，質(zhì)感疏松，枝條容易折斷，無(wú)異味。

1.3 技術(shù)評(píng)價(jià)

1.3.1 枝條生物有機(jī)肥質(zhì)量

對(duì)按照上述工藝制作的6份獼猴桃修剪枝生物有機(jī)肥樣品及市面上隨機(jī)抽取的2份生物有機(jī)肥樣品進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)，結(jié)果如表2、表3所示。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，有機(jī)肥料的技術(shù)指標(biāo)有機(jī)質(zhì)≥30%、總養(yǎng)分≥4.0%、pH在5.5～8.5，有效活菌數(shù)≥1億·g-1，按照上述工藝制作的生物有機(jī)肥各項(xiàng)指標(biāo)均遠(yuǎn)高于NY 525-2021(NY 884-2012)和GB 20287-2006標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。該工藝生產(chǎn)的生物有機(jī)肥主要養(yǎng)分含量高于市場(chǎng)有機(jī)肥，產(chǎn)品質(zhì)量佳，具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

表2 枝條生物有機(jī)肥的主要養(yǎng)分含量

表3 市場(chǎng)上隨機(jī)抽取的2份有機(jī)肥的主要養(yǎng)分含量

1.3.2 制作工藝評(píng)價(jià)

1.3.2.1 具有安全性

達(dá)到了無(wú)害化、熟化(礦質(zhì)化、腐殖質(zhì)化)，堆漚過(guò)程使用微生物制劑，不會(huì)形成次生污染。

1.3.2.2 堆肥升溫快、時(shí)間短

實(shí)現(xiàn)7d內(nèi)升溫至55℃，即使在-13℃氣溫下堆肥溫度也能正常增溫到55℃以上，突破了冬季不能堆肥的傳統(tǒng)觀念。堆肥時(shí)間控制在100d，既符合科學(xué)原理，又縮短了堆肥時(shí)間。

1.3.2.3 堆肥成本低

枝條(秸稈)全量收集、就近還田利用，減少了有機(jī)肥原材料購(gòu)置費(fèi)和運(yùn)輸成本，成本在300元·t-1(制肥枝條自備)，百姓自主堆肥成本低。

1.3.2.4 操作簡(jiǎn)單

整個(gè)制作工藝流程簡(jiǎn)單、技術(shù)難度低，普通百姓可快速掌握。

2 應(yīng)用效果

在陜西省岐山縣蔡家坡鎮(zhèn)和眉縣獼猴桃主栽區(qū)開(kāi)展獼猴桃修剪枝肥料化利用技術(shù)應(yīng)用效果調(diào)查，調(diào)查了未施用生物有機(jī)肥(施用化肥)(CK)、連續(xù)施用該技術(shù)生產(chǎn)的枝條生物有機(jī)肥1a(OF-1)、3a(OF-3)、5a(OF-5)的4處獼猴桃園，對(duì)其園內(nèi)土壤質(zhì)量、果實(shí)產(chǎn)量及果園收益情況進(jìn)行了調(diào)查。

2.1 土壤改良效果

對(duì)土壤的物理性質(zhì)調(diào)查如表4所示，施用枝條生物有機(jī)肥的獼猴桃園較未施用的園地土壤含水量更高、土壤容重更低，且施用時(shí)間越長(zhǎng)，效果越好。對(duì)土壤的化學(xué)性質(zhì)調(diào)查如表5所示，未施有機(jī)肥的獼猴桃園酸化嚴(yán)重，隨著施用年限的增加，pH值逐漸升高，緩解了土壤的酸化。施用枝條生物有機(jī)肥的獼猴桃園較未施用的土壤有機(jī)質(zhì)、有機(jī)C、土壤速效養(yǎng)分含量均明顯提高。調(diào)查了獼猴桃園土壤蚯蚓的數(shù)量，如表6所示，與未施用有機(jī)肥相比，施用枝條生物有機(jī)肥的獼猴桃園土壤蚯蚓密度和蚯蚓糞便數(shù)量明顯增加，表明連續(xù)施用枝條生物有機(jī)肥能夠提高土壤蚯蚓數(shù)量。

表4 施用枝條生物有機(jī)肥的獼猴桃園土壤物理性質(zhì)

表5 施用枝條生物有機(jī)肥的獼猴桃園土壤化學(xué)性質(zhì)

表6 施用枝條生物有機(jī)肥的獼猴桃園土壤蚯蚓密度

綜合數(shù)據(jù)分析，連續(xù)施用枝條生物有機(jī)肥，能降低獼猴桃園土壤密度，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高土壤的通透性，從而提高土壤的保水保肥性能；緩解土壤酸化，有效提高獼猴園土壤有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)元素含量，增加了土壤中的碳儲(chǔ)量，提高土壤肥力；同時(shí)，增加了土壤動(dòng)物的數(shù)量，保護(hù)了土壤的微生態(tài)環(huán)境，提高土壤質(zhì)量。

2.2 產(chǎn)量及效益的影響

調(diào)查了施用枝條生物有機(jī)肥的獼猴桃園產(chǎn)量和收益，如表7所示，調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，與未施有機(jī)肥的獼猴桃園相比，近3a來(lái)，施用1a的獼猴桃園產(chǎn)量增加了68%～93%，明顯增加了獼猴桃園的產(chǎn)量。近3a，施用有機(jī)肥的獼猴桃園收益增加明顯著，與未施有機(jī)肥的獼猴桃園相比，收益增加了2～6倍，且隨著施用年限的增加，收益提升效果越顯著。

表7 施用枝條生物有機(jī)肥對(duì)獼猴桃產(chǎn)量和收益的影響

3 意義

獼猴桃修剪枝肥料化利用技術(shù)，通過(guò)“變廢為寶”實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物的“吃干榨凈”，提高了果樹(shù)枝條、秸稈等廢棄有機(jī)物料的利用技術(shù)水平，具有一定的環(huán)保、固C、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)意義。

3.1 環(huán)保意義

將造成農(nóng)村環(huán)境臟亂差、污染環(huán)境的枝條就地?zé)o害化處理，變廢為寶，凈化了農(nóng)村人居環(huán)境，對(duì)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)具有明顯環(huán)保示范意義。

3.2 固C意義

對(duì)于增加土壤C儲(chǔ)量，減少空氣CO2的排放，促進(jìn)碳中和，利于碳達(dá)峰，具有積極意義。

3.3 生態(tài)意義

果樹(shù)修剪枝條等農(nóng)業(yè)廢棄物變成肥料重新利用，減少資源浪費(fèi)，提高了廢棄資源利用技術(shù)水平，形成良好的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，對(duì)于減少化肥、農(nóng)藥用量，治理農(nóng)村面源污染，改良土壤環(huán)境，修復(fù)生態(tài)，促進(jìn)綠色農(nóng)業(yè)、可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。

3.4 經(jīng)濟(jì)意義

對(duì)于提高作物產(chǎn)量、提升果實(shí)品質(zhì)，培育有機(jī)、綠色農(nóng)產(chǎn)品，增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入，促進(jìn)高產(chǎn)量、高質(zhì)量、高效益的“三高農(nóng)業(yè)”發(fā)展具有示范意義。

3.5 現(xiàn)實(shí)意義

改變農(nóng)戶傳統(tǒng)施肥理念和習(xí)慣，提高農(nóng)民科學(xué)文化素質(zhì)，培育具有科學(xué)文化素質(zhì)、掌握現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技能、具備一定經(jīng)營(yíng)管理能力的“新型職業(yè)農(nóng)民”。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，獼猴桃修剪枝肥料化利用技術(shù)符合國(guó)家農(nóng)業(yè)發(fā)展“一控二減三基本”的總體要求，是農(nóng)業(yè)資源循環(huán)利用、綠色農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)的可行之路，是保農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展、保生態(tài)和諧、保食品安全的高質(zhì)量發(fā)展技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，值得大力推廣。