香蕉与菠萝茎叶资源肥料化利用模式及技术

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇香蕉与菠萝茎叶资源肥料化利用模式及技术范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要 通过对香蕉与菠萝茎叶肥料化利用模式和技术的研究，采用微生物技术，以香蕉与菠萝废弃茎叶为原料、鸡粪为辅料，添加复合发酵菌剂，进行生物处理，生产出无害化、高活性的生物有机肥。采用连续发酵技术，优化工艺设计，可实现工厂化规模生产。通过示范应用，生物有机肥对改良土壤性状、提高肥料的利用率、调节作物生长、提高产量和品质均有显著效果。介绍了香蕉与菠萝茎叶资源肥料化利用特征和模式，总结了香蕉与菠萝茎叶资源肥料化利用技术及其特点，并对生物有机肥的应用效果进行分析，以期为香蕉与菠萝茎叶肥料利用提供参考。

关键词 香蕉；菠萝；茎叶；肥料化；模式；技术

中图分类号 X712 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2013）15-0253-03

随着香蕉、菠萝种植业的不断发展，田间废弃茎叶的总量呈现上升趋势。据统计，我国年产香蕉茎杆约2 亿t，菠萝叶1 000万t[1]。大量香蕉、菠萝茎叶的处理问题日益突出，若不能得到有效利用，不仅浪费资源，而且污染环境，不利于经济与环境的协调发展。国内外实践表明，农业废弃物的资源化利用和无害化处理，是控制农业环境污染、改善农村环境、发展循环经济、实现农业可持续发展的有效途径。目前国内外对香蕉菠萝茎叶资源的各种综合利用技术进行了探索研究，但各种技术都还不是很成熟，其综合利用程度相当低，离规模化、商业化应用还有很大的距离[2-3]。从总体上来看，关于农业废弃物的利用目前主要集中在肥料化、饲料化、能源化、材料化、生态化等方面[4]。根据香蕉、菠萝茎叶资源的特性，对香蕉、菠萝茎叶资源肥料化利用模式及配套技术进行研究，并与肥料生产企业合作，进行了生物有机肥中试生产工艺的研究，以期为香蕉、菠萝茎叶资源的循环利用提供技术支撑，本文简要总结研究的主要结果。

1 香蕉与菠萝茎叶资源肥料化利用特征

香蕉、菠萝的茎叶含有大量有机质、氮、磷、钾和微量元素，肥料化利用的价值很高。平均残存于每株香蕉茎叶中的氮素为57 g、磷素6.6 g、钾素232 g，如果茎叶还田的利用率按30%计，那么香蕉茎叶还田的氮、磷、钾素含量分别相当于1.29、0.80、2.51 t/hm2复合肥（15-15-15）[5]。菠萝茎叶中含有机质67.86%，全氮 1.075%，全磷0.083%、全钾1.14%，钙、镁和磷也分别达到40.68、15.18、3.96 mg/100 g，锰、锌、硒等必需微量元素也较丰富[6-7]。因此，香蕉、菠萝茎叶资源肥料化利用有着巨大的应用潜力。

香蕉、菠萝茎叶作为一类特殊的农作物废弃资源，与其他农作物秸秆相比，营养资源丰富，特别适合制作生物有机肥。香蕉秸杆富含水分，水溶性碳水化合物含量高，C/N比适宜，假茎干物质中还含有粗纤维20.52%、无氮浸出物60.52%、钙1.16%，以及锰、锌、铜和多种维生素，且不含有难降解的有机成分，如木质素等[8]；菠萝茎杆大于物质中蛋白质、粗脂肪、总糖、灰分的含量分别为4.55%、1.56%、80.33%、4.22%[6]，可以在堆肥时作为营养成分，降解废弃物中的农药残留。

一般香蕉收获后的茎杆处理一般是逐株砍伐后，或就地堆放在蕉园，或就近丢入水沟，让其自然腐烂。由于未进行有效处理，不仅污染了周边环境，还有利于香蕉病原菌传播，同时也造成资源浪费。一般对菠萝叶的利用方式有2种，即直接粉碎还田和提取纤维后叶渣制肥还田。目前，菠萝叶利用的主要形式为菠萝叶直接粉碎回田。

2 香蕉与菠萝茎叶资源肥料化利用的模式

香蕉、菠萝茎叶肥料化利用模式主要有直接还田、堆腐后还田和制作成生物有机肥施用3种模式。直接还田主要是将香蕉、菠萝茎叶进行粉碎后直接还田。由于香蕉、菠萝茎叶占用空间大，搬运劳动强度高，目前常用的方式是进行切碎还田，可提高茎叶的回收利用率，降低劳动强度，但机械操作常常会受条件的限制，在切碎过程中功耗大，功率浪费严重。并且切碎了的茎叶容易被雷雨天气雨水冲走，造成茎叶未被利用，且对环境造成一定的污染。堆腐后还田，主要是将香蕉、菠萝茎叶切短或粉碎后与鸡粪等混合，并加入复合生物发酵菌剂堆沤成有机肥进行还田。该种模式操作简便，易于被农民接受和利用，但在原料配比、温度水分控制、腐熟度等技术环节方面需要规范操作，使堆沤生产的有机肥充分腐熟，才能达到理想的效果。制作成生物有机肥施用，主要是将香蕉、菠萝茎叶经过生物发酵腐熟后，通过一定的生产工艺进行粉碎、造粒、筛分、包装，形成商品有机肥进行施用。工厂化生产可根据不同作物的营养需求，将发酵腐熟的有机肥与功能微生物菌结合，通过深加工，可生产出作物专用生物有机肥。

3 香蕉与菠萝茎叶资源肥料化利用技术

3.1 技术原理

采用微生物技术、条垛式好氧发酵、仓式好氧发酵技术相结合，以香蕉、菠萝茎叶为原料，鸡粪为辅料，添加复合生物发酵菌种，进行深度生物氧化处理，使堆体迅速发酵升温，20～25 d即可转化为无害化高活性的生物有机肥。采用连续发酵技术，可实现工厂化规模生产。

3.2 技术组成

复合发酵菌剂是技术的核心，应用优化微生物生态学技术筛选培养组合而成。包括有机质快速分解菌和特效抗病功能菌。所选真菌为木霉菌、黑曲霉、酵母菌，木霉菌、黑曲霉能分泌多种代谢产物，对含有纤维素的物料具有快速分解作用，酵母菌能够分解营养物质，促进物质转化；所选放线菌为热紫链霉菌，在纤维素上生长并分解纤维素；所选中温细菌为枯草芽孢杆菌和分解木质素的地衣芽孢杆菌。首先将上述各菌分别进行单独培养，生成的菌体经烘干后混匀，然后按一定的比例将菌体接种于吸附载体中，即得复合发酵菌剂。菌剂的配制：菌株培养筛选菌株菌株培养菌株优化组合最佳组合配比确定。同时根据菌株特异性选择培养基的组成。

3.3 生物发酵技术

3.3.1 工艺流程。原辅料预处理加入菌剂堆制发酵翻堆摊平晾干粉碎分筛生物有机肥直接使用或工厂化深加工。

3.3.2 原辅料的预处理和配比。将收集的香蕉、菠萝茎叶用粉碎机或青贮铡草机切断，一般长度以2～3 cm为宜，以便更快、更充分地进行好氧发酵。然后将粉碎好的香蕉、菠萝茎叶和鸡粪等物料进行混合堆制。一般香蕉、菠萝茎叶与鸡粪的配制比例为10∶1左右，C/N比为（20～30）∶1，含水率为70%左右（混合物捏之手湿并见水挤出为适度）较为合适。在生产上，对原辅料的配比和用量可根据物料的实际情况进行适当调整。

3.3.3 堆制方法。一是采用平地条垛式堆制。二是采用仓式发酵装置堆制。平地条垛式堆制可选择地势平坦、靠近水源的背风向阳处，一年四季均可露天制作。仓式发酵装置堆制主要在工业化生产中应用。发酵仓自行设计制作，体积为2.0 m×1.5 m×1.2 m，底板为多孔隔板构件，并稍向外倾斜，便于通气和渗滤液的排放，仓体侧板由若干条可抽取的横隔板组成，便于堆料和取料。

3.3.4 发酵工艺。添加复合发酵菌剂：在堆制初期加入0.2%的复合发酵菌剂，使堆肥的起始微生物数量达106 cfu/g以上，可有效激发微生物数量、增加堆体中微生物的总数、加速堆体升温、促使堆肥提前达到高温期，并延长高温持续时间，从而加速堆肥过程，堆肥腐熟时间可缩短7 d左右[9]；在添加菌剂时，将菌剂与花生麸或谷糠粉按1∶5的比例混合均匀，再分层添加至堆体中。

物料C/N比控制：香蕉、菠萝茎叶与鸡粪混合堆肥的初始C/N比控制在（20～30）∶1为宜，以25.5∶1.0为最佳，随着堆肥的进行，堆料的C/N比呈下降的趋势，当其降到18∶1左右时可认为堆肥已达腐熟[10]。

物料水分控制：香蕉茎杆与鸡粪混合后堆料的含水量应控制在70%左右。在发酵全过程中，堆体水分含量减少20%～30%，堆体高度下降1/3以上。如果发酵过程中，堆体温度下降或不升高，说明堆料太干或太湿，应添加水或辅料，并重新混合堆沤。

发酵温度控制：发酵过程大致经历升温、高温和降温3个阶段。升温阶段是混合物料开始堆垛到温度上升至45～50 ℃前的一段时间（3～5 d）。高温阶段主要是堆体温度上升后至降温前的这段时间（6～15 d），该阶段要及时进行翻堆，以调节堆体的温度和通风量。但是绝对不可让堆体温度提高到70 ℃，因为此温度下大多数微生物的生理活性会受到抑制甚至死亡。降温阶段（15～30 d），温度降低到40 ℃以下，该阶段微生物活性不是很高，堆体发热量减少，需氧量下降，有机物趋于稳定。发酵过程中进行翻堆是调节温度、供氧的最佳办法。翻堆时务必均匀彻底，将中间的物料往外翻，低层物料尽量翻至堆体中上部，以利物料发酵全面、充分腐熟。翻堆时，若堆料太干要适量添水。翻堆后，堆体不必压紧。

堆体pH值的调节：香蕉、菠萝茎叶与鸡粪混合后，堆体的初始pH值在7.5～7.7，堆肥结束时堆体的pH值稳定在8.2～8.5，在整个堆制过程中堆体的pH值变化不大，因此在堆制初期和堆制过程中不需要调节堆料的pH值[11]。

3.4 产品功能化技术

为进一步提高肥效，拓宽应用范围，根据不同作物的营养需求，将发酵腐熟的有机肥与功能微生物菌结合，通过工厂化加工，生产出具有抗土传病害的作物专用生物有机肥。3.5 工厂化生产技术

3.5.1 生产工艺流程。生物有机肥的生产工艺是，以腐熟的有机物料为载体，加入功能性微生物菌剂，经造粒、烘干、过筛和包装，制成生物有机肥成品（图1）。

3.5.2 发酵工艺。采用仓式好氧发酵工艺，具有发酵周期短、操作简便、对环境和生产条件无特殊要求等特点。在发酵、腐熟过程中物料的水分、C/N比、温度等的调节及复合发酵菌剂的使用是生产工艺的关键。发酵仓由多个小仓组成，每个小仓都是一个独立的个体，集发酵和堆制功能于一体，称为多功能一体仓，在每个小仓里进行以下反应：堆制升温发酵腐熟，整个过程共需要25 d左右。

3.5.3 造粒工艺。根据对产品的要求不同，分为圆盘造粒和挤压造粒2种造粒工艺，需要添加功能微生物菌采用圆盘造粒，将功能菌与腐熟物料混合直接在圆盘中进行造粒。圆盘造粒优点是生产量大，粒型好，用户易接受，所需动力小；一般生物有机肥也可以采用挤压造粒，在混合机中将功能菌与腐熟物料混合再进行造粒，挤压造粒为长柱型，颗型不好看，用户不易接受，生产能力偏低，成本高。

4 技术特点

4.1 缩短腐熟时间，提高茎叶利用效益和效率

突出生物发酵技术的应用，筛选的复合发酵菌剂，各菌株性能独特，既能单独培养，又可相互补充组合，配比应用方便，作为适合香蕉、菠萝茎叶生物处理的菌剂，配方独特。应用于香蕉、菠萝废弃茎叶堆肥中，可有效缩短腐熟时间，提高了茎叶的利用效益和效率，适宜工业化生产。

4.2 为植物土传病害的防治提供了一种新的途径

以香蕉、菠萝茎叶生物发酵腐熟物料为载体，添加自主筛选的枯草芽胞杆菌和木霉菌等生防菌剂，使之成为药、肥两用的复合生物有机肥。施肥防病、药肥结合是近几年发展起来的前沿技术，它改变了传统的生物防治方法，将单纯的生防菌以有机肥为载体，更充分发挥生防菌的功效，为植物土传病害的防治提供了一种新的途径。

4.3 易降解，易粉碎

香蕉、菠萝茎叶作为一种特殊的农业资源，所含营养丰富，水分多、纤维含量高，不易分解，处理起来困难。该复合发酵菌剂具有较强的纤维分解能力，应用于香蕉、菠萝废弃茎叶堆肥中，不仅能有效缩短腐熟进程，而且能非常有效地降解堆肥中的粗纤维含量，粗纤维降解率可达到33.7%，降低了工业化生产中的粉碎和造粒工艺的难度。

4.4 粘合性强，产品成粒率高

腐熟物料一般质地较粗，粘结性差，成粒困难，长期以来成为生物有机肥生产的瓶颈。该造粒工艺采用微生物发酵产生的多糖浓缩液为主要粘合剂，经浓缩喷雾进行造粒。该多糖浓缩液富含有机营养，既有利于微生物菌的存活和繁殖，而且粘合性强，对物料无特殊要求，工序简单，操作方便，产品成粒率高，可混性好，物理性状好，商品档次高，有利于产品投放市场。

5 生物有机肥应用效果

5.1 提高作物产量，改善作物品质

2010年开始在广东省中山市坦洲镇的恒衍果场和神湾镇的锦洪果场建立香蕉菠萝茎叶资源肥料化利用核心示范区，通过应用本产品，香蕉产量增加了8.7%～10.5%，菠萝产量增加了5.3%～16.8%。香蕉、菠萝果实的可溶性固形物含量、维生素C和可溶性糖含量均有所提高，有效改善了果实品质。说明施用生物有机肥具有提高作物产量、改善作物品质的效果。

5.2 改善土壤理化性质，提高土壤肥力

施用生物有机肥能改善土壤理化性质，有效提高土壤有机质含量。在香蕉示范基地应用后蕉园土壤容重降低0.83%～10.0%，土壤孔隙度增加2.42%～10.06%，土壤田间持水量增加10.03%～23.79%。特别是土壤有机质含量增幅较大，达4.28%～15.04%，蕉园土壤全氮含量增加了5.26%～22.22%，速效钾含量增加2.96%～13.97%。在菠萝示范基地应用后菠萝茎叶堆沤还田后，土壤容重显著降低，土壤有效磷、有效钾显著提高，土壤有机质提高了16.2%，有效氮提高了9.1%。

5.3 增加土壤有益细菌总量，提高土壤肥力水平

该产品中含有多种有益微生物，在香蕉、菠萝果园施用后表明，根区土壤细菌、真菌和放线菌数量显著增加，其中细菌占绝对优势。微生物生物量碳、氮都有显著增加，其中生物量碳增加了760～780 mg/kg，生物量氮增加了13.2～15.8 mg/kg。新鲜有机物质进入土壤后，促进了土壤中的微生物的生长，此外，生物有机肥自身也包含多种活性微生物，从另一方面增加了土壤中有益细菌的量，对提高土壤肥力具有非常重要的作用。

5.4 改善土壤生态，减少植物病害的发生

生物有机肥具有改善土壤生态环境及土壤微生物区系的作用，还因为含有经过筛选的生防菌剂，施用土壤后不但能抑制病原微生物的活动，起到防治病害的作用，而且能刺激作物生长，使其根系发达，促进叶绿素、蛋白质和核酸的合成[12-13]，提高作物的抗逆性。生物有机肥对香蕉枯萎病的发生有一定的抑制作用，病情指数降低了50.0%，防病效果可达到了49.6%。

6 结语

通过对香蕉、菠萝茎叶肥料化利用模式和技术的研究，采用微生物技术，以香蕉、菠萝废弃茎叶为原料、鸡粪为辅料，添加复合生物发酵菌种，进行深度生物氧化处理，可转化为无害化高活性的生物有机肥。采用连续发酵技术，优化工艺设计，可实现工厂化规模生产。通过示范应用，生物有机肥对改良土壤性状、提高肥料的利用率、调节作物生长、提高产量和品质均有显著效果。

7 参考文献

[1] 公谱，张劲，连文伟，等.主要热带作物田间废弃物饲料化利用的研究现状与分析[J].广东农业科学，2012（17）：118-120.

[2] 邓怡国，孙伟生，王金丽，等.热带农业废弃物资源利用现状与分析—香蕉茎叶综合利用[J].广东农业科学，2011（1）：19-22.

[3] 王刚，李明，王金丽，等.热带农业废弃物资源利用现状与分析—菠萝废弃物综合利用[J].广东农业科学，2011（1）：23-26.

[4] 彭靖.对我国农业废弃物资源化利用的思考[J].生态环境学报，2009， 18（2）：58-79.

[5] 樊小林.香蕉营养与施肥[M].北京：中国农业出版社，2007：214-215.

[6] 何运燕，欧仕益.菠萝茎营养成分的测定[J].现代食品科技，2008，24（10）：1061-1062，927.

[7] 刘传和，刘岩，凡超，等.菠萝茎叶还田对土壤理化特性及下茬菠萝生长的调控效应[J].热带作物学报，2012，33（12）：2230-2235.

[8] 杨华，许继宏.香蕉副产品的净化处理与综合利用[J].云南农业科技，2006（4）：62-64.

[9] 匡石滋，李春雨，田世尧，等.复合菌剂对香蕉茎秆堆肥中微生物和养分含量的影响[J].中国农学通报，2011，27（6）：182-187.

[10] 匡石滋，李春雨，田世尧，等.香蕉茎秆与鸡粪混合堆肥效果的探讨[J].农业环境科学学报，2011，30（3）：591-598.

[11] 匡石滋，田世尧，刘传和，等.香蕉废弃茎秆与鸡粪堆肥化利用技术规程[J].广东农业科学，2011（13）：54-56.

[12] 沈德龙，李俊，姜昕.我国生物有机肥的发展现状及展望[J].中国农技推广，2007，23（9）：35-37.

[13] 朱晓闯，张喜瑞，李粤，等.我国香蕉秸秆回收利用现状研究[J].价值工程，2011，30（34）：273-274.