麻竹废弃物循环利用关键技术研究
2015-04-03吕玉奎吕玉素郑荣周
吕玉奎 王 玲 吕玉素 郑荣周
(1 重庆市林业科学研究院林下经济研究所 重庆 402460 2 荣昌县林业科学技术推广站 重庆 402460 3 荣昌县峰高街道农业服务中心 重庆 402460 4 荣昌县环境监测站 重庆 402460)
麻竹废弃物循环利用关键技术研究
吕玉奎1,2王 玲1,2吕玉素3郑荣周4
(1 重庆市林业科学研究院林下经济研究所 重庆 402460 2 荣昌县林业科学技术推广站 重庆 402460 3 荣昌县峰高街道农业服务中心 重庆 402460 4 荣昌县环境监测站 重庆 402460)
麻竹加工废弃物含有丰富的植物蛋白,可用生物转化技术转化为食用菌栽培基质或牲畜饲料,具有较高的利用价值。文章介绍了重庆荣昌县多年来在麻竹废弃物循环利用方面开展的研究项目、取得的科技成果以及推广应用情况。麻竹废弃物循环利用方面取得的成就为重庆荣昌“国家麻竹生物产业基地”的发展奠定了基础。
麻竹废弃物;循环利用;深度资源化利用;成果推广
1 项目研发背景
重庆市荣昌县是中国麻竹笋之乡、国家麻竹生物产业基地。麻竹是荣昌农业的3大支柱产业之一,在农村经济中占有重要地位,是林业增收、林农致富的重要途径之一。随着农业结构的深入调整,荣昌县麻竹种植面积逐年增加,目前已达 1 万hm2。麻竹产业在推进荣昌现代林业的进程中表现出良好的适应性和发展态势,但麻竹在丰富市民菜篮子和日用品的同时也产生大量的废弃物,成为限制麻竹产业健康发展的因素之一。据测算,667 m2盛产期的麻竹林年产麻竹清林废弃物、麻竹笋加工废弃物等1.5 t 左右,这些废弃物大量堆积不仅造成麻竹资源的极大浪费,而且还严重污染环境。特别是荣昌盛产期的5333 hm2麻竹林年产麻竹笋 10 万 t,麻竹笋在加工过程中约有 70% 作为废弃物,这些废弃物含有丰富的植物蛋白,可用生物转化技术转化为食用菌栽培基质或牲畜饲料,具有较高的利用价值。
2 项目研发内容
麻竹废弃物循环利用关键技术包括以下几个方面:以麻竹笋加工废弃物为原料栽培食用菌技术、生产氨化饲料技术,麻竹笋废弃物蛋白饲料—生猪—沼液—麻竹”深度资源化循环利用模式示范,麻竹林下食用菌立体栽培循环利用技术示范,以麻竹清林废弃物为基料在麻竹林下栽培竹荪及利用竹荪废弃物在麻竹林下套种中药材的技术。
2.1 以麻竹笋加工废弃物为原料栽培食用菌的关键技术研究
该项目为荣昌县科学技术委员会攻关项目——利用麻竹笋加工废弃物为原料栽培食用菌的研究(荣科 [2006] 32 号)。
2.1.1 研究内容
2006年5月接受任务后,在重庆市荣昌县峰高街道红明村选择了试验样地。当地所栽双孢蘑菇品种是 2006年9月初从上海市农业科学研究院食用菌研究所引进的双孢蘑菇原种,通过在重庆市能威食用菌开发公司接种培育的栽培麦粒种,2006年 9 月统一播种,全部在麻竹林下进行播种。
该项目试验研究了在双孢蘑菇栽培基质中添加不同比例的麻竹加工剩余物(70%、60% 和50%),并与传统的以棉籽壳为主要配料(70%)的基质相比较,研究麻竹加工剩余物作为蘑菇栽培基质的可行性和经济效益[1-2]。
2.1.2 研究结果
1)麻竹笋剩余物可作为主要基质成分生产蘑菇。试验结果表明,以麻竹笋剩余物作为主要基质生产双孢蘑菇,其产量与传统棉籽壳作为主要基质的产量无显著性差异;其中在基质中加入 70% 的麻竹笋加工废弃物可明显提高食用菌生产的经济效益。
2)以麻竹笋剩余物作为基质可降低蘑菇生产成本。试验结果表明,以麻竹笋剩余物作为主要基质材料(占比为 70%、60% 和 50%)的蘑菇生产成本极显著低于 70% 棉籽壳基质的成本;其中 70% 麻竹笋剩余物的成本最低,仅为对照的 69.08 %。
3)以麻竹笋剩余物作为基质可显著提高经济效益。以麻竹笋剩余物为原料在麻竹林下栽培食用菌,利用生物转化技术,完全可以实现麻竹笋的综合利用。荣昌县自 2006年 9 月 28 日在麻竹林下试验栽培蘑菇以来,至 2007年 3 月 10 日采摘完毕止,8 000 m2试验基地共生产蘑菇 45.69 t,平均销售价3 元 / kg,平均产值 1.14 万元 / 667 m2,年总产值13.71 万元,经济效益十分明显[3]。
2.2 以麻竹笋加工废弃物为原料生产氨化饲料的关键技术研究
该项目为重庆市科学技术委员会攻关项目——麻竹笋废弃物的饲用开发(CSTC 2007AC1097)。
2.2.1 研究内容
试验研究了麻竹笋加工剩余物适宜的青贮、氨化贮存方法,氨化麻竹笋壳的瘤胃降解率、对育肥牛的增重效果及增加奶牛产奶量的效果,为麻竹笋加工剩余物的饲用开发提供理论依据[4-5]。
1)麻竹笋加工剩余物贮存方法。竹笋加工后的剩余物经过高温和蒸煮处理,水分含量大,而且加工季节气温高、雨量大,如不及时处理易腐败变质,因此有必要研究竹笋加工剩余物的贮藏技术。试验研究了在麻竹笋加工剩余物的贮存中,添加统康、玉米粉、甲酸和尿素4种添加物,每种添加物设有4种不同的添加量水平,应用正交试验设计,结合各种添加物对麻竹笋加工剩余物贮存品质的影响,找出一个适合的复合添加剂量,为竹麻笋加工剩余物的贮存提供科学依据。
2)氨化麻竹笋壳瘤胃降解率的测定。研究黑山羊在维持营养基础上,测定氨化后笋壳(基于试验一筛选出的最佳配方)干物质和有机物在瘤胃中的动态降解率,分析不同氨化时间对青贮饲料降解率的影响,为科学配制日粮提供依据。
3)氨化麻竹笋壳对育肥牛增重效果。研究旨在用氨化麻竹笋剩余物替代稻草,研究氨化麻竹笋剩余物(基于贮存方法试验筛选出的最佳配方)在育肥牛饲粮中饲喂效果,为氨化麻竹笋剩余物在养牛业中的推广应用提供科学依据,同时可以减少麻竹笋剩余物对环境造成的污染。
4)氨化麻竹笋壳对增加奶牛产奶量的效果。研究氨化麻竹笋壳生产的植物蛋白营养饲料对奶牛产奶量的影响。
2.2.2 研究结果
1)麻竹笋加工剩余物不耐贮藏,更不适宜单独青贮。麻竹笋笋节适宜的青贮方法为:统糠的添加量为5%、玉米粉的添加量为3%、甲酸的添加量为0.5%;各因子对麻竹笋节青贮品质的影响程度为统糠>玉米粉>甲酸。笋壳适宜的氨化方法为:统糠的添加量为5%、玉米粉的添加量为3%、甲酸的添
加量为0.5%、尿素的添加量为0.5%;各因子对麻竹笋壳氨化品质的影响程度为统糠>尿素>玉米粉>甲酸。
2)对氨化麻竹笋壳瘤胃降解率测定结果表明,随着样品在瘤胃内放置时间的延长,不同发酵时间的氨化笋壳干物质(DM)和有机物(OM)的降解率均逐渐升高;同时,随着氨化时间的延长,氨化麻竹笋壳的利用率提高。
3)氨化麻竹笋壳对育肥牛的增重效果。研究结果表明,氨化竹笋壳能显著提高育肥牛日增重、提高体斜长,对其他体尺指标有提高的作用,能够提高育肥牛的养殖效益;氨化竹笋壳具有良好的适口性,能显著提高粗饲料的DM进食量;氨化竹笋壳是肉牛的良好粗饲料。
4)氨化麻竹笋壳对奶牛产奶量的影响。研究结果显示,试验组奶牛日均产奶量极显著高于对照组,日均提高产奶量5.57 kg;在乳成分上,乳脂肪率、非脂固形物差异不显著,而试验组乳蛋白质率显著高于对照组,较对照组提高0.15个百分点;除管围外,其他各项体尺指标均呈现较大的增长趋势;试验组不但产奶量增加,且乳蛋白质率显著提高,从而增加牛奶的收购价格,每头奶牛每天可以增加8.82元的收入。
综上所述,课题组重点围绕麻竹笋废弃物的贮存与利用,探讨了高水分、高蛋白物料的青贮与氨化技术,筛选出适宜的配方,其青贮料、氨化料的贮存期达到1周年以上,解决了麻竹笋废弃物易腐难存的难题;同时,麻竹笋废弃物经过青贮或氨化后,能改善饲料的适口性,在肉牛或奶牛日粮中可全部代替青粗饲料,降低饲料成本15%~20%,还能使牛奶的蛋白质含量增加0.15个百分点,提高牛奶收购价15%以上。
2.3 麻竹笋废弃物深度资源化循环利用模式示范
该项目为国家发展与改革委员会中央预算内投资第1批节能重点工程、循环经济和资源节约重大示范项目及重点工业污染治理工程项目——竹笋废弃物深度资源化利用循环经济示范项目(发改投资[2012] 542号)。
2.3.1 项目示范内容
2012年5月项目组在双河街道金佛社区麻竹基地内新建标准化生猪养殖场,猪舍面积3 200 m2,常年存栏生猪2 100 头,年出栏生猪4 200 头;同时建立沼气池600 m3,新增设备20套、排灌设施2万m;在山顶建成沼液沉淀池400 m3,储液及稀释池300 m3,在猪场周边267 hm2竹林中铺设管网12万m,安装喷头7 000个,将竹林分成3个区块轮流喷施沼液,使猪场产生的沼液得到资源化利用,建成了猪沼竹生态循环生产模式[6-7]。
2.3.2 项目示范结果
利用竹笋加工废弃物生产的植物蛋白饲料喂猪4 200 头/年,节约饲料成本100.8 万元/年,新增生猪产值327.6 万元/年;对养殖污水进行治理,经发酵产生的沼气除可作为猪场的加热能源或用于照明外,还可供给本村 280 多户村民作为生活燃料和照明用,年可节约能源开支 50.4 万元;同时在猪场周边 267 hm2竹林中铺设管网,将竹林分成 3 个区块轮流喷施沼液,使猪场产生的沼液得到资源化利用,建成了麻竹笋废弃物蛋白饲料—生猪—沼液—
麻竹深度资源化循环利用模式。示范麻竹林笋、材、叶、苗单产分别提高150%、10%、10%和100%,收入可达4 240 多元/667 m2,促进增收1 700 多元/667 m2,267 hm2麻竹林笋、材、叶、苗共可增收680 万元。沼渣免费提供给国家现代农业示范区制作有机肥料1 960 t,既可节约肥料费196 万元,又能减少环境污染,还可生产有机食品,真正实现“减量化、资源化、无害化”的治污原则,取得了理想的治污效果,有效地保护了猪场周边的生态环境,年增收节支总额达到1 354.8 万元,确保了养猪业和麻竹生物产业的可持续发展。
2.4 麻竹林下食用菌立体栽培循环利用技术示范推广
2.4.1 项目来源
该项目为国家林业局中央财政林业科技推广示范资金项目——林下食用菌循环利用技术示范推广(渝林科推〔2009〕01号)、国家林业局2012年林业行业标准制定项目——双孢蘑菇林下栽培技术规
程(2012—LY—154)和国家林业公益性行业科研专项经费项目——西南山地林下经济体系构建关键技术研究(201104043)。
2.4.2 项目示范推广内容
以麻竹笋加工剩余物为栽培基质,春秋两季选择双孢菇、平菇、姬菇、猪肚菇、榆黄蘑等冷性食用菌,夏季选择香菇、黄背木耳、棘托竹荪等热性食用菌,冬季选择金针菇等,工厂化集中生产菌袋,示范推广麻竹林下立体栽培技术,示范33 hm2(500亩)、推广333 hm2(5 000亩)。
2.4.3 项目示范推广结果
项目主要推广了3种林下食用菌种植模式:林下小拱棚模式、林下地栽模式、林下摆放模式。
2009—2010年在路孔镇玉鼎村岚峰林场麻竹林下和苗圃地内种植林下食用菌118.2万袋,设立了39.4 hm2(591亩)的林下食用菌示范基地。平均产量折算为双孢蘑菇4 t/667 m2,单价4.4元/kg,产值达1.76万元/667 m2,与目前笋、材、叶3用麻竹林年产值2 000元/667 m2相比,增加收益921.96 万元,扣除增加的种植成本投入450.47 万元,技术增益471.49 万元,技术增益率51.14%。
2009—2010年推广林下食用菌种植1 070.1万袋,共发展林下食用菌339 hm2(5 087亩)。平均年产量折算双孢蘑菇3 t/667 m2,增加产值6 714.8 万元,除去增加的投入3 357.42 万元,技术增益3 357.38万元,技术增益率43.42%。
2.5 麻竹林下栽培竹荪及套种中药材的技术示范
该项目为国家林业公益性行业科研专项经费项目——西南退耕还竹区麻竹林经营技术研究(201204711)、重庆市科委基本科研业务专项——麻竹林下套种中药材技术研究(2013cstc-jbky-00705)。
2.5.1 示范技术内容
以麻竹枝叶、麻竹屑等麻竹清林废弃物为栽培基质,在麻竹林下示范栽培竹荪33 hm2(500亩);同时,利用竹荪废弃物在麻竹林下示范种植耐阴中药材0.67 hm2(10亩)。
2.5.2 示范结果
以峰高旺农麻竹专业合作社为载体,先后在峰高街道五马村、云教村、千秋村及万灵镇玉鼎村以麻竹枝叶、麻竹屑等麻竹清林废弃物为栽培基质,在麻竹林下栽培竹荪示范面积33.5 hm2(503亩)。每667 m2麻竹林竹荪栽培基质配方:麻竹清林废弃物干料2 500 kg(其中麻竹叶、竹枝粉碎料1 250 kg,麻竹屑1 250 kg);麦麸7.5 kg;玉米粉7.5 kg;过磷酸钙25 kg。春季播种的竹荪品种为福建棘托竹荪(Dictyophora echino-volvata),秋季播种的竹荪品种为四川长宁长裙竹荪(Dictyophora indusiata)。示范区平均竹荪产量达到50 kg/667 m2,麻竹笋产量提高30%~50%。
由于竹荪种植不能连作,因此,在峰高街道千秋村利用上年种植过竹荪的麻竹林地试验种植耐阴
中药材,先后引进黄精种400 kg、淫羊藿苗2 000 株、半夏种250 kg、草珊瑚苗4 000 株;在麻竹林下栽种中药材0.86 hm2,其中黄精0.33 hm2、淫羊藿0.11 hm2、半夏0.20 hm2、草珊瑚0.21 hm2。
3 技术推广应用与效益
3.1 推广应用情况
截至2013年,项目开发食用菌基质新产品7.1万t,建立林下食用菌示范基地84.2 hm2、丛生竹林下套种竹荪示范基地33.5 hm2,在重庆8个区县及四川泸县等地辐射推广林下食用菌基地2.4 万hm2;项目开发氨化饲料新产品1.68 万t,示范喂牛1 400头/年;项目建立麻竹笋废弃物深度资源化循环利用示范基地267 hm2,喂猪4 200头/年;项目利用竹荪废弃物在0.85 hm2麻竹林下套种耐阴中药材。
3.2 效益情况
3.2.1 经济效益
至2013年,项目累计处理麻竹笋加工废弃物10.55 万t,节约处理成本1 055万元,节约生产成本2 846 万元,累计新增产值48 008 万元,新增利税10 155 万元,增收节支总额52 002万元。其中:
生产食用菌基质新产品7.1 万t,处理麻竹笋
废弃物4.7 万t,节约处理成本470 万元,新增产值2 627 万元,新增利税525 万元;示范推广林下食用菌种植2 484.2 hm2,节约基料成本2 421 万元,新增产值40 391 万元,新增利税8 632 万元。
生产氨化饲料新产品1.68 万t,处理麻竹笋废弃物5.6 万t,节约处理成本560 万元,新增产值1 680 万元,新增利税336 万元;利用氨化饲料喂牛1 400头/年,节约饲料成本105 万元,新增产值1 582 万元,新增利税316 万元。
研制麻竹清林废弃物竹荪基质4 380 t,处理麻竹废弃物2 515 t,节约基料成本101 万元,新增产值704 万元,新增利税141 万元。
建立麻竹笋废弃物深度资源化循环利用模式,节约能源、饲料、肥料等347万元,喂养生猪及麻竹笋材叶苗新增产值1 008 万元,新增利税201 万元。
利用竹荪废弃物在麻竹林下套种耐阴中药材0.85 hm2,新增年产值16 万元,新增年利税3 万元。
3.2.2 社会效益
项目减少10.55 万t麻竹笋加工废弃物和1 960余t猪粪便排放,有效解决了竹笋加工废弃物易腐、难存、造成环境污染等难题,实现了“减量化、资源化、无害化”的治污原则。
成果的推广应用,带动了近5万林农增收致富,人均收入提高30%以上,促进了当地农林产业结构调整,开辟了农户增收致富的新途径。对提高竹林经营水平,拓宽丛生竹资源加工利用途径,发掘麻竹产业加工废弃物循环利用潜力,提升竹产业科技水平和综合效益具有重要意义,为我国竹产业和林下经济的可持续发展提供了强有力的科技支撑。
[1] 吕玉奎, 邓义然. 用麻竹笋加工废弃物栽培蘑菇试验初报[J]. 世界竹藤通讯, 2008, 6(1): 30-34.
[2] 吕玉奎. 林下蘑菇丰产栽培技术[J]. 重庆林业科技, 2008 (3): 32-34.
[3] 吕玉奎, 邓安桂. 麻竹林下套种竹荪高产栽培技术[J]. 重庆林业科技, 2012(2): 33-35.
[4] 吕玉奎. 麻竹笋加工剩余物的综合开发与利用[C]//第四届中国竹业学术大会论文集. 四川雅安:中国林学会, 2008: 326-332.
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[6] 吕玉奎,王成彩,周小舟.麻竹林-菌栽培模式探索与实践[C]//第八届中国竹业学术大会论文集.浙江诸暨: 中国林学会, 2012: 226-228
[7] 吕玉奎. 麻竹笋废弃物深度资源化循环利用技术研究[C]//第九届中国竹业学术大会论文集. 福建福州: 中国林学会,2013: 538-539.
Key Technologies for Residues Recycling of Dendrocalamus latiflorus Munro
Lv Yukui1,2Wang Ling1,2Lv Yusu3Zheng Rongzhou4
(1 Institute of Understory Economy, Chongqing Academy of Forestry, Chongqing 402460, China 2 Rongchang Forestry Bureau, Rongchang 402460, Chongqing, China 3 Fenggao Township Agricultural Service Center, Rongchang 402460, Chongqing, China 4 Rongchang Environmental Protection Bureau, Rongchang 402460, Chongqing, China)
The processing residues of Dendrocalamus latiflorus Munro is rich in plant proteins, which has a high value for edible fungus cultivation matrix or livestock feed through biotransformation technologies. The article introduced the research projects, scientific achievements and application situation of residues recycling of D. latiflorus Munro in Rongchang County, Chongqing, which has been implemented for many years. The achievements in the field laid a solid foundation for the development of the national bio-industrial base of D. latiflorus Munro in Rongchang County.
residues of Dendrocalamus latiflorus Munro, recycling, further resource utilization, achievement promotion
10.13640/j.cnki.wbr.2015.01.001
国家林业公益性行业科研专项经费项目(201204711);重庆市基本科研业务项目(2013cstc-jbky-00705)。
吕玉奎(1965-),男,教授级高工,主要从事竹林培育与林下经济研究工作,E-mail: 444127784@qq.com。