我国糖料甘蔗叶有效处理与利用

樊保宁，游建华，周秋惠

（1.广西农业科学院甘蔗研究所，南宁 530007；2.广西上林县木山乡农林水利综合服务中心，广西上林 530511）

0 引言

甘蔗是我国重要的糖料作物。2017/2018 年榨季，全国甘蔗种植面积120.06 万hm2。按照甘蔗叶（含叶梢）产量为6～10 t/hm2计[1]，我国的糖料甘蔗叶年产量为720万t～1 200万t。以往每年榨季甘蔗砍收后，大多将弃于蔗田的蔗叶用焚烧的方式处理。近年来，随着国家对环境保护的重视，人们对空气质量的要求不断提高，甘蔗主产区各地市、县政府根据《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国大气污染防治法》出台了禁止焚烧蔗叶等相关规定，积极引导蔗农，多措并举开展禁止蔗叶焚烧工作。在一些糖料蔗主产区，由于蔗农缺乏蔗叶综合利用的技术措施，将甘蔗叶弃于田间地头。不仅浪费蔗叶资源，而且影响宿根蔗的栽培管理。因此，综述有效处理利用甘蔗叶的技术和方法，为糖料甘蔗生产利用蔗叶，变废为宝，提供参考。

1 甘蔗叶的化学营养成分

据检测分析，甘蔗成熟期叶片氮、磷、钾含量约为1.5%、0.23%和0.55%[1]。化学成分主要有氨基酸、多糖、还原糖、酚类、苷类、有机酸、植物甾醇、黄酮类、香豆素或内酯等多种物质[2]。甘蔗叶梢的营养成分更高，甘蔗梢粗蛋白含量为8.53%，粗脂肪含量为4.55%，中性洗涤纤维（NDF）含量为69.61%，酸性洗涤纤维（ADF）含量为42.10%[3]。甘蔗梢风干物中含7%的粗蛋白，略高于油菜秸[4]。每千克甘蔗叶稍(干物质)含消化能约5.68 MJ、粗蛋白质3%～6%，大约3.5 kg 甘蔗叶稍与1 kg 玉米的营养价值相当[5]。可见，甘蔗叶有很高的综合利用价值。

2 甘蔗叶的综合利用

2.1 甘蔗叶还田

2.1.1 甘蔗叶还田的增肥增产效果

蔗叶还田可明显改善土壤的物理性状，提高土壤保水保肥和供应养分能力，从而促进甘蔗生长，提高甘蔗产量[6]。据测定，鲜蔗叶（干物计）的氮、磷、钾含量分别为0.7%、0.31%、2.2%，按每公顷蔗田约有15 t 鲜蔗叶计，如全部粉碎还田，相当施用尿素110 kg、钙镁磷肥150 kg、氯化钾275 kg[7]。试验结果表明，蔗叶过腹（牛粪）还田能提高土壤有机质含量和全氮、速效磷含量[8]。甘蔗叶在大田环境下埋入土壤中180 d，碳、氮、磷、钾的累积释放率均在95.0%以上[9]。粉碎还田处理中的有机质含量在甘蔗伸长期达到了最高值，比对照（不还田）高0.79 g/kg[10]。黄春红等[11]的试验结果表明，微生物催腐剂对甘蔗叶有较好的腐熟效果，可缩短甘蔗叶的腐熟时间，促进蔗叶还田。崔雄维等[12]试验表明，蔗叶还田处理的甘蔗总苗数极显著高于蔗叶焚烧处理（对照），小区有效茎数显著高于蔗叶焚烧处理（对照）。蔗叶粉碎还田还有利于天敌的生存和繁殖，甘蔗螟虫发生量明显低于蔗叶焚烧还田[13]。通过机械破碎蔗头，蔗叶还田，能增加土壤有机质，对蔗头、蔗叶害虫及蛹、卵的杀伤率达50%以上，甘蔗增产10%～15%[14]。据广东省湛江勇士、南华、幸福等农场近60 hm2土地的对比试验，甘蔗叶粉碎回田后新植蔗平均增产12%以上[15]。广西金光农场试验表明，蔗叶还田可增产9.6%～27.27%，增产效果十分显著[16]。

2.1.2 甘蔗叶粉碎还田机械的研发应用

多年来，随着蔗糖产业的发展，甘蔗种植面积不断扩大，为了避免大量焚烧蔗叶造成的环境污染，使蔗叶有机质及氮、磷、钾等多种营养元素有效利用，农机研究部门和一些大型农场一直致力于甘蔗叶粉碎还田机械的研发应用。1990年，湛江勇士农场成功研制了牵引式FZ-100型甘蔗叶粉碎回田机。蔗叶粉碎率达90%以上，碎段长度小于25 cm的占80%以上，铺撒均匀，作业速度用慢二档（0.99m/s），生产率每台班2～2.3 hm2。对需要翻犁的宿根蔗地，粉碎蔗叶后用深翻二桦犁耕作，覆盖蔗叶达90%；湿度75%左右的蔗叶，覆盖7天即可腐烂成有机肥[15]。广西农机研究所与广西金光农场合作，研制成功的3SY 系列蔗田碎叶机，2001年通过省级鉴定，经过2 年多的大田生产应用证明，该机各项性能稳定可靠，受到蔗农欢迎[16]。中国热带农业科学院农业机械研究所针对宿根甘蔗管理专门研制的1GYF-200 型甘蔗叶粉碎还田机，2011 年10月通过海南省农机新产品鉴定。该机采用专用仿形集叶器，将占地的甘蔗叶集合和提升至一定高度后再由动刀抬捡与粉碎，使动刀统一离开地面一定距离，从而大大减少尘土飞扬，且不损伤甘蔗头，作业效率高[17]。广东国营友好农场研制一种能把蔗叶就地挑捡起来进行粉碎还田的新型机械，该机具有后置式捡拾器、小质量刀片等独特的结构，与目前国内应用的其他同类机型相比，有捡拾效果好、粉碎质量好、动力消耗较小、结构简单、使用维修方便等特点，具有推广应用价值[18]。尽管各种机型性能良好，但大田生产中只有一些大型农场使用。直至如今，要在广大的农村蔗区推广应用，仍举步维艰。

2.2 甘蔗叶作为饲料资源的研究应用

糖料蔗的砍收期为每年11月至翌年4月，正是北方乃至南方地区的枯草期。甘蔗梢叶作青粗饲料可有效解决肉牛冬季缺粮的难题[19]。马俊南等[20]用体外产气法估测甘蔗梢叶对肉牛饲用的营养价值，结果表明，120 h 甘蔗梢叶的产气量为43.18 mL，高于竹叶、麻叶、油菜秸和毛豆秸等饲料资源；甘蔗梢叶培养24 h 总挥发性脂肪酸为45.30 mmol/L，氨态氮为17.52 mg/100 mL，体外干物质消化率达26.8%。认为甘蔗梢叶作为饲料资源利用，有很大的开发价值。

甘蔗叶可通过青贮、微贮、氨化处理等方式加工成饲料[21]。黎庶凯等[22]研究甘蔗叶梢加工成干粉饲喂山羊效果。结果表明，山羊平均日增重可达125.2 g/只，与对照组（花生藤干粉）相比差异不显著，且对山羊正常生长发育无不良影响。证明甘蔗叶梢可作舍饲山羊饲料，能代替山羊日粮中的部分粗饲料。杨双鼎等[23]用氨化甘蔗叶饲喂肉牛，其采食量、口增重均有提高，如按单位增重成本计，每千克牛体增重降低饲料费0.22～0.55 元，平均每头肉牛可节约饲料成本44～110 元，经济效益显著，且肉牛毛色亮泽、皮肤弹性好，可提高牛肉品质。辛明等[24]用甘蔗尾梢颗粒饲料对育肥牛和马山黑山羊进行饲喂试验表明，饲喂甘蔗尾梢颗粒饲料后，牛和羊的平均日增质量、总增质量和毛利润等各项经济指标显著提高。综上所述，在蔗区利用甘蔗易于集中收购的特点，将甘蔗叶，特别是甘蔗叶梢进行工厂化加工，生产饲料成品调运往北方，喂养牛、羊，也是处理利用甘蔗叶的有效途径之一，有着很大的市场前景。

2.3 甘蔗叶在其它方面的利用研究

粉碎还田、饲料加工是处理利用甘蔗叶的两大主要途径。除此之外，甘蔗叶还有许多用途，特别是在栽培食用菌方面。据报道，甘蔗叶可用于栽培凤尾菇[25]、平菇[26]、大球盖菇[27]、竹荪[28]、鸡腿菇和香菇[29]、毛木耳[30]等。另外，周开法[31]通过多次研究试验发现，利用甘蔗叶作为原料生产木糖是可行的。钱朋智等[32]以硫酸为酸化剂水解蔗叶，经过多步分离纯化，制备出外观洁白、晶体均匀、流动性好的木糖晶体，产品得率为7.14%、纯度99.93%，符合GB/T23532-2009要求，成为甘蔗叶有效利用的最新亮点。我国首个利用甘蔗叶进行直燃发电项目已在广西投产。电厂按每吨120元左右的价格收购甘蔗叶，每年将给当地农民增加2 000万元以上的收入[33]。李群良等[34]提出保碳发酵技术，通过生物化工将有机物料中的有机质控制性降解或分解在植物或微生物可吸收利用阶段，即控制分解生成大量生物质碳，实现有机废弃物处理及资源化利用，变废为宝，生产具有良好肥效的环境友好型高碳有机肥，为利用蔗叶生产有机碳肥提供了参考。

3 甘蔗叶有效利用存在的问题

3.1 甘蔗叶粉碎还田存在的问题

目前研制的甘蔗叶粉碎机都是与大、中型轮式拖拉机配套完成作业的。我国糖料蔗大部分种植在丘陵旱坡地带，地块面积小而不平整，且土壤性质差别大，给甘蔗叶机械化还田带来了不利因素[35]，加之千家万户的种植方式。不适合蔗叶粉碎机与大、中型轮式拖拉机配套作业，这是制约蔗叶粉碎还田的主要原因。其次是蔗叶粉碎还田机械作业费用450 元/hm2（广西金光农场收费标准）[36]，增加了甘蔗生产成本，蔗农缺乏使用蔗叶粉碎还田处理的主动性。甘蔗叶的有效处理利用，还有待拓宽渠道，多头并进。蔗叶还田后，对蔗地土壤理化性状变化规律方面有待深入研究。

3.2 甘蔗叶作为饲料资源存在的问题

由于蔗叶数量体积大且分散于蔗地中，收集比较困难，且不易运输和储藏，是甘蔗叶作为饲料加工的较大障碍。甘蔗叶田间收集机械、物理加工的工艺设备、化学加工、生物加工的技术有待研发提高。

3.3 甘蔗叶在其它方面的利用存在的问题

在利用甘蔗叶栽培食用菌方面，在蔗区没有形成规模化、产业化，消耗利用的蔗叶数量有限。利用甘蔗叶作为原料生产木糖的试验虽然可行，但仅是试验阶段，要实现工厂化生产，尚需时日。

4 结语

甘蔗是我国重要的糖料作物，蔗糖生产关系我国食品安全和保障食糖的有效供给。每年甘蔗砍收后在田间留下大量的蔗叶（叶梢）。在田间就地焚烧蔗叶因污染环境已被明令禁止。如不处理又会严重影响新植蔗耕整地、开沟和宿根蔗破垄松蔸、培土等后续作业。蔗叶含有各种丰富的营养成分。目前，生产上进行蔗叶还田最主要的方式有机械粉碎还田和隔行集中自然覆盖还田两种方式[37]。隔行集中自然覆盖还田不仅需要投入一定的劳力，且蓬松繁乱的蔗叶覆盖操作难度大，蔗叶腐烂需要时间长，很难大面积推广应用。因此，蔗叶机械粉碎还田是最直接简单最有效可行的处理方法。通过研究开发小型实用多用途的蔗叶粉碎机械设备，解决甘蔗叶粉碎机与大、中型轮式拖拉机配套难以完成作业的问题。政府相关部门应疏堵结合，提供政策支持和资金补贴，激励涉农企业或农户购机。形成农机专业服务组织，为蔗农提供蔗叶粉碎还田作业服务。研发推广蔗叶回收机械，扩大利用蔗叶处理加工饲料、栽培食用菌、生产木糖、生物质发电等生产规模，形成工厂化、产业化生产，多头并进，有效处理利用甘蔗叶，以促进蔗糖产业持续发展。