猕猴桃修剪枝肥料化利用技术及应用效果

2022-10-06冯雨星白立强赵晓娥宣世荣刘少波程敏

农业与技术 2022年18期

冯雨星白立强赵晓娥宣世荣刘少波程敏

(1.陕西省林业科学院，陕西西安 710082；2.陕西厚地生物科技有限公司，陕西宝鸡 722400)

枝条、秸秆等农作废弃物“用则利，弃则害”。陕西省猕猴桃种植面积65266.67hm2，每年修剪产生34万t有余的枝条[1]。这些枝条如果不及时处理，不仅会影响农村人居环境，同时会造成资源的浪费，影响了农林业高质量发展和乡村振兴的步伐。如何科学处理废弃的果树修剪枝条，使之变废为宝，是目前既迫切又实际的问题。同时，自20世纪70年代开始，我国在农业生产中化学肥料投入量逐渐加大，化肥的长期和过度使用造成土壤板结、酸化加剧、土壤有机质低、生产能力下降、生态环境污染等一系列严重的土壤问题，特别在近几年逐渐显现[2]。有研究显示，陕西省猕猴桃产区果园土壤有机质平均含量几乎都在1.0%以下，土壤pH值在7.2以上，pH值偏高、有机质缺乏[3,4]。土壤问题已成为制约陕西省农林业发展和质量提升的瓶颈。枝条堆肥技术是实现果树枝条肥料化利用的重要途径，修剪枝条经粉碎后在高效微生物菌剂作用下，经过高温发酵，能够达到矿质化、腐殖化和无害化，变果园固体废弃物为腐熟的有机肥料，实现修剪枝条的资源化利用[5]。利用堆肥技术生产的有机肥施用于果园，可以提高土壤有机质、提高土壤肥力、提高微生物活性，实现土壤的改良[6]。本文提出了一种猕猴桃修剪枝肥料化利用关键技术，并对其应用效果进行调查，为合理有效利用修剪果树树枝资源提供参考。

1 猕猴桃修剪枝肥料化利用技术

1.1 技术原理

以猕猴桃修剪枝条为原料，接种功能性有益微生物进行固体发酵，发酵过程中产生55～65℃以上的高温7～10d可杀死果树枝条中常见有害病菌与寄生虫，实现无害化。利用微生物的分解作用及分解过程中产生的多酚氧化酶等实现果树枝条中大量纤维素和木质素的矿质化和腐质化。同时，给微生物活动创造良好的条件，实现原料的充分降解和完全腐熟，缩短有机肥腐熟的时间以及减少碳的损失。

1.1.1 菌种的筛选及驯化

菌种的筛选必须选用功能性有益微生物，选用菌种必备条件：能够产生酶(纤维素酶、糖化酶、蛋白酶等)；产生55～65℃以上的高温7～10d；有较强的适应性；安全性(是农业部公布的允许使用的微生物)；发酵环境中不能自然产生而需要人为添加的。对筛选的菌种进行人工驯化，使其逐步适应粉碎的有机物料这种生长环境，提高菌种的耐受力及活动能力，让菌种更加高效的分解有机物料。

1.1.2 腐熟剂配方组成

有机物料腐熟剂(厚地自主研发产品)是用来发酵腐熟粉碎的果树枝条、农作物秸秆等有机物料的产品。该技术的核心是腐熟剂，腐熟剂的配方组成要做到以下几点：添加菌种，菌种经过严格的筛选及合理的配制，并进行适应性驯化；添加激活菌种的物质——红糖、营养物质——玉米、麸皮等，保障腐熟过程中营养的持续供应；添加氮素调节碳氮比(25∶1)。

1.2 技术流程

1.2.1 堆肥时间

全年均可堆肥，枝条在秋、冬季修剪后即时粉碎堆肥效果最佳。从堆垛发酵至腐熟大约需要100d时间。

1.2.2 场地选择

堆肥场地应选择取水容易、交通方便、地势较高、平坦的田间地头，便于堆肥的施用。建议避雨(建棚)堆肥。

1.2.3 工艺流程

猕猴桃修剪枝生物有机肥制作过程一般可分为收集枝条、粉碎枝条、配料、堆垛、测温、翻堆、查验等几个环节，其制作工艺流程如图1所示。

图1 猕猴桃修剪枝生物有机肥制作流程图

1.2.3.1 收集枝条

在田间地头进行猕猴桃枝条的收集，以猕猴桃修剪枝条为堆肥原料，当年修剪枝条最佳。

1.2.3.2 粉碎枝条

猕猴桃枝条质地坚硬，木质素含量高，微生物不易分解，因此要选用专业的枝条粉碎机械，由经过培训的专业技术人员操作完成。粉碎粒大小应控制在长度小于3cm，宽度小于1cm，厚度不超过0.5cm，较小的颗粒能扩大微生物对物料的接触面积，有利于微生物分解腐熟，有利于土壤及作物吸收利用。同时，将农作物秸秆粉碎成糠粉。

1.2.3.3 配料

猕猴桃枝条含碳多、含氮少，碳氮比较大，有机物分解缓慢并易损失，可通过加入尿素5kg·m-3来调节适宜碳氮比；加水量应占总湿重的60%左右，一般以手握材料有液滴出为宜；原料加入腐熟剂10kg·m-3，糠粉20～50kg·m-3，红糖1kg·m-3。红糖用开水化开兑水均匀撒入原料中，腐熟剂、糠粉、尿素分别均匀撒在堆肥原料上，用翻堆机反复搅拌保证混合均匀。

表1 猕猴桃修剪枝生物有机肥制作配料成分组成

1.2.3.4 堆垛

堆垛面积长度不少于3m，根据场地和材料不限；堆宽不少于2m，堆制高度控制在1.5m左右。

1.2.3.5 测温

堆垛第8天，利用温度计对发酵堆的内部温度进行测定，记录起始温度。

1.2.3.6 翻堆

一般堆垛后第8天温度可上升到55℃以上。从温度到55℃，时间过上10d后翻堆1次，再等温度上升到55℃时，延续10d再翻堆1次，如此重复3～4次，保持持续发酵。

1.2.3.7 查验

完全腐熟的有机物料是灰褐色或暗褐色，用手抓握重量较轻，质感疏松，枝条容易折断，无异味。

1.3 技术评价

1.3.1 枝条生物有机肥质量

对按照上述工艺制作的6份猕猴桃修剪枝生物有机肥样品及市面上随机抽取的2份生物有机肥样品进行了质量检测，结果如表2、表3所示。国家标准规定，有机肥料的技术指标有机质≥30%、总养分≥4.0%、pH在5.5～8.5，有效活菌数≥1亿·g-1，按照上述工艺制作的生物有机肥各项指标均远高于NY 525-2021(NY 884-2012)和GB 20287-2006标准规定的技术指标。该工艺生产的生物有机肥主要养分含量高于市场有机肥，产品质量佳，具有市场竞争力。

表2 枝条生物有机肥的主要养分含量

表3 市场上随机抽取的2份有机肥的主要养分含量

1.3.2 制作工艺评价

1.3.2.1 具有安全性

达到了无害化、熟化(矿质化、腐殖质化)，堆沤过程使用微生物制剂，不会形成次生污染。

1.3.2.2 堆肥升温快、时间短

实现7d内升温至55℃，即使在-13℃气温下堆肥温度也能正常增温到55℃以上，突破了冬季不能堆肥的传统观念。堆肥时间控制在100d，既符合科学原理，又缩短了堆肥时间。

1.3.2.3 堆肥成本低

枝条(秸秆)全量收集、就近还田利用，减少了有机肥原材料购置费和运输成本，成本在300元·t-1(制肥枝条自备)，百姓自主堆肥成本低。

1.3.2.4 操作简单

整个制作工艺流程简单、技术难度低，普通百姓可快速掌握。

2 应用效果

在陕西省岐山县蔡家坡镇和眉县猕猴桃主栽区开展猕猴桃修剪枝肥料化利用技术应用效果调查，调查了未施用生物有机肥(施用化肥)(CK)、连续施用该技术生产的枝条生物有机肥1a(OF-1)、3a(OF-3)、5a(OF-5)的4处猕猴桃园，对其园内土壤质量、果实产量及果园收益情况进行了调查。

2.1 土壤改良效果

对土壤的物理性质调查如表4所示，施用枝条生物有机肥的猕猴桃园较未施用的园地土壤含水量更高、土壤容重更低，且施用时间越长，效果越好。对土壤的化学性质调查如表5所示，未施有机肥的猕猴桃园酸化严重，随着施用年限的增加，pH值逐渐升高，缓解了土壤的酸化。施用枝条生物有机肥的猕猴桃园较未施用的土壤有机质、有机C、土壤速效养分含量均明显提高。调查了猕猴桃园土壤蚯蚓的数量，如表6所示，与未施用有机肥相比，施用枝条生物有机肥的猕猴桃园土壤蚯蚓密度和蚯蚓粪便数量明显增加，表明连续施用枝条生物有机肥能够提高土壤蚯蚓数量。

表4 施用枝条生物有机肥的猕猴桃园土壤物理性质

表5 施用枝条生物有机肥的猕猴桃园土壤化学性质

表6 施用枝条生物有机肥的猕猴桃园土壤蚯蚓密度

综合数据分析，连续施用枝条生物有机肥，能降低猕猴桃园土壤密度，增加土壤团粒结构，提高土壤的通透性，从而提高土壤的保水保肥性能；缓解土壤酸化，有效提高猕猴园土壤有机质及营养元素含量，增加了土壤中的碳储量，提高土壤肥力；同时，增加了土壤动物的数量，保护了土壤的微生态环境，提高土壤质量。

2.2 产量及效益的影响

调查了施用枝条生物有机肥的猕猴桃园产量和收益，如表7所示，调查数据显示，与未施有机肥的猕猴桃园相比，近3a来，施用1a的猕猴桃园产量增加了68%～93%，明显增加了猕猴桃园的产量。近3a，施用有机肥的猕猴桃园收益增加明显著，与未施有机肥的猕猴桃园相比，收益增加了2～6倍，且随着施用年限的增加，收益提升效果越显著。