果园废弃枝条资源化再利用探讨

杜宏儒，韩建国，冯楷斌，巴金磊，鲍民湖，王建强，刘冬楠，陈柏华*

（1.承德市农林科学院，河北承德 067000；2.河北科技师范学院，河北秦皇岛 066004）

中国农业发展与环境保护之间存在严重矛盾，其中，农业面源污染问题尤为突出。农业废弃物由植物类废弃物、动物类废弃物、动植物产品加工废弃物和农村居民生活排放垃圾共同构成。怎样变废为宝，对废弃资源合理开发再利用，于生态建设和实现增收都有现实意义。相关学者调查结果显示，我国年均农林废弃物总和约20 亿t[1]，农、林、牧、渔业在发展的同时，对环境及生态造成污染与破坏急需解决，清洁生产刻不容缓[2]。在果树生产中，修剪是调节树体结构、平衡树势、调节营养生长和生殖生长、均衡果树产量有效手段之一[3]。北方果园夏、冬季修剪，机械作业产生的大量枝条及剔除的老弱病株，是果园废弃物主要来源之一[4]，2021 年承德市地区经济林废弃物约为5.93 万t。目前，国内废弃枝条处理方式主要分为堆放、掩埋和焚烧，而堆放在果园的废弃枝条是果树病、虫寄主，也成为果园火灾重大隐患，既不科学也不安全[5]。研究显示不同果树枝条中均含有大量蛋白质、糖类、木质素、纤维素等有机质和各种无机养分[6]，不仅富含生物能源，还蕴含K、Na、Ca、Mg 等元素，有着养分含量高，有害物质少，开发利用性强等特点[7]。从提高资源循环利用率角度来看，林木废弃枝条具有一定的开发潜力和利用前景，因此切实有效处理果园废弃枝条，可以起到合理利用资源，提升经济效益的效果，同时也是实现果园清洁生产的重要途径之一。

1 果园枝条再利用研究现状

1.1 沤制成肥

利用林木废弃物残渣改良土壤已成为目前废弃枝条再利用和土壤改良研究的重点[8]。何绪生等[9]提出，废弃枝条还田前应粉碎至3 mm 左右，Milinkovic 等[10]提出应处理至5.5～10.0 mm 左右，一般粉碎枝条还田长度不宜超过5 cm[11]。张秋月等[4]将山定子、海棠苹果枝条用粉碎机加工成长、宽度分别小于40、20 mm，厚度小于5 mm 的细碎粉末，破碎枝条粉碎物覆盖到树行下，撒施于土表后深翻，也可以开沟条状施入，30 d 左右即沤制成肥，与化肥相结合可在生长季任何时间施用，具有缓慢释放养分的特性，可稳定土壤温度，增加土壤含水量，改善土壤中微生物群落的多样性。杜朋朋[12]研究显示苹果枝条就地发酵施用，可起到减少污染、培肥地力、增加收益的作用，施肥后树体萌芽力、成枝力及果实各项生理指标均高于对照。范学山等[13]连续4 年对施用梨树修剪枝条沤制堆肥与施用化肥、羊粪进行了对比，结果显示施用枝条堆肥，显著降低土壤pH，增加土壤碱解氮、速效磷及速效磷含量，土壤有机质升高；树体主根增长，吸收根增加，同时单果重增加，树体产量增加，果实可溶性固形物及糖酸比均有提升。汪晓谦等[14]将梨树枝条粉碎为1.5 cm 左右，加入小分子有机物质蜜糖，发酵过程每15 d 翻动1 次，发酵120 d 后还田，调查结果显示，土壤中过氧化氢酶活性有效提升。刘莉等[15]将梨树枝条粉碎还田，结果表明梨园土壤矿质元素含量和有机质含量显著提高，土壤酶活性增加，促进了新生枝条生长率，果实品质提升。废弃枝条堆肥处理是园艺废弃物资源再利用有效方式之一[10]，同时对于植物生长及土壤改良均有促进作用[9]。

1.2 加工成食用菌培养基质

水果市场行情波动大，价格时高时低，加上农资价格上涨，种植成本增加，水果种植风险增大，因此，如何节约成本增加收益，是关乎果农生存的关键问题。近些年将废弃枝条加工成食用菌培养基质的技术已日趋成熟。2021年市场上枝条粉碎机价格500 元左右到5 万元不等，生产中可根据实际需要，资金大小选择合适机型。覃亚琦等[16]调查研究，提出了1.25 kg 果树废枝可加工成1 根菌棒用以培养黑木耳，对于大型废弃枝条再利用而言前景广阔。范丽军等[17]对水蜜桃枝进行条晒干粉碎处理，提出在原料上代替常规木屑栽培黑木耳，既可以节约木材原料，还可以提高菌棒抗烂棒能力，从原料上切实有效促进黑木耳产业可持续良性发展。徐建俊等[18]以桑枝木屑和杂木屑进行栽培香菇对比试验，结果显示桑枝木屑栽培香菇产量比杂木屑栽培香菇产量低6.4%，但脂肪含量、纤维含量、多糖含量分别是杂木屑栽培的1.82 倍、1.01 倍、1.34 倍，重金属含量为杂木屑栽培的11.3%，钙、镁、锌、铁含量均高于杂木屑栽培香菇，可见桑枝木屑栽培香菇营养价值和药用价值均高于杂木屑栽培香菇。尹淑丽等[19]试验证实核桃枝条木屑是一种优良碳氮源，可为香菇生长提供充足养分，促进菌丝生长。杨杰等[20]将枣树木屑添加到香菇培养菌棒中，枣木屑占比21%时，生物学效率提高18.1%，可保持出菇均衡及提高单生菇比例。王秀清等[21]将苹果枝木屑代替硬杂木栽培香菇试验中，在产量和品种方面都表现较优。伍淑树[22]提出利用葡萄废弃枝条参与制作香菇菌棒，可起到保护环境节约成本效果。综上，果树废弃枝条加工成食用菌培养基质大有可为。

1.3 覆盖还田

废弃枝条覆盖林间可以阻挡阳光直射地面，稳定土壤温度，减少土壤水分蒸发及增加土壤中微生物菌落多样性，有利于土壤生态系统稳定[23]。郑生宏等[24]对茶树修剪枝条再利用做出探讨，提出将残枝覆于行间，可起到防止杂草生长及保水作用。吕三三[25]研究显示，苹果枝条粉碎混匀还田效果优于枝条直接覆盖还田，可起到稳定土壤温度、保持土壤含水量、改善土壤理化性质作用，随着还田时间的延长，表层土壤中侧根生长量较高。李志刚等[26]探讨了林木枝条覆盖对于沙化土壤改良影响，将粉碎后枝条翻埋覆盖，第1 年显著改善土壤理化结构，土壤养分含量如全氮、全磷、全钾等，以及微生物活性均得到提高，第2 年土壤呼吸强度、有机碳含量和酶活性均有所提高，同时显著增加了土壤pH。周江涛等[27]将苹果枝条粉碎覆盖还田，研究显示覆盖处理土壤有机质含量呈现出先增加后降低趋势，土壤中碱解氮、速效磷含量低于对照（清耕），速效钾含量高于对照；试验期间土壤蔗糖酶活性较对照而言表现为先升高后降低，过氧化氢酶活性则表现为先降低后升高。张茹等[28]将柠条覆盖于草地，结果显示不同覆盖处理土壤水分含量均高于对照（无覆盖），随着覆盖厚度增加，土壤保持水分能力越强，在牧草生长季覆盖，有效降低草地0～10 cm 土层温度，且上午8：00，下午14：00、18：00 土壤温度随着覆盖厚度的增加呈现降低趋势；还提出覆盖柠条可缓冲土壤温度，有利于牧草生长，试验调查了蒙古冰草、牛枝子和沙打旺牧草地上生长量，发现其生物量与土壤水分呈显著相关，覆盖厚度增加，则土壤水分含量高，牧草生长量增多。杨直毅等[29]研究了枝条覆盖和保水剂对于土壤水分含量的影响，把当年修剪的李树枝条加工成10 cm 左右用于试验，结果显示树枝覆盖抑制土壤蒸发效果明显，当土壤含水量大于16%时，可缓解2/3 左右的土壤蒸发，枝条覆盖增加了0～70 cm 深度土壤水分含量，对于表层土壤水分保持效果明显，覆盖10 cm厚度枝条可使表层土壤含水量增加约30%，保水剂对于深层土壤含水量影响较大，可增加10%以上含水量，在生产中可2 种方式结合应用。

1.4 其他利用方向

近年来，人们对于农业废弃物资源利用意识不断增强，秉承着变废为宝、保护环境的准则，农业废弃物资源利用化技术及相关领域研究得到快速发展。果园内修剪下来残枝属于高纤维性植物废弃物，可用于生产纸板、家具材料、菌棒等领域，具有广阔开发前景。许晓辉[30]把沙棘枝条粉与高吸水性树脂相结合，结果显示沙棘枝条粉在复合材料中起到骨架支撑作用，生产中可降低高吸水性材料成本，绿色环保、经济效益高，在农业及工业领域具有广阔应用前景。郭莎莎[31]利用茶树富含咖啡碱（1%～3%）和氨基酸（2%～5%）这一特性，将茶树废弃枝条作为前体材料，成功制备新型氮掺杂碳材料，可为污水中重金属离子吸附和检测提供支撑。

2 果园废弃枝条利用建议与讨论

目前，我国对于废弃资源综合利用的重视，多着眼于工业、矿山、废旧物资等，而对农业废弃物资源利用化重视程度稍逊于以上方面，使得农业资源利用化技术不健全，发展缓慢，废弃资源再利用成效低。中国是农业生产大国，关于农业废弃资源利用相关政策法规缺乏或不健全，局限了农业废弃资源再利用的发展。因此，农业废弃物良性发展，需要政府牵头，明确定位，建立健全法规，积极鼓励，正确引导，树立“废弃物是放错位置的资源”意识，通过物理化学方法转化利用，实现废弃资源再利用，促进可持续发展。

对于果树而言，修剪下的枝条是生产中必不可少残留物，同时又是有利用价值的资源，那么处理好两者之间关系，对于保证水果产业健康可持续发展有十分重要意义。根据近几年枝条再利用趋势，果树废弃枝条也可在沤制成肥、加工食用菌培养基质及枝条覆盖等领域有所发展，同时需要思考以下问题：废弃枝条直接还田堆肥周期较长，生产效率低，如何通过工艺缩短堆肥沤制时间，对于枝条沤制成肥至关重要；不同树种枝条营养成分不同，应根据用途筛选出适宜的果树枝条加工成食用菌培养基质，拓宽废弃枝条研究广度与深度；枝条覆盖虽可起到改善土壤环境，增加土壤肥力的作用，但在初期，温度较低，废弃枝条易成为病虫寄主，有助于病虫害发生和发展，在实际生产中还需进一步探索，完善对于覆盖枝条前期的消杀工作，要做到预防。总体来看，果树废弃枝条粉碎后沤制成肥更容易实现，操作简单、见效快，具有较高附加值，制作成本低，是未来果树废弃枝条资源化利用的重要途径之一。