藍(lán)莓修剪枝條與果渣堆肥還園利用探究

藍(lán)莓田間管理產(chǎn)生的有機(jī)廢棄物如修剪的枝條、清理的雜草逐年增長，大部分藍(lán)莓種植戶與企業(yè)在處理藍(lán)莓廢棄物上簡單粗放，多采取焚燒、堆放，易造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。目前，藍(lán)莓田間管理產(chǎn)生的廢棄物數(shù)量及其營養(yǎng)成分缺少基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，田間管理廢棄物的利用研究鮮有報(bào)道，藍(lán)莓屬于水果的一種，文中借鑒果園廢棄物研究現(xiàn)狀對(duì)藍(lán)莓田間管理產(chǎn)生的廢棄物及利用前景進(jìn)行分析。果樹枝條體積大、經(jīng)濟(jì)價(jià)值低，常作廉價(jià)的燃料，易造成有機(jī)物及營養(yǎng)元素?fù)p失，堆棄易造成病蟲害。園林和果樹修剪枝條通過堆肥處理還園可以改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分含量，促進(jìn)作物生長，逐漸用作堆肥、食用菌、生物化工產(chǎn)品和新型燃料的原材料，枝條堆肥處理技術(shù)未得到廣泛應(yīng)用，主要是枝條中難以降解的木質(zhì)素。

果渣為藍(lán)莓果汁、果酒加工過程中的副產(chǎn)物，含15種花青素、膳食纖維素和多酚類物質(zhì)，粗脂肪、蛋白質(zhì)、總糖、總酸，有21種香氣成分，6種有機(jī)酸，含有礦質(zhì)元素Ca、Na、Mg、Mn、Zn，是主要的食品添加劑和抗氧化劑。酒渣花色苷的抗氧化性比藍(lán)莓果花色苷要好，藍(lán)莓酒渣可制作藍(lán)莓酒渣果醬，提取花色苷，可以作為膳食纖維蛋糕的輔助原料，果渣中含0.18%的熊果苷對(duì)酪氨酸酶有抑制作用，果渣還可以作藍(lán)莓果渣掛面，混合果醬的原料，制作藍(lán)莓果渣酵素等，但對(duì)于果渣提取后廢棄物利用研究未見報(bào)道。筆者2018年在貴州藍(lán)莓主產(chǎn)區(qū)麻江縣調(diào)研發(fā)現(xiàn)，種植戶和藍(lán)莓加工企業(yè)對(duì)藍(lán)莓果渣營養(yǎng)成分和回用價(jià)值認(rèn)識(shí)不足，藍(lán)莓果加工后的果渣存在隨意堆棄問題。研究表明，藍(lán)莓紅酒酒糟與牛糞混合堆肥后形成的栽培基質(zhì)銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)和有機(jī)碳等均優(yōu)于外購的商品基質(zhì)，是非常適宜用作藍(lán)莓栽培基質(zhì)的原料，為藍(lán)莓廢棄物的資源化利用提供了理論基礎(chǔ)。

高溫好氧堆肥發(fā)酵具有投資少、易操作等優(yōu)點(diǎn)，是有機(jī)廢棄物的有效處理途徑，主要依靠微生物的作用，使原料從有機(jī)物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)，微生物群落代謝能力和菌群結(jié)構(gòu)是好氧堆肥的關(guān)鍵因素，直接關(guān)系到物料的降解和營養(yǎng)成分的轉(zhuǎn)化，堆肥高溫階段是木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等分子被破壞、斷裂和分解的主要階段，特別是溫度在55~60℃階段，因此接種高溫纖維素分解微生物，對(duì)于促進(jìn)堆肥纖維素物質(zhì)的快速降解和縮短腐熟時(shí)間具有積極意義，堆肥處理是一種有效處理園藝廢物、果樹枝條和動(dòng)物糞便的方法，有利于植物生長和植物病原菌的抑制。

藍(lán)莓修剪枝條比藍(lán)莓酒糟材質(zhì)硬、成分復(fù)雜，主要含木質(zhì)素、纖維素等大分子物質(zhì)。藍(lán)莓田間管理和加工的廢棄物堆肥發(fā)酵要充分考慮大分子纖維素和木質(zhì)素等的高效降解，人工篩選、馴化和培養(yǎng)微生物菌劑用于藍(lán)莓枝條、果渣堆肥，可以高效地將纖維素等復(fù)雜成分轉(zhuǎn)化為易被吸收利用的單糖、二糖或寡聚糖等小分子物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，好氧堆肥較直接焚燒可以減少園林廢棄物中有機(jī)碳、全氮的大量損失。

研究認(rèn)為，果樹枝條在堆肥前應(yīng)粉碎到3mm左右，也有人認(rèn)為應(yīng)粉碎至5.5~10.0mm。一般認(rèn)為果樹枝條粉碎長度不超過5cm，便于擴(kuò)大物料混合接觸面積。

藍(lán)莓堆肥發(fā)酵處理的關(guān)鍵是解決纖維素的降解。果樹枝條中纖維素結(jié)構(gòu)復(fù)雜抑制堆肥腐熟，減緩物料分解，纖維素降解一般需要2~3年，瀝濾出的高濃度礦物質(zhì)造成二次污染。纖維素降解菌篩選技術(shù)發(fā)展成熟，早在1982年，研究人員便發(fā)現(xiàn)剛果紅染料與纖維素降解菌水解后的多糖可以形成濃郁色澤的透明水解圈，1993年將其發(fā)展為鑒別纖維素降解菌的培養(yǎng)基，1997年探索出纖維素剛果紅培養(yǎng)基，并廣泛應(yīng)用到纖維素降解菌的篩選。此后10余年，研究人員從土壤、腐爛枝葉、牛糞和污泥中分離出可以降解纖維素的降解菌，如枯草芽孢桿菌、隱球酵母菌及從柑橘加工皮渣中分離得到能高效降解皮渣的耐高溫細(xì)菌。

藍(lán)莓廢棄物堆肥過程中，應(yīng)在分離優(yōu)勢(shì)菌株的基礎(chǔ)上構(gòu)建復(fù)合菌群添加到堆體中加快物料腐熟。研究表明，堆肥中復(fù)合微生物菌種較單一優(yōu)勢(shì)菌種更有助于枝條的快速降解：從果樹樹枝自然堆腐和山區(qū)枯枝落葉腐爛嚴(yán)重的腐殖土中分離純化出高效纖維素降解菌株，構(gòu)建了高效混合菌群，用于枝條堆腐，提高了酶活性，促進(jìn)了細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)演替，加快了堆體腐熟；通過接種復(fù)合微生物菌種對(duì)豬糞和蘋果樹枝條堆肥，提高了堆肥質(zhì)量和效率；采用限制性培養(yǎng)篩選出高溫纖維素分解復(fù)合菌群PN-8，有效促進(jìn)了有機(jī)質(zhì)分解，縮短了發(fā)酵時(shí)間。研究認(rèn)為，從堆肥原料中篩選混合菌群，各菌群之間相互作用生成抗氧化物質(zhì)，形成復(fù)雜穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，可以促進(jìn)有機(jī)物降解、加快腐熟。

研究表明，從堆肥過程中分離土著微生物用于物料降解較外源（外購）微生物菌劑效果好。研究人員從菇渣中篩選得到芽孢桿菌屬，通過秸稈堆肥驗(yàn)證物料有機(jī)質(zhì)含量、堆內(nèi)溫度、GI指數(shù)均優(yōu)于市售菌劑處理，秸稈完全腐熟且對(duì)植物生長有促進(jìn)作用。

在藍(lán)莓廢棄物堆肥過程中可以借助現(xiàn)代技術(shù)手段16SrDNA序列分析、Biolog技術(shù)、宏基因組技術(shù)分析微生物的組成，明確關(guān)鍵微生物種類，進(jìn)行分離純化保存利用，提高工作效率，減少傳統(tǒng)分離及形態(tài)觀察環(huán)境干擾和工作量。

藍(lán)莓廢棄物堆肥應(yīng)著重從改良試驗(yàn)條件入手探索加快堆肥進(jìn)程，可以考慮添加適量生物質(zhì)炭，縮短堆肥時(shí)間，抑制溫室氣體揮發(fā)。研究人員在牛糞與鋸末的堆肥中添加生物炭，加快了物料的降解；制備含有鏈球菌菌絲體的固體微生物制劑可快速降解修剪后枝條；在堆肥中添加抗酸化微生物群落可顯著增加催化木質(zhì)素、纖維素和半纖維素降解酶的種類，增加關(guān)鍵酶數(shù)量。

藍(lán)莓適宜生長在pH值4.0~5.5、有機(jī)質(zhì)含量豐富、疏松、排水好的環(huán)境中，將藍(lán)莓果渣與修剪枝葉、園區(qū)雜草混合堆肥回用于藍(lán)莓栽植，符合發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)要求。針對(duì)藍(lán)莓修剪枝條的降解難題，在藍(lán)莓修剪枝條與果渣混合堆肥發(fā)酵過程中借助現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)手段對(duì)堆肥不同時(shí)期的微生物群落分布情況和微生物組成進(jìn)行分析，得到可以快速高效降解藍(lán)莓生產(chǎn)加工廢棄物的優(yōu)勢(shì)菌種，并篩選分離純化保存利用。一方面，可以減少降解藍(lán)莓廢棄物優(yōu)勢(shì)菌的不確定性，減少外購菌劑的盲目性；另一方面，將試驗(yàn)中篩選的優(yōu)勢(shì)菌與現(xiàn)場生產(chǎn)利用相結(jié)合，在藍(lán)莓廢棄物堆肥中通過添加優(yōu)勢(shì)菌劑加速物料降解和腐熟；再有，系統(tǒng)認(rèn)識(shí)堆肥發(fā)酵產(chǎn)物在還田還園利用中提質(zhì)增效響應(yīng)情況，將試驗(yàn)取得的良好技術(shù)推廣到基層，實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化，提高藍(lán)莓廢棄物循環(huán)利用的高效性、環(huán)保性，既做到保證質(zhì)量，又減少了環(huán)境污染。