酒精廢液在香蕉栽培上的應(yīng)用展望

吳代東　牟海飛　劉潔云　林茜　李小泉

摘 要：酒精廢液是酒精生產(chǎn)過程中排出的污染物濃度較高的有機(jī)廢水，直接排入江河不僅會引起環(huán)境污染，還會造成資源的浪費(fèi)。將酒精廢液應(yīng)用于香蕉生產(chǎn)栽培，不僅可以減少環(huán)境污染，還可改善土壤肥力、提高香蕉產(chǎn)量及品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本等。本文闡述了香蕉生長過程中對養(yǎng)分的需求、酒精廢液的主要成分、酒精廢液應(yīng)用于生產(chǎn)栽培上的研究進(jìn)展，并分析了在香蕉栽培上應(yīng)用酒精廢液的優(yōu)點(diǎn)及待解決的問題。

關(guān)鍵詞：酒精廢液 香蕉 栽培 施肥

酒精廢液是酒精生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，是木薯和糖蜜經(jīng)糖化發(fā)酵在蒸餾后排出的污染物濃度較高的有機(jī)廢液。廢液中富含有機(jī)物和礦質(zhì)營養(yǎng)，排入江河會使水體富營養(yǎng)化，造成水體缺氧、魚蝦絕跡、河水發(fā)臭，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染[1 ]。每生產(chǎn)1 t酒精產(chǎn)生13～15 t廢液，1條日產(chǎn)20 t的酒精生產(chǎn)線，排入江河的廢液造成的污染相當(dāng)于30多萬人口的生活污水污染量。酒精廢液是造成環(huán)境污染最為嚴(yán)重的輕工業(yè)廢液之一。目前治理酒精廢液的方法較多，但多數(shù)存在技術(shù)工藝不夠成熟，或者投資成本較高、工序復(fù)雜不易操作等缺陷[2 ]。從廢液的組分來看，其含有大量營養(yǎng)成分，且無毒，是一種低價高效的優(yōu)質(zhì)復(fù)合肥，適合植物生長對養(yǎng)分的需求。香蕉營養(yǎng)豐富，是重要的熱帶亞熱帶水果，也是我國經(jīng)濟(jì)效益較高的作物之一。香蕉植株生長過程中需肥量相當(dāng)大，是一般作物的數(shù)倍，因此肥料是香蕉生產(chǎn)成本的主要組成部分。利用酒精廢液對香蕉進(jìn)行施肥，既可以減少污染，又可以降低香蕉生產(chǎn)的成本，是一項經(jīng)濟(jì)實(shí)用的酒精廢液治理技術(shù)。

1 香蕉生長過程中對養(yǎng)分的需求

研究表明[3 ]，每1 t香蕉果實(shí)中約含N 2 kg、P2O5 0.5 kg、K2O 6 kg、CaO 0.3 kg。若面積667 m2的蕉園在一個生產(chǎn)周期內(nèi)可生產(chǎn)2 t鮮果，同時大致還會生產(chǎn)出2.4 t葉片、2 t地下莖。為此，香蕉大約需要吸收N 18.9 kg、P2O5 4.77 kg、K2O 42.4 kg[4 ]。從以上數(shù)據(jù)可知，香蕉植株的含鉀量顯著高于其他元素，需鉀量也非常大，故鉀對產(chǎn)量有顯著的影響。在一定范圍內(nèi)，香蕉產(chǎn)量會隨著鉀肥施用量的提高而提高。在果實(shí)發(fā)育早期施鉀，即可促進(jìn)抽穗，使果實(shí)成熟期縮短，還可使果穗重增加。鉀元素還對假莖生長有顯著影響，但只有與N、P配合時才最適宜假莖生長。增施氮肥也可使香蕉增產(chǎn)，但施氮過多時反而會造成減產(chǎn)。增施氮肥還會顯著增加香蕉植株高度，但同時也會降低植株的抗倒伏能力。由此可見，只有N、P、K等各種營養(yǎng)元素全面施用且比例適當(dāng)時，才能使香蕉生產(chǎn)達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的效果。

2 酒精廢液的主要成分

酒精廢液中含有10 %～20 %的固形物，其固形物中70 %為有機(jī)質(zhì)，如酵母菌體、蛋白質(zhì)、糖分、氨基酸、維生素、有機(jī)酸等，其余30 %為灰分，如氮、磷、鉀、鈣、鎂等無機(jī)鹽。廢液中還含有類黑色素，這是一種糖和氨基酸結(jié)合的化合物，致使廢液顏色較深。廢液中有機(jī)物生物需氧量（BOD）為4萬～6萬mg·L-1，化學(xué)需氧量（COD）為8萬～12萬mg·L-1，懸浮物（SS）為2500～5000 mg·L-1，pH 3.0～5.0，屬于酸性有機(jī)廢水。把高濃度有機(jī)廢水經(jīng)發(fā)酵使其產(chǎn)生沼氣，其有機(jī)質(zhì)、N、P、K、Ca、Mg、B等養(yǎng)分仍保留在沼液和沼渣中。該方法既提供了一定的能源，也使廢液經(jīng)過厭氧發(fā)酵變成了含有各種養(yǎng)分的腐熟肥料。經(jīng)厭氧處理的酒精廢液BOD去除率可以達(dá)到90 %，COD去除率可以達(dá)到70 %～90 %。出水的COD≤20000 mg·L-1，BOD≤10000 mg·L-1，pH值7～8，出水水質(zhì)達(dá)到生產(chǎn)要求。酒精厭氧發(fā)酵液具有來自木薯、甘蔗本身的各種肥料元素和在生產(chǎn)酒精時加入的氮和磷，是完全的、良好的有機(jī)液體肥料資源。經(jīng)檢測，其含有全氮0.068 %～0.115 %，全P2O5 0.008 %～0.010 %，全K2O 0.136 %～0.166 %，有機(jī)質(zhì)0.81 %～ 1.35 %，以及農(nóng)作物所需的各種中微量元素。1 t原液廢液含有的肥料約相當(dāng)于尿素2 kg，鈣鎂磷肥0.5 kg，硫酸鉀3 kg，大致符合香蕉對N、P、K3種元素的需求比例。同時，1 t酒精廢液中還含有有機(jī)質(zhì)8～14 kg。根據(jù)香蕉相應(yīng)生長期，在酒精厭氧發(fā)酵液中配入適量化學(xué)肥料就能基本滿足香蕉優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)生長需求。

3 酒精廢液應(yīng)用于生產(chǎn)栽培的研究進(jìn)展

酒精廢液中含有豐富的N、P、K等元素，可直接或經(jīng)稀釋、中和、發(fā)酵后灌溉于農(nóng)田，也可加工成復(fù)合肥、鉀肥等 [5-8]。鄭業(yè)鵬等[9 ]將赤泥與糖蜜酒精廢液2種污染物質(zhì)按一定比例混合，同時摻入白糖、蔗渣、混合菌、新鮮牛糞等進(jìn)行發(fā)酵制成土壤，結(jié)果表明，在此土壤上種植的豆類、草類、和辣椒等都能正常生長。目前，有關(guān)糖蜜酒精廢液在農(nóng)作物上的應(yīng)用研究主要集中于甘蔗上，在香蕉以及其他作物上的研究較少。各研究結(jié)果表明，施用糖蜜酒精廢液對農(nóng)作物的產(chǎn)量及品質(zhì)都有影響。朱秋珍等[10 ]對甘蔗直接施用新鮮酒精廢液，研究得出，定量施用酒精廢液對甘蔗有增產(chǎn)效果。江永[11 ]采用播種時“淋施廢液+地膜覆蓋”和宿根蔗開壟后淋施廢液的方法栽培甘蔗，得出糖蜜酒精廢液能促進(jìn)甘蔗幼苗生長，增加前中期株高、莖長、有效莖數(shù)和單莖重，提高產(chǎn)量，且適量施用不影響甘蔗蔗糖分和蔗汁重力純度。王一丁等 [12 ]通過定量施用糖蜜酒精廢液對甘蔗苗期PPO、POD、CAT的活性和農(nóng)藝性狀進(jìn)行研究，得出結(jié)論，定量施用酒精廢液能提高3種酶的活性及甘蔗的分蘗率。于俊紅等 [13 ]將糖蜜酒精廢液稀釋后在菜心的不同生長期施用，研究其對產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，糖蜜酒精廢液能夠提高菜心產(chǎn)量，并對菜心品質(zhì)及氮代謝有一定促進(jìn)作用。鄧英毅等 [14 ]研究了酒精發(fā)酵液的施用對香蕉生長和產(chǎn)量的影響，得出施用酒精發(fā)酵液能顯著提高香蕉植株綠葉數(shù)、果梳數(shù)、單株果穗重等，且促進(jìn)提早抽蕾，提高產(chǎn)量。

4 在香蕉栽培上應(yīng)用酒精廢液的優(yōu)點(diǎn)

4.1 提高經(jīng)濟(jì)效益

酒精廢液中含有豐富的營養(yǎng)元素及有機(jī)質(zhì)，且含鉀量高，基本可以滿足香蕉植株在生長發(fā)育過程中對養(yǎng)分的需求。施用酒精廢液可以提高香蕉的品質(zhì)及產(chǎn)量，從而提高香蕉生產(chǎn)產(chǎn)值。同時，施用酒精廢液所需費(fèi)用較低，經(jīng)過稀釋可進(jìn)入香蕉生產(chǎn)水肥一體化系統(tǒng)，既減少化肥的用量，又可降低生產(chǎn)成本。因此，在香蕉生產(chǎn)栽培過程中適當(dāng)施用酒精廢液可提香蕉生產(chǎn)栽培高經(jīng)濟(jì)效益，增加收入。

4.2 降低環(huán)境污染

酒精生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的酒精廢液，直接排入江河中會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。香蕉植株需肥量大，利用酒精廢液種植香蕉不僅能降低廢液處理成本，有效解決廢液的治理問題，還能將廢液變?yōu)榉柿腺Y源循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。同時還能減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上化肥用量，從多方面解決環(huán)境污染問題。

4.3 提高土壤肥力

酒精廢液中含有大量有機(jī)酸、脂肪酸、蛋白質(zhì)和單糖等有機(jī)物質(zhì)，土壤中微生物將這些有機(jī)物分解，釋放大量營養(yǎng)元素，同時還生成大量胡敏酸鈣，使土壤形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。施用酒精廢液能加快土壤礦化和腐殖化進(jìn)程，提高土壤肥力及水分利用率，促進(jìn)土壤蛋白酶活性的提高 [15-16 ] 。研究表明，土壤有效氮、有效鎂、速效鉀及有機(jī)質(zhì)的含量也會隨著酒精廢液施用量的增加而顯著提高 [17]。

5 待解決的問題

5.1 相關(guān)研究較少，難以做到定量施用

適量施用酒精廢液能促進(jìn)香蕉生長發(fā)育，提高香蕉產(chǎn)量及品質(zhì)，但若施用酒精廢液過量，不僅浪費(fèi)肥料資源，增加施肥成本，還會對香蕉的生長造成不良影響。在生產(chǎn)過程中，酒精廢液一般還會配合氮肥、磷肥等化肥施用，盲目配施肥料會造成土壤養(yǎng)分失衡，導(dǎo)致香蕉低產(chǎn)劣質(zhì)。生長旺盛季節(jié)或干旱季節(jié)使用時濃度要嚴(yán)格掌握，否則易導(dǎo)致燒根，影響香蕉植株正常生長。目前有關(guān)糖蜜酒精廢液在香蕉栽培上的研究較少，生產(chǎn)上缺乏技術(shù)指導(dǎo)，難已做到定量施肥。

5.2 運(yùn)費(fèi)成本較高，不利于推廣應(yīng)用

目前有關(guān)酒精廢液在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用研究之所以主要集中于甘蔗上，其原因之一是因?yàn)榫凭珡U液的產(chǎn)地—糖廠附近一般有大面積的甘蔗地。用酒精廢液灌溉甘蔗的運(yùn)輸距離較近，運(yùn)輸成本較低。而大部分的香蕉園并非在糖廠附近，若要用酒精廢液作為液肥灌施香蕉園，則需進(jìn)行遠(yuǎn)距離的運(yùn)輸，不僅運(yùn)輸不方便，運(yùn)輸成本也較高，從而影響酒精廢液在香蕉栽培上的推廣應(yīng)用。

6 展望

從香蕉生長過程中所需的養(yǎng)分，酒精廢液的組成成分，以及現(xiàn)有的研究可以看出，施用酒精廢液對香蕉的生長發(fā)育有促進(jìn)作用，能提高香蕉生產(chǎn)效益。今后的研究方向應(yīng)重點(diǎn)解決酒精廢液在香蕉生長過程中的定量施用，以及廢液的運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)上遇到的問題，促進(jìn)酒精廢液施肥技術(shù)的推廣，使其在香蕉生產(chǎn)栽培上得到廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢液的綜合利用。

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