陳皮廢棄果渣(液)有機(jī)碳肥研制及肥效初報(bào)*

衛(wèi)尤明，廖宗文，朱佳豪，毛小云，2

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 廣東廣州 510642；2.廣東省生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣東廣州 510642)

新會(huì)陳皮為廣東三寶之首，但長(zhǎng)期以來制作過程中的“取皮棄肉”，造成每年丟棄的陳皮柑肉約160 kt，引起了一定的污染。傳統(tǒng)的發(fā)酵堆肥與厭氧制酵素等方法存在制作周期長(zhǎng)、見效慢的缺點(diǎn)，難以處理陳皮加工時(shí)產(chǎn)生的大量廢渣(液)，急需一種能快速處理的適用技術(shù)。柑肉(液)處理技術(shù)遇到瓶頸，急需突破，否則，不僅發(fā)展受阻，現(xiàn)有的陳皮加工產(chǎn)業(yè)也會(huì)因污染問題難以為繼。

近年來，已采用制果醬、制酒、制醋等方法對(duì)果肉(液)進(jìn)行資源化利用，但均因方法成本高、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。用果肉制酵素肥或食品有一定的成效，但因發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)(3～8個(gè)月)，難以在短期內(nèi)處理收獲季節(jié)(每年的10—12月)陳皮加工所產(chǎn)生的大量廢渣(液)，急需一種能快速處理的適用技術(shù)。本文應(yīng)用有機(jī)碳技術(shù)原理，根據(jù)果肉(液)有機(jī)成分，探索了快捷加工成有機(jī)碳肥的新途徑，并驗(yàn)證了柑液有機(jī)碳肥的肥效。

1 材料與方法

2018年5月至2019年3月在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)及校內(nèi)大棚，以玉米、油麥菜、小白菜為供試作物，分別開展了大田及盆栽試驗(yàn)。

供試土壤：盆栽土的pH 5.42，其中各物質(zhì)及質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為有機(jī)質(zhì)15.6 g/kg、全氮0.31 g/kg、速效磷2.78 mg/kg和速效鉀18 mg/kg；大田土的pH為7.1，其中各物質(zhì)及質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為有機(jī)質(zhì)26.32 g/kg、全氮2.03 g/kg、堿解氮155.6 mg/kg、速效磷96.7 mg/kg和速效鉀61.4 mg/kg。

試驗(yàn)施肥：盆栽氮、磷、鉀基肥分別為尿素(wN=46.4%)、過磷酸鈣(wP2O5=12%)、氯化鉀(wK2O=62.6%)；大田常規(guī)復(fù)合肥中N、P2O5、K2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為15%；氯化銨(wN=26.1%)、硝酸鉀(wN=13.7%，wK2O=46.1%)；FSC福生有機(jī)碳肥，某公司提供，其中α-酮戊二酸、丙酮酸的質(zhì)量濃度依次為24.2、22.5 g/L；原料柑液有機(jī)碳肥(簡(jiǎn)稱原料柑碳肥)，某公司生產(chǎn)，以新會(huì)陳皮丟棄的廢果肉(液)發(fā)酵而成，C/N(質(zhì)量比，下同)為7.59，其中α-酮戊二酸、丙酮酸、檸檬酸的質(zhì)量濃度依次為0.267、0.141、38.9 g/L；各型復(fù)方柑液有機(jī)碳肥(簡(jiǎn)稱復(fù)方柑碳肥)是原料柑碳肥與添加劑通過不同配方制成，其中C/N分別為A15.49、A23.25、A33.54。

1.1 大田小白菜試驗(yàn)

比較了復(fù)方柑碳肥與硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的效果。試驗(yàn)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，共設(shè)2個(gè)復(fù)方柑碳肥處理、3個(gè)對(duì)照，每個(gè)處理重復(fù)2次，每個(gè)重復(fù)小區(qū)面積為1 m2、各有80株小白菜。各處理氮、磷、鉀基肥用量一致，為習(xí)慣用量(復(fù)合肥150 kg/hm2)；試驗(yàn)期間追肥1次，施用復(fù)合肥300 kg/hm2。大田小白菜試驗(yàn)施肥方案見表1。

表1 大田小白菜和玉米試驗(yàn)施肥方案

試驗(yàn)周期為2018年9月14日至10月29日，共45 d，夏季轉(zhuǎn)秋季。供試小白菜共噴肥3次，用量依次為100、200、200 mL，共500 mL。播種4 d后出苗，出苗后第10、20、32 d依次噴肥第1、2、3次，第3次噴肥后9 d收獲。

1.2 大田玉米試驗(yàn)

試驗(yàn)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，共設(shè)2個(gè)復(fù)方柑碳肥處理、3個(gè)對(duì)照，每個(gè)處理重復(fù)2次，每個(gè)重復(fù)小區(qū)面積為3.7 m2、各有30株玉米。各處理氮、磷、鉀基肥用量一致，為習(xí)慣用量(復(fù)合肥300 kg/hm2)；試驗(yàn)期間追肥2次，每次施復(fù)合肥525 kg/hm2。大田玉米試驗(yàn)施肥方案見表1。

試驗(yàn)周期為2018年9月7日至11月16日，共70 d，夏季轉(zhuǎn)秋季。供試玉米共噴肥3次，用量依次為0.8、1.0、1.0 L，共2.8 L。移苗后第25、36、47 d依次噴肥第1、2、3次，第3次噴肥后23 d收獲。

1.3 盆栽油麥菜試驗(yàn)

考察了不同C/N柑液有機(jī)碳肥及不同施用方式的效果。試驗(yàn)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)大棚進(jìn)行，共設(shè)8個(gè)處理、3個(gè)對(duì)照，每個(gè)處理重復(fù)3次(盆)，每盆3株。每盆裝填4 kg盆栽土，所施氮、磷、鉀基肥用量一致，1 kg土壤中含N、P2O5、K2O的質(zhì)量依次為120、80、100 mg。盆栽油麥菜試驗(yàn)施肥方案見表2。

表2 盆栽油麥菜試驗(yàn)施肥方案

試驗(yàn)周期為2018年11月27日至2019年1月16日，共50 d。供試油麥菜共施肥3次，每次噴施量依次為50、50、100 mL，共200 mL；每次灌施量依次為60、60、120 mL，共240 mL。移苗后第10、21、38 d依次噴(灌)肥第1、2、3次，第3次噴(灌)肥后12 d收獲。

1.4 盆栽玉米試驗(yàn)

試驗(yàn)加入FSC福生有機(jī)碳肥，考察了復(fù)方柑碳肥、氯化銨、硝酸鉀的施肥效果。針對(duì)盆栽土鉀含量低的問題，對(duì)葉片中的鉀含量進(jìn)行了分析，以判斷肥料是否可以促進(jìn)鉀的吸收。試驗(yàn)采用納氏試劑比色法測(cè)定葉片中銨態(tài)氮的含量，考察施用復(fù)方柑碳肥是否可促進(jìn)氮的同化。

試驗(yàn)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)大棚進(jìn)行，共設(shè)3個(gè)處理、3個(gè)對(duì)照，每個(gè)處理3盆，每盆3株。每盆裝填4 kg盆栽土，所施氮、磷、鉀基肥用量一致，1 kg土壤中含N、P2O5、K2O的質(zhì)量依次為120、80、100 mg。盆栽玉米試驗(yàn)施肥方案見表3。

表3 盆栽玉米試驗(yàn)施肥方案

試驗(yàn)周期為2018年7月28日至9月13日，共47 d，夏季。供試玉米共噴肥4次，用量依次為50、50、100、100 mL，共300 mL。播種5 d后出苗，出苗后第7、14、21、35 d依次噴肥第1、2、3、4次，第4次噴肥后7 d收獲。

2 結(jié)果與分析

2.1 大田小白菜試驗(yàn)情況

由表4可知：與清水處理(CKO)相比，噴施復(fù)方柑碳肥能明顯增產(chǎn)，增產(chǎn)率27.8%～52.6%，其中噴施復(fù)方柑碳肥A3(T2)處理的產(chǎn)量最高，優(yōu)于T1處理，且增幅大于2種氮肥處理(CK1和CK2)；噴施復(fù)方柑碳肥可使葉綠素含量得到提升，提升率為0.7%～6.9%。

表4 大田小白菜試驗(yàn)各處理的產(chǎn)量及葉綠素測(cè)定值

2.2 大田玉米試驗(yàn)情況

由表5可知：與對(duì)照清水處理(CK0)相比，噴施復(fù)方柑碳肥A2(T1)處理可增產(chǎn)14.2%，且優(yōu)于2種氮肥處理(CK1和CK2)；但噴施復(fù)方柑碳肥A3(T2)處理未能實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。試驗(yàn)以玉米穗產(chǎn)量作對(duì)比，與僅收獲營(yíng)養(yǎng)器官的小白菜不同，玉米進(jìn)入生殖生長(zhǎng)階段后代謝不同，C/N優(yōu)化值隨之有相應(yīng)變化，故噴施復(fù)方柑碳肥A2增產(chǎn)而噴施復(fù)方柑碳肥A3略減產(chǎn)，但降幅比噴施氯化銨(CK1)處理的低；噴施復(fù)方柑碳肥A2的增產(chǎn)效果優(yōu)于噴施硝酸鉀的，表明C/N適合的復(fù)方柑碳肥對(duì)玉米的肥效優(yōu)于普通銨、硝兩種形態(tài)的化肥氮。試驗(yàn)結(jié)果表明，存在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)2個(gè)階段的作物，需要依其生理特點(diǎn)調(diào)整C/N，才能更好地發(fā)揮肥效潛力。

2.3 盆栽油麥菜試驗(yàn)情況

由表6可知：噴(灌)施各種柑液有機(jī)碳肥均比清水處理有明顯的肥效，鮮重提高了10.4%～71.0%，葉綠素含量提高了0%～4.7%，植株中全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了0.4%～19.9%；3種復(fù)方柑碳肥(A1、A2、A3)的施用效果均優(yōu)于原料柑碳肥的；噴施復(fù)方柑碳肥A3的效果優(yōu)于噴施A1、A2的，灌施則相反；噴施氯化銨效果不明顯，與原料柑碳肥混配后再噴施，肥效得到大幅提升，表明柑液有機(jī)碳肥對(duì)氯化銨有明顯的增效作用。

表5 大田玉米試驗(yàn)各處理的產(chǎn)量

表6 盆栽油麥菜試驗(yàn)結(jié)果

2.4 盆栽玉米試驗(yàn)情況

由表7可知：噴施復(fù)方柑碳肥后增產(chǎn)明顯，增幅達(dá)12.9%，優(yōu)于其他單獨(dú)施用化肥或配施FSC處理；噴施復(fù)方柑碳肥降低了植株的銨態(tài)氮含量，這與銨態(tài)氮加速轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)氮有關(guān)，已有報(bào)道有機(jī)碳可促進(jìn)水稻氮同化、減少葉片中銨態(tài)氮含量、促進(jìn)高產(chǎn)[1-2]；T3(復(fù)方柑碳肥A2)處理的銨態(tài)氮減幅明顯大于其他碳、氮肥處理，而且其鮮重增幅最大；各處理的銨態(tài)氮降幅與產(chǎn)量增幅大致呈負(fù)相關(guān)趨勢(shì)。

表7 盆栽玉米試驗(yàn)結(jié)果

3 討論

3.1 柑液有機(jī)碳肥的增產(chǎn)效應(yīng)及其影響因素

3.1.1 C/N調(diào)配的增產(chǎn)效應(yīng)

盆栽、大田試驗(yàn)結(jié)果表明，柑液有機(jī)碳肥增產(chǎn)作用明顯，但增產(chǎn)效果因作物種類不同有較大差異，葉菜類(小白菜、油麥菜等)增產(chǎn)18.6%～71.0%；除了大田玉米T2(復(fù)方柑碳肥A3)處理外，玉米增產(chǎn)12.9%～14.2%。這說明有機(jī)碳肥的增產(chǎn)效果與其C/N有很大關(guān)系，葉菜類施用C/N為3.2～3.5的復(fù)方有機(jī)柑碳肥效果較好，谷物類施肥的C/N在2.1～3.2為宜。C/N是重要的養(yǎng)分平衡[1，3]，依據(jù)作物種類的不同配制相應(yīng)的柑液有機(jī)碳肥，可進(jìn)一步發(fā)揮其增產(chǎn)潛力。玉米、蔬菜的肥效差別可能與兩者的不同生理特性有關(guān)，尤其是與C3作物和C4作物的光合作用及后續(xù)的生化代謝特點(diǎn)有關(guān)。葉菜類生長(zhǎng)至收獲為營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，可直接以生物量衡量肥效；玉米則有營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)2個(gè)階段，涉及養(yǎng)分在生殖生長(zhǎng)階段的重新分配，肥效分生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，故試驗(yàn)設(shè)盆栽、大田分別在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段和玉米成熟期收獲評(píng)價(jià)。噴(灌)施柑液有機(jī)碳肥還可促進(jìn)鉀的吸收，增幅達(dá)0.4%～19.9%，在缺鉀土壤上的效果將更好。

3.1.2 與銨態(tài)氮配合的增效作用

3.1.3 柑液有機(jī)碳肥噴施與灌施的比較

葉菜類的盆栽試驗(yàn)結(jié)果顯示，總體上灌施效果優(yōu)于噴施效果，灌施產(chǎn)量增幅高出噴施的30%～44%。灌施的養(yǎng)分可較好地保留于土層而被根吸收，且其中的丙酮酸、檸檬酸等有機(jī)酸對(duì)土壤中的微量元素有一定的絡(luò)合增效作用(對(duì)土壤微生物也有一定的促進(jìn)作用)。噴施方式作用時(shí)間短，易受氣候影響，一旦下雨易淋失，因此效果不及灌施。

3.2 開發(fā)廢棄資源，構(gòu)建生態(tài)閉環(huán)

試驗(yàn)所用方法與傳統(tǒng)發(fā)酵堆肥、厭氧制酵素等處理方法相比，具有加工速度快(約3 h)、處理量大、廢棄物處理干凈等優(yōu)點(diǎn)，可開發(fā)高效有機(jī)碳產(chǎn)品，市場(chǎng)前景廣闊，在原料收納和市場(chǎng)開拓兩方面具有突出優(yōu)勢(shì)。新會(huì)地區(qū)大部分果場(chǎng)與加工企業(yè)聯(lián)系緊密，加工企業(yè)(如有機(jī)碳肥廠)可就近收納果場(chǎng)的廢柑肉(液)，制成的肥料無(wú)需經(jīng)銷商渠道，直接銷售給果園施用，由此構(gòu)建成一種基于廢液轉(zhuǎn)化為肥料的雙向?qū)α魃鷳B(tài)閉環(huán)。

果場(chǎng)與加工企業(yè)互為供銷關(guān)系，可形成具有內(nèi)在耦合聯(lián)系的良性循環(huán)，這一獨(dú)特優(yōu)勢(shì)更有利于廢柑肉(液)收納，也更有利于柑液有機(jī)碳肥的銷售，生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益的提升都很明顯。

試驗(yàn)所用方法為鄉(xiāng)村振興中興起的農(nóng)產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)的廢渣(液)的資源化處理提供了新的科技動(dòng)力。熱帶、亞熱帶的農(nóng)產(chǎn)品加工所產(chǎn)生的廢物，如中藥渣(液)、酒精廠木薯渣(液)以及菠蘿、椰子等水果加工廠的廢渣(液)等，均可采用這一資源化技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。既要“金山銀山”，又有“綠水青山”，在鄉(xiāng)村振興中推進(jìn)綠色發(fā)展。