基于尾菜的綜合開發(fā)利用研究進(jìn)展

任延靖

(1.青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院，青海省蔬菜遺傳與生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810016；2.青海大學(xué)三江源生態(tài)和高原農(nóng)牧業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810016)

尾菜俗稱為爛菜葉子，主要指蔬菜、瓜果在成熟時(shí)收獲過程中產(chǎn)生的無商品價(jià)值的根、莖、葉以及在收獲、貯存、加工及運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的廢果、劣果、爛菜葉等，這些廢棄物若不經(jīng)合理處理，隨意堆積，會(huì)造成腐爛變質(zhì)，每到夏秋季蔬菜收獲季節(jié)，這些大量的腐爛尾菜都會(huì)滋生蚊蠅傳播疾病，并且臭氣不可聞，對(duì)產(chǎn)地環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，也會(huì)造成了農(nóng)業(yè)面源的污染。

因此，需要人們對(duì)尾菜資源進(jìn)行合理的開發(fā)利用，這不僅可緩解污染環(huán)境的問題，而且還可以實(shí)現(xiàn)廢物利用，達(dá)到資源的循環(huán)利用，從而提升蔬菜的整體利用效率，真正實(shí)現(xiàn)將尾菜變廢為寶創(chuàng)造價(jià)值。故本文針對(duì)目前尾菜的來源及利用途徑進(jìn)行了綜述，以期為尾菜的高效利用提供思路。

1 尾菜來源、現(xiàn)狀及危害

1.1 尾菜來源及現(xiàn)狀

尾菜一方面產(chǎn)生于新鮮蔬菜在收獲采割時(shí)掉落或者一些不可食用的部分，如葉菜類的白菜的根和外皮；另一部分是在蔬菜上架前還要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的處理，如剝掉由于貯藏及運(yùn)輸過程中受損的外皮，在這整個(gè)過程中都會(huì)產(chǎn)生大量廢棄的殘枝爛葉，從而導(dǎo)致大量廢棄蔬菜(尾菜)的產(chǎn)生。

我國屬于農(nóng)業(yè)大國，蔬菜作物的種植面積和產(chǎn)量位居世界前列，生產(chǎn)種植和流通過程產(chǎn)生的尾菜資源量豐富，以甘肅省為例，目前甘肅省蔬菜種植面積已超5.5×105hm2，產(chǎn)量達(dá)1.85×107t以上，年產(chǎn)尾菜6.0×106t左右，尾菜產(chǎn)量占蔬菜總量的30%以上[1]。據(jù)報(bào)道，我國蔬菜的種植面積和產(chǎn)量分別占世界的43%和49%[2]，2015年我國蔬菜產(chǎn)量達(dá)7.8×108t，較2012年增長10.8%，年均增長3.6%[3-5]。李東霞等[6]認(rèn)為，蔬菜生產(chǎn)中廢棄的尾菜約為20%-67%，推算2015年我國蔬菜尾菜產(chǎn)量為1.56-5.23×108t，基于此，按照2018年全國蔬菜產(chǎn)量為7.035×108t，推算2018年我國蔬菜尾菜產(chǎn)量為1.41-4.71×108t，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染及浪費(fèi)。

1.2 尾菜的危害

當(dāng)前在我國農(nóng)村大部分地區(qū)仍然采取非常不科學(xué)的方式來處理尾菜，如隨意的傾倒、填埋、堆積尾菜等，這種行為已經(jīng)引發(fā)了一系列的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)問題[7]。因此為滿足我國蔬菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須采取有效的防控措施對(duì)尾菜進(jìn)行科學(xué)的處理及利用，以達(dá)到減少資源浪費(fèi)，防止環(huán)境破壞、污染的問題。

1.2.1 造成環(huán)境的污染

由于田間蔬菜收獲時(shí)多發(fā)生在夏季等高溫季節(jié)，加上尾菜植物體內(nèi)含水量大等因素，如果隨意堆積，不僅容易造成其腐爛變質(zhì)，還會(huì)產(chǎn)生大量的熱量及有毒、有害氣體，這不但會(huì)影響農(nóng)事操作和交通運(yùn)輸，還會(huì)影響蔬菜產(chǎn)地及周邊的環(huán)境衛(wèi)生，更嚴(yán)重時(shí)還會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，直接影響著人們的健康[8]。

1.2.2 造成病蟲害的傳播

蔬菜在生長期內(nèi)會(huì)遭受不同程度的病原菌的侵染，在商品部分收獲后尾菜上攜帶一定量的病菌，這些病菌可以通過農(nóng)事操作、灌溉或其他昆蟲媒介等進(jìn)行傳播，從而造成土傳病害的發(fā)生。如果不及時(shí)進(jìn)行無害化處理，腐爛的尾菜會(huì)加速病原菌的繁殖并造成大量蠅蟲孳生，影響蔬菜安全及標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。

1.2.3 造成耕地肥力的降低

在蔬菜的整個(gè)生長周期內(nèi)，需要大量的養(yǎng)分、有機(jī)質(zhì)及礦質(zhì)微量元素。尾菜中含有豐富的有機(jī)質(zhì)及礦質(zhì)元素，如果不合理的開發(fā)利用，就會(huì)造成土壤中化肥的濫用及大量的有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)元素的流失，嚴(yán)重降低耕地質(zhì)量，影響蔬菜生長發(fā)育、品質(zhì)和產(chǎn)量。

2 尾菜的綜合利用

2.1 發(fā)酵肥料

尾菜通過發(fā)酵后制成肥料后再利用，一方面可以有效的解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土地生產(chǎn)力下降、有機(jī)肥缺乏、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量缺乏安全保證等重大農(nóng)業(yè)難題，另外一方面還可以改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量及農(nóng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，從而提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入[9]。目前尾菜作為肥料的方法包括直接翻壓還田法和高溫堆肥技術(shù)的應(yīng)用。呂文坤等[10]研究了不同微生物菌劑對(duì)尾菜堆肥效果的影響，結(jié)果表明微生物菌劑可明顯促進(jìn)尾菜堆體溫度的升高和水分的散失；劉歧茂等[11]研究總結(jié)出一套胡蘿卜尾菜堆漚制肥還田處理方法，為胡蘿卜產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了技術(shù)支撐；郭雯[12]通過試驗(yàn)確定了韭根制作堆肥的最佳條件，不僅避免了韭菜跳根對(duì)韭菜生長的影響，還能達(dá)到減少病蟲害發(fā)生等作用；唐仕華[13]進(jìn)行了尾菜堆肥處理及對(duì)娃娃菜產(chǎn)量影響的試驗(yàn)，結(jié)果表明尾菜堆肥既可以改良土壤，又具有改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和提高產(chǎn)量的作用；陳思奇等[14]利用尾菜發(fā)酵液研究了其對(duì)設(shè)施土壤中硝氮的積累和蔬菜生長的調(diào)控，結(jié)果表明兩種劑量的尾菜發(fā)酵液SOC均能提高蔬菜產(chǎn)量(4.8%-14.1%)，降低其硝氮含量(6.8%-33.2%)；強(qiáng)浩然[15]研究了甘藍(lán)尾菜堆肥對(duì)微生物結(jié)構(gòu)和數(shù)量的影響，結(jié)果表明甘藍(lán)尾菜堆肥在不同的稀釋濃度下的細(xì)菌和真菌數(shù)量極顯著高于普通農(nóng)家肥中的數(shù)量，而放線菌數(shù)量無明顯差異。

2.2 加工飼料

目前青貯飼料和加工飼料粉是尾菜加工飼料的最主要的處理方式。大量研究人員都對(duì)飼料利用尾菜進(jìn)行飼料加工的處理進(jìn)行了研究。楊富民等[16]對(duì)3種尾菜進(jìn)行飼料化加工后并實(shí)際在生產(chǎn)中進(jìn)行了應(yīng)用，結(jié)果表明生產(chǎn)的粗飼料營養(yǎng)豐富、適口性好、耐儲(chǔ)存；李文浩等[17]對(duì)白菜尾菜青貯飼料化利用品質(zhì)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明白菜尾菜青貯后感官品質(zhì)優(yōu)異，各指標(biāo)符合青貯飼料的標(biāo)準(zhǔn)，可以作為草食家畜的青貯飼料；常榮鑫等[18]研究了不同處理的白菜尾菜與稻草秸稈混合青貯飼料對(duì)瘤胃微生物體外發(fā)酵的影響，結(jié)果以采用秸稈與尾菜比例為4∶6、含有0.035gkg-1植物乳桿菌和0.250gkg-1纖維素酶的組合處理的青貯飼料較為適宜；任海偉等[19]對(duì)干玉米秸稈與廢棄白菜在不同溫度下混貯的品質(zhì)差異等方面進(jìn)行了研究，結(jié)果表明干秸稈與廢棄白菜在中溫條件下混貯120d期間的品質(zhì)始終“很好”，而低、高溫混貯的“好”品質(zhì)時(shí)長僅60d；牛祥洲[20]利用青貯高原夏尾菜進(jìn)行了藏系綿羊的飼喂試驗(yàn)，結(jié)果表明經(jīng)尾菜青貯飼料喂養(yǎng)的藏羊的經(jīng)濟(jì)效益明顯高于對(duì)照組；田久東[21]等綜述了幾種蔬菜青貯的菌種研究進(jìn)展，為尾菜資源的飼用產(chǎn)業(yè)化制備提供了參考；戚如鑫等[22]研究南方農(nóng)區(qū)尾菜稻草混貯飼料的飼用價(jià)值，結(jié)果表明稻草與尾菜比為4∶6時(shí)可提高稻草秸稈與白菜尾菜混合青貯的粗蛋白質(zhì)含量(7.32%)及可溶性碳水化合物的含量(20.34 mg·g-1)，降低了中性洗滌纖維含量(52.80 %)及酸性洗滌纖維含量(32.55%)；徐大文[23]研究創(chuàng)造了一套加工尾菜飼料粉的技術(shù)，其中包括選料、清洗、切料、瀝水、烘干、粉碎、殺菌、計(jì)量包裝和入庫等加工步驟；任海偉等[24]研究了添加白菜尾菜對(duì)干秸稈貯存品質(zhì)的影響，結(jié)果表明廢棄白菜與干玉米秸稈進(jìn)行混合濕法貯存能減少干物質(zhì)損失，調(diào)控發(fā)酵微生物菌群結(jié)構(gòu)，加入甲酸能進(jìn)一步優(yōu)化木質(zhì)纖維組分。

2.3 加工能源

目前能夠利用尾菜生產(chǎn)能源的主要方式之一是將尾菜通過沼氣發(fā)酵的方式轉(zhuǎn)化為沼氣，用于替代部分天然氣和液化氣的作用。尾菜的能源化利用可將廢棄物再次發(fā)揮作用。在2016年5月10日，由青島華通集團(tuán)等單位投資建設(shè)的大型生物質(zhì)能源項(xiàng)目年可處理蔬菜尾菜等1.1×105t，生產(chǎn)天然氣約6.6×106m3，這充分說明了尾菜具有加大的利用空間。馬泓若等[25]對(duì)尾菜和小麥秸稈兩級(jí)聯(lián)合厭氧發(fā)酵工藝進(jìn)行了研究，結(jié)果表明將第1級(jí)尾菜發(fā)酵后的沼液用作第2級(jí)發(fā)酵的接種物，對(duì)小麥秸稈進(jìn)行噴淋和浸泡后可有效地提高產(chǎn)氣率，和縮短產(chǎn)氣周期。耿玲[26]成功進(jìn)行了尾菜沼氣發(fā)酵技術(shù)的試驗(yàn)示范，并對(duì)尾菜進(jìn)行了無害化處理。殷志明等[27]通過系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，對(duì)沼氣工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新改進(jìn)，探索了解決當(dāng)前尾菜沼氣發(fā)酵面臨的酸化、結(jié)殼和出料等技術(shù)難題。李海玲等[28]對(duì)尾菜與小麥秸稈混合發(fā)酵前后的營養(yǎng)物質(zhì)含量變化進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，在常溫下，以小麥秸稈與白菜尾菜比例為7∶3、添加5%的玉米粉及2%的酵母粉的混合比例下可提高白菜混合物中的粗蛋白和脂肪含量(室溫、pH 6.6、發(fā)酵2d)。齊利格娃等[29]采用批式試驗(yàn)，在初始有機(jī)負(fù)荷為45gVS·L-1和37℃的條件下研究羊糞與尾菜不同揮發(fā)性固體質(zhì)量配比對(duì)厭氧消化性能的影響，結(jié)果表明：羊糞與尾菜在3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3的不同配比處理?xiàng)l件下累積揮發(fā)性固體(VS)甲烷產(chǎn)率分別為181.6、158.7、194.2、184.6、197.2 ml·g-1VS，與羊糞單獨(dú)發(fā)酵處理相比，甲烷產(chǎn)率提高7.3%-33.3%；王遠(yuǎn)遠(yuǎn)[30]通過沼氣發(fā)酵技術(shù)對(duì)蔬菜廢棄物進(jìn)行了能源化研究，結(jié)果表明當(dāng)接種物濃度為30%時(shí)，甲烷含量最優(yōu)(42.81%)，總產(chǎn)氣量達(dá)7790.81ml；通過添加鎳、鐵、鈷，發(fā)現(xiàn)沼氣產(chǎn)氣量增加了37.11%，同時(shí)甲烷的含量也提升了40.34%。任海偉等[31]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將含水率為73%的白菜廢棄物和干玉米秸稈按27∶21的比例配比時(shí)能貯存60d，且混合貯存后的甲烷產(chǎn)量比干黃秸稈的甲烷產(chǎn)量提升了約61.67%。

3 展望

我國夏秋菜蔬菜收獲時(shí)，每年產(chǎn)生的大量尾菜。這既造成了資源的浪費(fèi)，又污染了生態(tài)環(huán)境。因此，做好尾菜處理工作已刻不容緩。建議農(nóng)業(yè)有關(guān)部門今后一是要加大對(duì)菜農(nóng)及消費(fèi)者的宣傳力度，增強(qiáng)廣大群眾參與尾菜治理的積極性，形成全民參與的良好氛圍；二是政府部門要加強(qiáng)政策的引導(dǎo)，鼓勵(lì)菜農(nóng)將尾菜進(jìn)行直接還田作為肥料，減少尾菜量，對(duì)積極處理尾菜的企業(yè)或單位給予資金和政策支持；三是加強(qiáng)與尾菜相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)的引進(jìn)、熟化、研發(fā)和推廣，逐步完善尾菜處理的關(guān)鍵技術(shù)服務(wù)體系；四是堅(jiān)持分類處理的原則，根據(jù)不同的蔬菜產(chǎn)生的尾菜類型制定專門的分類處理辦法，并逐步推進(jìn)健全長效的投入機(jī)制；只有這樣才能真正有效的解決尾菜處理難題，從而促進(jìn)我國蔬菜產(chǎn)業(yè)的長足發(fā)展。