北方地區(qū)火龍果養(yǎng)分管理及廢棄物處理研究

馮穎　趙鵬飛　劉中華　譚永旺　郭秋楠

摘要 我國農(nóng)業(yè)廢棄物每年產(chǎn)生的數(shù)量龐大，隨意堆放、填埋等不合理的處理方法造成資源的巨大浪費和環(huán)境污染。因此，亟需通過無害化、資源化的處理方式，因地制宜建立起農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用長效機(jī)制。本文針對火龍果園區(qū)存在的管理粗放、廢棄枝條數(shù)量大、處理不當(dāng)?shù)葐栴}，總結(jié)了廢棄物資源化利用相關(guān)技術(shù)要點及就地實現(xiàn)廢棄物處理還田的可行性，以期為北方地區(qū)火龍果養(yǎng)分管理及廢棄物處理研究提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 火龍果；養(yǎng)分管理；廢棄物

中圖分類號 S152.4? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 1007-7731（2023）08-0069-04

火龍果為仙人掌科量天尺屬的熱帶、亞熱帶植物，原產(chǎn)于墨西哥、巴西等中美洲地區(qū)?；瘕埞麖耐庥^上分為紅皮白肉果、紅皮紅肉果、黃皮白肉果3大類[1]。自20世紀(jì)80—90年代傳入我國臺灣，隨后引種到我國南方地區(qū)。2019年底，全國火龍果種植面積已超過4.8萬hm2，目前廣泛種植于我國福建、廣西、廣東、海南等地區(qū)[2]?；瘕埞鳛橐环N老少皆宜的水果，富含維生素、水溶性膳食纖維以及礦質(zhì)元素等，具有很高的營養(yǎng)價值。然而，由于南北地區(qū)運輸距離和儲存時間等原因，南方生產(chǎn)和進(jìn)口的火龍果果實均在未完全成熟時采收，影響品質(zhì)和口感。

火龍果耐旱，發(fā)生病蟲害較少，具有較強(qiáng)的抗逆性和旺盛的生命力。生長期需要的人工管理、成本投入等相對較少，相較傳統(tǒng)的溫室作物可省去大量人力物力。與其他作物不同，火龍果果實的生長周期在花后30～35 d，每年可實現(xiàn)多批次收果。隨著火龍果市場需求的增長，北京地區(qū)在2000年左右引進(jìn)了火龍果生產(chǎn)技術(shù)，近年來種植面積不斷擴(kuò)大，主要利用溫室種植實現(xiàn)就地生產(chǎn)。果實在最佳風(fēng)味時采收，一方面果品品質(zhì)進(jìn)一步提升，另一方面市民可以品嘗到新鮮成熟的果實，體驗到采摘熱帶水果的樂趣。

在生產(chǎn)管理過程中，不同于其他作物，火龍果需要頻繁剪枝，每年會產(chǎn)生大量廢棄枝條，露天堆放易破壞周圍環(huán)境衛(wèi)生，如果不及時回收利用會造成資源浪費。大量研究表明，堆肥是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的有效途徑?？蛇_(dá)到30%～50%的減量化效果，堆肥高溫期能有效殺死病原菌，抑制惡臭氣體釋放和蚊蟲的繁殖，其產(chǎn)品穩(wěn)定且養(yǎng)分更均衡[3]。因此，本文擬從養(yǎng)分管理和廢棄物處理角度闡明火龍果種植管理過程中的技術(shù)要點，為北方地區(qū)農(nóng)業(yè)園區(qū)的火龍果養(yǎng)分管理和廢棄物處理提供指導(dǎo)和借鑒。

1 火龍果養(yǎng)分管理現(xiàn)狀及對策

火龍果的品質(zhì)和產(chǎn)量與栽培管理措施密切相關(guān)。其中，水肥管理中肥料配比和用量等是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。實際生產(chǎn)中，生產(chǎn)者在施肥時間、施肥方式和肥料用量方面缺乏科學(xué)認(rèn)識，主要依靠個人經(jīng)驗，重化肥輕有機(jī)肥，往往造成施肥過量。不僅增加了投入成本，還造成肥料浪費以及土壤板結(jié)、結(jié)構(gòu)性變差、有機(jī)質(zhì)降低等土壤理化性狀惡化的問題[4]。研究表明，有機(jī)肥不僅能提供植物生長必需的氮磷鉀等大量營養(yǎng)元素及多種中微量元素，而且其營養(yǎng)元素的釋放速率緩慢，能夠滿足作物生長需求[5]。有機(jī)肥還含有多種有機(jī)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、氨基酸、纖維素、半纖維素、脂肪、胡敏酸以及植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，在土壤肥力提升、土壤有機(jī)質(zhì)更新和團(tuán)聚體的形成方面發(fā)揮著重要的作用，可以提高土壤微生物活性，增強(qiáng)土壤保蓄能力，改善作物品質(zhì)[6]。有機(jī)肥的施用顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，增加了土壤大團(tuán)聚體數(shù)量，增強(qiáng)了團(tuán)聚體穩(wěn)定性[7]。有機(jī)肥可為微生物提供其活動所需的碳源、氮源和其他營養(yǎng)物質(zhì)，有利于微生物的生長和繁殖，優(yōu)化土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能[8]。因此，要重視有機(jī)肥施用，通過有機(jī)無機(jī)配施，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)遵循“4R”養(yǎng)分管理策略，“4R”作物養(yǎng)分管理是國際植物營養(yǎng)研究所（IPNI）養(yǎng)分管理策略的核心之一，“4R”養(yǎng)分管理即選擇正確的肥料品種（Right source）、采用正確的肥料用量（Right rate）、在正確的施肥時間（Right time）施用在正確的位置（Right place）[9]。

1.1 施肥時間

北方地區(qū)在日光溫室種植火龍果，應(yīng)注重有機(jī)肥施用，選擇正確的時間進(jìn)行施肥，才能提升肥料效果，達(dá)到增產(chǎn)增效、提高品質(zhì)的目的。施肥以少量多次、勤施薄施為主。有機(jī)肥一年施用1～2次，分別在第一批花來之前的一個月和掛果期結(jié)束后?；瘕埞_花到結(jié)果期共分為5個時期，即摘花尾后、膨果初期、膨果中期、膨果后期和轉(zhuǎn)色期，在這些關(guān)鍵期應(yīng)結(jié)合化肥施用以達(dá)到滿意的效果。

1.2 施肥位置

首先將廢棄的枝條清理出地面，在距離主莖25 cm的地方開溝，溝寬10 cm、深度10 cm左右，施有機(jī)肥30～60 t/hm2?；瘕埞谡ㄎ埠?、膨果初期、膨果中期、膨果后期和轉(zhuǎn)色期主要采取滴灌形式施用化肥，土壤蒸發(fā)量小、下滲量大，可降低棚內(nèi)空氣濕度，節(jié)水、節(jié)肥、省工、高效。水肥利用率比土施的效果更高，肥料用量比土施少30%～50%[10]。滴灌降低了肥料與土壤的接觸面積，減少了肥料揮發(fā)、養(yǎng)分過剩等各種問題造成的損失，提高了肥料利用率。同時，水肥被直接輸送到根區(qū)，縮短了養(yǎng)分向根部運動的距離，保證了根系的快速吸收[11]。

1.3 肥料品種及用量

施肥除補(bǔ)充大量元素之外還需要結(jié)合實際施用適當(dāng)?shù)奈⒘吭?。以北京市密云區(qū)綠人種植專業(yè)合作社為例，根據(jù)火龍果的養(yǎng)分需求、種植密度以及大概的目標(biāo)產(chǎn)量計算出施肥量。火龍果花朵萎蔫后開始進(jìn)入摘花尾后，此時施用高氮更有利于膨果，施用純N 12.24 kg/hm2、P2O5 2.24 kg/hm2、K2O 5.37 kg/hm2、純鈣3.13 kg/hm2、純鎂1.34 kg/hm2。進(jìn)入膨果初期施用純N 7.16 kg/hm2、P2O5 2.99 kg/hm2、K2O 7.16 kg/hm2、純鈣4.18 kg/hm2、純鎂1.79 kg/hm2。進(jìn)入膨果中期施用純N 13.58 kg/hm2、P2O5 3.58 kg/hm2、K2O 14.33 kg/hm2。李興忠等[12]研究表明，氮肥用量較低時，增施鉀肥能夠提高火龍果果實可溶性固形物含量?；瘕埞歉哜涀魑?，在果實生長發(fā)育期間需要吸收大量的鉀元素，在火龍果果實生長發(fā)育的后期，低氮條件就能夠滿足火龍果果實的生長需求，此時應(yīng)追加高鉀型肥料，從而提高果實品質(zhì)[13]。因此，進(jìn)入膨果后期施用純N 8.96 kg/hm2、P2O5 4.78 kg/hm2、K2O 19.10 kg/hm2，開始轉(zhuǎn)色施用K2O 31.04 kg/hm2。5個時期的施肥均需稀釋250倍以上，果實轉(zhuǎn)色后應(yīng)停水、停肥，有利于著色增甜。

2 農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用

農(nóng)業(yè)廢棄物是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的“另一半”，是放錯了地方的資源，用則利、棄則害。開展農(nóng)業(yè)廢棄物處理和資源化利用，是推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、推動農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重大任務(wù)和舉措。堆肥是國內(nèi)外采用較多的一種資源化處理方式[14]。堆肥的本質(zhì)是微生物利用基質(zhì)養(yǎng)料生長、繁殖，并釋放能量、帶走水分的過程，是一種依靠自然力的生態(tài)降解過程。通過堆肥，可以破壞專性寄生的病原體，也可以把指示細(xì)菌和非專性寄生細(xì)菌病原體數(shù)量減少到很低的水平，達(dá)到無害化的程度。相關(guān)研究從減量化、穩(wěn)定化、能源回收與溫室氣體等多方面對填埋、焚燒、堆肥3種處理方法的評估發(fā)現(xiàn)，堆肥處理表現(xiàn)出巨大競爭力[15]。

2.1 農(nóng)業(yè)廢棄物就地堆肥處理的技術(shù)可行性

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物主要分為植物類和動物類，處理方式主要包括能源化、飼料化、肥料化和原料化利用模式。其中植株殘體具有數(shù)量大、含水量高等特點，傳統(tǒng)的處理方式存在很多不足之處，填埋會占用大量的土地資源，產(chǎn)生的滲濾液會造成土壤和水體污染；焚燒產(chǎn)生的二噁英等有害氣體嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量和人體健康[16]。以北京市密云區(qū)綠人種植專業(yè)合作社為例，園區(qū)種植火龍果的溫室有35個，每年火龍果修剪過程中產(chǎn)生的大量枝條成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物，由于沒有合理的處理途徑，為園區(qū)管理帶來很大困擾。火龍果莖中含有豐富的無機(jī)元素鉀、鈣、鎂等，其中鉀、鈣元素含量超過400 mg/100 g，碳、氫、氮、硫元素占總元素的44.59%，碳元素含量最高，為36.83%[17]。紅心火龍果莖的水分含量為92.28%，高于大部分果蔬含水量[17]。因此，首先將火龍果枝條充分晾曬降低其含水率，然后進(jìn)行粉碎，加入一部分桃樹等枝條，碳氮比控制在25∶1左右，物料含水量調(diào)整在60%～65%，以手握物料能成團(tuán)，手松即散為標(biāo)準(zhǔn)。物料混合均勻并加入VT1000菌劑，可以促進(jìn)堆肥溫度提高和保持。物料一層一層逐層堆起，最終堆成寬1.5～2.0 m、高1.2～1.5 m的堆體。堆體上面覆蓋塑料薄膜，四周用磚塊等壓實，第3 d物料溫度上升至64 ℃，7 d翻堆1次，堆體溫度≥60 ℃且連續(xù)維持15 d以上開始降溫。降溫期持續(xù)7 d左右，此時易分解的有機(jī)物基本分解完全。最后堆肥過程進(jìn)入二次發(fā)酵階段，即腐熟期，腐殖質(zhì)數(shù)量持續(xù)增加。堆肥中的有機(jī)質(zhì)經(jīng)過礦化和腐殖化過程最終達(dá)到穩(wěn)定程度。腐熟后的堆體體積減小1/3～1/2，物料呈褐色，無惡臭，含水量在40%左右。物料手握成團(tuán)，稍觸即散，疏松散落不沾手，呈現(xiàn)疏松的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，物料表面可見白色菌絲。就地堆肥處理技術(shù)能夠最大限度實現(xiàn)源頭減量、資源循環(huán)利用，技術(shù)難度較低，經(jīng)過培訓(xùn)農(nóng)戶就能及時掌握。

2.2 農(nóng)業(yè)廢棄物就地堆肥處理的經(jīng)濟(jì)可行性

農(nóng)業(yè)廢棄物統(tǒng)一集中收集處理，村鎮(zhèn)管理部門需要配備相關(guān)人員和車輛進(jìn)行集中收運，處理費用高昂，每年需要財政投入的資金量巨大，而就地堆肥處理節(jié)約了長途運輸成本、處理成本等，為各級市政部門減輕了統(tǒng)一集中收集運輸處理的壓力。以21個村的調(diào)研數(shù)據(jù)為例，廚余垃圾需配備2輛運輸車，每車3人，每年人員工資30萬，車輛運營維修費用20萬。從農(nóng)戶角度看，園區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物數(shù)量大，需要交納的處理費用高，農(nóng)戶難以承擔(dān)。而就地堆肥處理農(nóng)戶投資少、見效快，實現(xiàn)了資源循環(huán)利用，節(jié)約了有機(jī)肥開支，有助于農(nóng)村生態(tài)文明建設(shè)的持續(xù)發(fā)展。

2.3 農(nóng)業(yè)廢棄物就地堆肥處理的相關(guān)政策支持

2020年9月22日，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上宣布，中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和[18]。2021年8月30日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布關(guān)于貫徹實施《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》的意見，提出加強(qiáng)農(nóng)業(yè)固體廢物回收利用科技支撐，推動農(nóng)業(yè)固體廢物回收利用納入國家科技計劃。《北京市“十四五”時期農(nóng)業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃》中提出，圍繞碳中和、碳達(dá)峰與生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展，研發(fā)低碳、生態(tài)、環(huán)保的農(nóng)業(yè)治理技術(shù)，重點突破土壤污染修復(fù)、耕地質(zhì)量提升、農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用、養(yǎng)殖糞污治理、肥藥減施增效等關(guān)鍵技術(shù)研究。2022年黨的二十大報告提出，要統(tǒng)籌產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、污染治理、生態(tài)保護(hù)、應(yīng)對氣候變化，協(xié)同推進(jìn)降碳、減污、擴(kuò)綠、增長，推進(jìn)生態(tài)優(yōu)先、節(jié)約集約、綠色低碳發(fā)展?！侗本┦小笆奈濉睍r期農(nóng)村人居環(huán)境建設(shè)美麗鄉(xiāng)村行動方案》中提出，協(xié)同推進(jìn)農(nóng)村有機(jī)生活垃圾、廁所糞污和農(nóng)林生產(chǎn)有機(jī)廢棄物資源化利用，探索就地就近處理和資源化利用的路徑。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物數(shù)量大、利用率低，傳統(tǒng)的處理方式不僅會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染和破壞，還會增加財政部門和市政系統(tǒng)的壓力，就地堆肥不僅能促進(jìn)農(nóng)業(yè)資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，助力農(nóng)業(yè)系統(tǒng)實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，更兼具經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益。

2.4 農(nóng)業(yè)廢棄物就地堆肥處理的發(fā)展前景

農(nóng)業(yè)園區(qū)土地資源豐富，有開展就地堆肥處理的空間，不需要和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)爭土地，能夠保障相關(guān)技術(shù)持續(xù)穩(wěn)定開展。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物進(jìn)行就地堆肥，有充足的消納空間，和種植業(yè)充分銜接，堆肥充分腐熟后還田能改善土壤結(jié)構(gòu)、補(bǔ)充土壤碳庫，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綠色循環(huán)發(fā)展，具有很好的環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。在農(nóng)業(yè)廢棄物就地處理相關(guān)政策落實過程中，應(yīng)不斷增強(qiáng)農(nóng)民的生態(tài)環(huán)保意識，將保護(hù)環(huán)境人人有責(zé)落實到實際行動中，形成符合當(dāng)?shù)匦枨蟮奶幚砟Ｊ胶烷L效機(jī)制。

3 結(jié)語

火龍果作為南果北種的成功案例，隨著種植面積的不斷擴(kuò)大，應(yīng)該從肥料品種、肥料用量、施肥時間、施肥位置方面提升養(yǎng)分管理技術(shù)水平，實現(xiàn)北方地區(qū)火龍果的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)?；瘕埞l具有數(shù)量大、養(yǎng)分含量高等特點，通過就地堆肥處理實現(xiàn)資源化還田，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策方面都具有很好的發(fā)展前景。

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（責(zé)編：何 艷）

作者簡介 馮穎（1985—），女，甘肅慶陽人，碩士，高級農(nóng)藝師。研究方向：農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境、生態(tài)農(nóng)業(yè)。

收稿日期 2022-11-24