我國香蕉莖葉殘體利用現狀與展望①

張學娟++王沖

摘 要 闡述我國香蕉莖葉殘體資源概況，介紹香蕉莖葉殘體的利用價值、還田方式以及綜合利用現狀，并分析其存在問題，對前景進行展望，為香蕉莖葉殘體的資源化利用提供借鑒。

關鍵詞 香蕉 ；莖葉殘體 ；利用現狀 ；展望

分類號 S668.1

香蕉是多年生大型草本單子葉植物，原產于南亞與東南亞的熱帶果樹[1]，被聯合國糧農組織列為僅次于水稻、小麥和玉米的世界第四大糧食作物[2]。香蕉是世界上鮮果類銷量最大的水果[3]，據FAO統計，近年來全球每年的產量超過 8 000萬 t，而我國是香蕉起源地之一，有3 000多年的香蕉栽培歷史[4]，自2011年起躍居世界第二大香蕉生產國[5]，2013年產量已達1 200多萬 t。目前我國及全世界在大量生產香蕉的同時，也產生了數量龐大的香蕉莖葉殘體，對于這些殘體，如果不加以合理利用而隨意丟棄，不僅會造成生態環境的污染，更是對資源的一種浪費。

1 我國香蕉莖葉殘體利用的必要性和緊迫性

和其他作物秸稈相比，香蕉莖葉等殘體具有體積大、含水量高、不易干燥、不能燃燒等特點[6]，其無氮浸出物含量豐富，粗纖維含量低，營養價值和能量都很高[7]。韋傳寶等[8]通過對香牙蕉假莖纖維的分析發現，纖維素是構成香蕉假莖纖維的主要成分，占總量的55.591%，果膠含量6.975%，木質素含量8.742%，半纖維素含量17.378%。陳蓉等[9]對香牙蕉、粉蕉及大蕉的假莖進行營養成分分析，結果表明，構成香蕉假莖干物質的最主要成分是碳水化合物，約占4.50%～7.61%，而且K、Ca、Mg、P和S等無機元素含量豐富，具有較高的開發價值。藍啟星[10]通過對比甘蔗渣、麥草等，發現香蕉莖稈纖維素含量高，纖維細長，其木素含量比甘蔗渣、麥草等原料都低，是良好的造紙纖維原料。劉建勇等[11]通過對香蕉莖葉的青貯試驗，發現新鮮的香蕉莖葉單寧含量較高，但經過青貯后顯著下降，適口性好，牛只增重明顯，而且青貯過程中產生的亞硝酸鹽含量低于食品中國家標準，大量飼用是安全的。研究還發現，將香蕉莖葉堆肥還田可增加土壤微生物種群數量[12]，提高土壤酶活性[13]，增加土壤中的各種養分，減少肥料投入[14]，并對農藥有明顯的降解作用[15]。綜上所述，香蕉莖葉殘體在工業、畜牧業及農業等各個方面都有很大的利用價值[7]。

試驗測得數據表明，在香蕉進入果實成熟期后其葉片、假莖、果軸等各種器官的干物質累積量達到4 461 g/株 ，這些干物質在香蕉樹衰老枯萎后隨著殘體的凋落就會有一部分進入土壤進而提高土壤肥力。由香蕉各器官中的氮磷鉀養分含量（表1）可以看出，這些器官中含有豐富的氮磷鉀資源，尤其是氮和鉀的含量突出。以葉片為例，以1 875株/hm2的種植密度換算，那么1公頃香蕉園里的葉片氮磷鉀養分含量就達到91.4、14.2和127.1 kg。以2013年統計顯示，以我國43萬hm2的香蕉收獲面積換算，那么我國香蕉葉片內的氮磷鉀養分含量就有3.9×104、6.1×103和5.5×104 t，可以看出我國香蕉莖葉等殘體蘊含巨大的養分資源。

我國香蕉種植主要分布在廣東、廣西、海南、云南、福建等華南5省[16]。據FAO數據顯示，2013年我國香蕉產量已達1 200多萬t，若以香蕉莖葉殘體/香蕉產量的重量比為2.4計[17]，則我國年產香蕉莖葉殘體總量達2 900多萬t。根據各香蕉主產區2013年產量數據估算得到的香蕉莖葉殘體在我國五大香蕉主產區的分布比例情況（圖1）可以看出，目前香蕉莖葉殘體在廣東的分布量最大，約1 009萬t，而福建的分布量最少，約220萬t。

綜上可以看出，我國香蕉莖葉殘體數量龐大，資源豐富，而由于香蕉莖葉殘體體積大、不易搬動，含水量高、不易燃燒等特點，目前香蕉果實采收后這些殘體一般就被隨意堆置在田間地頭，或者就近堆棄在路邊任其自然腐爛，這種處理方式不僅是對資源的一種浪費，更會對生態環境造成污染，堵塞交通、水渠，也會傳播一些病菌、滋生蟲害，對作物生產造成嚴重影響[18-19]。如果能將這些香蕉殘體加以合理利用，將其粉碎還田或加工成有機肥后還田，不僅能解決香蕉莖葉堆棄產生的各種問題，還可減少很大一部分田間肥料投入量，降低農業成本，同時也可減輕過量施肥帶來的土壤問題，所以我國香蕉莖葉殘體問題亟待解決。

2 香蕉莖葉殘體還田利用方式現狀

2.1 直接還田

秸稈還田可以提高土壤肥力，改善土壤結構，增加作物產量。香蕉莖葉直接還田包括耕翻埋入土壤還田和直接覆蓋在地表還田，這種處理方式相對簡單粗放，但是直接還田的香蕉莖葉等殘體在田間的降解速度相對遲緩[16]，養分釋放緩慢，存在降解不充分等問題，而且覆蓋還田還會占據一定的土地面積，并帶來一系列的耕作問題。因此結合實際情況，生產上最好將香蕉莖葉殘體進行相關加工處理后再進行還田，以提高莖葉殘體資源的利用率。

2.2 機械粉碎后還田

香蕉莖葉通過機械粉碎后進行還田，不僅提高生產效率、降低勞動強度[20]、減少很多生產中的問題，還能增加莖葉殘體的降解速度、加快養分釋放。目前，已有大量相關研究及成果的報道，如李毅等[21]采用圓盤切割刀和粉碎刀相組合切割、切碎原理，設計了切碎組合式香蕉秸稈還田機，能夠有效地將香蕉莖葉等殘體進行切碎還田，其工作效率高，穩定性好，提高了香蕉莖葉機械化處理水平。朱德榮等[22]研發的香蕉秸稈機械還田技術，既能處理莖稈和蕉葉，又能徹底清除地下的球莖根系，一次性就能完成香蕉全株的折斷、喂入、粉碎、除根、除草、翻壓、覆蓋、碎土、壓實等多道作業工序，是一款多能型產品。衛彩絨等[23]通過對香蕉莖桿/根茬還田機分析研究，確定了合理的刀具結構形式和安裝位置，采用在刀具刃口部高頻感應堆焊的方法，提高了香蕉莖桿還田機的工作效率。韋承坤[24]、鄭侃等[19]對香蕉莖稈機械化技術及利用進行綜述分析，對我國香蕉莖稈機械化處理利用過程中存在的缺陷和不足等問題，提出了相應的對策和建議。

2.3 堆肥處理后還田

香蕉莖葉等殘體含水量大，不含難降解的有機成分，水溶性碳水化合物含量高，C/N比適宜，是一種很好的好氧堆肥原料[16]。張聿柏[25]和匡石滋等[26]以香蕉莖稈和雞糞為原料進行堆肥試驗，將香蕉莖稈粉碎后加入雞糞調節C/N，加入發酵菌劑后堆制成1.5～2 m3的長條形發酵腐熟，之后進行定期翻堆，從而使廢棄物變廢為寶，并研究出C/N比、陽離子交換量（CEC）、CEC/TOC等指標可作為評價香蕉莖稈和雞糞堆肥化處理腐熟度指標。研究發現，施用香蕉菠蘿莖葉堆肥能夠提高芥菜葉片的葉綠素含量，提高芥菜產量和品質，同時能夠增加土壤有機質含量 54.19%，速效磷和速效鉀分別提高 24.9%和13.8%，明顯提高了土壤肥力水平[27]。文少白等[28]通過在室內模擬大田環境中香蕉莖葉堆肥還田，發現土壤中施用香蕉莖葉腐熟肥料能提高土壤的pH值，在 0～240 mg/kg施用量下，土壤 pH 值隨施用量的增加而升高，而且土壤速效鉀的含量也隨著堆肥樣品施用量的增加而增大。鄧小墾等[29]通過調整豬糞、香蕉莖稈和桉樹皮的不同配比，將這些堆肥材料混勻后堆制成圓錐狀，并維持堆制過程中質量含水量為60%，5 d翻堆1次，堆制30 d，后熟7 d后采樣測定堆肥溫度、pH 值、微生物數量以及種子發芽率等堆肥發酵指標，確定了適宜堆肥的香蕉莖稈、桉樹皮和豬糞配比和C/N比值。匡石滋[30]和韓麗娜等[31]通過試驗分別接種復合菌劑和腐稈劑對香蕉莖稈堆肥過程進行研究，發現接種復合菌劑和腐稈劑均會促進莖稈殘體中有機物的降解，增加氮磷鉀的養分含量，加快堆肥腐熟，縮短堆肥進程。

3 香蕉莖葉殘體的綜合利用現狀

我國香蕉莖葉殘體資源豐富，除了還田用作肥料以外，還有多種利用途徑。目前已有大量對香蕉莖葉殘體在飼料化利用、培養食用菌、能源利用生產沼氣等、提取纖維造紙及織布造衣、提取莖葉中具洗滌活性和抗氧化活性的有效成分[18，32-36]等方面探索的研究，并取得了一定的研究成果。

3.1 飼料化利用

香蕉莖葉可以作為制作飼料的原料，但因其含有大量單寧而影響適口性和消化率等，因而限制了香蕉莖葉的飼料化利用[37]。目前有大量試驗探索將乳酸菌制劑、尿素、石灰、糖蜜、米糠及玉米面等作為香蕉莖葉青貯飼料添加劑，并考察其對香蕉莖葉青貯飼料品質的影響，結果表明，這些處理能不同程度改善香蕉莖葉青貯飼料的品質，提高適口性，降低單寧含量，增加粗蛋白含量，顯著提高消化率和營養價值，飼喂出的牛肉品質良好，營養豐富[38-41]。

3.2 培養食用菌

葉涌清[42]經過2年的試驗探索，摸索出一套利用香蕉莖葉栽培食用菌的技術，試驗對比數據顯示，利用香蕉莖葉栽培食用菌比木屑為主要原料的成本低，且產量高。李青松等[43]用香蕉莖葉作為主要原料對草菇進行栽培，發現其菌絲生長良好，生長快，生物學效率高于稻草，僅次于棉籽殼，說明香蕉莖葉可以作為栽培草菇的主要原料之一。研究發現，以香蕉莖葉代替部分棉籽殼進行猴頭菇、平菇及秀珍菇的栽培是可行的，其適宜的搭配比例會促進菌絲的生長，提高菇產量[44-45]。

3.3 發酵產沼氣

裴培等[46]采用機械磨漿方法處理香蕉莖稈，獲得4種纖維長度不同的樣品，并對其沼氣發酵能力進行考察研究，結果表明，物理預處理強度的增強可以提高沼氣發酵的日產氣量及累積產氣量，與小麥、玉米等秸稈相比，香蕉莖稈干物質中有機質含量最高，在沼氣發酵方面具有一定優勢。考慮到發酵效率、纖維離解程度、能耗和操作步驟等因素的影響，可以將纖維長度2.7 cm的盤磨方式作為后續研究的物理處理方式。田夢等[47]通過對不同質量分數的牛糞或豬糞與香蕉秸稈的聯合厭氧發酵產氣性能的比較研究發現，與香蕉秸稈單獨厭氧消化相比較，質量分數合適的豬糞或牛糞均可改善底物厭氧消化產氣性能，促進日產氣量、沼氣及甲烷累積產量的提高，還可顯著增強香蕉秸稈中的纖維素和半纖維素的降解，這為利用香蕉莖稈發酵產沼氣提供了重要參考。

3.4 提取纖維

盛占武等[34]通過多年探索從香蕉莖稈中提取香蕉纖維，采用生物脫膠技術和蒸汽爆破脫膠技術相結合，最終獲得高品質的香蕉纖維，制得了“香蕉布”。季榮[48]通過對天然香蕉純紡紗及其與棉混紡紗的編織性能進行分析，并開發了香蕉纖維純紡汗布和香蕉/棉混紡汗布，發現香蕉/棉混紡紗有較好的編織性能，所編布料保暖性、透氣性較好，好于棉織物，且頂破強力較高，但耐磨性差，手感硬挺，尺寸穩定，懸垂性能、抗皺性能較差。

4 香蕉莖葉殘體利用存在問題

雖然我國香蕉莖葉殘體資源豐富，但目前對其利用并不充分，在實際生產中還存在諸多因素限制了其利用價值的發揮。

4.1 回收困難

由于香蕉莖葉等殘體體積大、含水量高達90%以上，因此從田間收集搬運將耗費很大的人力財力、同時需要占用很大的貯存空間，也不便于運輸，而對香蕉莖葉殘體進行后期加工利用就面臨收集、運輸及貯存問題，但目前還沒有切實有效的收集、運輸及貯存香蕉莖葉等殘體的技術和設備，因此綜合利用香蕉莖葉殘體資源的第一步就面臨巨大難題，也導致大量的殘體被直接棄置于田間地頭。

因此，開發一套香蕉莖葉殘體的收集、運輸及貯存的技術和設備是亟需的，對殘體資源的后期加工利用最好采取就近原則，在原料產地附近開設工廠，減少運輸和貯存的難度，降低開發成本。

4.2 殘體粉碎技術未得到普及

雖然目前針對香蕉莖稈等殘體的粉碎已經開展了大量的研究，并研發出相關機械，但是這些粉碎機在實際生產中并未得到大規模普及應用，如何使技術走出實驗室走進田間地頭成了關鍵問題。

在技術推廣問題上相關部門應加強宣傳，政府應給予一定的支持和補貼，可以先在主要產區開展示范推廣試驗，之后以點帶面逐步擴大推廣使用范圍。

4.3 基礎研究尚不成熟

目前對于香蕉莖葉等殘體的基礎研究還很欠缺，對于莖葉殘體中纖維的提取技術、單寧的去除技術等都尚未有完全成熟適宜普遍推廣的研究，而這些問題也成為限制殘體資源纖維化、飼料化利用的主要因素。對于香蕉殘體腐解過程中的各種成分及理化性質變化的研究也存在欠缺，而這些研究都能為殘體資源的肥料化、能源化等方面的綜合利用提供基礎數據。

因此政府、農業部門及相關科研單位應加大對這方面的科研投入和技術支持，設立專項資金和技術團隊，集中力量研發各項技術，攻克難題。

4.4 政府重視程度不夠

加強香蕉莖葉殘體的綜合開發利用可以減少資源浪費和環境污染，具有很大的社會效益，但是由于回收加工殘體資源所帶來的經濟效益并不顯著，因此綜合利用一直未能廣泛開展，而政府在這方面應該加強引導宣傳，制定相關政策扶持香蕉莖葉殘體資源的開發利用，正如在我國北方地區，由于政府的強制性措施禁止秸稈焚燒，使近幾年秸稈焚燒現象明顯減少，促使相關的秸稈綜合利用技術也得到大量的研究開發，小麥、玉米等作物秸稈也得到了很好的資源化利用。

5 展望

我國作為世界第二大香蕉生產國，在大量生產香蕉的同時也產生了數量龐大的香蕉莖葉殘體，如此大宗的香蕉莖葉殘體如果不加以合理地處理利用，將會對生態環境及農業生產帶來嚴重問題，也造成了資源的巨大浪費。目前，對香蕉莖葉殘體的綜合利用開發技術已進行了大量探索，但是如何讓這些技術走出實驗室，進入市場和社會推廣使用，仍然是一個重要問題，需要政府、技術人員及社會各界多方面的共同努力。隨著全球資源緊缺和科技不斷創新，在越來越重視生態環境、資源高效利用的未來，香蕉莖葉等殘體將會有廣闊的市場前景和巨大的經濟、社會效益。

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