蔬菜尾菜肥料化技術(shù)及應(yīng)用研究

劉毅，李祥，曾橋，柯希恒，王永平

(1.陜西科技大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 西安 710021；2.陜西科技大學(xué) 農(nóng)林技術(shù)推廣中心，陜西 西安 710021； 3.陜西省有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，陜西 西安 710021)

蔬菜尾菜是蔬菜生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的無商品價值的根、莖、葉及果實等的統(tǒng)稱。蔬菜尾菜約占商品蔬菜的20%～30%[1]，其特點(diǎn)是營養(yǎng)價值高[2]、搬運(yùn)困難等[3]。尾菜中含3.54%～4.41%的氮，0.51%～0.59%的磷、2.94%～3.22%的鉀及微量元素[4-6]。若將陜西每年產(chǎn)生的361.69～542.54萬t蔬菜尾菜肥料化處理，不僅每年可節(jié)省27.83～52.01萬t的尿素、3.55～6.16萬t的磷酸二氫鉀、21.26～34.94萬t硫酸鉀，而且還清潔蔬菜生產(chǎn)環(huán)境，減少病蟲害傳播，提高了蔬菜質(zhì)量[7-8]。大部分學(xué)者多關(guān)注于現(xiàn)狀及建議[9-15]。

本文以蔬菜尾菜為主要原料，經(jīng)微生物發(fā)酵、過濾,濾液添加營養(yǎng)元素，得到有機(jī)-無機(jī)復(fù)混專用葉面肥，資源化地利用了蔬菜尾菜，實現(xiàn)了蔬菜的閉環(huán)生產(chǎn)。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

蔬菜尾菜，主要來源于西安市未央?yún)^(qū)丁家十字蔬菜批發(fā)市場，多以白菜、甘藍(lán)、小青菜等水分含量高的尾菜為主;FT有機(jī)肥發(fā)酵菌種、益菌寶復(fù)合有機(jī)肥發(fā)酵劑、水谷欣有機(jī)肥發(fā)酵菌劑、貝佳有機(jī)肥發(fā)酵劑、大華酵素菌速熟劑、益加益生物菌肥發(fā)酵劑、藍(lán)寶石強(qiáng)效型有機(jī)肥發(fā)酵劑均為分析純。

HC-2500Y304高速干濕粉碎機(jī)；DHP-9270電熱恒溫培養(yǎng)箱；RTY-MS實驗室用機(jī)械攪拌發(fā)酵罐；BSA224S電子分析天平；6892N-5975I氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀；UV-1800pc紫外可見分光光譜儀。

1.2 葉面肥的制備

取新鮮蔬菜尾菜160 kg打漿加蔗糖(糖蜜)調(diào)原料的碳氮比為25∶1，攪勻后平均分成8份，每份20 kg，1份作為對照，其余7份分別加200 g發(fā)酵菌劑，在30 ℃下連續(xù)發(fā)酵7 d。過濾，測定濾液的有機(jī)含量、總養(yǎng)分、pH值。添加營養(yǎng)元素，得到有機(jī)-無機(jī)復(fù)混葉面肥，取樣測定總養(yǎng)分、微量元素、水不溶物。

1.3 葉面肥的噴施[16]

實驗于2016～2019年在周至縣馬照百萬畝綠色獼猴桃生產(chǎn)基地進(jìn)行，實驗園為沙壤土，水肥條件較好，供試品種為5年的“翠香”，株行距3 m×4 m，“T”形架整枝。

葉面肥在展葉期、坐果期、膨大期噴施，展葉期、坐果期每7 d噴施1次，膨大期每14 d噴施1次[16]。8月上旬每處理中選長勢中庸5棵樹，每顆按上、中、下、前、后、左、右采集100片葉子，測定葉子的大小、百葉重、百葉厚。8月底(總糖含量≥6.5%)在實驗果樹上按上、中、下、前、后、左、右采集100個果子，測定單果重、可溶性固形物含量、總糖、總酸及Vc含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)酵菌劑的確定

發(fā)酵菌劑對蔬菜尾菜發(fā)酵的影響，見表1。

表1 發(fā)酵菌劑對蔬菜尾菜發(fā)酵的影響Table 1 Effect of starter culture on the fermentation of vegetable tails

由表1可知，微生物菌劑對蔬菜尾菜的發(fā)酵均有明顯的促進(jìn)作用，但菌劑之間存在一定的差距。有機(jī)質(zhì)含量能達(dá)到GB 17419—2018標(biāo)準(zhǔn)[17]的發(fā)酵菌劑有FT發(fā)酵菌種、益菌寶發(fā)酵劑、水谷欣、貝佳發(fā)酵劑、大華酵素和益加益發(fā)酵劑；總養(yǎng)分能達(dá)到GB 17419—2018標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)酵菌劑有FT發(fā)酵菌種、水谷欣2種；微量元素能達(dá)到GB 17419—2018標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)酵菌劑有FT發(fā)酵菌種、益菌寶發(fā)酵劑、水谷欣3種發(fā)酵菌劑；所有微生物菌劑發(fā)酵蔬菜尾菜濾液的水不溶物均能達(dá)到GB 17419—2018標(biāo)準(zhǔn)。相比之下，F(xiàn)T發(fā)酵菌劑對蔬菜尾菜的分解作用最強(qiáng)，其原因可能因為FT發(fā)酵菌劑微生物菌群合理，更適合在蔬菜尾菜環(huán)境下生長，代謝產(chǎn)生的酶系更加豐富。因此，蔬菜尾菜發(fā)酵以FT發(fā)酵菌劑為宜。

2.2 發(fā)酵菌劑加量的確定

FT發(fā)酵菌劑添加量對尾菜發(fā)酵的影響,見表2。

表2 發(fā)酵菌劑加量對尾菜發(fā)酵的影響Table 2 Effect of the amount of starter culture on the fermentation of vegetable tails

由表2可知，隨著FT發(fā)酵菌劑加量的增加，濾液越來越澄清,濾液中有機(jī)質(zhì)含量、總養(yǎng)分、微量元素增加越來越大,水不溶物減少。FT發(fā)酵菌劑加量≥200 g時，濾液澄清度、有機(jī)質(zhì)含量、總養(yǎng)分、水不溶物變化不大，均達(dá)到GB 17419—2018標(biāo)準(zhǔn)。考慮葉面肥的成本，F(xiàn)T發(fā)酵劑的加量宜為200 g。

2.3 發(fā)酵時間的確定

取1份尾菜加入200 g FT發(fā)酵菌劑，在30 ℃下連續(xù)發(fā)酵10 d，每隔1 d取樣觀察濾液澄清度、測定濾液有機(jī)質(zhì)含量,結(jié)果見表3。

由表3可知，隨著發(fā)酵時間的延續(xù)，發(fā)酵蔬菜汁越來越澄清，有機(jī)質(zhì)增加，從發(fā)酵第7 d至第10 d，蔬菜汁中的有機(jī)質(zhì)含量雖有增加，但變化不大。綜合考慮，蔬菜尾菜發(fā)酵時間應(yīng)以30 ℃下7 d為宜。

表3 發(fā)酵時間對尾菜發(fā)酵的影響Table 3 Effect of fermentation time on the fermentation of vegetable tails

2.4 發(fā)酵方式對葉面肥質(zhì)量的影響

取4份尾菜，每份加200 g FT發(fā)酵菌劑，分別在20,30,40 ℃發(fā)酵7 d及20 ℃/10 h、30 ℃/30 h、40 ℃/30 h、50 ℃/10 h下發(fā)酵,過濾，測定濾液的有機(jī)質(zhì)含量、pH值,結(jié)果見表4。

表4 發(fā)酵方式對尾菜發(fā)酵的影響Table 4 The effect of fermentation mode on the fermentation of vegetable tails

由表4可知，20，30，40 ℃均能促進(jìn)蔬菜尾菜的發(fā)酵，發(fā)酵7 d，蔬菜尾菜發(fā)酵液有機(jī)質(zhì)含量均能達(dá)到GB 17419—2018標(biāo)準(zhǔn)。說明20，30，40 ℃均有利于微生物菌種生長和蔬菜尾菜分解酶的產(chǎn)生，但常溫發(fā)酵時間較長，也不利于菌劑中各種菌的生長和蔬菜降解酶的產(chǎn)生，如果采用變溫發(fā)酵，即可縮短發(fā)酵時間，又可發(fā)揮各種微生物的協(xié)同作用(這種發(fā)酵菌劑是由多種微生物組成的)。于是采用20 ℃/10 h、30 ℃/30 h、40 ℃/30 h、50 ℃/10 h的變溫發(fā)酵技術(shù)，實驗發(fā)現(xiàn)，蔬菜尾菜經(jīng)變溫發(fā)酵蔬菜尾菜發(fā)酵液中的有機(jī)質(zhì)含量可達(dá)到138.24 g/L，達(dá)到GB 17419—2018 標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 攪拌次數(shù)對發(fā)酵的影響

取3份菜尾菜，每份加200 g FT發(fā)酵菌劑，在20 ℃/10 h、30 ℃/30 h、40 ℃/30 h、50 ℃/10 h下發(fā)酵80 h采用每4，8，16 h各攪拌1次的方式發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后取樣測定濾液的有機(jī)質(zhì)含量及pH值,結(jié)果見表5。

表5 攪拌次數(shù)對尾菜發(fā)酵的影響Table 5 Effects of agitation times on the fermentation of vegetable tails

由表5可知，攪拌方式對蔬菜尾菜發(fā)酵影響不大，其原因可能是發(fā)酵物占發(fā)酵容器容積小，發(fā)酵容器中氧容量大，不影響好氧微生物的生長，好氧微生物又為兼性厭氧微生物、厭氧微生物的生長提供了環(huán)境，說明FT發(fā)酵菌劑可能是以厭氧微生物或兼性厭氧微生物為主菌群。

2.6 葉面肥的噴施實驗[18]

實驗共設(shè)7個處理組，每組2行，中間間隔2行:① 有機(jī)-無機(jī)復(fù)混葉面肥;②兌5倍水的有機(jī)-無機(jī)復(fù)混葉面肥;③兌10倍水的有機(jī)-無機(jī)葉面肥;④兌15倍水的有機(jī)-無機(jī)葉面肥;⑤兌20倍水的有機(jī)-無機(jī)葉面肥;⑥兌150倍水的愛多豐(多年經(jīng)驗);⑦對照(清水),結(jié)果見表6、表7。

表6 不同處理對葉片生長的影響Table 6 Effects of different treatments on leaf growth

表7 不同處理對果實質(zhì)量的影響Table 7 Effects of different treatments on fruit quality

由表6、表7可知，噴施兌水5倍的有機(jī)-無機(jī)復(fù)混葉面肥獼猴桃葉片(縱、橫經(jīng))、百葉厚、單果質(zhì)量、總糖含量、Vc含量最高，總酸最低，明顯高于對照及原液或其他兌水倍數(shù)的有機(jī)-無機(jī)葉面肥。其原因可能是，噴施原液時，原液中有機(jī)物含量過高，在葉片上形成薄膜，阻止了葉片對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。兌水倍數(shù)過高，營養(yǎng)物質(zhì)的濃度低，肥效不顯著。噴施有機(jī)-無機(jī)葉面肥獼猴桃葉片大小、百葉厚、單果重、總糖含量、Vc含量均優(yōu)于對照。特別是卸果10 d 后效果尤為明顯，噴施葉面肥的獼猴桃葉片發(fā)綠，對照發(fā)黃凋謝，說明該葉面肥對獼猴桃生長有一定的促進(jìn)作用。

兌水5倍的該有機(jī)-無機(jī)復(fù)混葉面肥的噴施效果略優(yōu)于兌水150倍獼猴桃專用葉面肥“愛多豐”的噴施效果，但該有機(jī)-無機(jī)葉面肥是以蔬菜尾菜為主要原料經(jīng)發(fā)酵、精制而成的，屬于廢物利用，而 “愛多豐”生產(chǎn)工藝復(fù)雜，含有氨基酸及各種微量元素，生產(chǎn)成本高。故噴施兌水5倍有機(jī)-無機(jī)葉面肥的肥效、成本與噴施兌水150倍“愛多豐”基本持平。

3 結(jié)論

蔬菜尾菜打漿，加蔗糖調(diào)原料的碳氮比為25∶1，添加10 g/kg FT菌劑，在20 ℃/10 h、30 ℃/30 h、40 ℃/30 h、50 ℃/10 h變溫發(fā)酵。過濾，濾液加入適量的營養(yǎng)元素,成為有機(jī)-無機(jī)葉面肥。2016～2018年連續(xù)3年在馬召萬畝獼猴桃實驗基地進(jìn)行噴施實驗。兌水5倍的該有機(jī)-無機(jī)葉面肥略優(yōu)于兌水150倍的獼猴桃專用葉面肥“愛多豐”的噴施效果，均優(yōu)于其它兌水倍數(shù)葉面肥的噴施效果，噴施不同兌水倍數(shù)葉面肥的效果均優(yōu)于對照，為蔬菜尾菜的肥料化利用提供了案例。

采用變溫發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)有機(jī)-無機(jī)葉面肥，發(fā)揮了微生物的協(xié)同作用，縮短了發(fā)酵時間，降低了葉面肥的生產(chǎn)成本，為蔬菜清潔生產(chǎn)提供了技術(shù)支持。