張學(xué)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(xiàn)狀，并分析其存在問題，對前景進(jìn)行展望，為香蕉莖葉殘體的資源化利用提供借鑒。

關(guān)鍵詞 香蕉 ；莖葉殘體 ；利用現(xiàn)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(chǎn)于南亞與東南亞的熱帶果樹[1]，被聯(lián)合國糧農(nóng)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(jù)FAO統(tǒng)計，近年來全球每年的產(chǎn)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(chǎn)國[5]，2013年產(chǎn)量已達(dá)1 200多萬 t。目前我國及全世界在大量生產(chǎn)香蕉的同時，也產(chǎn)生了數(shù)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(tài)環(huán)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(yǎng)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(fā)現(xiàn)，纖維素是構(gòu)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(zhì)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(jìn)行營養(yǎng)成分分析，結(jié)果表明，構(gòu)成香蕉假莖干物質(zhì)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(fā)價值。藍(lán)啟星[10]通過對比甘蔗渣、麥草等，發(fā)現(xiàn)香蕉莖稈纖維素含量高，纖維細(xì)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(fā)現(xiàn)新鮮的香蕉莖葉單寧含量較高，但經(jīng)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(chǎn)生的亞硝酸鹽含量低于食品中國家標(biāo)準(zhǔn)，大量飼用是安全的。研究還發(fā)現(xiàn)，將香蕉莖葉堆肥還田可增加土壤微生物種群數(shù)量[12]，提高土壤酶活性[13]，增加土壤中的各種養(yǎng)分，減少肥料投入[14]，并對農(nóng)藥有明顯的降解作用[15]。綜上所述，香蕉莖葉殘體在工業(yè)、畜牧業(yè)及農(nóng)業(yè)等各個方面都有很大的利用價值[7]。

試驗測得數(shù)據(jù)表明，在香蕉進(jìn)入果實成熟期后其葉片、假莖、果軸等各種器官的干物質(zhì)累積量達(dá)到4 461 g/株 ，這些干物質(zhì)在香蕉樹衰老枯萎后隨著殘體的凋落就會有一部分進(jìn)入土壤進(jìn)而提高土壤肥力。由香蕉各器官中的氮磷鉀養(yǎng)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(yǎng)分含量就達(dá)到91.4、14.2和127.1 kg。以2013年統(tǒng)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(nèi)的氮磷鉀養(yǎng)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(yǎng)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(jù)FAO數(shù)據(jù)顯示，2013年我國香蕉產(chǎn)量已達(dá)1 200多萬t，若以香蕉莖葉殘體/香蕉產(chǎn)量的重量比為2.4計[17]，則我國年產(chǎn)香蕉莖葉殘體總量達(dá)2 900多萬t。根據(jù)各香蕉主產(chǎn)區(qū)2013年產(chǎn)量數(shù)據(jù)估算得到的香蕉莖葉殘體在我國五大香蕉主產(chǎn)區(qū)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(shù)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(tài)環(huán)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(chǎn)造成嚴(yán)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(chǎn)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(nóng)業(yè)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(xiàn)狀

2.1 直接還田

秸稈還田可以提高土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)，增加作物產(chǎn)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(yǎng)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(jù)一定的土地面積，并帶來一系列的耕作問題。因此結(jié)合實際情況，生產(chǎn)上最好將香蕉莖葉殘體進(jìn)行相關(guān)加工處理后再進(jìn)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(jìn)行還田，不僅提高生產(chǎn)效率、降低勞動強度[20]、減少很多生產(chǎn)中的問題，還能增加莖葉殘體的降解速度、加快養(yǎng)分釋放。目前，已有大量相關(guān)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(shè)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(jìn)行切碎還田，其工作效率高，穩(wěn)定性好，提高了香蕉莖葉機械化處理水平。朱德榮等[22]研發(fā)的香蕉秸稈機械還田技術(shù)，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(yè)工序，是一款多能型產(chǎn)品。衛(wèi)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(jié)構(gòu)形式和安裝位置，采用在刀具刃口部高頻感應(yīng)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(shù)及利用進(jìn)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(yīng)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(jìn)行堆肥試驗，將香蕉莖稈粉碎后加入雞糞調(diào)節(jié)C/N，加入發(fā)酵菌劑后堆制成1.5～2 m3的長條形發(fā)酵腐熟，之后進(jìn)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(biāo)可作為評價香蕉莖稈和雞糞堆肥化處理腐熟度指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，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(chǎn)量和品質(zhì)，同時能夠增加土壤有機質(zhì)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(nèi)模擬大田環(huán)境中香蕉莖葉堆肥還田，發(fā)現(xiàn)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(diào)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(zhì)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(shù)量以及種子發(fā)芽率等堆肥發(fā)酵指標(biāo)，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?？锸蘙30]和韓麗娜等[31]通過試驗分別接種復(fù)合菌劑和腐稈劑對香蕉莖稈堆肥過程進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)接種復(fù)合菌劑和腐稈劑均會促進(jìn)莖稈殘體中有機物的降解，增加氮磷鉀的養(yǎng)分含量，加快堆肥腐熟，縮短堆肥進(jìn)程。

3 香蕉莖葉殘體的綜合利用現(xiàn)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(yǎng)食用菌、能源利用生產(chǎn)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(zhì)的影響，結(jié)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(zhì)，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(yǎng)價值，飼喂出的牛肉品質(zhì)良好，營養(yǎng)豐富[38-41]。

3.2 培養(yǎng)食用菌

葉涌清[42]經(jīng)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(shù)，試驗對比數(shù)據(jù)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(chǎn)量高。李青松等[43]用香蕉莖葉作為主要原料對草菇進(jìn)行栽培，發(fā)現(xiàn)其菌絲生長良好，生長快，生物學(xué)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(fā)現(xiàn)，以香蕉莖葉代替部分棉籽殼進(jìn)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(jìn)菌絲的生長，提高菇產(chǎn)量[44-45]。

3.3 發(fā)酵產(chǎn)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(fā)酵能力進(jìn)行考察研究，結(jié)果表明，物理預(yù)處理強度的增強可以提高沼氣發(fā)酵的日產(chǎn)氣量及累積產(chǎn)氣量，與小麥、玉米等秸稈相比，香蕉莖稈干物質(zhì)中有機質(zhì)含量最高，在沼氣發(fā)酵方面具有一定優(yōu)勢?？紤]到發(fā)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(xù)研究的物理處理方式。田夢等[47]通過對不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的牛糞或豬糞與香蕉秸稈的聯(lián)合厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣性能的比較研究發(fā)現(xiàn)，與香蕉秸稈單獨厭氧消化相比較，質(zhì)量分?jǐn)?shù)合適的豬糞或牛糞均可改善底物厭氧消化產(chǎn)氣性能，促進(jìn)日產(chǎn)氣量、沼氣及甲烷累積產(chǎn)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(fā)酵產(chǎn)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(shù)和蒸汽爆破脫膠技術(shù)相結(jié)合，最終獲得高品質(zhì)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(jìn)行分析，并開發(fā)了香蕉纖維純紡汗布和香蕉/棉混紡汗布，發(fā)現(xiàn)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(wěn)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(chǎn)中還存在諸多因素限制了其利用價值的發(fā)揮。

4.1 回收困難

由于香蕉莖葉等殘體體積大、含水量高達(dá)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(jìn)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(shù)和設(shè)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(dǎo)致大量的殘體被直接棄置于田間地頭。

因此，開發(fā)一套香蕉莖葉殘體的收集、運輸及貯存的技術(shù)和設(shè)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(chǎn)地附近開設(shè)工廠，減少運輸和貯存的難度，降低開發(fā)成本。

4.2 殘體粉碎技術(shù)未得到普及

雖然目前針對香蕉莖稈等殘體的粉碎已經(jīng)開展了大量的研究，并研發(fā)出相關(guān)機械，但是這些粉碎機在實際生產(chǎn)中并未得到大規(guī)模普及應(yīng)用，如何使技術(shù)走出實驗室走進(jìn)田間地頭成了關(guān)鍵問題。

在技術(shù)推廣問題上相關(guān)部門應(yīng)加強宣傳，政府應(yīng)給予一定的支持和補貼，可以先在主要產(chǎn)區(qū)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(chǔ)研究尚不成熟

目前對于香蕉莖葉等殘體的基礎(chǔ)研究還很欠缺，對于莖葉殘體中纖維的提取技術(shù)、單寧的去除技術(shù)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(zhì)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(chǔ)數(shù)據(jù)。

因此政府、農(nóng)業(yè)部門及相關(guān)科研單位應(yīng)加大對這方面的科研投入和技術(shù)支持，設(shè)立專項資金和技術(shù)團(tuán)隊，集中力量研發(fā)各項技術(shù)，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(fā)利用可以減少資源浪費和環(huán)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(jīng)濟(jì)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(yīng)該加強引導(dǎo)宣傳，制定相關(guān)政策扶持香蕉莖葉殘體資源的開發(fā)利用，正如在我國北方地區(qū)，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(xiàn)象明顯減少，促使相關(guān)的秸稈綜合利用技術(shù)也得到大量的研究開發(fā)，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(chǎn)國，在大量生產(chǎn)香蕉的同時也產(chǎn)生了數(shù)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(tài)環(huán)境及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)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(fā)技術(shù)已進(jìn)行了大量探索，但是如何讓這些技術(shù)走出實驗室，進(jìn)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(shù)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(chuàng)新，在越來越重視生態(tài)環(huán)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(jīng)濟(jì)、社會效益。

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