北方地区火龙果养分管理及废弃物处理研究

冯颖　赵鹏飞　刘中华　谭永旺　郭秋楠

摘要 我国农业废弃物每年产生的数量庞大，随意堆放、填埋等不合理的处理方法造成资源的巨大浪费和环境污染。因此，亟需通过无害化、资源化的处理方式，因地制宜建立起农业废弃物资源化利用长效机制。本文针对火龙果园区存在的管理粗放、废弃枝条数量大、处理不当等问题，总结了废弃物资源化利用相关技术要点及就地实现废弃物处理还田的可行性，以期为北方地区火龙果养分管理及废弃物处理研究提供依据。

关键词 火龙果；养分管理；废弃物

中图分类号 S152.4   文献标识码 A

文章编号 1007-7731（2023）08-0069-04

火龙果为仙人掌科量天尺属的热带、亚热带植物，原产于墨西哥、巴西等中美洲地区。火龙果从外观上分为红皮白肉果、红皮红肉果、黄皮白肉果3大类[1]。自20世纪80—90年代传入我国台湾，随后引种到我国南方地区。2019年底，全国火龙果种植面积已超过4.8万hm2，目前广泛种植于我国福建、广西、广东、海南等地区[2]。火龙果作为一种老少皆宜的水果，富含维生素、水溶性膳食纤维以及矿质元素等，具有很高的营养价值。然而，由于南北地区运输距离和储存时间等原因，南方生产和进口的火龙果果实均在未完全成熟时采收，影响品质和口感。

火龙果耐旱，发生病虫害较少，具有较强的抗逆性和旺盛的生命力。生长期需要的人工管理、成本投入等相对较少，相较传统的温室作物可省去大量人力物力。与其他作物不同，火龙果果实的生长周期在花后30～35 d，每年可实现多批次收果。随着火龙果市场需求的增长，北京地区在2000年左右引进了火龙果生产技术，近年来种植面积不断扩大，主要利用温室种植实现就地生产。果实在最佳风味时采收，一方面果品品质进一步提升，另一方面市民可以品尝到新鲜成熟的果实，体验到采摘热带水果的乐趣。

在生产管理过程中，不同于其他作物，火龙果需要频繁剪枝，每年会产生大量废弃枝条，露天堆放易破坏周围环境卫生，如果不及时回收利用会造成资源浪费。大量研究表明，堆肥是实现农业废弃物资源化利用的有效途径。可达到30%～50%的减量化效果，堆肥高温期能有效杀死病原菌，抑制恶臭气体释放和蚊虫的繁殖，其产品稳定且养分更均衡[3]。因此，本文拟从养分管理和废弃物处理角度阐明火龙果种植管理过程中的技术要点，为北方地区农业园区的火龙果养分管理和废弃物处理提供指导和借鉴。

1 火龙果养分管理现状及对策

火龙果的品质和产量与栽培管理措施密切相关。其中，水肥管理中肥料配比和用量等是至关重要的环节。实际生产中，生产者在施肥时间、施肥方式和肥料用量方面缺乏科学认识，主要依靠个人经验，重化肥轻有机肥，往往造成施肥过量。不仅增加了投入成本，还造成肥料浪费以及土壤板结、结构性变差、有机质降低等土壤理化性状恶化的问题[4]。研究表明，有机肥不仅能提供植物生长必需的氮磷钾等大量营养元素及多种中微量元素，而且其营养元素的释放速率缓慢，能够满足作物生长需求[5]。有机肥还含有多种有机物质，如蛋白质、氨基酸、纤维素、半纤维素、脂肪、胡敏酸以及植物生长调节物质，在土壤肥力提升、土壤有机质更新和团聚体的形成方面发挥着重要的作用，可以提高土壤微生物活性，增强土壤保蓄能力，改善作物品质[6]。有机肥的施用显著提高了土壤有机质含量，增加了土壤大团聚体数量，增强了团聚体稳定性[7]。有机肥可为微生物提供其活动所需的碳源、氮源和其他营养物质，有利于微生物的生长和繁殖，优化土壤微生物群落的结构和功能[8]。因此，要重视有机肥施用，通过有机无机配施，改善土壤结构，提高作物品质和产量。在实际生产中，应遵循“4R”养分管理策略，“4R”作物养分管理是国际植物营养研究所（IPNI）养分管理策略的核心之一，“4R”养分管理即选择正确的肥料品种（Right source）、采用正确的肥料用量（Right rate）、在正确的施肥时间（Right time）施用在正确的位置（Right place）[9]。

1.1 施肥时间

北方地区在日光温室种植火龙果，应注重有机肥施用，选择正确的时间进行施肥，才能提升肥料效果，达到增产增效、提高品质的目的。施肥以少量多次、勤施薄施为主。有机肥一年施用1～2次，分别在第一批花来之前的一个月和挂果期结束后。火龙果开花到结果期共分为5个时期，即摘花尾后、膨果初期、膨果中期、膨果后期和转色期，在这些关键期应结合化肥施用以达到满意的效果。

1.2 施肥位置

首先將废弃的枝条清理出地面，在距离主茎25 cm的地方开沟，沟宽10 cm、深度10 cm左右，施有机肥30～60 t/hm2。火龙果在摘花尾后、膨果初期、膨果中期、膨果后期和转色期主要采取滴灌形式施用化肥，土壤蒸发量小、下渗量大，可降低棚内空气湿度，节水、节肥、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]。滴灌降低了肥料与土壤的接触面积，减少了肥料挥发、养分过剩等各种问题造成的损失，提高了肥料利用率。同时，水肥被直接输送到根区，缩短了养分向根部运动的距离，保证了根系的快速吸收[11]。

1.3 肥料品种及用量

施肥除补充大量元素之外还需要结合实际施用适当的微量元素。以北京市密云区绿人种植专业合作社为例，根据火龙果的养分需求、种植密度以及大概的目标产量计算出施肥量。火龙果花朵萎蔫后开始进入摘花尾后，此时施用高氮更有利于膨果，施用纯N 12.24 kg/hm2、P2O5 2.24 kg/hm2、K2O 5.37 kg/hm2、纯钙3.13 kg/hm2、纯镁1.34 kg/hm2。进入膨果初期施用纯N 7.16 kg/hm2、P2O5 2.99 kg/hm2、K2O 7.16 kg/hm2、纯钙4.18 kg/hm2、纯镁1.79 kg/hm2。进入膨果中期施用纯N 13.58 kg/hm2、P2O5 3.58 kg/hm2、K2O 14.33 kg/hm2。李兴忠等[12]研究表明，氮肥用量较低时，增施钾肥能够提高火龙果果实可溶性固形物含量。火龙果是高钾作物，在果实生长发育期间需要吸收大量的钾元素，在火龙果果实生长发育的后期，低氮条件就能够满足火龙果果实的生长需求，此时应追加高钾型肥料，从而提高果实品质[13]。因此，进入膨果后期施用纯N 8.96 kg/hm2、P2O5 4.78 kg/hm2、K2O 19.10 kg/hm2，开始转色施用K2O 31.04 kg/hm2。5个时期的施肥均需稀释250倍以上，果实转色后应停水、停肥，有利于着色增甜。

2 农业废弃物资源化利用

农业废弃物是农业生产的“另一半”，是放错了地方的资源，用则利、弃则害。开展农业废弃物处理和资源化利用，是推进农业供给侧结构性改革、推动农业绿色发展的重大任务和举措。堆肥是国内外采用较多的一种资源化处理方式[14]。堆肥的本质是微生物利用基质养料生长、繁殖，并释放能量、带走水分的过程，是一种依靠自然力的生态降解过程。通过堆肥，可以破坏专性寄生的病原体，也可以把指示细菌和非专性寄生细菌病原体数量减少到很低的水平，达到无害化的程度。相关研究从减量化、稳定化、能源回收与温室气体等多方面对填埋、焚烧、堆肥3种处理方法的评估发现，堆肥处理表现出巨大竞争力[15]。

2.1 农业废弃物就地堆肥处理的技術可行性

农业生产废弃物主要分为植物类和动物类，处理方式主要包括能源化、饲料化、肥料化和原料化利用模式。其中植株残体具有数量大、含水量高等特点，传统的处理方式存在很多不足之处，填埋会占用大量的土地资源，产生的渗滤液会造成土壤和水体污染；焚烧产生的二噁英等有害气体严重影响空气质量和人体健康[16]。以北京市密云区绿人种植专业合作社为例，园区种植火龙果的温室有35个，每年火龙果修剪过程中产生的大量枝条成为农业生产废弃物，由于没有合理的处理途径，为园区管理带来很大困扰。火龙果茎中含有丰富的无机元素钾、钙、镁等，其中钾、钙元素含量超过400 mg/100 g，碳、氢、氮、硫元素占总元素的44.59%，碳元素含量最高，为36.83%[17]。红心火龙果茎的水分含量为92.28%，高于大部分果蔬含水量[17]。因此，首先将火龙果枝条充分晾晒降低其含水率，然后进行粉碎，加入一部分桃树等枝条，碳氮比控制在25∶1左右，物料含水量调整在60%～65%，以手握物料能成团，手松即散为标准。物料混合均匀并加入VT1000菌剂，可以促进堆肥温度提高和保持。物料一层一层逐层堆起，最终堆成宽1.5～2.0 m、高1.2～1.5 m的堆体。堆体上面覆盖塑料薄膜，四周用砖块等压实，第3 d物料温度上升至64 ℃，7 d翻堆1次，堆体温度≥60 ℃且连续维持15 d以上开始降温。降温期持续7 d左右，此时易分解的有机物基本分解完全。最后堆肥过程进入二次发酵阶段，即腐熟期，腐殖质数量持续增加。堆肥中的有机质经过矿化和腐殖化过程最终达到稳定程度。腐熟后的堆体体积减小1/3～1/2，物料呈褐色，无恶臭，含水量在40%左右。物料手握成团，稍触即散，疏松散落不沾手，呈现疏松的团粒结构，物料表面可见白色菌丝。就地堆肥处理技术能够最大限度实现源头减量、资源循环利用，技术难度较低，经过培训农户就能及时掌握。

2.2 农业废弃物就地堆肥处理的经济可行性

农业废弃物统一集中收集处理，村镇管理部门需要配备相关人员和车辆进行集中收运，处理费用高昂，每年需要财政投入的资金量巨大，而就地堆肥处理节约了长途运输成本、处理成本等，为各级市政部门减轻了统一集中收集运输处理的压力。以21个村的调研数据为例，厨余垃圾需配备2辆运输车，每车3人，每年人员工资30万，车辆运营维修费用20万。从农户角度看，园区农业生产废弃物数量大，需要交纳的处理费用高，农户难以承担。而就地堆肥处理农户投资少、见效快，实现了资源循环利用，节约了有机肥开支，有助于农村生态文明建设的持续发展。

2.3 农业废弃物就地堆肥处理的相关政策支持

2020年9月22日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和[18]。2021年8月30日，农业农村部发布关于贯彻实施《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》的意见，提出加强农业固体废物回收利用科技支撑，推动农业固体废物回收利用纳入国家科技计划。《北京市“十四五”时期农业科技发展规划》中提出，围绕碳中和、碳达峰与生态循环农业发展，研发低碳、生态、环保的农业治理技术，重点突破土壤污染修复、耕地质量提升、农业废弃物资源化利用、养殖粪污治理、肥药减施增效等关键技术研究。2022年党的二十大报告提出，要统筹产业结构调整、污染治理、生态保护、应对气候变化，协同推进降碳、减污、扩绿、增长，推进生态优先、节约集约、绿色低碳发展。《北京市“十四五”时期农村人居环境建设美丽乡村行动方案》中提出，协同推进农村有机生活垃圾、厕所粪污和农林生产有机废弃物资源化利用，探索就地就近处理和资源化利用的路径。我国农业生产废弃物数量大、利用率低，传统的处理方式不仅会对生态环境造成严重的污染和破坏，还会增加财政部门和市政系统的压力，就地堆肥不仅能促进农业资源环境可持续发展，助力农业系统实现“碳达峰、碳中和”目标，更兼具经济效益、社会效益和生态效益。

2.4 农业废弃物就地堆肥处理的发展前景

农业园区土地资源丰富，有开展就地堆肥处理的空间，不需要和农业生产争土地，能够保障相关技术持续稳定开展。农业生产废弃物进行就地堆肥，有充足的消纳空间，和种植业充分衔接，堆肥充分腐熟后还田能改善土壤结构、补充土壤碳库，实现农业生产的绿色循环发展，具有很好的环境效应和经济效益。在农业废弃物就地处理相关政策落实过程中，应不断增强农民的生态环保意识，将保护环境人人有责落实到实际行动中，形成符合当地需求的处理模式和长效机制。

3 结语

火龙果作为南果北种的成功案例，随着种植面积的不断扩大，应该从肥料品种、肥料用量、施肥时间、施肥位置方面提升养分管理技术水平，实现北方地区火龙果的优质、高产。火龙果枝条具有数量大、养分含量高等特点，通过就地堆肥处理实现资源化还田，在技术、经济、政策方面都具有很好的发展前景。

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（責编：何 艳）

作者简介 冯颖（1985—），女，甘肃庆阳人，硕士，高级农艺师。研究方向：农业资源与环境、生态农业。

收稿日期 2022-11-24