2 香蕉茎叶综合利用现状
2.1 香蕉茎叶肥料化技术
2.1.1 香蕉茎叶机械化粉碎还田技术
香蕉一般种植1~2年就需要更新。在国外(如澳大利亚),由于其香蕉种植的土地资源丰富,采用茎叶在田间自 然腐烂,种植绿肥的轮作方式。在国内,绝大部分香蕉是在采收后手工去除叶片和尾梢, 约2 个月后再人工砍伐搬到田间空地堆放或运走,劳动强度大、生产效率低、生产成本高。若将其粉碎还田,不但可以大大提高生产效率、减轻劳动强度,还可以增加土壤有机质、改善土壤结构、提高土壤肥力、提高作物品质和产量。为此,近年来国内不少科研单位、企业对香蕉茎叶机械化粉碎还田技术进行了研究和探讨。如张久雷等提出了先人工将香蕉茎杆放倒分段,再采用专用机具进行切块还田作业新工艺,并研制出了一种由圆盘锯齿刀交错布置于两条转轴上的香蕉茎杆切块还田机,但仍需人工砍倒切断,而且切块香蕉茎杆段的长度受到限制。曹卫东和张进疆等研制了一种香蕉茎杆还田机,先将香蕉茎杆推倒,倒伏的香蕉茎杆被高速旋转的甩刀抓起并切断,而后带入粉碎室进一步砍切、打击、撕裂、搓揉成碎段或短纤维丝,最后均匀地抛洒在田间,纯工作小时生产率≥0.1 hm2/h、粉碎率≥98%。
2.1.2 香蕉茎叶生产有机肥技术
香蕉茎叶含有丰富的有机钾和其他营养元素, 是良好的有机肥原料。陈玉水等用香蕉茎叶、稻壳和蘑菇废菌料配制成混合饲料养殖蚯蚓,其残渣是优质的有机肥料。Pablo 和Patil 等将香蕉茎叶残体和微生物肥料堆制成有机肥。Venecio 等将香蕉残次物、豆科植物秸秆、鸡粪和Bioquick 菌剂混合在有氧条件下堆制有机肥,并用于香蕉有机生产,可增加土壤有机质及氮、磷、钾等元素的含量和活性,改善土壤理化性状和微生物环境,提高土壤的缓冲能力,促进香蕉根部的生长,增强植株抗病力;同时,还可减少灌溉频率和化肥施用量,并提高香蕉产量及品质。因此,利用香蕉茎叶残体生产有机肥,既可减少资源的浪费,又可开发出一种新型的有机肥料,并减轻环境污染。
2.2 香蕉茎叶纤维利用技术
香蕉茎叶纤维是从香蕉茎叶中提取出来的纤维,具有强度大、伸长小、回潮率大、重量轻、透气性好、光泽好等特点,适宜制作各种中高档的西服、领带以及各种装饰品等,也可用来制造高级纸张。近年来香蕉茎杆纤维的开发利用引起世界范围的极大关注,发展也较快。
2.2.1 香蕉茎杆纤维提取
日本学者和印度Jarman等对香蕉茎杆纤维的小规模提取和加工技术进行了研究, 其中印度研制的刮麻机加工效率可达2.5 kg/h (纤维)。中国热带农科院农业机械研究所对香蕉茎杆纤维提取技术和配套设备进行了探索和研究, 研制成功了香蕉茎杆切割破片机和香蕉茎杆刮麻机等关键设备, 并进行了初步的加工试验,其生产率可达100 kg/h(茎杆),纤维提取率≥90%、含杂率≤3%。
2.2.2 香蕉纤维和茎叶的应用
在香蕉茎杆纤维的开发利用方面, 马来西亚和我国台湾在很早以前就用香蕉茎杆纤维上织布机编织成香蕉纤维布,然后再纺织成衣服、布袋等。菲律宾利用香蕉茎杆纤维和菠萝叶纤维制成barong tagalong———塔加拉服装,以质薄著称,已成为商务礼服和旅游服饰。2002 年日本利用香蕉茎杆纤维(占30%)和棉(占70%)混纺,制成如牛仔服、网球服等衣物。我国江西东亚芭纤公司联合东华大学,采用生物酶-氧化脱胶处理工艺,制取的芭蕉、香蕉纤维细度达1 600 公支以上,达到国际领先水平,而目前世界上其他国家仅能达到200~500 公支。香蕉茎叶经处理后,制成香蕉麻、香蕉茎叶干皮,可编织成工艺品。在很早以前马来西亚和我国台湾就有用香蕉茎叶纤维编织工艺品,印度也用其制作家庭用品或装饰品(如手提包、窗帘、坐垫等)。国内也有许多企业在积极探索利用香蕉茎叶编织室内生态装饰品,如广西浦北海龙工艺编织厂、浦北县龙门镇海工艺编织厂等企业生产的蕉凳、箱子、坐垫等产品远销欧美日韩等地,并研制了香蕉茎叶加工机械。2009 年,科技部对广西浦北县香蕉叶鞘编结工艺品开发与产业化示范项目立项支持。
2.3 香蕉茎叶能源化利用技术
香蕉茎叶中的碳水化合物含量高,也是生产生物质能的优质原料。Nirmala 等研究了香蕉残体在不同的水压维持时间(HRTs)下的甲烷气体产量,结果表明,在较低的HRTs 下可以获得较高的气体产生速率(单位时间内单位体积基质的气体产生量)。香蕉残体在25 d 的HRTs 条件下,甲烷气体的最大产生速率达到0.176 L/L•d,基质利用率为36%。张树河等以香蕉茎叶为材料,采用20 g/L 的稀酸水解糖化和微生物发酵工程开展香蕉纤维转化制燃料酒精的工艺技术研究,结果表明,半纤维素含量与酒精制得率是成正相关的。酸法和酶法均可用于香蕉纤维转化制取燃料酒精,但相比之下,酸法水解糖化效果较好,葡萄糖产率为23.54%~37.10%,而酶法水解只有19%。欧忠庆等以香蕉茎秆渣为原料,在常温(27~35℃)下进行了沼气发酵的研究,结果表明,香蕉茎秆渣每克干物质可生产沼气0.273 L。产气高峰期为投料后第3~5 d,投料后前10 d 的产气量占整个周期产气量的91.8%。
2.4 香蕉茎叶饲料化利用技术
据国外资料报道, 反刍动物能较好地消化香蕉茎叶,叶的消化率为65%,假茎的消化率为75%。国内外在利用香蕉茎叶作为动物饲料方面已开展了一些研究工作。韦英明等用青贮香蕉茎叶替代60%的象草饲喂牛,发现其对牛的泌乳量和乳中成分无影响, 又能降低饲料成本。林陆山利用蕉茎粉、食用菌废菌料、麸皮、酒糟和添加剂生产菌体蛋白饲料,可替代10%~25%的进口饲料;叶涌清利用蕉茎生产菌体蛋白饲料添加剂,试验表明该添加剂具有成本低、能促进鸡的生长发育和增强动物免疫力等优点;魏登山将食用菌废菌料接种于香蕉茎秆,可生产出适口性好、营养丰富、能部分替代常规配合饲料的猪饲料。在国外,Poyyamozhi和Subramanian 等用香蕉茎秆饲喂山羊, 结果表明能促进羊的生长发育, 缩短育肥周期;Lopez 等用杆菌S-9、杆菌S-55、MI 和MHI 等4 种微生物菌株对香蕉茎叶进行乳酸发酵后,适口性增强,营养价值和消化利用率提高;Han和Angeles 等研究了香蕉青饲料和青贮饲料对牛和猪生长的影响。Segura 等初步研究表明, 利用香蕉残次物生产饲料喂养罗非鱼, 在低于300 g/kg 的供养水平下,不会影响罗非鱼的生长发育。
2.5 香蕉茎叶食用菌培养基利用技术
吴文革等在香蕉园行间利用香蕉茎叶、牛粪稻草等栽培平菇, 产菇量为10~12 kg/m2, 可获利400~520 元/hm2,并解决了以前依赖木屑栽培平菇的问题。黄庆生等利用香蕉茎叶代替稻草栽培草菇, 产量(可达4~5.5 kg/m2)和质量均比用稻草栽培的高,且成本较低。李青松等用香蕉茎叶代替棉子壳栽培猴头菇, 菌丝生长速度快、长势强、外观洁白浓密,同时现蕾早、出菇快、产量高,生物学效率可达47.50%。