剑麻残渣（浆粕与断纤）产量及施用量对巴西巴伊亚州剑麻幼苗发育的农业循环经济研究

《Agronomy》：Agro-Circular Economy: Produced Volume and Rates of Sisal Residues (Pulp and Broken Fiber) on Development of Sisal Seedlings in Bahia/Brazil

　　

在剑麻脱纤过程中会产生大量残渣，分为液态（绿汁）与固态（浆粕/黏液与断纤）。巴伊亚州农户已将浆粕/黏液和断纤用于剑麻施肥，但尚无研究明确改善剑麻生产所需固态残渣施用量。研究人员基于农业循环经济（agro-circular economy）原则，在巴西巴伊亚州Concei??o do Coité地区研究了剑麻残渣（浆粕与断纤）对剑麻幼苗发育的影响。研究采用两种科学方法：（i）对2000—2024年巴伊亚州剑麻残渣（浆粕与断纤）产量进行建模；（ii）开展室外盆栽试验，设置干剑麻残渣（浆粕与断纤混合物）施用量0、2、4、6、8、10、12 L plant?1，观测剑麻幼苗发育。结果表明，近几十年浆粕与断纤年产量为4.3百万吨 year?1，2000—2024年累计产量107.8百万吨。残渣施用量促进了植株发育，株重由29.7增至247.4 g/plant，地上部（shoot）由4.3增至22.4 g/plant，根系（root）由25.4增至225.0 g/plant；剑麻幼苗在施渣下根量多于地上部。残渣效应符合线性响应，表明提高施用量可促进剑麻幼苗生长。结论为：剑麻产业产生大量可用于剑麻种植的固态残渣，能提升初期植株发育并推动巴伊亚州农业循环经济；未来研究可纳入施肥、循环指数、养分循环、碳足迹、水足迹及效益，并在不同土壤、区域、温度、时间等条件下测试施用量以提高残渣利用效率。

研究背景方面，巴西是重要的粮食、能源与纤维生产国，剑麻（Agave sisalana）在巴伊亚州半干旱与干旱区Caatinga生物群落集中种植。剑麻脱纤仅利用植株2%—4%作为纤维，其余成为残渣，包括液态绿汁与固态浆粕（pulp/mucilage，叶肉脱纤后富多糖、纤维素与半纤维素的黏液状残余）与断纤（broken fiber，短碎纤维）。若田间弃置，会产生甲烷与二氧化碳排放并污染河流土壤。农户虽将浆粕与断纤表施于剑麻根际，但缺乏技术与科学上的推荐施用量，因此研究人员在农业循环经济框架下，提出三个问题：巴伊亚州浆粕与断纤产量规模如何；其能否促进剑麻幼苗发育；若可行，哪种受试施用量表现最佳。

研究人员开展了两类互补研究：一是对巴伊亚州2000—2024年剑麻纤维产量与面积数据建模，估算固态残渣产量；二是于Concei??o do Coité州立大学（UNEB）试验地做随机区组盆栽试验，7个干残渣处理、3次重复，观测120天幼苗形态与鲜重。结论上，剑麻产业具备把废弃固态残渣转化为苗期肥源与循环材料的潜力，对半干旱地区减投入、降污染、强韧性具现实意义；论文发表于《Agronomy》。

关键技术方法上，研究人员使用巴西地理统计局Sidra平台2000—2024年剑麻纤维产量与面积数据，按“1吨加工纤维产24吨浆粕”折算固态残渣，并算单位面积产量（ton/ha）。田间部分采用随机区组设计，处理为干剑麻残渣混合物（浆粕95%+断纤5%，密度0.1 g cm^?3、湿度10%）0、2、4、6、8、10、12 L vase^?1，相当于0、200、400、600、800、1000、1200 g vase^?1；土壤为pH 7.5的壤砂土（loam sand，85%砂、低持水），装20 L盆，播10 cm无根珠芽苗，每盆1株，日灌至孔隙满，120天后测株高、地上部、根长、叶数、叶厚与鲜重。统计用Shapiro–Wilk正态性、O’Neill–Mathews方差齐性、ANOVA（F检验）、LSD（5%）与线性/二次回归，软件为R与SigmaPlot。

研究结果部分，3.1 残渣产量（浆粕与断纤）显示：近几十年巴伊亚州年产4.3百万吨、累计107.8百万吨；2010年后面积下降致纤维与残渣减产，年产量可用线性R²=52%与二次R²=71%解释，部分时段呈平台。单位面积产量平均28.7 ton/ha、区间25.6—34.4 ton/ha，2000—2024累计718 ton/ha，线性/二次模型不显著，说明单产波动小。

3.2 田间试验结果：株高由对照33.3 cm升至55.2—68.2 cm（增40%—51%）；地上部高在6 L处理较对照增49%，10 L略低；根长16.6—36.7 cm无显著差异；12 L处理叶数17片、叶厚37.4 mm最高。鲜重上，株重29.7→247.4 g/plant、地上部4.3→22.4 g/plant、根25.4→225.0 g/plant；鲜重对施用量呈线性响应（株R²=48%、地上R²=44%、根R²=47%），至12 L未现平台或抑制。根占全株85.5%以上，6 L达93.2%，表明缺水环境下大根量是适应策略。

讨论部分，研究人员指出剑麻固态残渣体积高于甘蔗滤泥、大豆与玉米残体等；残渣含多糖、纤维素、半纤维素与木质素，富有机碳、氮、钾、硫、钙、锌、铜、锰，可改善土壤酶活与养分。Tanzania与巴西南北数据相近。本研究的线性增产说明12 L plant^?1（1200 g）可作农用上限参照，但是否最优养分率、环境经济社会效益、碳/水足迹未量化。研究为首个剑麻残渣施用量试验，支撑产业、合作社与农户的循环生物经济（circular-bioeconomy）路径，也指明需跨土壤、区域、温度、时段验证。

结论部分译为：近几十年剑麻浆粕与断纤年产巨大，田间弃置可作为农业循环可持续策略服务产业、合作社与协会，带来环境、社会与经济效益。在该定点初步研究中，若农户将剑麻残渣施入土壤，较高施用量较对照（仅种土）更能促进剑麻幼苗发育。可认定剑麻产业产生大量固态残渣，该残渣可用于剑麻种植以提升巴伊亚州初期植株发育与农业循环经济。未来研究可纳入剑麻施肥、养分循环、循环指数、碳足迹、水足迹与效益，并鼓励在不同土壤、区域、温度、时间与其它变异下测试施用量，以提升残渣利用效率。