曾小燕　郭胡津　劉小煌

摘要 為了研究茶渣作為無土栽培基質(zhì)的條件，設(shè)計(jì)了添加發(fā)酵菌劑和添加氮源對(duì)茶渣發(fā)酵的影響試驗(yàn)，影響因素包括溫度、含水量、pH值、有機(jī)質(zhì)含量。結(jié)果表明，添加菌劑并添加氮源的處理發(fā)酵溫度上升較快，且堆溫較高（>50 ℃），發(fā)酵后期含水量低，pH值高，有機(jī)質(zhì)含量低（72.7%，以烘干基計(jì)），發(fā)酵充分，可作為無土栽培基質(zhì)使用。發(fā)酵后的茶渣可作為草炭的替代品，既能減少草炭開發(fā)，節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，又能促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物的循環(huán)利用。

關(guān)鍵詞 茶渣；發(fā)酵；無土栽培基質(zhì)；工藝

中圖分類號(hào) TS201 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）13-0253-02

基質(zhì)栽培是用固體基質(zhì)（介質(zhì)）固定植物根系，并通過基質(zhì)吸收營(yíng)養(yǎng)液和氧的一種無土栽培方式?；|(zhì)栽培由于具有病蟲害少、節(jié)水節(jié)肥、栽種靈活、縮短設(shè)施植物生長(zhǎng)周期、可控性較高等優(yōu)點(diǎn)，目前在設(shè)施栽培中的應(yīng)用越來越廣泛，基質(zhì)栽培代表著現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)[1]。但是基質(zhì)栽培中常使用的草炭等基質(zhì)是不可再生資源，因而開發(fā)新型基質(zhì)保護(hù)生態(tài)資源顯得尤為重要。通過對(duì)茶廢棄物等農(nóng)林廢棄物資源的再利用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)草炭等不可再生基質(zhì)的部分替代或完全替換[2]。

我國(guó)茶園面積廣闊，全國(guó)茶葉種植面積達(dá)293.3萬hm2，干毛茶產(chǎn)量達(dá)到243萬t[3]，這些茶葉無論使用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行沖泡，還是作為速溶茶粉生產(chǎn)的原料，主要利用部分為茶葉中的水溶性成分（占茶葉干重25%～40%），而剩余部分——茶渣往往被作為廢棄物進(jìn)行處理。茶渣中含有18%～20%的粗蛋白、11%～13%的粗纖維、0.5%～1.0%的粗脂肪、8%～9%的礦物質(zhì)，這些豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)具有潛在的利用價(jià)值，如果直接丟棄，不僅給環(huán)境帶來巨大的壓力，也會(huì)造成資源浪費(fèi)[4]。

速溶茶制作后的茶渣仍含有較多的有益成分，根據(jù)王海濱等[5]的研究，與原料茶葉相比，不同種類的速溶茶茶渣中的粗蛋白、粗纖維含量的占比均有所提高，而粗脂肪、灰分含量的占比則有所下降。茶渣經(jīng)發(fā)酵后方可作為基質(zhì)使用，其中的粗蛋白、粗纖維、粗脂肪等成分在微生物的作用下可增加有效氮、腐殖質(zhì)含量，而且茶渣中仍含有大量的茶多酚，對(duì)脲酶活性起到很好的抑制作用，減少了氨的揮發(fā)[6]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)場(chǎng)地為大閩食品（漳州）有限公司羅漢果種植基地的溫室大棚，既能防止雨水淋濕，又有利于溫度的提高。

1.2 試驗(yàn)材料及儀器

茶渣：為生產(chǎn)速溶綠茶粉后的綠茶茶渣，由大閩食品（漳州）有限公司生產(chǎn)。發(fā)酵菌劑：主要成分有納豆菌、芽孢桿菌、放線菌、木霉菌等微生物，有效活菌數(shù)達(dá)100億/mL，由山東君德生物科技有限公司生產(chǎn)。尿素：當(dāng)?shù)胤柿系曩?gòu)買。試驗(yàn)儀器有電子天平、數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱、pH計(jì)、水銀溫度計(jì)等。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理，每個(gè)處理的原料重量均為200 kg，7 d翻堆1次。處理1：直接將200 kg茶渣進(jìn)行歸堆發(fā)酵；處理2：將200 kg茶渣與發(fā)酵菌劑均勻混合，按100 kg茶渣噴灑0.05 kg發(fā)酵菌劑的比例進(jìn)行噴灑；處理3：將200 kg茶渣與發(fā)酵菌劑和尿素均勻混合，發(fā)酵菌劑噴灑的濃度為0.05 kg/100 kg茶渣，尿素的使用量為0.2 kg/100 kg茶渣。3次重復(fù)。

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 溫度測(cè)定。用水銀溫度計(jì)插入發(fā)酵茶渣中層位置，每天11：00測(cè)定溫度，每個(gè)處理樣取3點(diǎn)測(cè)定溫度，并取平均值。

1.4.2 pH值測(cè)定。每周取樣1次，用pH計(jì)測(cè)定pH值，每個(gè)樣品測(cè)定3次取平均值。

1.4.3 水分含量測(cè)定。用數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱105 ℃條件下烘 2 h測(cè)定水分含量，每周取樣1次，每個(gè)樣品測(cè)定3次，取平均值。

1.4.4 有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定。原始樣和每個(gè)發(fā)酵后處理樣均取樣3 kg，混合均勻后取0.5 kg樣品送漳州市農(nóng)業(yè)檢測(cè)中心進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)參照《有機(jī)肥料》（NY252—2012）進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理茶渣溫度變化情況

3個(gè)處理樣茶渣在初期升溫，隨后溫度呈下降趨勢(shì)，最后基本與環(huán)境溫度一致?？傮w呈現(xiàn)波動(dòng)型先上升后下降的趨勢(shì)（圖1）。主要因?yàn)榘l(fā)酵溫度與微生物代謝活性有關(guān)，好氧微生物分解有機(jī)物和呼吸作用均會(huì)產(chǎn)熱，從而出現(xiàn)溫度上升的情況，后期隨著發(fā)酵的進(jìn)行，微生物的活動(dòng)逐漸減弱，溫度出現(xiàn)下降[7]，為了讓茶渣發(fā)酵均勻，7 d后進(jìn)行翻堆處理，所以翻堆后的溫度均出現(xiàn)了一定的小高峰，隨后下降。其中處理1的溫度上升幅度較?。ㄗ罡邷貫?7 ℃），上升至溫度的高點(diǎn)較慢。處理3的溫度上升幅度大（最高溫為59 ℃），升溫速度快，這可能與加入菌劑和尿素有關(guān)，發(fā)酵菌劑中的微生物繁殖分解需要碳和氮，茶渣大部分是由碳元素組成，尿素中則含有氮源。尿素的添加有利于微生物的繁殖分解，故溫度上升快。處理2的溫度上升幅度和速度整體相對(duì)比較居中。處理3最后的溫度與處理1和處理2相比較低，可能與處理3前期發(fā)酵較充分，后期微生物活動(dòng)較弱有關(guān)。

2.2 各處理茶渣水分含量變化情況

隨著發(fā)酵的進(jìn)行，各處理茶渣的水分含量總體均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)（圖2），這主要是微生物降解有機(jī)物料產(chǎn)熱，使水分蒸發(fā)導(dǎo)致，而且翻堆處理也會(huì)導(dǎo)致水分出現(xiàn)減少的現(xiàn)象。處理2和處理3發(fā)酵前期出現(xiàn)水分略微上升的情況，可能與微生物活動(dòng)代謝產(chǎn)生一定水分有關(guān)。發(fā)酵后期，處理3的水分含量最少，為53.2%，處理1的水分含量最多，為56.7%。

2.3 各處理茶渣pH值變化情況

處理2和處理3的茶渣pH值均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)（圖3）。處理2和處理3的發(fā)酵前期由于微生物活動(dòng)發(fā)酵生成較多的有機(jī)酸，pH值下降，隨后pH值均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，這可能與微生物分解產(chǎn)生氨有關(guān)。其中處理3的上升幅度最大，pH值達(dá)到9，這可能與添加氮源（尿素）有關(guān)。處理 1屬于自然發(fā)酵，微生物活動(dòng)較弱，pH值變化幅度較小，發(fā)酵后期pH值為6.4。

2.4 各處理茶渣有機(jī)質(zhì)含量變化情況

茶渣未進(jìn)行發(fā)酵時(shí)有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到99.0%（以烘干基計(jì)，下同），在發(fā)酵菌劑的作用下，部分不穩(wěn)定的有機(jī)質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水、礦物質(zhì)和穩(wěn)定化有機(jī)質(zhì)，體系中有機(jī)質(zhì)的含量總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[8]。處理3發(fā)酵后的有機(jī)質(zhì)含量為72.7%，為最低。處理1和處理2發(fā)酵后的有機(jī)質(zhì)含量分別為89.7%和81.3%，相對(duì)較高，這與茶渣發(fā)酵堆中微生物含量以及微生物活動(dòng)強(qiáng)弱有關(guān)。

3 結(jié)論與討論

茶渣作為無土栽培基質(zhì)需經(jīng)過發(fā)酵無害化后方可進(jìn)行使用，在發(fā)酵過程中溫度上升對(duì)于殺滅致病菌、去除水分和穩(wěn)定發(fā)酵最終產(chǎn)物起至關(guān)重要的作用[9]。發(fā)酵溫度的高低會(huì)影響茶渣發(fā)酵的速度和發(fā)酵的程度。試驗(yàn)中添加發(fā)酵菌劑和添加氮源（尿素）的處理溫度上升較快，發(fā)酵溫度較高，發(fā)酵后有機(jī)質(zhì)分解也較多，為后期無土栽培植物提供良好的生長(zhǎng)條件。

發(fā)酵后的茶渣基質(zhì)pH值、含水量等均發(fā)生了比較大的變化，使用茶渣作為無土栽培基質(zhì)需根據(jù)具體栽培植物需求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整?？梢耘c其他基質(zhì)進(jìn)行混合搭配或者調(diào)節(jié)pH值以適應(yīng)不同的無土栽培植物生長(zhǎng)需求，這些均需根據(jù)具體栽培植物進(jìn)一步試驗(yàn)確定。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 李婷婷，馬蓉麗，成妍，等.中國(guó)蔬菜基質(zhì)栽培研究新進(jìn)展[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2013，3（4）：30-34.

[2] 徐強(qiáng)，張沛東，涂忠.植物基質(zhì)栽培的研究進(jìn)展[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，47（3）：131-137.

[3] 2016全國(guó)茶葉產(chǎn)銷量統(tǒng)計(jì)分析：銷量182萬噸[EB/OL].（2017-03-03）[2017-04-10].http：//www.askci.com/news/chanye/20170303/173358

92448.shtml.

[4] 靳偉強(qiáng)，張洋，羅鋆琳，等.茶資源的開發(fā)與利用：茶渣中茶葉蛋白的酶法提取和酶法水解[J].中國(guó)食品添加劑，2011（4）：54-58.

[5] 王海濱，陳曉婷，丁力，等.不同速溶茶茶葉原料與茶渣主要成分及金屬離子含量分析[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2016，32（29）：53-57.

[6] 邱業(yè)先，汪金蓮，陳尚鈃.幾種化合物對(duì)土壤脲酶抑制作用動(dòng)力學(xué)[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，22（3）：356-358.

[7] 劉順航，賈黎輝，吳春燕，等.茶渣有機(jī)肥發(fā)酵工藝研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（11）：165-167.

[8] 張楠，張凌云.茶渣在自然發(fā)酵與添加外源微生物發(fā)酵過程中的理化動(dòng)態(tài)研究[C]//茶葉科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.重慶：茶葉科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會(huì)，2009.

[9] 張曄，余宏軍，楊學(xué)勇，等.棉桿作為無土栽培基質(zhì)的適宜發(fā)酵條件[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（12）：210-216.