コーヒーパルプのミミズ堆肥化で得られた副産物の化学的および微生物学的特性と若いコーヒーの木に対するその利点

2019年2月11日資力

会社：International Coffee Farms
著者：Valentina Pedrotti
場所：チリキのボケテ。パナマ
日付：2019年1月16日

前書き

コーヒーの生産は、コーヒーの加工だけでなく、工場で得られるすべてのサブ製品の管理を含む、複雑で非常に要求の厳しい活動です。コーヒーチェリーがウェットミルに入ると、種子から果肉と粘液を取り除く一連のプロセスを経て、最終的に天日乾燥または機械乾燥の準備ができた羊皮紙が得られます。コーヒーパルプと粘液の両方が、果物の総湿重量の多かれ少なかれ60%を表しています。つまり、100ポンドごとに。コーヒーチェリーの、60ポンドがあります。環境への影響のために農場で直接使用することができない有機材料の。

このシナリオでは、コーヒー業界は、これらすべての量のサブ製品を有益で有益な方法で管理するための代替手段を探しています。伝統的に、コーヒーパルプは肥料、家畜飼料、さらにはバイオガスの供給源としても使用されてきました（ICO、2005）。最近では、サブ製品を管理するための別の戦略としてミミズ堆肥化が実施されています。これは、新鮮な有機基質を植物により適した材料に変換することを目的とした、特殊なベッドでのミミズの集中的な繁殖を管理するバイオテクノロジーです。微生物やミミズによって促進されるこの生体酸化は、腐植土や浸出液を最終製品として生成します。どちらも農場で使用できます。

この研究の目的は、化学的および微生物学的成分の観点から、コーヒーパルプからミミズ堆肥化システムで生成された腐植土と浸出液を特徴づけることでした。さらに、2年生の木における浸出液の葉面および土壌への施用の効果が、プラジオトロピックおよびオルソトロピック成長の観点から決定されました。

目的

コーヒーパルプのミミズ堆肥化で得られた2つの主要な副産物である腐植土と浸出液の化学的および微生物学的組成を特徴づけます。
雨季の6か月間、21日ごとにCatuaiの若いコーヒー植物に葉面および土壌の浸出液を散布します。
浸出液アプリケーションのplagiotropicおよびorthotropic成長への影響を評価します。

方法論

実験のセットアップ/ミミズ堆肥

コーヒーパルプの収集方法

実験用のコーヒーパルプは、パナマのボケテにあるインターナショナルコーヒーファームズコーポレーションの工場から、主に品種のカトゥアイから、クアトロカミノス、ロマデロスセドロス、ラインディア、ホルケタ1などのさまざまな農場から入手しました。

実験のセットアップ/ミミズ堆肥

実験は、長さ7.3 mx幅0.93mx深さ0.70mのレンガタンクで行われ、底に空きスペースがあり、ワームによって生成された浸出液が浸透して収集されます。部分的に堆肥化されたコーヒーパルプの10cmの層（2週間から）がワームの餌の供給源として使用されました。ベッドでは、約2キロのワーム Eisenia foetida 接種されました。定期的に水をかけることで湿度を維持しました。構造全体を覆う穴あきメッシュは、空気の循環を可能にしました。 2週間ごとに、ワームは部分的に堆肥化されたパルプを与えられました。

ベッドが最大容量に達すると、生鮮食品のトラップを使用してワームを収穫しました。浸出液は5日ごとに収集され、日陰と周囲温度（約25°C）の下にあるタンクに保管されました。

ベッドのさまざまな領域の3つの腐植土サンプルが、化学的および微生物学的分析のために採取されました。また、3つの浸出液サンプルも滅菌容器に収集されました。すべてのサンプルは、化学的および微生物学的分析のためにすぐにラボに持ち込まれました。

1.ラボ用の浸出液と腐植土のサンプル。

実験エリア。

実験は、パナマのチリキ地区ボケテにあるロマデロスセドロスコーヒー農園で行われました。これは、農場内の1,550マル、228mにある日陰の商業用コーヒー農場です。²実験領域の範囲は、農場の他の部分との実験を分離するためのバッファー領域を考慮して区切られました。

樹木を特定するICFCチーム
木の識別

浸出液の葉面および土壌の施用は5月に開始され、雨季の1か月前に開始され、6か月の施用が完了するまで続きます。 6つの異なる処理と1つのコントロールが適用されました（表1）。処理ごとに、10本の木の個体数が割り当てられました。樹木1本あたり1メートル、処理間隔は3メートルです。実験個体群の合計は、60本の木と10本の対照でした。

浸出液アプリケーション。

異なる濃度の約200mlの浸出液が、21日ごとにスプレーポンプを使用して葉と土壌を介して適用されました。

4.浸出液アプリケーション

主茎から成長する新しい枝の数と節の数を数えることによって、直交異方性およびplagiotropicの発達を評価および監視しました。開始点は各ツリーで識別され、ツリーの同じ部分で6か月間の開発を監視できます。茎の直径と高度を毎月測定しました。

リーク： ミミズ堆肥浸出液、 Fert：International Coffee Farmsで管理されている定期的な施肥プログラム：Nitro CaとHidrocomplexの2つのアプリケーション（1オンス/アプリケーション）とHumiteckの2つのアプリケーション（100cc /アプリケーション）。 コントロール： International CoffeeFarmsで管理されている定期的な施肥プログラムのみの植物。

統計分析。

すべての化学的および微生物学的データは、3回の繰り返しの算術平均です。コーヒーの木で測定された物理データは、6本の木の算術平均であり、このパラメーターの統計分析は、独立分散分析によって実行されました。

結果

フレッシュコーヒーパルプの潜在的な植物毒性。

淹れたてのコーヒーパルプは、植物の発芽率と発育に悪影響を及ぼします。これは、最終的な基質中のそれの濃度と密接に関連しています。基質中の新鮮な果肉の濃度が高いほど、植物が発芽する可能性は低くなります。新鮮な果肉の100%を基質として使用した場合、発芽率は13%未満であり、発芽の0%のレベルに達しました（表2）。

ミミズ堆肥化システムで得られた3つのコーヒーパルプサンプルから得られた結果。 CentrodeInvestigaciónAgronómicaCIAで行われた分析。コスタリカ大学21/03/18。

幼根系の分析は、発芽試験と同じ挙動を示しています（表3を参照）。幼根は、新鮮なパルプ濃度が高い基質では成長できません。

フレッシュコーヒーパルプは、土壌に塗布した後も分解を続けるという点で、有機的な不安定な製品です。好気性分解を実行するための高い酸素需要のために、それはこの元素の減少と土壌中の有益な好気性細菌の突然死につながる可能性があります。さらに、タンニンとフェノールの過剰な量は、根の成長の阻害を引き起こす可能性があります（Velmourougane＆Kurian、2011）。これは、植物の成長に対する新鮮な果肉の潜在的な植物毒性の間接的な反応であり、小さな領域に大量の新鮮な果肉を置くことが木に問題を引き起こす可能性がある主な理由です。

浸出液と腐植土の化学的特性

腐植土と浸出液のサンプルの化学分析で得られた化学組成は、両方の製品が栄養素の補完的な供給源として使用できるが、肥料の代替品としては使用できないことを示しています。表4に示すように、微量栄養素と多量栄養素の寄与は低く、通常の肥料と比較することはできません。

それらの栄養素含有量は非常に低いため、作物に栄養素を大幅に提供するには大量の腐植土が必要になります。たとえば、100 Kg / haの窒素を適用する必要がある場合、約6,400 kg / haの腐植土を組み込む必要があります。この製品のロジスティクスと入手可能性の観点から、どのコーヒー農園でも管理できるものではありません。

ただし、コーヒー農園に浸出液と腐植土を導入することの利点は、他の性質によるものです。化学的結果は、パルプの分解から得られた腐植土が土壌の有機物の優れた供給源であることを示しています（6.02）。農場に腐植土を組み込むと、土壌への有機物の濃度が向上し、したがって、陽イオン交換とコーヒーの木の微量元素および微量元素の利用可能性が向上します。両方のpH値は約9であり、pHが低い場合は土壌に有益です。これは、雨季の多いコーヒー生産国でよく見られることです。

腐植土と浸出液の両方が、特に腐植土に高濃度の鉄を含んでいることに言及することが重要です。したがって、両方の製品の施用は注意して行う必要があり、施用前に農場で土壌分析を行うことをお勧めします。

コーヒーパルプのミミズ堆肥化から得られるそのような副産物の実施の他の利点は、農場での微生物学的活動を改善する土壌への微小動物相の取り込みです。微生物学的分析は、ミミズ堆肥化システムで得られた腐植土と浸出液のサンプルには、放線菌、真菌、酵母、窒素固定剤の重要な集団が含まれていることを示しています。これらの生物のグループのそれぞれは、有益な機能を持っています。その上、のような危険なバクテリアはありません 大腸菌 評価されたサンプルのいずれかでサルモネラ菌。

放線菌はグラム陽性の好気性細菌で、新鮮な土壌の土臭い原因となりますが、セルロースなどの複雑な有機分子の循環におけるその役割にとって重要である必要があります。これにより、植物の栄養素の利用可能性が向上します（Bhatti、Haq。、＆Bhat、2017）。 乳酸桿菌 土壌でもプロバイオティクスとして機能するもう1つの興味深いバクテリアのグループです。これらのバクテリアは、根圏の栄養素のゆっくりとした放出が植物に吸収されることを可能にします（Kang、2016）。

土壌酵母の個体数は通常、化学的病害防除などの一般的な農業慣行によって悪影響を受けます。有機物を含む健康な土壌は通常、酵母コロニーの収量が高くなります（Botha、2006）。

今日、多くの農民は、土壌中のこれらの微生物の濃度を改善するための緩和措置を講じようとしています。いくつかの研究では、トマトやサトウキビなどの従来の作物に醸造用酵母を加えると、植物のNおよびPステータスが向上し、植物の成長とバイオマスが変化することが示されています。これは、酵母が作物の成長と栄養素の供給を改善する可能性があることを意味します（Lonhienne、Mason、Ragan、Schmidt、およびPaungfoo-Lonhienne、2014年）。腐植土と浸出液の適用は、土壌酵母を増やすための別のオプションです。

若いコーヒーカトゥアイの木への浸出液の適用の物理的効果

処理は、浸出液の施用と通常の施肥プログラム、および浸出液の施用のみの2つのカテゴリに分けられました。それらの中で、異なる濃度が使用されました。

これらの分析は、正規分布と分散分析の独立分析に基づく6本の木の平均値の結果です。（a）コントロールとの統計的差異はありません。（b）は対照との統計的差異を示しています。各治療法の説明は表1に定義されています。

統計分析によると、浸出液と施肥を1:20で処理すると、対照処理と比較してより良い結果が得られます。平均して、6か月のモニタリングの間に、残りの処理および対照と比較して、もう1組の葉が成長しました。これは、1本の木あたりのコーヒー果実の生産量が大幅に増加することを表しています。

同じ効果が直交異方性成長に認識されています。この場合、2つの処理は、コントロールと比較して統計的な増加を示します。これらは、浸出液と施肥の1:20と浸出液と施肥の1:40です。

最後に、浸出液1:20と施肥の処理による6か月の施用中のコーヒーの木の高度の変化は、対照とは統計的に異なります。繰り返しますが、この浸出液の濃度は、生産量と健康植物に関連する3つの物理的変数で最良の結果をもたらします。

これらの結果は、浸出液自体を肥料の代替品として使用することが推奨されていないことを示す2番目の証拠です。一般的に、両方を組み合わせた場合に最良の結果が得られ、量と最終結果の点で最も効率的な処理は、浸出液濃度1:20と施肥処理です。これは若い木のためです。

実験中に評価されたすべての物理的分析において、浸出液のみの適用（適用された濃度に関係なく）は、対照集団との統計的差異を示していません。

この研究では、浸出液などのコーヒーパルプのミミズ堆肥化から得られた加工副産物の適用の利点と制限を客観的に特定することができました。結果は、浸出液が農場での施肥プログラムの改善者であり、土壌に新しい微生物叢を追加するという点で土壌強化剤である可能性があることを示しています。ただし、通常の肥料の代わりとしてはお勧めできません。

今日、自然または有機と見なされるすべての製品が健康であるという危険な概念またはアイデアがあります。ただし、製品の濃度によっては、危険または中毒になる可能性があります。これは腐植土や浸出液でも起こります。大量のFeは、それらの主な制限の1つと見なすことができ、農民がこれらのタイプの製品を適用する前に、土壌中のFe濃度を事前に知っておく必要がある主な理由です。

SCAのメンバーシップに対する重要性と関心。

この市場をより長く発展させることを考えれば、コーヒー産業の各段階で持続可能な行動を実行する必要があります。ただし、従来よりも優れた選択肢であることが証明された行動を促進する必要があります。そうでなければ、私たちは素朴に誤った持続可能性に陥る可能性があります。

SCAのメンバー、特に生産者は、農場でのサブ製品の管理における参照としてこの情報を使用できます。その上、副産物管理の観点からの環境規制が生産国で毎日より厳しいことはよく知られています。したがって、これらの種類の技術は、農場での余分な活動だけでなく、コーヒー加工システム内の重要な活動と見なされるようになります。真に証明された持続可能なオプションは、この道をたどるためにコーヒー業界が要求しているものです。