公司：國際咖啡農場
作者：瓦倫蒂娜·佩德羅蒂
地點：博克特，奇里基。巴拿馬
日期：2019 年 1 月 16 日
介紹
咖啡生產是一項複雜且要求很高的活動，不僅包括咖啡加工，還包括對在磨坊中獲得的所有子產品的管理。咖啡果進入濕磨機後，會經過一系列過程，從種子中去除果肉和粘液，最終獲得可以曬乾或機幹的羊皮紙。咖啡果肉和粘液都或多或少佔水果總濕重的 60%。這意味著，每 100 磅。咖啡櫻桃，有 60 磅。由於環境影響，不能直接在農場使用的有機材料。
在這種情況下，咖啡行業一直在尋找替代方案，以一種有利可圖的方式管理所有這些數量的子產品。傳統上，咖啡漿被用作肥料、牲畜飼料，甚至用作沼氣的來源（ICO，2005）。最近，蚯蚓堆肥已被實施為管理子產品的另一種策略。這是一種管理蚯蚓在專門床中密集繁殖的生物技術，旨在將新鮮的有機基質轉化為更適合植物生長的材料。這種由微生物和蚯蚓促進的生物氧化產生腐殖質和滲濾液作為最終產品。兩者都可以在農場使用。
本研究的目的是從化學和微生物成分的角度來描述在蚯蚓堆肥系統中從咖啡漿中產生的腐殖質和滲濾液的特徵。此外，根據斜向和正交各向異性生長，確定了在兩年生樹木中葉面和土壤應用滲濾液的效果。
目標
- 表徵咖啡漿蚯蚓堆肥中獲得的兩種主要子產品的化學和微生物組成：腐殖質和滲濾液。
- 在雨季的 6 個月內，每 21 天對 Catuai 咖啡幼苗進行葉面和土壤滲濾液施用。
- 評估滲濾液應用對斜向和正交各向異性生長的影響。
方法
實驗裝置/蚯蚓堆肥
咖啡漿收集方法
用於實驗的咖啡漿來自位於巴拿馬博克特的國際咖啡農場公司的工廠，來自不同的農場：Cuatro Caminos、Loma de los Cedros、La India、Horqueta 1，主要來自品種 Catuai。
實驗裝置/蚯蚓堆肥
該實驗是在一個長 7.3 米 x 寬 0.93 米 x 深 0.70 米的磚罐中進行的，底部有一個空白空間，允許蠕蟲產生的滲濾液滲出並被收集。一層 10 厘米厚的部分堆肥咖啡漿（兩週後）被用作蠕蟲的食物來源。在床上，大約 2 公斤的蠕蟲 ise 被接種。通過定期灑水保持濕度。覆蓋整個結構的穿孔網允許空氣流通。每兩週，蠕蟲被餵食部分堆肥的紙漿。
一旦床達到其最大容量，使用帶有新鮮食物的陷阱收穫蠕蟲。每 5 天收集一次滲濾液，並將其儲存在位於陰涼和環境溫度（約 25°C）下的罐中。
在床的不同區域採集了三個腐殖質樣本進行化學和微生物分析。並且在無菌容器中也收集了三個滲濾液樣品。所有樣品都被立即帶到實驗室進行化學和微生物分析。
1.實驗室的滲濾液和腐殖質樣品。
實驗區。
該實驗在巴拿馬 Chiriqui 區 Boquete 的 Loma de los Cedros 咖啡農場進行。這是一個陰涼的商業咖啡農場，位於 1,550 馬爾斯農場內，228 m2 劃定了實驗區，考慮到緩衝區將實驗與農場的其他部分隔離開來。
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ICFC 小組識別樹木
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樹木鑑定
滲濾液的葉面和土壤施用於 5 月開始，即雨季前一個月開始，直至施用完 6 個月。應用了六種不同的處理加上一種對照（表 1）。對於每種處理，分配了 10 棵樹的種群。每棵樹的距離為 1 米，處理之間的距離為 3 米。試驗總種群為 60 棵樹和 10 株對照。
滲濾液應用。
每 21 天使用噴霧泵通過葉面和土壤施用約 200 毫升不同濃度的滲濾液。
4.滲濾液應用
通過計算從主莖長出的新分支的數量和節數來評估和監測正交各向異性和斜向性的發育。在每棵樹中都確定了起點，從而可以在六個月的時間內對樹的同一部分進行監控。莖的直徑和高度每月測量一次。
萊克： 蚯蚓堆肥滲濾液， 肥：在國際咖啡農場管理的常規施肥計劃：2 次 Nitro Ca 和 Hidrocomplex（1 盎司/次）加上兩次 Humiteck（100 毫升/次）。 控制： 國際咖啡農場僅管理常規施肥計劃的植物。
統計分析。
所有化學和微生物數據均為 3 次重複的算術平均值。在咖啡樹上測量的物理數據是6棵樹的算術平均值，通過獨立方差分析對該參數進行統計分析。
結果
新鮮咖啡果肉的潛在植物毒性。
新鮮咖啡漿對植物的發芽率和發育有負面影響，這與它在最終基質中的濃度密切相關。基質中新鮮果肉的濃度越高，植物發芽的可能性就越小。以100%鮮漿為底物的情況下，發芽率低於13%，達到0%的發芽水平（表2）。
從蠕蟲堆肥系統中獲得的三個咖啡漿樣品中獲得的結果。分析在 Centro de Investigación Agronómica CIA 完成。哥斯達黎加大學 21/03/18。
從蠕蟲堆肥系統中獲得的三個咖啡漿樣品中獲得的結果。分析在 Centro de Investigación Agronómica CIA 完成。哥斯達黎加大學 21/03/18。
胚根系統的分析顯示與發芽試驗相同的行為（參見表 3）。胚根不能在新鮮紙漿濃度高的基質中發育。
新鮮咖啡漿是一種有機不穩定的產品，因為它在施用於土壤後會繼續分解。由於進行好氧分解的需氧量很高，它會導致這種元素的減少和土壤中有益的好氧細菌的突然死亡。此外，其過量的單寧和酚類物質會導致根系生長受到抑制（Velmourougane & Kurian，2011）。這是新鮮果肉對植物發育的潛在植物毒性的間接反應，也是在小範圍內放置大量新鮮果肉會對樹木造成問題的主要原因。
滲濾液和腐殖質的化學表徵
在腐殖質和滲濾液樣品的化學分析中獲得的化學成分錶明，這兩種產品都可以用作營養的補充來源，但不能用作肥料的替代品。如表 4 所示，微量和大量營養素的貢獻很低，無法與普通肥料相比較。
由於它們的養分含量非常低，因此需要大量的腐殖質才能為作物提供重要的養分。例如，如果我們需要施用 100 公斤/公頃的氮，我們將不得不加入大約 6,400 公斤/公頃的腐殖質。就該產品的物流和可用性而言，這不是任何咖啡農場都可以管理的。
然而，在咖啡種植園中實施滲濾液和腐殖質的好處來自其他性質。化學結果表明，從果肉分解中獲得的腐殖質是土壤有機質的極好來源（%C 26.02）。在農場中加入腐殖質將提高有機物質在土壤中的濃度，從而改善咖啡樹的陽離子交換和微量元素的可用性。兩者的 pH 值都在 9 左右，這在 pH 值低的情況下對土壤有益。這在雨季較多的咖啡生產國很常見。
值得一提的是，腐殖質和滲濾液都含有高濃度的鐵，尤其是腐殖質。因此，兩種產品的應用都應謹慎進行，建議在應用前對農場進行土壤分析。
實施從咖啡漿蚯蚓堆肥獲得的此類子產品的其他好處是將微生物群納入土壤，從而提高農場的微生物活性。微生物分析表明，在蚯蚓堆肥系統中獲得的腐殖質和滲濾液樣品中含有重要的放線菌、真菌、酵母和固氮菌種群。這些有機體中的每一個都具有有益的功能。此外，沒有危險的細菌，如 大腸桿菌 和任何評估樣本中的沙門氏菌。
放線菌是革蘭氏陽性需氧細菌，負責新鮮土壤的泥土氣味，但必須重要，因為它在復雜有機分子（如纖維素）的循環中的作用。這提高了植物養分的可用性（Bhatti, Haq., & Bhat, 2017）。 乳酸桿菌 是另一組有趣的細菌，在土壤中也可作為益生菌發揮作用。這些細菌使根際營養物質的緩慢釋放被植物吸收（Kang，2016）。
土壤酵母菌種群通常受到化學疾病控制等常見農業實踐的負面影響。雖然含有有機質的健康土壤通常具有較高的酵母菌落產量（Botha，2006）。
今天，許多農民正在尋求採取姑息措施來提高土壤中這些微生物的濃度。一些研究表明，將啤酒酵母添加到番茄和甘蔗等常規作物中可以提高植物的 N 和 P 狀態，從而改變它們的生長和生物量。這意味著酵母可以潛在地改善作物生長和養分供應（Lonhienne、Mason、Ragan、Schmidt 和 Paungfoo-Lonhienne，2014 年）。腐殖質和滲濾液的應用是增加土壤酵母菌的另一種選擇。
滲濾液對咖啡幼樹的物理效應
處理分為兩類：滲濾液施用加常規施肥計劃和僅滲濾液施用。其中，使用了不同的濃度。
這些分析是基於正態分佈和獨立方差分析的 6 棵樹的平均值的結果。 (a) 與對照組無統計學差異。 (b) 顯示與對照的統計差異。每種治療的描述見表 1。
經統計分析，1∶20滲濾液加施肥處理較對照處理效果更好。平均而言，在 6 個月的監測期間，與其餘處理和對照相比，多長了一對葉子。它代表每棵樹的咖啡果實產量顯著增加。
對正交各向異性生長也有同樣的影響。在這種情況下，與對照相比，兩種處理顯示出統計增量，它們是：1:20 滲濾液加施肥和 1:40 滲濾液加施肥。
這些分析是基於正態分佈和獨立方差分析的 6 棵樹的平均值的結果。 (a) 與對照組無統計學差異。 (b) 顯示與對照的統計差異。每種治療的描述見表 1。
最後，在施用 1:20 滲濾液加施肥的 6 個月內，咖啡樹的海拔變化與對照有統計學差異。同樣，滲濾液的這種濃度可以在與產量和健康植物相關的三個物理變量中獲得最佳結果。
這些分析是基於正態分佈和獨立方差分析的 6 棵樹的平均值的結果。 (a) 與對照組無統計學差異。 (b) 顯示與對照的統計差異。每種治療的描述見表 1。
這些結果再次證明不建議將滲濾液本身用作肥料替代品。一般來說，兩者結合時效果最好，就體積和最終結果而言，最有效的處理是 1:20 的滲濾液濃度加施肥處理。這適用於幼樹。
在實驗期間評估的所有物理分析中，僅使用滲濾液（無論其使用濃度如何）與對照組沒有統計學差異。
在這項研究中，我們可以客觀地確定應用從咖啡漿蚯蚓堆肥中獲得的加工副產品（如滲濾液）的優勢和局限性。結果表明，滲濾液可以成為農場施肥計劃的改進劑，並且可以在土壤上添加新的微生物群方面成為土壤增強劑。但是，不建議將其作為普通肥料的替代品。
如今，有一個危險的概念或想法，認為所有被認為是天然或有機的產品都是健康的。然而，根據產品的濃度，任何東西都可能是危險的或中毒的。腐殖質和滲濾液也會發生這種情況。高鐵含量可以被認為是它們的主要限制之一，也是農民在使用這些類型的產品之前應該提前知道土壤中鐵含量的主要原因。
對 SCA 成員的重要性和興趣。
如果我們考慮更長時間地開發這個市場，則需要在咖啡行業的每個階段實施可持續的行動。然而，有必要推廣被證明是比傳統行動更好的選擇的行動。否則，我們可能會天真地陷入虛假的可持續性。
SCA 的成員，特別是生產者，可以將此信息用作其農場子產品管理的參考。此外，眾所周知，生產國對子產品管理方面的環境法規要求越來越高。因此，這些技術將越來越多地被認為不僅僅是農場的額外活動，而是咖啡加工系統中的一項重要活動。真正經過驗證的可持續選擇是咖啡行業為遵循這條道路所要求的。
參考
Lonhienne, T., Mason, M., Ragan, M., Schmidt, S. 和 Paungfoo-Lonhienne, C. (2014)。酵母作為生物肥料改變植物生長和形態。 作物科學, 第 54 卷。
Velmourougane, k., & Kurian, R. (2011)。使用外來（Eudrilus eugeniae）和本地蚯蚓（Perionyx ceylanesis）物種對咖啡漿進行蚯蚓堆肥過程中的化學和微生物變化。 生物降解, 22:497–507。
巴蒂，A.，哈克。 , A., & Bhat, A. (2017)。放線菌有益於土壤和植物健康。 微生物發病機制，第 111 卷。第 458-467 頁。
ICO。 （2005 年）。 Posibles usos alternativos de los residuos y subproductos del cafe。 ICO, 1967/05.
康 A. (2016)。了解乳酸菌在現代農業實踐中的作用。 研究與評論：生態與環境科學雜誌.
