文．圖／曾宥綋 行政院農業委員會臺中區農業改良場土壤肥料研究室助理研究員 郭雅紋 行政院農業委員會臺中區農業改良場土壤肥料研究室主持人
本文介紹的羽毛循環再利用產品，則著重於發揮羽毛具有的特性及優點，搭配微生物進行轉化，雖然會限縮羽毛處理量能，但可提高後端產品應用價值。
依據行政院農業委員會（簡稱農委會）的農業統計資料，臺灣每年約生產2萬8,000公噸廢棄羽毛。羽毛為家禽副產物，角蛋白含量豐富，氮含量一般為12～15%，其分解釋放的寡胜肽或胺基酸具有生物刺激素的功能，例如色胺酸為吲乙酸的前驅物，可促進作物根系生長、提高氮同化作用效率、增進微量元素吸收；某些研究亦指出，施用富含脯胺酸的蛋白質水解物，可促進作物生成細胞分裂素，可見羽毛分解後的胺基酸可做為製肥原料之一。（表一）。
羽毛生物堆肥具長肥效特性，適合應用於家庭園藝栽培介質，如種植草莓盆栽與多肉植物等，定期澆水即可生長與收成。
（資料來源／Wang et al., 2016）
羽毛在農業生產上的應用與特性
傳統利用羽毛副產物於作物生產上，常以強鹼處理羽毛後再經酸鹼中和，雖然酸鹼處理法的流程較為簡便，水解時間也短，然而以此方法產製的羽毛水解液，有腐蝕性酸鹼液操作危險、必須廢液處理、成品無法應用於有機農業及缺乏額外促進作物生長的物質等缺點。因此，如以微生物水解羽毛可生產較高應用價值的產品，並進一步減少環境汙染問題。羽毛具有抗分解的特性，可用於生產長肥效的堆肥產品，藉由添加適當菌株並依不同作物類別，調配合適的堆肥資材組成及配比，透過堆肥化過程提高成品保肥力並促成養分釋放，使堆肥成品同時兼具離子養分及有機養分，離子養分可立即供作物幼苗吸收，而有機養分如胜肽及胺基酸可促進作物根系生長，亦可於作物生產過程中，持續分解釋放離子養分，達到緩效供肥的效果。由於緩效供肥及成分穩定的特性，羽毛堆肥可直接作為離地栽培介質，在不額外施肥的情況下仍保有基礎生產力，可取代泥炭等非短期再生的自然資源、減少追施肥料用量及頻率，以及減少介質鹽化等價值。
菌株TCPiA讓羽毛發揮更大功效
研究指出，羽毛分解菌是羽毛堆肥的接種菌劑，羽毛分解菌能以羽毛做為生長的碳氮源，不同菌株具有不同額外功能及生理特性，農委會臺中區農業改良場（簡稱臺中農改場）篩選的羽毛分解菌——巨大芽孢桿菌TCPiA具有生成吲乙酸、溶磷、分解蛋白質等特性，可促進作物根系生長、加速高氮有機肥分分解並提高養分利用率。此外，含內生孢子的菌液亦可與蝦殼粉混合造粒，產製固態菌劑，每公克菌劑有7.1×108 CFU/g可應用於羽毛水解。經200公升的簡易醱酵槽體試驗，菌株TCPiA可分解5%乾羽毛，分解率為92%，羽毛水解液特性為pH值8.9、EC值12.0 dS/m，成分包含氮0.6%、磷0.04%、鉀0.11%、鈣0.28%、鎂0.02%，另外可以此水解液為基礎，調配不同肥料配方，應用於作物生產。羽毛水解液再經過濾烘乾，則可製成羽毛粉，其特性為pH值5.1、EC值11.1 dS/m，成分含氮10.7%、磷0.4%、鉀4.1%、鈣0.5%、鎂0.2%，一般市售膨化羽毛粉則是pH值5.5、EC值9.7 dS/m，成分含有氮12.5%、磷0.2%、鉀0.1%、鈣0.5%、鎂0.1%。兩種羽毛粉的體外相對蛋白質消化率，以菌株TCPiA的水解羽毛粉較高（88.0±0.7%），膨化羽毛粉僅有65.6±2.1%。顯示經微生物水解的羽毛粉，其養分較易為動物消化吸收。
1、2羽毛分解菌株TCPiA菌落及固態菌劑形態。
3、4羽毛分解菌株TCPiA應用於羽毛水解及其水解液。5羽毛水解液。
羽毛生物堆肥緩效供肥省肥量，價格更勝泥炭
臺中農改場以菇類培植廢棄包的木屑及羽毛（以羽毛為主），經堆肥醱酵二至三個月生成的羽毛生物堆肥成品，其pH值6.8、EC值5.9dS/m、氮2.6%、磷1.7%、鉀2.0%，而碳氮比為13，雖具高EC值，然而經試驗證明可直接做為洋香瓜（臺南13號）的無土栽培介質，栽培期間不額外施肥亦有生產效益。若以純羽毛堆肥再額外施用滴灌養液（追肥），堆肥的高EC性質並不會影響作物生長，反而有良好的洋香瓜葉片性狀及果實品質。若跟純椰纖搭配滴灌養液做對照，洋香瓜的單果重未有顯著差異，顯示羽毛生物堆肥具有長肥效的特性（表二）。此外，試驗結果顯示羽毛堆肥可替代泥炭介質，有助於減少追肥頻率及用量，降低農友生產成本，甚至提高果實風味。
註1：英文字母相同者為處理間無顯著差異。註2：試驗日期為2020年5月26日。
洋香瓜種植於純羽毛堆肥，不額外施肥仍具基礎產量（上圖），額外滴灌養液不抑制植株生長且可增加洋香瓜養分吸收（下圖）。
此外，考量離地栽培的生產模式，一期作後經常會發生介質分解導致需額外充填介質的情形，常用的補充介質為泥炭或椰纖，部分椰纖在使用前需以清水洗鹽，讓補土程序更為繁瑣，而泥炭雖不需清洗，但價格較椰纖昂貴。以腐熟羽毛堆肥做為充填介質，此介質不需額外水洗處理，且價格比泥炭便宜，可降低農業生產成本，其保有的肥分及逐漸釋放的有機養分，使洋香瓜幼苗生長狀況良好。除農業生產外，因羽毛生物堆肥質輕、穩定及緩效供肥，可應用於家庭園藝或都市農場，不會生成或吸引蚊蠅、發惡臭，且在不需額外給肥的情況下，能保有最少一期作的生產。以草莓為例，種植於裝填羽毛堆肥的盆栽，並定時給水，草莓便可順利生長和結果，經調查每株草莓於此條件下可生產22顆果實，每顆果實平均18.0公克重，最大果重達39.0公克而最小果重為7.6公克，果實糖酸比為12.4，若是栽種於家庭，既可做為視覺觀賞，又可享用有機草莓，一舉兩得。此外，多肉植物經羽毛生物堆肥，並維持一週澆一次水的頻率，生長情況也相當良好。
洋香瓜幼苗定植於補充禽畜糞堆肥（上圖）及）羽毛生物堆肥（下圖）的生育情形。
副產物的處理與應用之間，必須找到平衡點
羽毛為相對抗分解的高氮有機副產 物，再利用性的價值極高，然而目前針對羽毛循環再利用，大多是以處理羽毛為目標，這樣勢必考量處理時間及處理量，因此現今以化學藥劑水解羽毛或添加大量羽毛於堆肥中為大宗。而本文介紹的羽毛循環再利用產品，則著重於發揮羽毛具有的特性及優點，搭配微生物進行轉化，雖然會限縮羽毛處理量能，但可提高後端產品應用價值，未來如何找尋平衡點，除了期待技術商品化，實際於市場中獲知應用效益，仍需同步進行科技研發和改良。
（參考文獻請逕洽作者）
更多文章請見《豐年雜誌》2020年7月號
