農業廢棄物生物利用技術集成及其在農業減肥增效中的推廣應用

袁國明

摘 要：隨著農村經濟不斷發展，農作物產量提高、畜禽養殖量增加、農產品加工產業快速發展以及新農村建設不斷展開，農業廢棄物總量和種類呈上升趨勢，作為一種重要的可再生資源，農業有機廢棄物通過合理地資源化利用，可以有效解決其處置不當引起的各類環境污染問題。稻草、玉米秸、麥草、蔬菜瓜果殘茬等是我國農業主要的廢棄物，目前，我國的稻草、玉米秸、麥草、蔬菜瓜果殘茬等利用率不足20%，大部分剩余秸稈不是被焚燒，就是被遺棄，嚴重污染了環境。本文對農業廢棄物生物利用技術進行分析總結，以期為農業減肥增效提供參考。

關鍵詞：農業廢棄物 ；生物利用；增效；技術

一、農業有機廢棄物的主要特點

我國農業廢棄物主要由四個部分構成，分別是養殖業廢棄物、種植業廢棄物、農村生活垃圾和農產品加工業廢棄物。養殖業廢棄物包括畜禽糞便和欄圈墊物等；種植業廢棄物包括農田、食用菌種植及果園殘留物，如作物的秸稈、菇渣、蔬菜的殘體或果樹的枝條、落葉、果實外殼等種植業廢棄物；農村生活垃圾包括農村居民生活廢棄物，如人糞尿和生活垃圾等；農產品加工業廢棄物包括農副產品加工后的剩余物，例如稻殼、麥麩、玉米芯、鋸末、秸稈、樹皮、果殼、蔗渣、畜禽糞便、菇渣、酒糟渣、中藥渣等，來源于動植物，主要是由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成。

二、農業廢棄物的處理現狀

目前，我國每年畜禽糞便產生量約25億噸，農業生產中植物性廢棄物排放量逾20億噸，然而廢棄物數量多、利用方式簡單、利用效率低，所引發的環境問題日益突出，主要表現為：傳統生產模式的稻油秸稈，由于二茬種植間隔時間短、還田效果差、勞動力成本高等原因，廢棄物往往被丟棄在田邊河岸或燒掉，近年來蔬菜殘體產生量大而集中，既沒有專門的場地堆放和處置，又沒有簡便易行的處理方法，一些農業園區周邊田間地埂及河道堆積如山、焚燒非常普遍，造成資源的巨大浪費和環境污染，農業加工廢棄物的隨意堆放，更易造成病原菌和蚊蠅害蟲的滋生繁殖，增加農村生產及生活環境中病原菌和害蟲的數量，對農業產業的可持續發展構成威脅，污染周邊空氣、水體和土壤，導致農村生態環境的惡化，如何有效地充分利用這類龐大的自然資源是值得思考和研究的問題。

三、農業廢棄物生物利用技術集成

1.農業廢棄物通過堆肥化處置回歸到農業再利用

（1）農業生物質廢物堆肥化生產土壤改良劑、育苗及栽培基質。將農業廢棄物經過機械粉碎處理，并進一步經堆肥化發酵腐熟和消毒處理，這些廢棄材料經發酵腐熟后，具有良好的理化性質，富含有機物、氮、磷、鉀及多種礦質元素，并且具有良好的持水、透氣和吸附能力，可以改善黏性土壤的團粒結構，使土壤疏松，增強土壤的通透性、透水性和持水能力，利用其吸附作用可以減少養分的流失，作為優良的土壤改良劑；不同農業廢棄物腐熟穩定化后按照一定的配比配制成不同配方的育苗及栽培基質，可在原有草炭營養基質配方基礎上替代草炭等不可再生資源50%～100%，降低了成本，在多種瓜果、蔬菜及花卉苗木上應用表現良好，是城市道路綠化、邊坡綠化、市民陽臺綠化及屋頂綠化的優質土壤替代品。

（2）畜禽養殖廢棄物堆肥化處置生產有機肥及其專用肥。基于農產品安全生產對有機肥的巨大需求、高蛋白飼料源短缺等現實情況，結合畜禽養殖排泄物的特點和特性，通過豬、雞糞繁殖蠅蛆養殖生物脫水處理工藝、牛糞添加吸水的農業廢棄物纖維素類輔料，高溫好氧發酵堆肥化處理及有機肥產業化方式，快速使這些廢棄物腐熟、穩定，經干燥、粉碎等工藝獲得優質的蠅蛆生物蛋白和商品有機肥料，在作物施肥、土壤改良及耕地地力提升、農產品品質提高和中低產田改造中發揮積極作用，并進一步開發多種功能有機肥、多種作物復合專用肥等產品。

2.作為生物質能源材料

農業廢棄物作為生物質能源的一部分，其開發和利用已經引起人們的廣泛關注，是能源研究和環境領域的新熱點。農業廢棄物多數為植物光合作用的產物及其衍生物，與化石能源如石油、煤炭、天然氣等相比，具有以下特點：一是可再生性，其來源于動植物，可以通過植物的光合作用進行再生，與太陽能、風能、潮汐能等都屬于可再生能源；二是通過合理的利用、科學的規劃可以實現其可持續性；三是作為農業大國，生物質種類多樣、分布廣泛、資源豐富；四是利用方式多樣性，目前農業廢棄物的利用主要是采用熱轉化、生物轉化等方法，將其轉化為生物柴油、燃料乙醇等含氧燃料以替代化石燃料；將木質廢棄物經高壓，壓縮成棒狀、顆粒狀的質地堅硬的成型物，該成型燃料可以用作鍋爐、家庭取暖等；還可以通過直接氣化，將其轉變為電能進行利用。因此，農業廢棄物再利用不僅具有可行性也具有必要性。大力提倡農業廢棄物的再利用，不僅可以節約化石能源，緩解能源供給矛盾，保障國家能源安全，同時也是保護環境實現環境友好社會的需求。

3.農業廢棄物在環保廢水、廢氣處理中的應用

農業生物質廢棄物（如花生殼粉、木屑、椰殼、甘蔗渣、玉米芯、樹皮、茶葉等）分子結構多樣，分子內活性基團選擇性大（如殼聚糖、木質素纖維等），易于采用不同的改性工藝來制備結構多樣、針對不同廢水、廢氣的吸附劑，吸附廢水、廢氣中的染料、重金屬、顆粒及有毒、有害物質等，農業廢棄物具有來源豐富、可再生、無毒性、成本低、可生物降解、制備工藝簡單等優點，其最顯著的特點是環境友好，使用后的生物吸附材料排放到環境前，不用做進一步的處理，可以在吸附操作后進行焚燒而不造成環境污染，是環境保護中一類經濟實用、來源廣闊、可再生的優選材料。

4.農業廢棄生物質炭化技術及生物炭開發利用

生物炭在土壤固碳、土壤污染控制與修復中的雙重作用成為當前環境領域的研究熱點之一。利用農業廢棄物進行生物炭開發利用是當前國際農業土壤固碳、廢棄物環境治理、資源循環利用和節能減排、應對氣候變化的綠色低碳農業核心國際競爭技術。該技術是研究開發各類農業廢棄生物質炭化技術并推動生物炭產業化，可有效緩解我國經濟快速發展帶來的碳排放增加、環境污染加劇和溫室氣體排放增加等一系列現實生態環境問題。《國家中長期科學與技術發展規劃綱要》已將農業生物質綜合利用技術列入優先發展的研究領域之一。以生物質炭化技術及生物炭高效生產及系列生物炭產品開發應用為抓手，生物炭具有多孔性、巨大表面積及羧基基團，因而具有較大的離子交換量，具有較強持水能力及更高的養分保持能力，能改善土壤理化性質，能改變土壤的生物質種類、生物活性，提供肥料利用率，必將促進土壤固碳減排，提高我國應對氣候變化能力，實現人與自然和諧、經濟社會的可持續發展。