蔬菜廢棄物資源化利用研究進(jìn)展

秦淵淵郭文忠李 靜李海平李靈芝余禮根李友麗*

（1北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心，北京 100097；2山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西太谷 030801）

蔬菜廢棄物是指蔬菜生產(chǎn)及產(chǎn)品收獲、貯存、運(yùn)輸、銷售與加工處理過程中被丟棄的無商品價值的固體廢棄物，包括根、莖、葉、爛果及尾菜等（黃鼎曦 等，2002；杜鵬祥 等，2015）。這些廢棄物含水量較高，在田間地頭或垃圾站等隨意堆積，極易腐爛發(fā)臭，為蒼蠅、蚊子及有害微生物的繁殖與傳播創(chuàng)造了條件；其腐爛的污水經(jīng)地表徑流沖刷或直接滲漏污染地表水和地下水（Alvarez & Lidén，2008；Das & Mondal，2013）；散發(fā)的臭氣不僅污染大氣，更影響人們的生活質(zhì)量。同時，蔬菜廢棄物含有豐富的有機(jī)質(zhì)和N、P、K等多種營養(yǎng)元素，經(jīng)過無害化處理和資源化開發(fā)利用，可變廢為寶，有利于保護(hù)環(huán)境健康（李衍素和于賢昌，2018）。

在我國傳統(tǒng)蔬菜產(chǎn)業(yè)中，對從田間生產(chǎn)到市場銷售，再到加工、食用的整個過程各個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的蔬菜廢棄物，最常見的處理方式是堆置、焚燒、填埋，或還田、堆肥、喂養(yǎng)畜禽。近年來，隨著我國蔬菜種植面積不斷擴(kuò)大、蔬菜總產(chǎn)量不斷增加，以及人們對蔬菜品質(zhì)要求不斷提高，蔬菜廢棄物的產(chǎn)生量也急劇上升。據(jù)統(tǒng)計，2013年我國蔬菜種植面積約2 300萬hm2，年產(chǎn)量近7億t，而蔬菜廢棄物總量達(dá)到了2.69億t左右，可資源化利用的蔬菜廢棄物為2.15億t（杜鵬祥 等，2015；宋玉晶和柴立平，2018）。蔬菜廢棄物年產(chǎn)出數(shù)量龐大，隨之而來的環(huán)境問題日益突出，使得蔬菜廢棄物無害化處理和資源化利用研究與技術(shù)創(chuàng)新工作成為該領(lǐng)域的重要方向。我國近幾年針對蔬菜廢棄物資源化利用開展了大量研究工作，相關(guān)研究與應(yīng)用成果報道已有不少，主要集中在高溫堆肥、厭氧漚肥等肥料化利用（劉安輝 等，2011；李吉進(jìn) 等，2012；常瑞雪，2017）和厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣等能源化利用（宋亞楠 等，2018）上。隨著科技的發(fā)展，蔬菜廢棄物資源化途徑創(chuàng)新研究也取得了較大進(jìn)展，如通過生物技術(shù)或物理技術(shù)將尾菜轉(zhuǎn)變?yōu)轱暳希欢ǔ潭忍岣咂漯B(yǎng)分含量或生產(chǎn)成蛋白飼料（李海玲 等，2015；戚如鑫 等，2018）；經(jīng)粉碎、降解、脫水、發(fā)酵等處理后，加工成育苗或栽培基質(zhì)再利用（何宗均 等，2016；李瑞琴 等，2016）；配套資源化處理途徑的參數(shù)優(yōu)化研究與裝備研發(fā)等，對蔬菜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。本文從我國蔬菜廢棄物的主要來源與特點(diǎn)，其肥料化、能源+肥料化、飼料化等多種資源化利用途徑創(chuàng)新研究方面進(jìn)行綜述，并淺談了關(guān)于我國蔬菜廢棄物資源化高效利用途徑創(chuàng)新的思考，旨在為蔬菜廢棄物資源化高效利用途徑創(chuàng)新與應(yīng)用提供思路與參考。

1 蔬菜廢棄物的來源及特點(diǎn)

1.1 蔬菜廢棄物的來源

蔬菜從育苗到成熟，從收獲到上市，再到加工，每一個階段、每一個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生廢棄物，蔬菜廢棄物的主要來源有蔬菜生產(chǎn)區(qū)、蔬菜集散地和蔬菜加工區(qū)等（杜鵬祥 等，2015）。在蔬菜生產(chǎn)區(qū)，廢棄物主要由整枝打杈、病蟲危害和拉秧等產(chǎn)生，這部分占蔬菜廢棄物總量的60%左右（宋麗，2010）。據(jù)統(tǒng)計，山東壽光地區(qū)有5.33萬hm2的設(shè)施蔬菜，約40萬個日光溫室，每年產(chǎn)生的蔬菜廢棄物達(dá)120萬t（李培之，2017）。何宗均等（2016）對天津地區(qū)蔬菜種植廢棄物產(chǎn)生情況進(jìn)行了初步調(diào)查，統(tǒng)計結(jié)果顯示，天津地區(qū)蔬菜種植廢棄物產(chǎn)量達(dá)41.63 t·hm-2，“十二五”末期年產(chǎn)蔬菜廢棄物為416.3萬t。蔬菜集散地主要指各大中小型蔬菜批發(fā)市場，廢棄物主要由不易運(yùn)輸、容易腐爛、質(zhì)量不佳的蔬菜產(chǎn)生。每年5～10月蔬菜生產(chǎn)銷售旺季，北京新發(fā)地農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場日產(chǎn)垃圾量約為200 t，其中蔬菜廢棄物占90%以上（劉松毅 等，2013）。蔬菜加工區(qū)的廢棄物主要由普通包裝蔬菜（托盤菜）和鮮切菜（凈菜）入市前的加工、餐飲行業(yè)及家庭食用前加工等產(chǎn)生，即修整切割下的不可食用或不具備商品性的部分，這部分占蔬菜廢棄物總量的20%～25%，加工過程中葉菜類蔬菜損失最高，夏季的損失率最高可達(dá)60%（李金文 等，2016）。

葉菜類、果菜類、根莖類3大類蔬菜因生長周期和食用部位不同，其產(chǎn)廢系數(shù)不同，故產(chǎn)生的廢棄物量存在差異。韓雪等（2015）通過計算得出葉菜類蔬菜產(chǎn)廢系數(shù)平均為9.7%，果菜類蔬菜平均為3.8%，根莖類蔬菜平均為4.7%；并以北京市2011年3大類蔬菜種植面積和蔬菜單產(chǎn)為基數(shù)，計算出葉菜類、果菜類、根莖類蔬菜產(chǎn)生的廢棄物量分別為13.6萬、4.3萬、0.78萬t，總量達(dá)18.68萬t。李金文等（2016）調(diào)查發(fā)現(xiàn)，托盤菜分揀包裝時葉菜類蔬菜損失率為20%～30%，果菜類蔬菜為5%～10%，根莖類蔬菜為5%～10%，但一年四季差異并不大；鮮切蔬菜加工時葉菜類損失率為20%～40%，在高溫季節(jié)甚至達(dá)到了60%；果菜類蔬菜損失率為10%～30%，根莖類蔬菜為5%～10%。

1.2 蔬菜廢棄物的特點(diǎn)

蔬菜廢棄物普遍含水率高，一般為75.00%～94.80%（Rizk et al.，2007；王麗英 等，2014）；總固體含量少，通常為8%～19%，其中揮發(fā)性固體含量占總固體含量的80%以上（Bouallagui et al.，2005； 劉 榮 厚 等，2008；Pham et al.，2015）；C/N低，通常為7.00～22.35（劉榮厚 等，2008；李揚(yáng)和李彥明，2015）；富含營養(yǎng)成分，其中含糖類和半纖維素75%、纖維素9%、木質(zhì)素5%，以干基計算含氮量為3%～4%，含磷量為0.3%～0.5%，含鉀量為1.8%～5.3%（黃鼎曦 等，2002；劉榮厚 等，2008）；pH為6.00～9.23（王麗英 等，2014）。

在蔬菜栽培管理過程中，特別是保護(hù)地栽培，病蟲害的發(fā)生易導(dǎo)致蔬菜廢棄物攜帶大量的病原菌和蟲卵（宋麗，2010；常瑞雪，2017），如可能攜帶霜霉病、灰霉病、病毒病等病原菌，及粉虱類、薊馬類和蚜蟲類等蟲卵。同時，在病蟲害防治過程中，不合理用藥可能會導(dǎo)致蔬菜廢棄物中農(nóng)藥殘留超標(biāo)。黃月香等（2008）對北京市蔬菜農(nóng)藥殘留進(jìn)行調(diào)查，隨機(jī)抽取了70個品種2 196個樣品，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)樣品共計18個品種49個樣品，超標(biāo)率為2.23%，其中葉菜類和花菜類蔬菜超標(biāo)種類較多，超標(biāo)量較嚴(yán)重。除此外，部分地區(qū)的土壤存在重金屬污染現(xiàn)象，在該類土壤上栽培的蔬菜（特別是葉菜）因吸附、累積作用易導(dǎo)致植株或果實(shí)中重金屬含量偏高，廢棄物也可能存在重金屬含量超標(biāo)現(xiàn)象。

在我國，不同地區(qū)氣候環(huán)境、土壤條件存在差異，結(jié)合設(shè)施類型的因地制宜發(fā)展及地域性品牌建設(shè)，使蔬菜生產(chǎn)具有一定區(qū)域性、周期性和主栽種類的差異性，進(jìn)而所產(chǎn)生的蔬菜廢棄物一定程度上也呈現(xiàn)出地域、季節(jié)和種類的區(qū)別特征。如芹菜是山東馬家溝標(biāo)志性產(chǎn)品，年種植面積達(dá)667 hm2，毛菜年產(chǎn)量大約75萬t，凈菜加工后廢棄物量高達(dá)48萬t，是該地區(qū)蔬菜廢棄物的主要種類之一（田久東 等，2017）；江蘇省揚(yáng)州市2008年水生蔬菜的種植面積為10 866.7 hm2，主要包括蓮藕、茭白等，夏秋季節(jié)是茭白收獲的季節(jié)，茭白鞘葉會被擇去成為尾菜（戚如鑫 等，2018）。

2 蔬菜廢棄物資源化利用途徑與特點(diǎn)

蔬菜廢棄物不宜長途運(yùn)輸，保存周期短、極易腐爛，短期內(nèi)處理用填埋法見效快；在城市生活垃圾中蔬菜廢棄物占20%～50%，而這部分廢棄物不容易被分離出來單獨(dú)處理，一般隨生活垃圾直接填埋（劉廣民 等，2009）。填埋法是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中蔬菜廢棄物處理的最主要方法之一，目前在部分城市仍是生活垃圾處理的常見方式。該方法操作簡單，省時省工，但填埋僅表觀解決了地面蔬菜廢棄物造成的環(huán)境污染，隨著時間的推移會造成二次污染，包括地下水污染、土壤污染和空氣污染等；同時，填埋還造成大量有機(jī)能源的浪費(fèi)。隨著環(huán)境污染和資源浪費(fèi)等問題日益突出，許多學(xué)者開始對蔬菜廢棄物資源化利用途徑進(jìn)行研究。表1總結(jié)了蔬菜廢棄物主要資源化利用途徑和特點(diǎn)。

表1 蔬菜廢棄物主要資源化利用途徑和特點(diǎn)

2.1 肥料化利用研究

2.1.1 直接還田利用 直接還田，即農(nóng)業(yè)廢棄物直接或粉碎后還田，在土壤微生物的作用下緩慢分解，釋放出礦物質(zhì)養(yǎng)分，供作物吸收利用的過程，是一種最直接的就地處理方法（彭靖，2009）；農(nóng)業(yè)廢棄物富含有機(jī)質(zhì)，可為土壤微生物提供豐富的碳源，利于有益微生物代謝、繁殖，進(jìn)而改善土壤結(jié)構(gòu)、培育地力，促進(jìn)增產(chǎn)增收，是肥料化處理的傳統(tǒng)方法（陳智遠(yuǎn) 等，2010）。蔬菜廢棄物的C/N較低，與大田作物相比更適合直接還田。在農(nóng)村以一家一戶的蔬菜生產(chǎn)為主導(dǎo)，針對蔬菜廢棄物大量堆積在田間地頭造成的問題，就地直接還田被認(rèn)為是良好的處理方法，研究顯示蔬菜廢棄物的年平均還田率為16%（趙麗婭 等，2008）。但是，蔬菜廢棄物自然分解速度較慢，微生物繁殖前期可能會與作物爭奪N源而影響作物正常生長；常年連作下蔬菜病蟲害發(fā)生不易控制，直接還田易導(dǎo)致連作障礙和病蟲害情況惡化，使得在生產(chǎn)中應(yīng)用存在較大局限性，有待進(jìn)一步創(chuàng)新再利用（杜鵬祥 等，2015）。隨著微生物技術(shù)的發(fā)展，針對秸稈分解的專用菌種篩選及優(yōu)化菌劑研發(fā)、利用被陸續(xù)報道，山東壽光通過改良農(nóng)機(jī)具，配合生物菌劑+高溫悶棚，使這項技術(shù)得以繼續(xù)“發(fā)揚(yáng)光大”。壽光市紀(jì)臺鎮(zhèn)曹官莊村利用這套技術(shù)對茄子秸稈進(jìn)行處理，效果非常好，糞肥、農(nóng)藥的使用量減少了一半，原先板結(jié)的茄子土壤也變肥沃了，而且高溫悶棚對灰霉病、葉霉病、紅蜘蛛等主要病蟲害也有明顯的抑制作用（楊淏然 等，2016）。

2.1.2 堆肥化利用 堆肥分為好氧堆肥和厭氧堆肥，研究認(rèn)為好氧堆肥更適合蔬菜廢棄物肥料化處理。席旭東等（2010）以蔬菜廢棄物為原料，對地下厭氧、地下好氧、地上厭氧和地上好氧4個處理的堆體進(jìn)行研究，結(jié)果表明地上好氧堆肥整體操作簡單、堆體溫度升高快、腐熟度好、堆肥質(zhì)量較高。王輝等（2012）以花椰菜和白菜為原料，對厭氧覆膜、好氧覆膜、地下式好氧、地下式厭氧、地上式好氧和地上式厭氧6種堆制方法進(jìn)行研究，表明好氧覆膜處理的微生物腐解能力最強(qiáng)，操作簡單，是處理蔬菜廢棄物的最佳堆制方法。

好氧堆肥是在氧氣充足的條件下，好氧菌對廢棄物進(jìn)行吸收、氧化以及分解的過程。堆肥過程中，溫度達(dá)到50～65 ℃之后維持一段時間，可降低堆體含水量，有效殺滅致病微生物和蟲卵，可將蔬菜廢棄物制備成優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥。張相鋒等（2006）在研究靜態(tài)好氧堆肥時發(fā)現(xiàn)，60 ℃處理下水分去除能力和底物降解能力較強(qiáng)，更適合蔬菜和花卉廢棄物發(fā)酵。蔬菜廢棄物原料的種類和組成對堆肥腐熟進(jìn)程有一定影響，研究發(fā)現(xiàn)單一原料堆肥溫度上升緩慢，腐熟時間較長，而混合原料堆肥的腐熟進(jìn)程較快（Kulcu et al.，2008）。采用蔬菜廢棄物與作物秸稈、糞肥等聯(lián)合高溫堆肥，經(jīng)好氧發(fā)酵可獲得優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，張相鋒等（2003）以芹菜、石竹和雞舍廢物為原料，進(jìn)行了不同配比的聯(lián)合堆肥中試研究，結(jié)果表明蔬菜廢物、花卉廢物和雞舍廢物聯(lián)合堆肥可以獲得高質(zhì)量的堆肥產(chǎn)品；代學(xué)民等（2015）研究表明，辣椒秧∶玉米秸稈干質(zhì)量比為1∶1，加入 30%雞糞制備得到的堆肥質(zhì)量最好；徐路魏等（2016）研究發(fā)現(xiàn)蔬菜廢棄物和小麥秸稈的配比為1∶2時利于堆肥保氮保碳，并減少了溫室氣體的排放。好氧發(fā)酵堆肥中，原料C/N和堆體添加劑等對腐熟效果和堆肥質(zhì)量均有重要影響。蔬菜廢棄物氮含量高使得C/N偏低，在堆肥過程中易發(fā)生氮素?fù)p失，導(dǎo)致堆肥質(zhì)量下降。徐路魏和王旭東（2016）在番茄莖蔓、玉米秸稈和豬糞混合堆肥過程中，添加10%的生物質(zhì)炭，保氮和腐熟效果明顯。蔬菜廢棄物好氧堆肥得到品質(zhì)較好的有機(jī)肥，在生產(chǎn)中施用有利于促進(jìn)蔬菜生長，王亞利等（2017）以商品有機(jī)肥為對照，發(fā)現(xiàn)施用蔬菜廢棄物堆肥的雞毛菜株高和葉面積增長效果明顯，雞毛菜中氮、磷、鉀、鈣和鎂元素的含量也有顯著提高。

蔬菜廢棄物通過好氧堆置發(fā)酵可以轉(zhuǎn)化成有機(jī)肥，其中堆體溫度控制、原料組成、原料C/N及堆體添加劑等均是影響發(fā)酵進(jìn)程和有機(jī)肥質(zhì)量的關(guān)鍵因素。由于上述各因素均對發(fā)酵過程中微生物代謝活性存在作用，則認(rèn)為各因素之間可能具有一定聯(lián)系，進(jìn)而共同影響蔬菜廢棄物轉(zhuǎn)化成有機(jī)肥，因此深入開展蔬菜廢棄物好氧堆肥的多因素影響試驗，有助于細(xì)化好氧堆肥過程的關(guān)鍵影響因子參數(shù)值，利于配套裝備研發(fā)，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)對堆肥進(jìn)程的控制和堆肥質(zhì)量的預(yù)測。

2.1.3 液態(tài)肥利用 液態(tài)肥是指含有一種或多種作物生長需要的營養(yǎng)元素的液體產(chǎn)品，它具有液體的流動性，可借助管道運(yùn)輸，利用噴灑裝置或灌溉系統(tǒng)施用，更易實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分調(diào)配，及輕簡化、精細(xì)化和自動化管理，液態(tài)肥開發(fā)是目前世界上肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢（徐大兵 等，2009）。厭氧產(chǎn)氣后生成的副產(chǎn)品沼液，含有有機(jī)質(zhì)和作物生長必需的營養(yǎng)元素，是一種優(yōu)質(zhì)的液態(tài)有機(jī)肥源，其資源化開發(fā)和高效利用是循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)方向。目前，在固液分離技術(shù)、無害化處理及沼液濃縮等方面取得了技術(shù)突破，如孫欽平等（2011）通過采用三級過濾技術(shù)，使沼液達(dá)到120目滴灌的要求，實(shí)現(xiàn)了沼液的滴灌灌溉（熊棣文 等，2011）。以蔬菜作物殘體、餐廚垃圾等為主要原料，添加微生物菌群經(jīng)常溫發(fā)酵制備成蔬菜廢棄物液體有機(jī)肥，是一種肥料開發(fā)和蔬菜廢棄物資源化高效利用的新途徑，已引起了相關(guān)研究人員的密切關(guān)注。劉安輝等（2011）在蔬菜廢棄物漚肥過程的養(yǎng)分變化及肥效研究中發(fā)現(xiàn)，相同漚制時間和條件下，白菜廢棄物中P、K等營養(yǎng)元素相對番茄廢棄物更易轉(zhuǎn)移到肥液中，切碎對白菜的影響大于番茄秧。李吉進(jìn)等（2012）以白菜和番茄廢棄物為原料，經(jīng)過96 d的漚制得到了液態(tài)有機(jī)肥，漚肥原液GI值大于80%，對種子或植物的毒性極小，可經(jīng)稀釋或直接還田利用。楊鵬等（2013）以蔬菜廢棄物與牛糞的混合物為原料，制備出腐殖液肥，稀釋10倍以上可安全灌溉利用。徐兵劃等（2016）研究發(fā)現(xiàn)施用蔬菜廢棄物液態(tài)有機(jī)肥可提高小麥分蘗數(shù)和種子千粒重。由于蔬菜廢棄物液態(tài)有機(jī)肥制備、發(fā)酵過程中未能形成高溫，導(dǎo)致液體中可能含有致病菌和蟲卵，直接使用對生產(chǎn)存在潛在危害；影響發(fā)酵進(jìn)程和產(chǎn)物質(zhì)量的基礎(chǔ)研究相對較少，配套應(yīng)用的技術(shù)體系不夠完善，目前蔬菜廢棄物液肥化處理利用模式在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中鮮見。隨著水肥一體化技術(shù)的推廣與普及，液態(tài)肥將會是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要肥源，蔬菜廢棄物發(fā)酵制備成液態(tài)肥則會成為肥料化利用的新途徑，與水肥一體化技術(shù)結(jié)合可形成一種新的高效利用模式，因此基于蔬菜廢棄物快速發(fā)酵制備液態(tài)有機(jī)肥的相關(guān)研究對循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要的意義。

2.2 能源化利用研究

厭氧消化處理有機(jī)廢棄物具有效益高、能夠回收清潔能源的顯著優(yōu)勢。蔬菜廢棄物含水率高、易降解，其化學(xué)需氧量與氮素之比（COD∶N）為100∶4，在產(chǎn)甲烷微生物要求的（100∶4）～（128∶4）之間，厭氧消化尤其適合蔬菜廢棄物的處理（黃鼎曦 等，2002；Bouallagui et al.，2005）。根據(jù)我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化潛力分析，1 t蔬菜廢棄物能生產(chǎn)177.8 m3沼氣。蔬菜廢棄物具有可觀的能源價值，利用厭氧消化方法進(jìn)行資源化處理已成為研究熱點(diǎn)。初期研究集中在不同蔬菜廢棄物厭氧發(fā)酵下產(chǎn)氣特征研究和產(chǎn)氣潛力分析（毛羽和張無敵，2004；邱凌 等，2005；劉榮厚 等，2008）。在實(shí)際操作中，不同種類蔬菜廢棄物的性質(zhì)和組成不同，單一種類原料營養(yǎng)成分和結(jié)構(gòu)相對單一，容易引起系統(tǒng)酸化，抑制產(chǎn)甲烷菌生理活性，甚至厭氧消化失敗。不同種類物料混合進(jìn)行厭氧發(fā)酵可以提高原料的產(chǎn)氣性能，將蔬菜廢棄物和污泥等混合厭氧發(fā)酵，通過調(diào)節(jié)污泥比例，可以確定蔬菜廢棄物水解酸化的最佳反應(yīng)時間（宋麗，2010）。兩相厭氧發(fā)酵系統(tǒng)具有揮發(fā)性有機(jī)酸積累的相分離和對pH下降的緩沖優(yōu)勢，利用兩相厭氧發(fā)酵技術(shù)有效控制酸化和甲烷化過程在不同反應(yīng)器中進(jìn)行，可縮短反應(yīng)時間、提高產(chǎn)氣量和甲烷含量（Mtz-Viturtia et al.，1995；Dinsdale et al.，2000）。蔡文婷等（2012）采用CSTR-ASBR強(qiáng)化酸化分相工藝對果蔬廢棄物厭氧消化產(chǎn)氣性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該兩相反應(yīng)器處理果蔬廢棄物中揮發(fā)性固體的有機(jī)負(fù)荷產(chǎn)氣率達(dá)到了557 mL·g-1·d-1。厭氧消化處理蔬菜廢棄物，是其能源化（沼氣）和肥料化利用有機(jī)結(jié)合的資源高效利用模式。由于厭氧消化工藝對發(fā)酵裝置要求較苛刻，高效反應(yīng)器的開發(fā)和應(yīng)用成為沼氣化利用的一大阻礙，未來若能在高效反應(yīng)器的研發(fā)上有所突破，降低成本，厭氧消化會是處理蔬菜廢棄物的有效途徑，可以很好地實(shí)現(xiàn)廢棄物減量化和資源化。

厭氧發(fā)酵制氫是利用厭氧化能異養(yǎng)菌或固氮菌分解小分子的有機(jī)物制氫的過程，這是蔬菜廢棄物能源化利用的另一種方式，其過程不受光照時間限制，可利用的有機(jī)物范圍廣、工藝簡單。目前針對發(fā)酵法生物制氫的研究主要集中在產(chǎn)氫裝置、高效產(chǎn)氫菌株的篩選等方面（申勛宇和黃昊飛，2015）。雖然厭氧發(fā)酵制氫已有較多的試驗研究，但該技術(shù)至今沒有被廣泛利用。

2.3 飼料化利用研究

蔬菜廢棄物用作畜禽飼料在我國有著久遠(yuǎn)的歷史。在我國畜牧業(yè)發(fā)展早期，農(nóng)村家庭的蔬菜廢棄物經(jīng)常會直接投喂豬、羊、雞等動物，這在當(dāng)時對我國畜牧業(yè)的發(fā)展起著重要作用（李俊 等，2009）。但是蔬菜廢棄物中的木質(zhì)素與糖結(jié)合在一起，增加了動物瘤胃中的微生物和酶對其分解難度，且蔬菜廢棄物蛋白質(zhì)含量低，一些必需的營養(yǎng)元素缺乏，直接飼喂不能被動物高效吸收利用；另外，攜帶病蟲害的廢棄物直接飼養(yǎng)畜禽，可能會危害動物健康（陳智遠(yuǎn) 等，2010）。

隨著科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，研究人員利用生物或物理技術(shù)對蔬菜廢棄物進(jìn)行處理，將蔬菜廢棄物中的糖、蛋白質(zhì)、半纖維素、纖維素等物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轱暳希谝欢ǔ潭壬咸嵘暳系酿B(yǎng)分、降低動物飼養(yǎng)成本（李敏和王海星，2012；戚如鑫 等，2018）。目前，主要的飼料化方式有青貯和加工飼料蛋白、飼料粉等。青貯處理可以延長飼料儲存時間，并提升飼料的適口性和營養(yǎng)價值，有助于動物采食量的提升；加工成飼料蛋白、飼料粉，可以提升動物的消化能力和動物產(chǎn)品的品質(zhì)。這兩種方式一定程度上解決了直接飼喂時存在的問題，是蔬菜廢棄物飼料化利用的有效途徑。張繼等（2007）以高山娃娃菜廢棄物為主要原料，采用不滅菌固體發(fā)酵工藝生產(chǎn)飼料粗蛋白，并確定了發(fā)酵的最佳菌種組合及最佳接種量、接種比例。楊富民等（2014）研制蔬菜飼料化生產(chǎn)線，把蔬菜廢棄物加工成了一種能為畜禽補(bǔ)充維生素的耐貯藏、適口性好的塊狀粗飼料。申海玉等（2016）用青花菜莖葉飼料粉飼喂雛鴨，發(fā)現(xiàn)添加青花菜莖葉飼料粉顯著提高了淀粉酶和胰蛋白酶的活性，從而提高了雛鴨的消化性能。飼料化利用是蔬菜廢棄物處理的一種有效新途徑，但是飼料化工藝要求較高，受限因素較多，需因地制宜發(fā)展。

2.4 其他資源化利用研究

蔬菜廢棄物秸稈中N、P、K平均含量分別為3.45%、0.84%、2.46%，pH值約為7，將其粉碎打成2 cm3大小的顆粒，經(jīng)生物處理分解，再脫水、發(fā)酵、精磨，可制成營養(yǎng)土或育苗基質(zhì)應(yīng)用。李瑞琴等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，以蔬菜廢棄物為原料的基質(zhì)對番茄生長和產(chǎn)量均有明顯促進(jìn)作用，其中蔬菜廢棄物∶玉米秸稈∶牛糞∶發(fā)酵菌劑為100∶4∶2∶0.5的基質(zhì)配方最優(yōu)。何宗均等（2016）研究表明，蔬菜廢棄物腐熟育苗基質(zhì)對番茄幼苗生長的促進(jìn)作用優(yōu)于市場購置的育苗基質(zhì)。在山東壽光，將蔬菜廢棄物秸稈加工成基質(zhì)是其再利用的主要途徑之一。

茄子秸稈和辣椒秸稈的熱值是蔬菜秸稈中最高的，適合炭化加工成木炭。在壽光，這兩種蔬菜的主生產(chǎn)區(qū)孫家集街道，將茄子和辣椒秸稈收集送至華源秸稈利用有限公司，經(jīng)粉碎烘干、高溫碳化、壓縮成型等流程，制成木炭。該模式每小時能消化秸稈7 t，每7 t秸稈能產(chǎn)出1 t木炭，有效實(shí)現(xiàn)了廢棄物的循環(huán)利用（李培之，2017）。

3 關(guān)于蔬菜廢棄物資源化高效利用的思考

蔬菜廢棄物具有“雙重性”，無序堆放會浪費(fèi)資源、污染環(huán)境，合理開發(fā)將會變廢為寶，成為一個很大的資源庫。傳統(tǒng)處理方式易造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，不利于蔬菜清潔生產(chǎn)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此實(shí)現(xiàn)蔬菜廢棄物資源化高效利用是目前我國亟須解決的問題。

自20世紀(jì)80年代開始，國外就陸續(xù)著手對蔬菜廢棄物處理方法進(jìn)行專門研究，主要有好氧堆肥（Kulcu et al.，2008）、厭氧消化（Converti et al.，1999；Chen et al.，2008）、好氧—厭氧聯(lián)合處理（Cecchi et al.，1990）和生產(chǎn)飼料（Esteban et al.，2007）等方法。目前發(fā)達(dá)國家在蔬菜廢棄物的利用技術(shù)方面已趨于成熟，處理方法總體可分為秸稈還田循環(huán)利用和秸稈離田產(chǎn)業(yè)化利用兩大類（孫寧等，2016）。近年來，我國在蔬菜廢棄物資源化利用上已開展了大量研究，且已有成果應(yīng)用于生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)蔬菜廢棄物資源化利用。但是，在應(yīng)用設(shè)備、應(yīng)用技術(shù)和應(yīng)用方式上仍存在很多局限性，為進(jìn)一步探索適合我國國情的發(fā)展模式，在繼續(xù)探尋與創(chuàng)新蔬菜廢棄物資源化高效利用途徑時，應(yīng)結(jié)合我國蔬菜廢棄物的來源與特點(diǎn)，充分考慮廢棄物產(chǎn)生情況和廢棄物種類、當(dāng)?shù)卣叩龋瑑?yōu)化或開發(fā)適宜的資源化利用方法，以實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)和資源高效利用的目的。① 基于不同利用途徑的基礎(chǔ)研究成果，借鑒發(fā)達(dá)國家蔬菜廢棄物利用先進(jìn)經(jīng)驗，加大配套工藝研究和設(shè)備研發(fā)力度，鼓勵研制和應(yīng)用高效生產(chǎn)設(shè)備，推動廢棄物處理的技術(shù)創(chuàng)新和裝備化水平提高。如在加大液肥化（新途徑）發(fā)酵裝置及配套溶氧、溫度自動監(jiān)測裝置研發(fā)的同時，也加大液肥生產(chǎn)相關(guān)技術(shù)的研究，為推廣蔬菜廢棄物高效化、輕簡化、自動化的利用模式打下牢固基礎(chǔ)。② 構(gòu)建循環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)集成路線。利用工程技術(shù)和農(nóng)業(yè)技術(shù)相結(jié)合，按照“整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、再生”的原則，將蔬菜生產(chǎn)管理技術(shù)和廢棄物資源化處理技術(shù)優(yōu)化整合，構(gòu)建蔬菜廢棄物資源化高效利用生態(tài)模式和循環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。結(jié)合現(xiàn)代園區(qū)中水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用，建立“蔬菜廢棄物液化+有機(jī)水肥一體化”的資源化利用與水肥高效管理模式，實(shí)現(xiàn)蔬菜廢棄物無害化、資源化處理與現(xiàn)代園區(qū)水肥高效管理的一體化，利于促進(jìn)規(guī)模化蔬菜園區(qū)實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)。③ 因地制宜，根據(jù)蔬菜廢棄物來源的區(qū)域特點(diǎn)、種類特點(diǎn)和季節(jié)性特點(diǎn)，選用合適或創(chuàng)新的處理方法（一種或多種混用）。在田間或大型園區(qū)中，可鼓勵利用“直接還田+生物菌劑+高溫悶棚”技術(shù)，對秸稈進(jìn)行就地加工，避免秸稈運(yùn)輸、轉(zhuǎn)場，縮減作業(yè)環(huán)節(jié)。在個體小型溫室或蔬菜集散地，積極推行蔬菜廢棄物離田產(chǎn)業(yè)化利用。如葉菜類蔬菜集中收獲的季節(jié)，在產(chǎn)區(qū)和集散地可利用液肥化處理方式；秸稈類蔬菜集中地區(qū)可根據(jù)具體情況施行堆肥化+沼氣化共同利用模式；能加工生產(chǎn)飼料的蔬菜廢棄物，可分揀并集中飼料化處理。④ 政府制定政策和配套資金支持，首先在典型的蔬菜主產(chǎn)區(qū)和大型蔬菜集散地建立適宜的廢棄物處理中心，示范應(yīng)用蔬菜廢棄物的資源化高效利用模式；積極鼓勵秸稈利用的相關(guān)企業(yè)發(fā)展，引導(dǎo)該類企業(yè)與蔬菜生產(chǎn)園區(qū)、批發(fā)市場及農(nóng)產(chǎn)品加工廠等加強(qiáng)合作，促進(jìn)互利共贏；加大宣傳力度，增加企業(yè)和個人資源化利用意識。