蔬菜秸稈廢棄物資源化利用現狀

馮磊 李妍 梁學強 李琳 李航 李錦

摘 要： 聚焦蔬菜秸稈廢棄物無序排放、環境二次污染、資源化率低等問題，從宏觀層面多維度提出針對蔬菜秸稈廢棄物資源化利用過程中的生態環境效應?農民?政策的評價及對策，對提高農村人居環境整治、培養新型農民、抑制秸稈焚燒、促進節能固碳減排、改善農業農村生態環境面貌、提高本地及全國蔬菜秸稈廢棄物處理水平和美麗鄉村的可持續發展等方面具有重要意義。

關鍵詞：蔬菜；秸稈；資源化利用；有機肥

中圖分類號：X712文獻標識碼：A文章編號：2095-1795（2023）11-0058-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2023.11.010

0 引言

農作物秸稈中含有豐富的有機質，以及氮、磷、鉀等營養元素，是可利用的有機肥料來源。秸稈肥料化作為秸稈重要利用方式之一，不僅可以產生較大的經濟效益，還可以獲得較好的環境效益和社會效益。但在實際農業生產中，由于受消費觀念、農業生產、農民生活方式的影響，大田和蔬菜秸稈資源完全處于高消耗、高污染、低產出的狀況。此外，秸稈焚燒問題仍屢禁不止。農業是實現碳達峰、碳中和的重要領域，推進農業領域碳達峰、碳中和，是加快農業生態文明建設的重要內容，也是全面應對氣候變化的重要途徑。本研究針對蔬菜秸稈廢棄物無序排放、環境二次污染、資源化率低等問題，闡述了蔬菜秸稈廢棄物來源、資源化利用現狀及肥料化技術及應用；為了解農戶和農技人員的認知情況，分別對化肥與食品安全關系、化肥對土壤的危害、有機肥相關政策，以及對生產有機肥原料和有機肥在減排固碳了解情況等進行問卷調查；通過對蔬菜秸稈廢棄物肥料化利用影響因素分析，提出發展對策與建議。

1 來源

蔬菜秸稈廢棄物主要來源于蔬菜種植地、集散地、加工地、菜市場、餐飲行業及家庭等。其中收獲環節中沒有商品價值的葉片及根莖等占廢棄物總體的42%～60%[1]。從全國地域分布來看，蔬菜秸稈廢棄物主要來源于環渤海、黃淮海地區，長江中下游及西北地區[2]。以環渤海地區為例，蔬菜秸稈廢棄物主要來源于河北省、天津市和北京市，自2011 年以來，河北省蔬菜秸稈廢棄物資源量平均以每年4.26 萬t 的速度增加，2016 年蔬菜秸稈廢棄物資源量達到230.37 萬t，比2011 年增加10.96%[3]。2020 年北京市設施蔬菜播種面積29 010 hm2，按產生尾菜45 t/hm2 計算，全市年均可產生尾菜類廢棄物130.55 萬t[4]。天津市蔬菜秸稈廢棄物平均41.63 t/hm2，“十二五”期末，設施種植業達5 萬hm2，按1 年種2 茬蔬菜計算，則年產蔬菜秸稈廢棄物416.3 萬t[5]。

2 資源化利用現狀

蔬菜秸稈廢棄物處理與利用模式主要有6 種[6]。

（1）秸稈碳化模式。將現有的蔬菜秸稈資源，特別是木質化程度較高的蔬菜秸稈進行高溫碳化處理，使其轉化為另一種資源。

（2）秸稈有機肥模式。將各類蔬菜秸稈，通過生物發酵技術制成有機肥，實現循環利用。

（3）秸稈沼氣?有機肥模式。利用蔬菜秸稈、畜禽糞污等廢棄物生產沼氣用于生產與生活，沼渣、沼液可作為肥料用于農業生產。

（4）秸稈固化模式。將大批量蔬菜秸稈進行固化處理并送往生物發電廠燃燒發電，適用性廣泛，對秸稈無特殊要求。

（5）秸稈生物質油模式。將秸稈粉碎成3～5 mm的顆粒，在厭氧條件下發生熱解反應生成可冷凝氣體、不可冷凝氣體和碳粉，可冷凝氣體經快速冷凝液化成生物質油。

（6）秸稈就地漚堆還田模式。將大棚內的蔬菜秸稈廢棄物添加畜禽糞便和生物菌進行高溫悶棚發酵，形成有機肥還田。

從目前行業發展及應用范圍來看，好氧發酵肥料化是處理蔬菜秸稈廢棄物的主要模式。以蔬菜秸稈廢棄物為原料在發酵工藝優化過程中通過不同配比和調控措施可降低溫室氣體排放[7]。蔬菜秸稈廢棄物有機肥可有效提升作物的產量和品質，對改善土壤理化指標及微生物性狀具有良好的效果，并優于商品有機肥。另外，蔬菜秸稈廢棄物有機肥的施用可通過直接或間接增加外源有機碳的投入或影響土壤穩定性進而影響土壤固碳速率。化肥配施有機肥對土壤的固碳作用最大，同時還可降低土壤N2O 的排放[8]。

3 肥料化技術及應用分析

3.1 肥料化技術

現階段蔬菜秸稈的處理方法主要有填埋、直接還田、厭氧沼氣發酵、飼料生產和堆肥化處理。堆肥好氧發酵是一種古老而新穎的處理方式，發達國家堆肥好氧發酵技術已逐漸成熟，形成以好氧堆肥技術為核心的高效處理技術系統及解決方案，涵蓋技術、運營、管理和規范等各個方面，成為歐美國家處理有機廢棄物的基本選擇之一。國內外主要堆肥系統可分為條垛式、靜態垛式和反應器系統，具體對比如表1 所示。國外在現代化好氧堆肥的發展中始終緊密結合高品質產品研發和農業生產實際的需要，已經在有機廢棄物的好氧生物降解預測模型研究、可控工程參數（溫度、水分、pH 值、氧濃度等）評估和控制、堆肥產品品質提升、行業專用有機肥產品及專用生物菌劑研制等方面獲得了較大的發展。

3.2 有機肥用途

蔬菜秸稈廢棄物有機肥用途主要體現在3 方面[9]。

（1）提高農作物品質。蔬菜秸稈廢棄物的含水率90% 左右，養分含量較高，以干基計算，全氮含量2.02%～ 5.69%、全磷含量0.29%～ 3.25%、全鉀含量0.49%～ 5.37% 及碳氮比值8.27～ 22.35[10]。季云美等[11] 研究了蔬菜秸稈肥料對小白菜的品質和產量的影響，相比不施肥對照組，施用有機肥可提高作物中可溶性糖含量42.1%，同時增產168%。劉杰等[12] 研究了秸稈肥料對大豆品質和產量的影響，相比常規施肥，施用秸稈肥料后作物中粗蛋白增加1.04%，同時粗脂肪減少0.2%，產量增加11.1%。谷潔等[13] 以秸稈和畜禽糞便為有機原料生產有機肥，在冬小麥生產上的應用試驗表明，具有良好的增產效果。另外，施用一定量的尾菜有機肥能夠提升作物的產量和品質，如可實現甜瓜增產3.80%～14.98%、番茄增產4.38%～6.47%，提升甜瓜和番茄的可溶性固形物和維生素C 含量，降低硝酸鹽含量[14]。綜上所述，利用蔬菜秸稈廢棄物生產的有機肥施用后，可以有效提高作物產量和品質。

（2）改善土壤理化性狀。李國學等[15] 利用秸稈堆肥生產的有機肥對白菜進行了栽培試驗，結果顯示，在一定程度上可提高土壤的有機質、全氮、速效磷和速效鉀等含量。張新建等[16] 研究結果表明，施用尾菜有機肥能明顯提升土壤中的有機質和養分含量。任宏飛等[17] 研究了有機肥/秸稈替代化肥模式對設施蔬菜土壤線蟲、群落結構和生態指數的影響，結果表明，在N、P2O5 和K2O 投入量不變的情況下，有機肥/秸稈替代化肥模式可促進土壤有益線蟲（食細菌/真菌線蟲、捕食/雜食性線蟲）生長繁殖，并可降低土壤有害植食性線蟲相對豐度，對土壤有害植食性線蟲起到一定的抑制作用。綜上所述，有機肥/秸稈替代化肥模式，尤其是配施高量有機肥模式和配施秸稈模式，可優化土壤線蟲群落結構，降低土壤環境的受干擾程度，改善土壤的質量，使設施蔬菜土壤生態系統向穩定健康的方向發展。

（3）促進土壤固碳和溫室氣體減排。通過施用蔬菜秸稈廢棄物有機肥可直接或間接增加外源有機碳的投入進而影響土壤固碳速率。化肥配施高量有機肥一方面向土壤中投入了大量的有機質，另一方面有機質與化學肥料的共同作用使得有機質更易固定在土壤中，從而顯著增加土壤活性有機碳含量，提高土壤碳庫管理指數。趙金瑋[10] 研究了不同比例化肥與有機肥配施條件下土壤活性有機碳含量的變化，相較于施用有機肥、秸稈還田及免耕等技術，單施化肥處理的土壤固碳速率最低（年均129 kg/hm2），化肥配施有機肥對土壤的固碳作用最大，同時還可降低土壤N2O 的排放。

4 農戶對蔬菜秸稈有機肥認知程度

農戶對肥料的認知程度決定肥料的施用情況，農戶對化肥問題了解的越深刻，對有機肥優點的認識越充分，有機肥認可度就會越高，施用有機肥幾率也就越大，越有利于有機肥的推廣。為了解涉農群體的認知情況，分別對化肥與食品安全關系、化肥對土壤的危害、有機肥相關政策了解情況等進行問卷調查（在天津市發放超過200 份調查問卷， 收到有效問卷200 份）[14]。由表2 可知，大多數農戶知道化肥會在一定程度上危害食品安全，但了解不深入，深入了解化肥危害食品安全原因的農戶占極少數（了解比較多的都是大型設施園區種植戶），還有一部分農戶對此不了解，說明農戶對化肥會產生食品安全問題認識不夠充分。而在化肥對土壤的危害上，大部分農戶認識到化肥會對土壤造成傷害，是由于在利用化肥種植過程中農戶能更直觀地發現土壤肥力下降、土壤板結等問題。

針對農技人員是否了解有機肥對食品安全、固碳減排等方面之間的關聯，發放了150 份調查問卷。由表3 可知，天津市基層農技人員顯示出較高的技術素養，對化肥和食品安全的認知水平、了解程度都比較深入，比較清楚長期施用化肥會對農業土壤造成損害。

但是在施用有機肥的好處及相關政策方面也存在一定的短板。多數農技人員都了解施用有機肥的優勢，對農業生產和環境十分有益，占比達60% 以上；但在施用有機肥政策方面了解的卻很少，這也側面說明相關部門對施用有機肥的政策宣傳力度不夠、培訓深度不足。

5 肥料化利用影響因素分析

由于蔬菜種植區的復種指數較高，直接還田可能出現重金屬富集等現象。此外，有機肥料施用量從1949 年的99.9% 下降至2003 年的25%，這直接導致土壤耕地質量急劇下降，有機質含量<3%[12]。如果有機肥施用量占化肥施用量的10%，市場需求量將達到1 400 萬t/年[13]。因此，未來有機肥將呈現連年增長的趨勢，利用蔬菜秸稈廢棄物生產有機肥市場潛力巨大。但現階段發展蔬菜秸稈廢棄物生產有機肥仍存在很多問題和挑戰。

（1）蔬菜秸稈廢棄物產量季節性波動明顯。在蔬菜生產旺季（一般6—8 月、10—11 月），蔬菜廢棄物產生量也較大，加重了蔬菜秸稈廢棄物設備的處理壓力，而在蔬菜生產淡季，處理設備得不到原材料的持續供應，導致限產或停產。同時蔬菜秸稈廢棄物因本身具有易腐易爛的特點，也不能將生產旺季的蔬菜秸稈廢棄物保存至淡季。

（2）蔬菜秸稈廢棄物收集、貯運、分揀困難。蔬菜種植有區域性的特點，農戶為了節省人力和物力，經常將蔬菜秸稈廢棄物隨意傾倒在產地附近，并且比較分散，這樣收集起來非常困難。同時，農戶傾倒的蔬菜廢棄物還有可能跟其他垃圾混合在一起，在收集處理時需要先進行分選，又增加了處理成本。

（3）企業處理蔬菜秸稈廢棄物缺乏積極性。由于蔬菜秸稈廢棄物收集、分揀等比較困難，增加了處理成本，同時企業處理蔬菜秸稈廢棄物后生產出的產品銷售渠道單一，群眾認可度低，而政府在蔬菜秸稈廢棄物處理方面補貼有限，所以企業積極性較低。

（4）蔬菜秸稈廢棄物處理及資源化利用模式實踐經驗不足。傳統的蔬菜秸稈廢棄物處理方式還比較普遍，政府推動綠色安全處理模式比較困難。從目前處理技術和運行成本看，好氧堆肥處理模式是蔬菜秸稈廢棄物較好的處理方式，但是堆肥工藝、產品的質量標準還需要進一步完善。

（5）農戶對有機肥認可程度不高。通過問卷調查，30% 的農戶認為有機肥與化肥相比價格高，與化肥種植農作物相比利潤空間小；17% 的農戶認為有機肥來源不明確，對于有機肥較難辨別真假優良；23% 的農戶被有機商品銷售難困擾，無法提供有機作物合理證明。

6 對策建議

（1）加強監管與治理力度。加強蔬菜秸稈廢棄物源頭分類減量治理，引導農戶在蔬菜拉秧后清除塑料繩、石塊等雜物后再進行后續處理利用，以降低設備處理故障率，提高肥料品質，降低廢棄物的處理與利用成本。政府部門加強對有機肥生產企業和銷售點的監管，對生產和銷售假冒偽劣產品的行為嚴肅處理，同時對農戶進行有機肥購買培訓，使其能夠買到質量可靠的有機肥，切實保障農戶的合法權益。

（2）引進綠色生產技術，加強對蔬菜秸稈制肥的技術支持與支撐。農業農村部門應擔任技術支撐方，擔起責任，建立農業綠色發展技術體系，引進有機肥施用技術，保證綠色有機肥施用技術的推廣力度，助力農業生產節本增效，做好示范，從根本上影響、引領、帶動農戶改變施肥方式。

（3）加大政策激勵力度。鼓勵因地制宜制定蔬菜秸稈廢棄物處理的相關政策，將蔬菜秸稈廢棄物納入秸稈政策補貼范疇。加大蔬菜秸稈廢棄物處理的企業、合作社、農戶及科技示范項目的財政支持和財政資金補貼力度，同時鼓勵和引導農民施用有機肥替代部分化肥，推動農戶施用蔬菜秸稈廢棄物有機肥，促使農業生產向綠色農業轉型。

（4）積極開展宣傳培訓。協同推進各部門、各農業主體開展合作，促進農戶自愿選擇施用有機肥。農業技術推廣部門定期開展農業綠色發展知識的宣傳和培訓，構建起信息平臺，使農戶了解施用有機肥對環境的保護作用和對農業的增效作用，改變傳統生產方式，實現農業綠色高質量發展。

參考文獻

王健君，陳乃實，趙麗娜，等．我國蔬菜廢棄物資源化高效利用潛力分析[J]．農村實用技術，2021（5）：139-140．

紀龍，李崇光，章勝勇．中國蔬菜生產的空間分布及其對價格波動的影響[J]．經濟地理，2016，36（1）：148-155．

JI Long， LI Chongguang， ZHANG Shengyong． The spatial distributionof vegetable production in China and its impact on vegetable pricevolatility[J]．Economic Geography，2016，36（1）：148-155．

段亞軍，張惠，呂詩，等．河北省不同蔬菜種類廢棄物資源量、分布特征及肥料化利用潛力分析[J]．中國蔬菜，2020（10）：77-82．

DUAN Yajun， ZHANG Hui， LV Shi， et al． Analysis on quantity，distribution characteristics and utilization as resource manure potential ofdifferent kinds vegetable wastes in Hebei Province[J]． China Vegetables，2020（10）：77-82．

國家統計局北京調查總隊． 北京統計年鑒2021 年[EB/OL]．https：//nj.tjj.beijing.gov.cn/nj/main/2021-tjnj/zk/indexch.htm．

何宗均，梁海恬，李峰．天津地區蔬菜種植廢棄物產生情況初步調查[J]．中國農學通報，2017，33（21）：33-37．

HE Zongjun， LIANG Haitian， LI Feng． The quantity of vegetablewaste in tianjin： a preliminary investigation[J]． Chinese AgriculturalScience Bulletin，2017，33（21）：33-37．

宋玉晶，柴立平．我國蔬菜廢棄物綜合利用模式分析：以壽光為例[J]．中國蔬菜，2018（1）：12-17．

楊巖，孫欽平，李妮，等．不同過磷酸鈣添加量對蔬菜廢棄物堆肥的影響[J]．農業資源與環境學報，2017，34（1）：66-72．

YANG Yan， SUN Qinping， LI Ni， et al． Effects of different additionamounts of superphosphate on vegetable waste compost[J]．Journ- al of Agricultural Resources and Environment，2017，34（1）：66-72．

王樹會，陶雯，梁碩，等．長期施用有機肥情景下華北平原旱地土壤固碳及N2O 排放的空間格局[J]． 中國農業科學， 2022，55（6）：1 159-1 171．

WANG Shuhui，TAO Wen，LIANG Shuo，et al．The spatial characteristicsof soil organic carbon sequestration and N2O emission with longtermmanure fertilization scenarios from dry land in north chinaplain[J]．Scientia Agricultura Sinica，2022，55（6）：1 159-1 171．

劉佳豪，姚昕，翟勝，等．我國蔬菜廢棄物資源化利用技術分析及展望[J]．農業資源與環境學報，2020，37（5）：636-644．

LIU Jiahao， YAO Xin， ZHAI Sheng， et al． Analysis and prospectsfor resource utilization of vegetable waste in China[J]．Journal of AgriculturalResources and Environment，2020，37（5）：636-644．

趙金瑋．有機肥與化肥配施對黑土肥力的影響[D]．哈爾濱：東北農業大學，2009．

ZHAO Jinwei． Effects of organic manure andinorganic fertilizer combinationonincreasing fertility of black soil [D]．Harbin：Northeast AgriculturalUniversity，2009．

季云美，任旭琴．不同肥料對小白菜產量及品質的影響[J]．江蘇農業科學，2004，32（6）：38-39．

劉杰，張穎，曾憲鋒，等．有機?無機復混肥對大豆產量和品質的影響[J]．大豆通報，2002（1）：10，14．

谷潔，高華，李鳴雷，等．有機無機復混肥對冬小麥產量及其水分利用效率的影響[J]．西北農林科技大學學報（自然科學版），2004（2）：65-68．

GU Jie，GAO Hua，LI Minglei，et al．Effect of organic-inorganic fertilizerson the yield and water use efficiency of winter wheat[J]．Journalof Northwest A & F University （Natural Science Edition），2004（2）：65-68．

寇枝楠，陳一鳴．設施蔬菜有機肥施用行為研究[J]．農村經濟與科技，2021，32（5）：16-18．

李國學，孫英，丁雪梅，等．不同堆肥及其制成低濃度復混肥的環境和蔬菜效應的研究[J]．農業環境保護，2000（4）：200-203．

LI Guoxue，SUN Ying，DING Xuemei，et al．Effects of compostingorganic compound fertilizers on vegetables and soil environment[J]．Agro-Environmental Protection，2000（4）：200-203．

張新建，高賢彪，陳秋生，等．尾菜有機肥對甜瓜和番茄產量、品質及土壤養分的影響[J]．山西農業科學，2021，49（ 8）：965-969．

ZHANG Xinjian，GAO Xianbiao，CHEN Qiusheng，et al．Effects ofvegetable waste organic fertilizer on soil nutrients， yield and quality ofmelon and tomato[J]． Journal of Shanxi Agricultural Sciences， 2021，49（8）：965-969．

任宏飛，高偉，黃紹文，等．設施蔬菜有機肥/秸稈替代化肥模式對土壤線蟲群落的影響[J]． 植物營養與肥料學報， 2020，26（7）：1 303-1 317．

REN Hongfei， GAO Wei， HUANG Shaowen， et al． Effects of partialsubstitution of chemical fertilizer with manure and/or straw on soilnematode community in greenhouse vegetable production[J]．Journal ofPlant Nutrition and Fertilizer，2020，26（7）：1 303-1 317．