咖啡渣在農業領域再利用的研究進展

摘要""本文對咖啡副產品咖啡渣的理化特性以及資源再利用潛力進行了綜述。咖啡渣富含有機質、碳、氮、磷和鉀等營養元素，其多孔性使其成為一種良好的土壤改良劑。土壤改良方面，咖啡渣能夠改善土壤結構、提高土壤肥力和調節土壤pH。肥料應用方面，咖啡渣能夠改善土壤的物理性質，其緩釋效應為作物提供了穩定而持久的營養，有助于減少養分的流失和揮發，從而提高肥料的利用效率。咖啡渣資源再利用有助于減少農業廢棄物帶來的環境負擔，實現農業副產品的循環利用；同時其通過改善土壤條件來促進作物的根系擴展和養分吸收，以進一步提高作物產量和質量。本文為實現咖啡渣的高效化利用、促進農業可持續發展提供參考。

關鍵詞""咖啡渣；資源再利用；土壤改良；肥料應用

中圖分類號""S641.2 """"""文獻標識碼""A """"""文章編號""1007-7731（2025）07-0082-05

DOI號""10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.07.020

Research progress on the reuse of coffee grounds in agricultural field

WANG Enze """FAN Jinrong """YUAN Shichen """SA Rina

（College of Horticulture and Landscape Architecture， Heilongjiang Bayi Agricultural University， Daqing 163319， China）

Abstract "The physical and chemical properties of coffee grounds， as a by-product of coffee， and the potential of resource reuse were reviewed. Coffee grounds are rich in nutrients such as organic matter， carbon， nitrogen， phosphorus and potassium， and their porous nature makes them a good soil amendment. In soil improvement， coffee grounds can improve soil structure， increase soil fertility and adjust soil pH. In terms of fertilizer application， coffee grounds can improve the physical properties of the soil， and its slow-release effect provides stable and lasting nutrition for crops， helps to reduce the loss and volatilization of nutrients， and thus improves the utilization efficiency of fertilizers. The reuse of coffee grounds resources helps reduce the environmental burden caused by agricultural waste and realize the recycling of agricultural by-products. At the same time， it promotes the root expansion and nutrient absorption of crops by improving soil conditions， so as to further improve crop yield and quality. This paper provides a reference for realizing the efficient utilization of coffee grounds and promoting the sustainable development of agriculture.

Keywords "coffee grounds; resource reuse; soil improvement; fertilizer application

咖啡渣是咖啡煮制或沖泡后剩余的固體顆粒，主要由咖啡豆的纖維素殘留物、蛋白質和油脂等組成。隨著咖啡產品消費量的迅速增長，其副產物咖啡渣的量快速上漲^[1]。目前，咖啡渣的處理方式主要包括直接填埋、焚燒和資源回收與再利用等。隨著大眾環保意識的增強，對咖啡渣再利用潛力的探索廣受關注，如作為肥料、除臭劑、清潔劑和護膚品原料等。王怡等^[2]利用咖啡渣對棉織物進行染色，提高了廢棄咖啡渣的回收利用率以及附加價值；王憲文等^[3]研究表明，咖啡副產物具有制作動物飼料、制備工業酶與培養基、生物乙醇以及進行釀酒等功能。相比之下，資源回收與再利用則能夠減少廢棄物的產生，減少環境污染，同時實現資源利用的最大化。本文分析了咖啡渣的理化特性以及資源再利用的潛力，旨在揭示咖啡渣在農業領域的應用價值，為咖啡渣的環保處理和資源化利用提供參考。

1 咖啡渣的理化特性

咖啡渣作為咖啡加工過程中的主要副產品，具有獨特的理化特性。其含有糖類、脂肪、蛋白質、維生素及有機酸等，其中蛋白質、多糖類含量較高，脂肪含量較低。此外，咖啡渣還含有綠原酸、咖啡酸、阿魏酸等多酚類活性成分，具備抗菌、抗病毒及抗氧化等功效，因此，其可應用于生物醫藥和化妝品領域^[4]。咖啡渣中富含有機質、碳、氮、磷和鉀等營養元素，因此，其可作為肥料為植物提供一定的養分，并改善土壤的肥力。咖啡渣內部具有豐富的孔隙結構，這種多孔性使其具有一定的吸附能力，能夠吸附異味、色素等，經過加工處理的咖啡渣可廣泛應用于水處理、空氣凈化等環境治理領域。咖啡渣的密度相對較低，一般在0.2～0.5 g/cm3，這一物理特性為咖啡渣提高燃燒效率提供了有利條件，Harsono等^[5]研究認為，咖啡渣具有作為可再生燃料的潛力。咖啡渣pH呈酸性，可為藍莓、茶樹等喜酸性作物創造適宜的生長條件。

2 咖啡渣的再利用潛力

咖啡渣的有效利用對于減少廢棄物和資源浪費具有重要意義。Dal-bó等^[6]分析了咖啡渣的特性，并探討了其作為可再生能源輔助材料的潛力。咖啡渣不僅含有可轉化為能源的有機物質，還富含多種營養元素，這些特性使其具有多重應用價值。莊圣煒等^[7]研究表明，咖啡渣經過加工處理，可轉化為活性炭等高附加值產品，其廣泛應用于水處理、空氣凈化和其他環境治理領域。施金杰等^[8]研究表明，咖啡渣內含有豐富的油脂，可以通過熱裂解和化學轉化制作咖啡油和生物柴油等產品。張馨月等^[9]研究發現，咖啡渣可以作為功能性飼料添加劑。咖啡渣還可作為土壤改良劑，將其施入土壤，能有效提高土壤的有機質含量，改善土壤結構，促進作物生長。其作為土壤改良劑施用能有效減少作物對化學肥料的依賴，減少農業生產可能給環境帶來的不良影響。咖啡渣的循環利用減少了廢棄物的排放，實現了資源利用的最大化，同時促進了經濟、社會和環境的協調發展。咖啡渣的循環利用模式展現了農業副產品在農業可持續發展中的重要作用。

2.1 土壤改良潛力

2.1.1 改善土壤結構 咖啡渣作為一種有機廢棄物，在土壤結構改良方面展現出較大的應用潛力。Cervera-mata等^[10]研究發現，咖啡渣作為有機肥料施入土壤，對土壤肥力和生菜生長有積極影響。咖啡渣的顆粒結構有助于打破土壤板結，增加土壤的孔隙度，從而提高土壤的通氣性，使更多的氧氣到達根部，有利于促進根系的呼吸作用和養分吸收。Jení?ek等^[11]研究表明，施用咖啡渣能夠改善土壤的物理結構，其多孔性為土壤微生物提供了棲息地，有利于增強微生物活性和提高土壤生物多樣性。Alghamdi等^[12]研究證明，咖啡廢料具有作為土壤改良劑的潛力，可改善肥沃砂土的物理特性，并促進玉米生長。此外，咖啡渣分解過程中釋放的有機質能夠與土壤礦物質結合，形成穩定的團聚體，進一步提高土壤結構的穩定性。綜合來看，咖啡渣的合理施用不僅能為作物提供養分，還能通過改善土壤的物理結構，促進作物生長。這對于改善土壤理化性質、增強土壤微生物活性以及促進農業的可持續發展具有重要意義。

2.1.2 改善土壤肥力 咖啡渣的合理施用對提升土壤肥力具有明顯效果。Cervera-mata等^[13]研究認為，咖啡渣對改善土壤物理性質具有連續效應，能夠改善土壤結構并增加土壤中的有機碳含量。咖啡渣富含碳、氮、磷和鉀等營養元素，這些元素在土壤中經過微生物的分解和轉化，逐漸釋放出可被植物利用的養分，從而提高土壤的肥力。De等^[14]對咖啡渣的特性進行了分析，并探討了其在堆肥和土壤改良中的再利用，咖啡渣的有機質含量較高，其在土壤的分解過程有助于增加土壤有機質含量，提高土壤的保水性和保肥性。土壤有機質含量是土壤肥力的重要指標之一，其能夠促進土壤團聚體的形成，改善土壤的理化性質，增加土壤對養分的吸附和緩沖能力。咖啡渣中的有機質能增強土壤微生物的活性，微生物在分解有機質的過程中會產生多種生物活性物質，這些物質能夠促進作物根系的生長，提高作物對養分的吸收利用效率。此外，土壤微生物活性的增強有助于土壤中難溶性養分的轉化，進一步提高土壤的供肥能力。咖啡渣的施用促進了土壤有機質含量的增加，有效提升了土壤的肥力，進一步提高了作物的產量和品質。

2.1.3 改善土壤pH 咖啡渣具有調節土壤酸堿度的功能，Cervera-mata等^[15]研究發現，施用炭化和未炭化的咖啡渣會明顯影響土壤碳氮循環，同時具有調節土壤pH等作用。咖啡渣具有天然的酸性特征，能夠調節堿性土壤的pH，從而為茶樹、藍莓等喜酸性作物創造適宜的生長條件。Pérez-burillo等^[16]研究指出，咖啡渣可作為土壤有機改良劑，其施用需考慮的因素之一是對土壤pH的潛在影響。適量施用咖啡渣可以改善土壤的緩沖能力，減少因過量施用石灰等堿性物質而引起的土壤結構破壞。同時，咖啡渣中的有機酸能夠與土壤中的礦物質發生反應，釋放出植物可吸收的營養元素，如磷和鉀，從而提高土壤的肥力。應合理施用咖啡渣，避免施用過量導致土壤過酸化，影響作物生長和土壤微生物的平衡。依據土壤原始pH和作物需求合理控制咖啡渣的施用量和頻率，可有效調節土壤pH。通過科學合理的施用，咖啡渣可以作為一種有效的土壤改良劑，不僅能調節土壤pH，還可提高土壤的整體質量和作物的生產潛力。

2.2 肥料應用潛力

2.2.1 咖啡渣的養分釋放特性 咖啡渣作為一種富含有機物和多種營養元素的副產品，合理利用其在土壤中的養分釋放特性對發揮其作為有機肥料的潛力至關重要。Ciesielczuk等^[17]對咖啡渣與生物質灰混合制成的有機礦物肥料的有效性進行了評估，發現咖啡渣的緩慢分解特性有助于養分的持續釋放。這種緩慢釋放模式對于作物生長具有長期益處，其能夠提供穩定而持久的營養供給，減少養分的流失和揮發，從而提高肥料的利用效率。Ragauskait?等^[18]評估了咖啡渣作為有機肥料的應用效果，指出其中含有的氮、磷和鉀等主要植物營養元素以及多種微量元素可在土壤中逐漸釋放，以促進作物的健康生長。咖啡渣的養分釋放速率受多種因素影響，包括土壤溫度、濕度、pH以及微生物活性等。優化以上條件可以調節咖啡渣的分解速率，進而控制養分的釋放速率。咖啡渣的養分釋放特性使其成為一種理想的土壤改良劑。其不僅能夠為作物提供即時的養分，還能夠在生長周期內持續供應營養，有助于提高作物的產量和品質。因此，咖啡渣的養分釋放特性對于其作為肥料應用于農業生產具有重要意義。

2.2.2 與化學肥料的比較 咖啡渣作為一種有機土壤改良劑，與化學肥料相比具有獨特的優勢。Sánchez-reinoso等^[19]研究發現，咖啡渣中含有的營養成分可以改善土壤結構、增強土壤微生物的活性。與化學肥料相比，咖啡渣成本較低且具有長期的土壤改良效果，能夠減少對環境的負面影響，如化學肥料流失引起的水體富營養化問題。利用廢咖啡渣生產的蚯蚓糞肥可作為營養豐富的有機肥料，熟化后的咖啡渣可作為追肥施用，其可直接施用于耐咖啡因的植物。咖啡渣的合理施用有利于減少化學藥劑和無機肥料的施用量，減少廢棄物和溫室氣體排放^[20]。從成本效益角度分析，雖然化學肥料能迅速提供植物所需的營養，但其長期施用可能導致土壤退化。相反，咖啡渣作為一種可持續的有機資源，不僅能為作物提供必要的養分，還能改善土壤健康、提高土壤的自然肥力和生物多樣性。Mesmar等^[21]研究表明，咖啡渣具有替代可持續肥料的潛力，有助于改善植物的生長環境。化學肥料的不當施用可能會產生溫室氣體或造成其他形式的污染，而咖啡渣的再利用，有助于減少農業廢棄物帶來的環境負擔，實現農業副產品的循環利用。因此，咖啡渣資源的再利用不僅是一種節約成本的選擇，也是推動農業可持續發展和環境保護的重要措施之一。

2.2.3 對作物生長和產量的影響 咖啡渣作為一種有機廢棄物，在農業領域的應用日益廣泛。黃欣等^[22]研究表明，咖啡渣作為一種有效的栽培介質，對食用菌的生長和產量具有積極影響。咖啡渣的高有機質含量和緩沖特性為食用菌提供了良好的生長環境，有助于提高其產量。Takala^[23]探討了咖啡殼和果漿廢棄物作為土壤改良劑的利用情況，發現咖啡渣中含有的豐富營養物質可顯著促進作物生長，提高作物的光合效率和營養吸收能力。此外，咖啡渣的施用還能夠改善土壤結構，增加土壤的通氣性和保水性，為作物根系提供了更加健康的生長環境。Turek等^[24]研究發現，咖啡渣有利于改善砂土的保水性以及透氣性，從而提高作物生產力。咖啡渣對不同作物的生長周期和產量均表現出積極影響。在作物生長初期，咖啡渣提供的養分可以促進種子的萌發和幼苗的生長；在生長中期，咖啡渣通過改善土壤條件來促進作物的根系擴展和養分吸收；在生長后期，咖啡渣的持續養分供應有助于提高作物的產量和品質。然而，咖啡渣的應用需考慮作物的類型和土壤條件，以避免產生不利影響。

3 結論與展望

咖啡渣作為一種農業廢棄物，其減少對環境產生的不良影響是實現農業可持續發展的關鍵。Fernandes等^[25]研究指出，如果咖啡渣處理不當，可能會對生態系統造成不利影響，但通過合理的管理和再利用，可將其轉化為有價值的資源，減少對環境造成的負面影響。在農業生產中，咖啡渣可作為部分農藥的替代品，其含有的生物活性化合物使其成為一種天然農藥，能有效減少化學農藥的施用，降低對環境和人類健康的潛在風險。咖啡渣的高效化利用，展現了農業廢棄物在環境保護和循環經濟中的潛力。通過科學合理的應用，咖啡渣可以轉化為有益于環境和經濟發展的資源，實現農業廢棄物的減量化、資源化和無害化，為建設環境友好型社會做出貢獻。

咖啡渣的利用在生態農業中扮演著重要角色。Soares等^[26]研究指出，咖啡渣作為一種可再生資源，可用于生產生態多元醇，減少了對化石燃料的依賴，促進了生物降解塑料等環保材料的開發。這種應用體現了咖啡渣在推動可持續材料科學發展中的價值。周逸塵^[27]探討了咖啡渣的環保新用途，強調了其在土壤改良、作物生長促進以及作為天然農藥使用的潛力。在生態農業中，施用咖啡渣有助于提高土壤的有機質含量，改善土壤結構，降低土壤容重以及減少土壤水分、養分流失^[28]。生態農業中，咖啡渣的理化特性使其成為理想的土壤改良劑和作物生長促進劑。咖啡渣為土壤微生物提供了豐富的食物來源，增加了微生物多樣性，這對于維持土壤生態系統的平衡具有重要作用。此外，咖啡渣的養分釋放特性可為作物提供長期而穩定的營養供給，有助于提高作物的產量和品質。咖啡渣的利用為生態農業提供了一種高效的資源，有利于農業的可持續發展。將咖啡渣整合到農業生產中，可以促進農業生態系統的健康循環，提高農業生產的可持續性。

部分研究強調咖啡渣的直接施用可以迅速提升土壤肥力和作物產量，而也有研究指出過量或不當施用咖啡渣可能導致土壤過酸化、營養元素失衡甚至對作物生長產生負面影響。分歧原因可能與咖啡渣的化學成分差異、施用方法、作物類型、土壤類型以及氣候條件等多種因素有關。未來的研究需要進一步探討咖啡渣應用的最佳實踐方式，為農業廢棄物的高效化利用提供參考。現有研究已證實咖啡渣在農業中的潛在應用價值，但部分研究有待進一步深入。一是關于咖啡渣長期施用對土壤質量和作物生長的影響，特別是其對土壤微生物群落結構和功能的長期效應。二是針對不同作物種類對咖啡渣反應的適應性研究，未來研究應探索咖啡渣在多種作物上的應用效果，以及根據不同作物的需求調整合適的施用量和方法。三是咖啡渣與其他土壤改良劑如堆肥、生物炭等的組合施用效果。四是咖啡渣在不同土壤類型和氣候條件下的應用效果。通過深入以上研究方向，將豐富咖啡渣的農業應用途徑，推動其在實際生產中的廣泛應用。

綜上，本文分析了咖啡渣的理化特性以及資源再利用的潛力，咖啡渣富含有機質、碳、氮、磷和鉀等營養元素，具有多孔性，能夠改善土壤結構、增加土壤有機質含量，并提供植物生長所需的養分。其作為一種有機廢棄物在土壤改良和肥料應用方面表現出積極作用，咖啡渣的循環利用符合可持續發展和環保的理念，有助于減少農業廢棄物對環境產生的不良影響。咖啡渣的合理應用對優化農業生產方式和推動循環經濟具有重要意義。

參考文獻

[1] 任杰. 咖啡渣活性炭的制備、表征及吸附性能研究[D]. 廣州：廣東工業大學，2017.

[2] 王怡，楊豪祥，潘樺，等. 廢棄咖啡渣對棉織物的染色探討及性能分析[J]. 西部皮革，2024，46（24）：3-6，141.

[3] 王憲文，寸淑娟，楊艷，等. 咖啡副產物綜合利用現狀及研究進展[J]. 農業與技術，2024，44（20）：7-10.

[4] 張曉霞. 綠咖啡豆中綠原酸的提取純化及其提取物抗氧化活性的研究[D]. 南寧：廣西大學，2014.

[5] HARSONO S S. Biomass pellets fuel from coffee peels as a renewable energy source and its application in low emission stove[J]. IOP Conference Series：Earth and Environmental Science，2024，1356（1）：012061.

[6] DAL-Bó V，LIRA T，ARRIECHE L，et al. Process synthesis for coffee husks to energy using hierarchical approaches[J]. Renewable energy，2019，142：195-206.

[7] 莊圣煒，孫水裕. 咖啡渣制備活性炭及其在環境污染治理應用進展[J]. 廣東化工，2018，45（11）：110-113.

[8] 施金杰，喬慧，歐陽水平，等. 咖啡渣高值化利用研究進展[J]. 生物加工過程，2022，20（5）：521-529.

[9] 張馨月，劉海棠，劉忠. 咖啡渣作功能性飼料添加劑的研究現狀[J]. 黑龍江畜牧獸醫，2017（14）：177-180.

[10] CERVERA-MATA A，PASTORIZA S，RUFIáN-HENARES J á，et al. Impact of spent coffee grounds as organic amendment on soil fertility and lettuce growth in two Mediterranean agricultural soils[J]. Archives of agronomy and soil science，2018，64（6）：790-804.

[11] JENí?EK L，TUNKLOVá B，MALA?áK J，et al. Use of spent coffee ground as an alternative fuel and possible soil amendment[J]. Materials，2022，15（19）：6722.

[12] ALGHAMDI A G，ALOMRAN A，IBRAHIM H M，et al. Spent coffee waste-derived biochar improves physical properties，water retention，and maize （Zea mays"L.）"growth in sandy soil[J]. Scientific reports，2024，14：19753.

[13] CERVERA-MATA A，MOLINERO-GARCíA A，MARTíN-GARCíA J M，et al. Sequential effects of spent coffee grounds on soil physical properties[J]. Soil use and management，2023，39（1）：286-297.

[14] DE BOMFIM A S C，DE OLIVEIRA D M，WALLING E，et al. Spent coffee grounds characterization and reuse in composting and soil amendment[J]. Waste，2023，1（1）：2-20.

[15] CERVERA-MATA A，MONDINI C，FERNáNDEZ-ARTEAGA A，et al. Influence of the application of charred and uncharred spent coffee grounds on soil carbon and nitrogen cycles[J]. Archives of agronomy and soil science，2023，69（14）：3235-3251.

[16] PéREZ-BURILLO S，CERVERA-MATA A，FERNáNDEZ-ARTEAGA A，et al. Why should we be concerned with the use of spent coffee grounds as an organic amendment of soils？ a narrative review[J]. Agronomy，2022，12（11）：2771.

[17] CIESIELCZUK T，ROSIK-DULEWSKA C，POLUSZY?SKA J，et al. Assessment of effectiveness of organo-mineral fertilizer made of coffee spent grounds and biomass ash[J]. Journal of ecological engineering，2019，20（2）：73-78.

[18] RAGAUSKAIT? D，?LINK?IEN? R. Influence of urea on organic bulk fertilizer of spent coffee grounds and green algae Chlorella"sp. biomass[J]. Sustainability，2022，14（3）：1261.

[19] SáNCHEZ-REINOSO A D，áVILA-PEDRAZA E á，LOMBARDINI L，et al. The application of coffee pulp biochar improves the physical，chemical，and biological characteristics of soil for coffee cultivation[J]. Journal of soil science and plant nutrition，2023，23（2）：2512-2524.

[20] HORGAN F G，FLOYD D，MUNDACA E A，et al. Spent coffee grounds applied as a top-dressing or incorporated into the soil can improve plant growth while reducing slug herbivory[J]. Agriculture，2023，13（2）：257.

[21] MESMAR A K，ALBEDWAWI S T，ALSALAMI A K，et al. The effect of recycled spent coffee grounds fertilizer，vermicompost，and chemical fertilizers on the growth and soil quality of red radish （Raphanus sativus）"in the united Arab emirates：a sustainability perspective[J]. Foods，2024，13（13）：1997.

[22] 黃欣，朱雨婷，張鈺潔，等. 以咖啡渣為主料栽培食用菌的初步研究[J]. 揚州大學學報（農業與生命科學版），2020，41（1）：105-109.

[23] TAKALA B. Soil acidity and its management options in western Ethiopia：review[J]. Journal of environment and earth science，2019，9（10）：27-35.

[24] TUREK M E，FREITAS K S，ARMINDO R A. Spent coffee grounds as organic amendment modify hydraulic properties in a sandy loam Brazilian soil[J]. Agricultural water management，2019，222：313-321.

[25] FERNANDES A S，MELLO F C，THODE FILHO S，et al. Impacts of discarded coffee waste on human and environmental health[J]. Ecotoxicology and environmental safety，2017，141：30-36.

[26] SOARES B，GAMA N，FREIRE C S R，et al. Spent coffee grounds as a renewable source for ecopolyols production[J]. Journal of chemical technology amp; biotechnology，2015，90（8）：1480-1488.

[27] 周逸塵. 咖啡渣的環保新用[J]. 大科技（科學之謎），2015（11）：45.

[28] 黃一峰. 灌溉施肥下添加生物質對土壤入滲規律及水肥分布的影響[D]. 昆明：昆明理工大學，2020.

（責任編輯：吳思文）

基金項目"黑龍江省八一農墾大學博士啟動項目（XYB202116）。

作者簡介"王恩澤（2004—），男，黑龍江哈爾濱人，從事瓜類抗病育種研究。

通信作者"薩日娜（1988—），女，內蒙古通遼人，博士，講師，從事瓜類抗病育種研究。