蔬菜废弃物资源化高效利用方式分析.pdf

中国农学通报 2023 39 5 92 99 ChineseAgriculturalScienceBulletin 0 引言 蔬 菜 是 人 民 日 常 生 活 的 必 需 品 含 有 丰 富 的 维 生 素 矿物质等营养元素 蔬菜产业也是农村经济发展的 重 要 支 柱 自 改 革 开 放 以 来 中 国 蔬 菜 的 种 植 面 积 和 产 量 不 断 上 升 图1 据 中 国 农 业 展 望 报 告 2020 2029 2019 年 蔬 菜 种 植 面 积 已 突 破3 亿hm 2 全 年 蔬 菜 产 量 约7 2 亿t 人 均 鲜 食 消 费161 kg 国 家 农 业 科 技 园 区 聊 城 市 全 市 蔬 菜 种 植 面 积 达26 3 万hm 2 年 产 蔬 菜1720 万t 其 中 设 施 蔬 菜15 3 万hm 2 总 产1000 多 万t 居全国地级市第一 中国作为全球蔬菜生产和消费大 国 在蔬菜产量增加的同时 蔬菜废弃物 蔬菜收获 运 输 及 购 买 过 程 中 被 丢 弃 的 无 商 品 价 值 的 根 茎 叶 果 实等尾菜 的数量也在上升 蔬 菜 废 弃 物 含 水 量 高 易 腐 烂 易 产 生 恶 臭 气 体 造 成 大 气 污 染 滋 生 蚊 蝇 传 播 细 菌 其 堆 积 产 生 的 渗 出 液 可 能 随 雨 水 流 入 河 流 污 染 水 源 影 响 人 的 身 体 健 康 据 相 关 统 计 数 据 估 算 每 年 中 国 蔬 菜 废 弃 物 总 量 超 过2 5 亿t 其 中80 的 蔬 菜 废 弃 物 可 以 被 资 源 化 利 用 1 同 时 蔬 菜 废 弃 物 中 营 养 元 素 含 量 丰 富 见 表1 具有极高的回收利用价值 以素有 中国蔬菜之乡 之 称 的 山 东 寿 光 通 过 发 展 沼 气 加 工 木 炭 秸 秆 还 田 制 成 营 养 土 等 蔬 菜 废 弃 物 处 理 模 式 年 处 理 能 力 可 达 基 金 项 目 山 东 省 自 然 基 金 作 物 对 不 同 粒 径 金 属 氧 化 物 的 毒 性 响 应 及 机 理 研 究 ZR2020MC088 聊 城 大 学 大 学 生 创 新 项 目 负 载SIO2 生 物 炭 对 油 菜 土壤的生物效应 CKY2022396 第 一 作 者 简 介 孙 可 欣 女 2000 年 出 生 本 科 研 究 方 向 园 林 植 物 应 用 通 信 地 址 252000 山 东 省 聊 城 市 东 昌 府 区 聊 城 大 学 农 学 院 E mail 364664340 通 讯 作 者 王 巨 媛 女 副 教 授 主 要 从 事 植 物 逆 境 胁 迫 方 面 的 研 究 E mail 364664340 翟 胜 男 教 授 博 士 主 要 从 事 土 壤 环 境 与 生 态 毒 理方面的研究 通信地址 252000 山东省聊城市东昌府区聊城大学 E mail zhaisheng 收稿日期 2021 08 11 修回日期 2021 10 27 蔬菜废弃物资源化高效利用方式分析 孙可欣 1 国冉冉 1 王子铭 1 霍瑞朋 1 孙阳阳 2 翟 胜 3 王巨媛 1 1 聊城大学农学与农业工程学院 山东聊城252000 2 泰山市泰山林业科学研究院 山东泰安2500002 3 聊城大学地理与环境学院 山东聊城252000 摘 要 蔬菜废弃物含有丰富的养分 和营养物质 具有很高的资源化利用价值 但由于没有得到良好的利 用 造 成 了 资 源 浪 费 及 环 境 污 染 本 研 究 综 述 了5 种 蔬 菜 废 弃 物 资 源 化 利 用 方 式 蔬 菜 废 弃 物 肥 料 化 基质化 饲料化 能源化 环保材料化 以期能够为蔬菜废弃物的资源化高效利用提供参考 关键词 蔬菜废弃物 资源化利用 能源 堆肥 基质 中图分类号 S626 X71 文献标志码 A 论文编号 casb2021 0768 Efficient Resource Utilization of Vegetable Waste SUN Kexin 1 GUO Ranran 1 WANG Ziming 1 HUO Ruipeng 1 SUN Yangyang 2 ZHAI Sheng 3 WANG Juyuan 1 1 College of Agronomy and Agricultural Engineering Liaocheng University Liaocheng Shandong 252000 2 Taishan Academy of Forestry Sciences Tai an City Tai an Shandong 250000 3 College of Geography and Environmental Engineering Liaocheng University Liaocheng Shandong 252000 Abstract Vegetable waste is rich in nutrients and nutrient substances and has a high value of resource utilization However it has not been well utilized causing resource waste and environmental pollution This paper introduces five ways of resource utilization of vegetable waste including vegetable waste used as fertilizer substrate feed energy and environmental protection materials in order to provide reference for resource utilization of vegetable waste Keywords vegetable waste resource utilization energy compost substrate85 万t 消 耗 蔬 菜 垃 圾 产 出 量 的70 以 上 实 现 蔬 菜 垃 圾变废为宝 社会效益 生态效益和经济效益的有机统 一 2 因 此 实 现 蔬 菜 废 弃 物 的 资 源 化 利 用 是 解 决 中 国农业环境污染和资源浪费的必要措施之一 3 1 蔬菜废弃物资源化利用方式 目 前 蔬 菜 废 弃 物 的 资 源 化 利 用 方 式 主 要 有 肥 料 化 基 质 化 饲 料 化 能 源 化 和 环 保 材 料 化 等 本 研 究 结 合 国 内 外 报 道 对 以 上 几 种 资 源 化 利 用 方 式 进 行 综 述 以期为蔬菜废弃物的资源化利用提供参考 1 1 肥料化 肥料化就是利用自然界的微生物菌群将蔬菜废弃 物生物降解 腐熟转化为较为稳定的腐殖质 并用于还 田 改 良 土 壤 包 括 秸 秆 直 接 还 田 法 和 堆 肥 法 其 中 堆 肥法包括好氧堆肥 厌氧堆肥和蚯蚓堆肥法 1 1 1 直接还田法 直接还田操作工艺简单 具有省时 省 力 低 成 本 节 约 场 地 等 优 点 蔬 菜 残 体C N 比 低 于 大田作物秸秆 比较适合还田 还田后还可改善土壤理 化 性 质 提 高 作 物 产 量 7 曾 咏 梅 等 8 在 研 究 微 生 物 菌 剂对蔬菜废弃物直接还田影响时发现 西芹 香石竹废 弃物配施生物菌剂还田能够显著提高大白菜生物量 但 蔬 菜 废 弃 物 直 接 还 田 容 易 造 成 环 境 污 染 尤 其 是 夏 季 高 温 废 弃 物 易 腐 烂 有 害 病 原 菌 易 传 播 易 发 连 作 障 碍 抑 制 作 物 生 长 尚 丹 等 9 发 现 蔬 菜 废 弃 物 还 田 对 苎 麻 的 生 长 有 一 定 的 抑 制 效 果 使 苎 麻 产 量 降 低5 4 19 4 杨 冬 艳 等 10 研 究 发 现 番 茄 和 辣 椒 秸 秆直接还田初始对各自蔬菜幼苗的生长具有显著的抑 制作用 尤其是对自身蔬菜幼苗的抑制效应更强 且病 虫 害 严 重 的 蔬 菜 废 弃 物 直 接 还 田 后 病 菌 虫 卵 进 入 土 壤 增 加 治 理 难 度 影 响 作 物 品 质 和 产 量 因 此 蔬 菜 废弃物直接还田对作物的影响还有待进一步研究 1 1 2 堆肥法 堆肥化还田是利用微生物将有机废弃物 转 变 为 稳 定 的 腐 殖 质 的 方 法 是 农 田 土 壤 修 复 最 有 效 的 方 式 之 一 其 堆 肥 产 品 是 一 种 良 好 的 土 壤 改 良 剂 和 有机肥料 堆肥化处理是一种环境友好型有机废弃物 处理方式 已得到越来越多的关注 堆肥法分为厌氧发 酵 好氧发酵及蚯蚓类辅助堆肥法 见图2 第一 厌氧 发酵 堆肥 11 13 是利 用专 性或 兼性 厌氧 型 微生物发酵菌剂和特殊的发酵助剂通过常温发酵完成 堆 肥 发 酵 的 过 程 发 酵 过 程 中 覆 盖 薄 膜 四 周 封 闭 具 有生产成本低 发酵流程简便等优点 但其生产周期较 长 易 滋 生 蚊 蝇 产 生 恶 臭 且 降 解 不 完 全 时 具 有 生 物 毒性 适用于含水量较高的蔬菜废弃物 研究发现 发 酵 过 程 中 混 合 原 料 发 酵 比 单 一 原 料 发 酵 更 具 优 势 庞 年 份 产 量 万 表 1 蔬菜废弃物基本理化性质 4 6 蔬菜种类 白菜 芹菜 番茄 甘蓝 含水量 93 95 85 00 8 77 89 91 C 19 84 40 50 37 64 25 00 N 2 18 2 70 1 79 2 50 P 0 36 0 67 0 36 0 37 K 1 37 5 00 1 98 1 72 C N 9 10 15 00 20 98 10 00 图 1 2012 2019 年中国蔬菜产量变化 图 2 好氧堆肥与厌氧堆肥示意图 孙 可 欣 等 蔬 菜 废 弃 物 资 源 化 高 效 利 用 方 式 分 析 蔬菜废弃物 预处理 初步产物 好氧发酵 厌氧发酵 后处理 栽植蔬菜 农田施用 堆肥产品 93中国农学通报 震 鹏 等 14 将 牛 粪 和 番 茄 秸 秆 混 合 后 进 行 厌 氧 发 酵 发 现 此 种 方 法 不 仅 避 免 牛 粪 单 独 发 酵 系 统 易 酸 化 的 问 题 还 能 提 高 系 统 的 缓 冲 能 力 和 产 气 量 保 持 系 统 的 稳 定 第 二 好 氧 发 酵 是 在 好 氧 条 件 下 通 过 微 生 物 降 解 蔬 菜 废 弃 物 将 大 分 子 物 质 转 化 为 易 降 解 的 小 分 子 物 质 好氧堆肥具有高效杀死病原微生物 有机质降解速 度 快 堆 肥 周 期 短 等 优 点 15 席 旭 东 等 16 研 究 不 同 堆 制 方 法 对 蔬 菜 废 弃 物 堆 肥 质 量 影 响 时 发 现 好 氧 处 理 的 有 机 质 和 全 氮 含 量 均 高 于 厌 氧 处 理 常 芳 红 17 将 施 入 适 量 的 生 物 有 机 肥 蔬 菜 废 弃 物 为 主 要 原 料 6720 kg hm 2 不 施 肥 和 施 化 肥 相 比 发 现 施 入 生 物 有 机 肥 更 能 改 善 土 壤 活 性 增 加 土 壤 有 机 质 有 效 磷 速 效钾 全磷 全氮的含量 提高辣椒蛋白质 可溶性糖的 含 量 李 剑 等 18 研 究 发 现 使 用 蔬 菜 废 弃 物 堆 肥 能 有 效 改善土壤理化性状 提高土壤生物活性 且对土壤影响 效 果 由 强 到 弱 依 次 为 蔬 菜 废 弃 物 堆 肥 微 生 物 菌 剂 商 品 有 机 肥 微 生 物 菌 剂 蔬 菜 废 弃 物 堆 肥 商 品 有 机 肥 第 三 蚯 蚓 堆 肥 见 图3 是 一 种 低 成 本 的 生 态 环 境 友 好 型 堆 肥 技 术 蚯 蚓 辅 助 堆 肥 与 常 规 高 温 堆 肥 相 比工艺简单 能耗低 不产生二次污染 同时蚯蚓粪 蚯 蚓体可循环利用 实现蔬菜废弃物处理的减量化 无害 化 和 资 源 化 19 蔡 琳 琳 等 20 在 研 究 不 同 蚯 蚓 堆 肥 处 理 中 发 现 绿 化 废 弃 物 牛 粪 蚯 蚓 混 合 处 理 的 纤 维 素 和 木 质 素 降 解 率 堆 肥 产 品 营 养 元 素 含 量 细 菌 真 菌 和 放线菌数量及美丽竹芋的生长 株高 冠幅 叶片数等 指标均显著高于纯绿化废弃物处理 因蚯蚓生长繁殖 最 适 温 度 为20 25 应 在 原 材 料 进 行 高 温 发 酵 达 到 无害化标准后再接种蚯蚓进一步降解有机物 21 1 2 基质化 蔬菜废弃物基质化是指蔬菜废弃物经过适当的处 理 粉 碎 堆 制 发 酵 等 过 程 制 成 育 苗 或 养 殖 基 质 用 来 栽 培 食 用 菌 蔬 菜 花 卉 等 或 养 殖 黄 粉 虫 蚯 蚓 等 高 蛋 白 虫 类 见 图4 蔬 菜 废 弃 物 含 有 丰 富 的 有 机 质 和 氮 磷 钾 等 营 养 元 素 替 代 基 质 原 料 进 行 生 产 是 一 种 很 好 的 资 源 再 利 用 22 李 瑞 琴 等 23 将 蔬 菜 废 弃 物 发 酵 腐 熟 制 作 有 机 生 态 型 栽 培 基 质 各 配 方 栽 培 基 质 对 番 茄 的 生 长 发 育 和 营 养 品 质 都 有 促 进 作 用 其 中 以 添 加 秸 秆 牛 粪 和 菌 剂 的 配 方 最 优 龚 小 强 等 24 发 现 绿 化 废 弃 物 好 氧 堆 肥 和 蚯 蚓 堆 肥 替 代 泥 炭 作 为 蔬 菜 育 苗 基 质 好氧堆肥和蚯蚓堆肥均能提高基质的营养成分 促 进幼苗生长 1 3 饲料化 蔬菜废弃物饲料化是指通过一定的技术处理将废 图 3 蚯蚓类辅助堆肥示意图 图 4 基质化示意图 蔬菜废弃物 预处理 蔬菜废弃物 自然发酵 接种蚯蚓 蚯蚓类辅助堆肥 高品质肥料 农田施用 蔬菜栽培 蔬菜废弃物 预处理 发酵腐熟 基质产品 养殖高蛋白虫类 栽植蔬菜作物 人类食用 堆肥等 94弃物转变为能够喂养牲畜或黄粉虫等食腐性动物的饲 料 见 图5 作 为 传 统 饲 料 的 替 代 品 具 有 提 升 饲 料 营 养 价 值 降 低 动 物 饲 养 成 本 的 作 用 尾 菜 加 工 成 饲 料 蛋白 饲料粉 可有效提升动物消化能力和动物产品的 品 质 25 张 继 等 26 以 高 山 娃 娃 菜 废 弃 物 为 原 料 添 加 麸 皮 进 行 固 体 混 合 菌 联 合 发 酵 开 发 出 优 质 蛋 白 饲 料 李 海 玲 等 27 通 过 对 白 菜 尾 菜 与 小 麦 秸 秆 进 行 混 合 发 酵 试 验 发 现 通 过 发 酵 可 提 高 尾 菜 混 合 物 中 的 粗 蛋 白 和 脂 肪 含 量 进 而 提 高 小 麦 秸 秆 和 白 菜 尾 菜 的 可 利 用 性 实 现 废 弃 物 循 环 利 用 杨 少 杰 等 28 以 甘 肃 省 尾 菜 现 状 为 基 础 总 结 发 现 利 用 蔬 菜 尾 菜 养 殖 黄 粉 虫 是 有 机 固 体 废 弃 物 资 源 化 利 用 的 一 种 有 效 手 段 养 殖 的 黄 粉 虫 可 直 接 为 人 类 提 供 蛋 白 也 可 作 为 蛋 白 饲 料 加 以 利 用 充 分 做 到 将 蔬 菜 废 弃 物 的 资 源 化 戚 如 鑫 等 29 运 用 青 贮 饲 料 化 处 理 技 术 将 秸 秆 和 尾 菜 进 行 混 合 青 贮 发 现 其 养 分 和 品 质 均 相 对 优 于 单 独 青 贮 蔬 菜 青贮操作相对简单 利于提升饲料的营养价值 提高适 口性 达到长期保存的目的 饲料化处理虽具有投资小 处理技术简单 营养成 分高等优点 但其安全性 可靠性和稳定性需进一步改 善 在 实 际 生 产 中 最 大 的 安 全 问 题 是 尾 菜 中 的 重 金 属 病 虫 害 农 药 残 留 都 会 对 动 物 产 生 不 良 影 响 其 次 是因为堆放不当易出现亚硝酸盐中毒和霉菌毒素污染 问 题 30 除 此 之 外 收 集 的 蔬 菜 废 弃 物 大 多 带 有 塑 料 绳 塑 料 袋 等 杂 物 给 饲 料 化 的 预 处 理 增 加 负 担 31 因 此 蔬 菜 废 弃 物 直 接 作 为 饲 料 的 安 全 性 还 有 待 进 一 步 研究 1 4 能源化 蔬菜废弃物能源化是指采取特定的技术措施将农 业固体废物转化为可供人们生活利用的新型能源的过 程 其 中 通 过 厌 氧 发 酵 制 沼 气 技 术 是 指 将 蔬 菜 废 弃 物 通 过 厌 氧 发 酵 的 形 式 制 取 沼 气 能 源 及 副 产 品 沼 渣 沼 液 的 过 程 见 图6 其 产 生 的 沼 气 属 清 洁 能 源 可 用 于 替 代 天 然 气 和 煤 气 而 发 酵 过 程 中 产 生 的 沼 渣 和 沼 液作为生态肥重新施入田中 可明显提高作物抗逆性 抑制土传病害 改善土壤理化性状 还可用作饲料添加 剂 32 1 5 环保材料化 生物质热裂解是指蔬菜废弃物等生物质在完全没 有 氧 气 或 缺 氧 条 件 下 进 行 热 降 解 最 终 生 成 清 洁 的 可 燃 气 体 液 态 生 物 油 固 态 生 物 炭 的 过 程 见 图7 其 中气态 液态 固态产物的产率取决于热裂解工艺和反 应温度等参数 且在热解温度低时主要生成生物炭 随 热 解 温 度 升 高 气 态 产 物 的 产 率 升 高 液 态 生 物 油 的 产 率先增加后降低 可分为低温慢速裂解 生物炭为主 中 温 快 速 裂 解 生 物 油 为 主 以 及 高 温 热 解 气 化 可 燃 气 体 为 主 3 种 类 型 生 物 质 可 燃 气 可 用 于 人 们 日 常 生活中发电 燃烧等 液态产物不仅可以直接燃烧也可 精制改进等得到高品位燃料或通过提取转换得到化肥 等 化 工 原 料 33 此 处 主 要 介 绍 蔬 菜 废 弃 物 热 裂 解 后 产 物生物炭的实际应用 烧制生物炭是有机固体废弃物资源化利用的一种 有效手段 不仅实现蔬菜废弃物的资源化 而且能产生 生态效益和经济效益 对比不同类型的生物炭制备原 料 木质化高的原料制备的生物炭产炭率高 更易形成 复 杂 的 孔 隙 但 以 草 本 类 为 原 料 制 成 的 生 物 炭 矿 物 养 分 含 量 较 高 34 因 此 可 针 对 不 同 需 求 选 择 合 适 种 类 的蔬菜废弃物作为原料来制备生物炭 图 5 饲料化示意图 孙 可 欣 等 蔬 菜 废 弃 物 资 源 化 高 效 利 用 方 式 分 析 蔬菜废弃物 预处理 发酵 废弃物饲料 黄粉虫 蛋白饲料 养殖场 人类使用 沼气 沼气处理 沼液 沼渣 有机肥 家禽粪便 堆肥处理 农田施用 蚯蚓饲料 蚯蚓生物 反应器 蚯蚓粪便 蔬菜施用 95中国农学通报 生 物 炭 是 一 种 优 良 的 绿 色 环 保 吸 附 剂 且 吸 附 过 程具有易操作 成本低 效率高等优点 生物炭在土壤 改良 温室气体减排 重金属及有机物污染的环境修复 方 面 应 用 较 广 35 36 蔬 菜 废 弃 物 生 物 炭 目 前 在 生 产 中 应用实例较少 开发前景广阔 见图8 第 一 在 土 壤 改 良 方 面 的 应 用 施 用 生 物 炭 可 以 改 善 土 壤 理 化 性 质 提 高 肥 力 及 促 进 作 物 高 产 稳 产 况 帅 等 37 研 究 发 现 施 用 油 菜 秸 秆 生 物 炭 可 以 显 著 增 加 蔬菜废弃物 预处预 厌氧发酵罐 沼气 烧水 煮饭 保温 发电 沼肥 固液分离 沼渣 沼液 农田施用 有机肥 蔬菜种植 图 6 厌氧发酵制沼气示意图 图 7 蔬菜废弃物热解示意图 蔬菜废弃物 预处理 热裂解 生物质炭 工业用炭 生活用炭 活性炭 肥料缓释 栽培基质 土壤改良剂 蔬菜种植 生物质可燃气 发电 供热 化学 焦油 生物质提取液 生物燃料 叶面肥 消毒 杀菌 活性有机物 气液混合 96土 壤 有 机 质 和 速 效 氮 磷 钾 含 量 增 加 土 壤 细 菌 群 落 的 多 样 性 和 丰 富 度 陆 欣 春 等 38 通 过 试 验 证 明 对 白 浆 土 施 用 生 物 炭 与 常 规 对 照 相 比 能 提 高 土 壤pH 达 到 改 良 酸 性 土 的 效 果 且 施 用 高 量 生 物 炭 可 使 玉 米 最 高 增 产31 3 第 二 在 温 室 气 体 减 排 及 有 害 气 体 吸 附 方 面 的 应 用 Bamminge 等 39 计 算 生 物 炭 在 土 壤 中 吸 收 二 氧 化 碳 的 量 可 抵 消20 多 年 来 气 候 变 暖 增 加 的 土 壤 温 室 气 体 排 放 量 李 钊 等 40 在 对 比 不 同 改 良 剂 对 苹 果 园 温 室 气 体 排 放 影 响 时 发 现 生 物 炭 在 增 加 土 壤 水 分 含 量 N2O 排 放 减 少CH4 吸 收 及CO2 排 放 方 面 的 综 合 效 果 突 出 这 些 都 凸 显 生 物 炭 被 用 来 抵 消 土 壤 温 室 气 体 排 放 的 价 值 生 物 炭 还 可 应 用 于 吸 附 有 毒 气 体 领 域 袁 韵 珏 等 41 通 过 研 究 空 气 凤 梨 生 物 炭 对 甲 醛 的 吸 附 发 现 生 物 炭 是 一 种 极 具 潜 力 的 甲 醛 吸 附 剂 且 通 过 草 酸 改 性可进一步提高其吸附能力 第 三 生 物 炭 在 在 水 污 染 方 面 的 应 用 钱 敏 等 42 研 究 发 现550 下 制 备 的 梧 桐 叶 生 物 炭 在 亚 甲 基 蓝 溶 液 浓 度 为25 mg L 时 对 其 的 吸 附 量 为1035 mg g 高 于 350 285 mg g 和450 435 mg g 下 制 备 的 生 物 炭 的 吸 附 值 董 晴 晴 等 43 发 现KOH 改 性 后 的 棕 榈 生 物 炭 对 水 体 中 微 囊 藻 毒 素 的 吸 附 容 量 为467 0 g g 溶 液 pH 为3 时吸附量最大 第 四 生 物 炭 在 重 金 属 及 有 机 污 染 物 吸 附 方 面 的 应 用 朱 俊 民 等 44 在500 条 件 下 制 备 的 芹 菜 生 物 炭 对Pb 的 吸 附 效 果 良 好 李 桂 荣 等 45 研 究 茄 子 杆 生 物 炭 联 合 黑 麦 草 对 去 除 土 壤 重 金 属 镉 Cd 与 多 环 芳 烃 芘 复 合 污 染 影 响 时 发 现 在 生 物 炭 添 加 量30 mg g 及 种 植 黑 麦 草 密 度 为13 5 mg cm 2 条 件 下 土 壤Cd 和 多 环芳烃芘去除率最高分别达到20 59 与70 58 2 展望 近 年 来 随 着 蔬 菜 产 量 上 升 蔬 菜 生 产 及 运 输 过 程 中 产 生 的 蔬 菜 废 弃 物 数 量 也 在 不 断 上 升 蔬 菜 废 弃 物 合理利用能够在实现循环农业 环境修复 和低碳经济 等方面起到举足轻重的作用 尽管蔬菜废弃物生物炭 的 资 源 化 研 究 已 逐 渐 引 起 关 注 其 在 环 保 领 域 的 应 用 范围较广 但目前研究工作尚处于起步阶段 存在蔬菜 废 弃 物 生 物 炭 理 化 性 质 应 用 领 域 规 范 化 使 用 实 践 推广等问题 1 由于中国蔬菜产区分散 不易规模化机械化收 集 蔬菜废弃物种类 来源 及热解条件均会导致生物 炭的性质差异较大 难有统一的利用技术 影响中国蔬 菜废弃物的资源化利用率 建议采用蔬菜生产集中统 一管理 同一自然区域内统一规划蔬菜种植茬口 最大 限度地优化使用化肥 农药 水 种子及其添加剂 减少 蔬菜废弃物内有毒物质含量 实现废弃物原材料一致 便于制备基本理化性质相对一致的生物炭 2 目 前 生 物 炭 的 研 究 主 要 集 中 于 水 体 中 污 染 物 的 去 除 蔬 菜 废 弃 物 生 物 炭 对 土 壤 影 响 的 研 究 较 少 今 后 可 更 多 地 研 究 蔬 菜 废 弃 物 生 物 炭 对 土 壤 的 修 复 针对不同土壤问题 进行物理 化学改性获得发达孔隙 或 官 能 团 丰 富 的 生 物 炭 从 而 拓 展 蔬 菜 废 弃 物 生 物 炭 的应用范围 同时加强研究提高生物炭产量的制造工 艺 3 如今生物炭研究大多停留在实验室研发阶段 未来的研究应集中在开发低成本 高效能 理化性质均 一的蔬菜废弃物生物炭生产 加快技术研发与创新 并 尽 快 应 用 到 田 间 试 验 中 可 通 过 引 进 国 内 外 先 进 设 备 加快生物炭生产速度 鼓励国内大专院校及科研院 所 开 展 相 关 研 究 工 作 尽 快 形 成 一 整 套 适 合 当 地 蔬 菜 生 产 状 况 的 蔬 菜 废 弃 物 综 合 利 用 模 式 从 而 为 大 面 积 推广蔬菜废弃物在田间生产实际中的应用提供参考 4 为推进蔬菜废弃物的资源化利用工作的进度 应 强 化 政 府 引 导 扶 持 作 用 同 时 加 大 宣 传 力 度 提 高 蔬菜废弃物 等生物质 生物炭 甲醛 苯 甲苯等 重金属 含氮磷的无机 物 有机化合物 固碳减排 调节土壤 提升土壤养分等 吸附有毒气体 土壤 水体污染物治理 缓解温室效应 土壤改良 图 8 生物炭在环境治理应用示意图 孙 可 欣 等 蔬 菜 废 弃 物 资 源 化 高 效 利 用 方 式 分 析 97中国农学通报 农 民 蔬 菜 废 弃 物 资 源 利 用 的 思 想 意 识 加 强 经 验 交 流 与 推 广 提 高 种 植 户 配 合 蔬 菜 废 弃 物 收 集 工 作 的 积 极 性 提 倡 建 立 区 域 自 然 循 环 村 提 高 区 域 范 围 内 农 业 资 源 利 用 效 率 实 现 废 弃 物 零 排 放 和 全 消 纳 可按当地实际情况 建设乡村小规模生物炭生产设备 可 由 种 植 结 构 相 似 的 几 个 自 然 村 组 成 根 据 需 求 与 一 些 中 小 企 业 联 合 将 畜 禽 粪 便 秸 秆 农 产 品 加 工 剩 余 物等循环利用率 实现农产品增值 农民增收 加强生 物炭在土壤修复 废水处理 节能减排方面的实际应用 价值 真正实现 以废治废 参考文献 1 杜 鹏 祥 韩 雪 高 杰 云 等 我 国 蔬 菜 废 弃 物 资 源 化 高 效 利 用 潜 力 分 析 J 中国蔬菜 2015 7 15 20 2 郭 智 勇 靳 前 龙 韩 文 君 等 甜 瓜 秧 蔓 产 量 与 商 品 产 量 相 关 性 分 析 J 中国瓜菜 2021 34 4 99 104 3 李 培 之 寿 光 蔬 菜 废 弃 物 处 理 措 施 与 成 效 J 中 国 蔬 菜 2017 3 13 15 4 贾 月 慧 高 凡 杜 景 东 等 不 同 蔬 菜 残 体 化 学 组 分 含 量 特 征 J 中 国农学通报 2014 30 10 264 268 5 张 相 锋 王 洪 涛 聂 永 丰 等 高 水 分 蔬 菜 废 物 和 花 卉 鸡 舍 废 物 联 合堆肥的中试研究 J 环境科学 2003 24 2 147 151 6 WEI ZH PHOUNGTHONG K FAN L et al uation of a classification for biodegradable solid wastes using anaerobic degradation parameters J Waste management 2013 33 12 2632 2640 7 莫 舒 颖 蔬 菜 残 株 堆 肥 化 利 用 技 术 研 究 D 北 京 中 国 农 业 科 学 院 2009 8 曾 咏 梅 毛 昆 明 李 永 梅 等 微 生 物 菌 剂 对 蔬 菜 花 卉 废 弃 物 直 接 还 田 效 果 的 影 响 以 云 南 滇 池 为 例 J 安 徽 农 业 科 学 2006 34 17 4278 4280 9 尚 丹 马 颖 杰 邢 虎 成 等 冬 闲 地 套 种 蔬 菜 及 蔬 菜 废 弃 物 还 田 对 苎 麻的影响 J 作物研究 2014 28 1 37 42 10 杨 冬 艳 桑 婷 冯 海 萍 等 番 茄 和 辣 椒 秸 秆 还 田 对 自 身 蔬 菜 幼 苗 生 长及根系酶活性的影响 J 上海农业学报 2020 36 5 23 28 11 ZHANG L SUN X Y Changes in physical chemical and microbiological properties during the two stage co composting of green waste with spent mushroom compost and biochar J Bioresourcetechnology 2014 171 274 284 12 卞 晓 东 高 晓 东 余 汉 清 蔬 菜 有 机 废 弃 物 资 源 化 利 用 设 施 建 设 及 关键技术 J 上海蔬菜 2021 1 86 88 13 陈 轲 胡 梦 月 徐 阳 等 尾 菜 资 源 利 用 方 式 及 肥 料 化 技 术 研 究 进 展 J 环境保护与循环经济 2020 12 5 10 58 14 庞 震 鹏 李 永 平 朱 教 宁 等 牛 粪 与 蔬 菜 废 弃 物 厌 氧 发 酵 产 气 工 艺 优化 J 山西农业科学 2018 46 12 2062 2065 15 李 扬 李 彦 明 蔬 菜 废 弃 物 的 堆 肥 化 处 理 技 术 研 究 进 展 J 北 方 园 艺 2015 19 180 184 16 席 旭 东 晋 小 军 张 俊 科 蔬 菜 废 弃 物 快 速 堆 肥 方 法 研 究 J 中 国 土 壤与肥料 2010 3 62 66 17 常 芳 红 蔬 菜 废 弃 物 肥 料 化 处 理 对 土 壤 生 态 环 境 和 蔬 菜 品 质 的 影 响 J 农业科技与信息 2021 3 5 7 18 李 剑 乔 卫 花 王 涛 等 蔬 菜 废 弃 物 堆 肥 对 土 壤 肥 力 及 酶 活 性 的 影 响 J 湖北农业科学 2020 59 7 59 63 19 王 亚 利 杨 光 熊 才 耘 等 蔬 菜 废 弃 物 蚯 蚓 堆 肥 对 鸡 毛 菜 生 长 的 影 响 J 农业环境科学学报 2017 36 10 2129 2135 20 蔡 琳 琳 李 素 艳 龚 小 强 等 好 氧 堆 肥 蚯 蚓 堆 肥 结 合 法 处 理 绿 化 废弃物与牛粪 J 浙江农林大学学报 2018 35 2 261 267 21 李 贺 高 强 于 修 坤 蚯 蚓 生 态 高 效 养 殖 技 术 要 点 J 中 国 畜 禽 种 业 2020 16 1 55 56 22 范 如 芹 罗 佳 高 岩 等 农 业 废 弃 物 的 基 质 化 利 用 研 究 进 展 J 江 苏农业学报 2014 30 2 442 448 23 李 瑞 琴 于 安 芬 白 滨 等 蔬 菜 废 弃 物 栽 培 基 质 对 番 茄 生 长 发 育 和 营养品质的影响 J 水土保持通报 2016 36 2 110 114 24 龚 小 强 李 素 艳 李 燕 等 绿 化 废 弃 物 好 氧 堆 肥 和 蚯 蚓 堆 肥 作 为 蔬 菜育苗基质研究 J 浙江农林大学学报 2016 33 2 280 287 25 DAS N G HUQUE K S AMANULLAH S M et al Feeding of processed vegetable wastes to bulls and its potential environmental benefit J Animalnutrition 2019 5 87 94 26 张 继 武 光 朋 高 义 霞 等 蔬 菜 废 弃 物 固 体 发 酵 生 产 饲 料 蛋 白 J 西北师范大学学报 自然科学版 2007 43 4 85 89 27 李 海 玲 惠 文 森 刘 杰 等 小 麦 秸 秆 和 白 菜 尾 菜 混 合 发 酵 试 验 J 中国酿造 2015 34 5 131 134 28 杨少杰 李欣苗 李艳 等 甘肃夏菜 尾菜现状 及黄粉虫 养殖技术 J 农技服务 2020 37 1 37 39 29 戚 如 鑫 欧 阳 佳 良 王 梦 芝 等 江 苏 农 区 秸 秆 和 尾 菜 混 合 青 贮 饲 料 化利用技术的研究进展 J 中国饲料 2020 17 128 133 30 高 新 杨 庆 然 杨 维 林 等 云 南 省 家 庭 养 殖 农 家 饲 草 料 高 效 利 用 策 略 蔬果及栎果 J 云南畜牧兽医 2020 6 32 36 31 魏 益 华 邱 素 艳 张 金 艳 等 农 业 废 弃 物 中 重 金 属 含 量 特 征 及 农 用 风险评估 J 农业工程学报 2019 35 14 212 220 32 KAPARAJU P RINTALAJ Anaerobic co digestion of potato tuber and its industrial by products with pig manure J Resources conservationandrecycling 2005 43 2 175 188 33 刘 状 廖 传 华 李 亚 丽 生 物 质 快 速 热 解 制 取 生 物 油 的 研 究 进 展 J 湖北农业科学 2017 56 21 4001 4005 34 LEHMANN J Ahandful of carbon J Nature 2007 447 7141 143 144 35 DOMINIC W JAMES EA FALAYNE STREET PERROTT et al Sustainable biochar to mitigate global climate change J Nature communications 2010 1 8 1 9 36 GUO W J LIANG X F LIN D S et al Adsorption of Cd 2 on biochar from aqueous solution J Environmental science 2013 34 9 3716 3721 37 况 帅 段 焰 刘 芮 油 等 油 菜 秸 秆 生 物 炭 对 植 烟 红 壤 养 分 及 细 菌 群 落多样性的影响 J 中国烟草科学 2021 42 1 20 26 38 陆 欣 春 郑 永 照 陈 旭 等 生 物 炭 和 有 机 肥 对 白 浆 土 理 化 性 质 和 玉米产量的影响 J 玉米科学 2021 29 6 137 143 39 BAMMINGER C POLL C MARHAN S Offsetting global warming induced elevated greenhouse gas emissions from an arable soil by biochar application J Global change biology 2018 24 1 318 334 40 李 钊 刘 帅 丁 艳 宏 等 不 同 改 良 剂 对 旱 地 苹 果 园 温 室 气 体 排 放 的 98影响 J 农业环境科学学报 2021 40