蔬菜廢棄物資源化高效利用方式分析.pdf

中國農(nóng)學通報 2023 39 5 92 99 ChineseAgriculturalScienceBulletin 0 引言 蔬 菜 是 人 民 日 常 生 活 的 必 需 品 含 有 豐 富 的 維 生 素 礦物質(zhì)等營養(yǎng)元素 蔬菜產(chǎn)業(yè)也是農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的 重 要 支 柱 自 改 革 開 放 以 來 中 國 蔬 菜 的 種 植 面 積 和 產(chǎn) 量 不 斷 上 升 圖1 據(jù) 中 國 農(nóng) 業(yè) 展 望 報 告 2020 2029 2019 年 蔬 菜 種 植 面 積 已 突 破3 億hm 2 全 年 蔬 菜 產(chǎn) 量 約7 2 億t 人 均 鮮 食 消 費161 kg 國 家 農(nóng) 業(yè) 科 技 園 區(qū) 聊 城 市 全 市 蔬 菜 種 植 面 積 達26 3 萬hm 2 年 產(chǎn) 蔬 菜1720 萬t 其 中 設(shè) 施 蔬 菜15 3 萬hm 2 總 產(chǎn)1000 多 萬t 居全國地級市第一 中國作為全球蔬菜生產(chǎn)和消費大 國 在蔬菜產(chǎn)量增加的同時 蔬菜廢棄物 蔬菜收獲 運 輸 及 購 買 過 程 中 被 丟 棄 的 無 商 品 價 值 的 根 莖 葉 果 實等尾菜 的數(shù)量也在上升 蔬 菜 廢 棄 物 含 水 量 高 易 腐 爛 易 產(chǎn) 生 惡 臭 氣 體 造 成 大 氣 污 染 滋 生 蚊 蠅 傳 播 細 菌 其 堆 積 產(chǎn) 生 的 滲 出 液 可 能 隨 雨 水 流 入 河 流 污 染 水 源 影 響 人 的 身 體 健 康 據(jù) 相 關(guān) 統(tǒng) 計 數(shù) 據(jù) 估 算 每 年 中 國 蔬 菜 廢 棄 物 總 量 超 過2 5 億t 其 中80 的 蔬 菜 廢 棄 物 可 以 被 資 源 化 利 用 1 同 時 蔬 菜 廢 棄 物 中 營 養(yǎng) 元 素 含 量 豐 富 見 表1 具有極高的回收利用價值 以素有 中國蔬菜之鄉(xiāng) 之 稱 的 山 東 壽 光 通 過 發(fā) 展 沼 氣 加 工 木 炭 秸 稈 還 田 制 成 營 養(yǎng) 土 等 蔬 菜 廢 棄 物 處 理 模 式 年 處 理 能 力 可 達 基 金 項 目 山 東 省 自 然 基 金 作 物 對 不 同 粒 徑 金 屬 氧 化 物 的 毒 性 響 應(yīng) 及 機 理 研 究 ZR2020MC088 聊 城 大 學 大 學 生 創(chuàng) 新 項 目 負 載SIO2 生 物 炭 對 油 菜 土壤的生物效應(yīng) CKY2022396 第 一 作 者 簡 介 孫 可 欣 女 2000 年 出 生 本 科 研 究 方 向 園 林 植 物 應(yīng) 用 通 信 地 址 252000 山 東 省 聊 城 市 東 昌 府 區(qū) 聊 城 大 學 農(nóng) 學 院 E mail 364664340 通 訊 作 者 王 巨 媛 女 副 教 授 主 要 從 事 植 物 逆 境 脅 迫 方 面 的 研 究 E mail 364664340 翟 勝 男 教 授 博 士 主 要 從 事 土 壤 環(huán) 境 與 生 態(tài) 毒 理方面的研究 通信地址 252000 山東省聊城市東昌府區(qū)聊城大學 E mail zhaisheng 收稿日期 2021 08 11 修回日期 2021 10 27 蔬菜廢棄物資源化高效利用方式分析 孫可欣 1 國冉冉 1 王子銘 1 霍瑞朋 1 孫陽陽 2 翟 勝 3 王巨媛 1 1 聊城大學農(nóng)學與農(nóng)業(yè)工程學院 山東聊城252000 2 泰山市泰山林業(yè)科學研究院 山東泰安2500002 3 聊城大學地理與環(huán)境學院 山東聊城252000 摘 要 蔬菜廢棄物含有豐富的養(yǎng)分 和營養(yǎng)物質(zhì) 具有很高的資源化利用價值 但由于沒有得到良好的利 用 造 成 了 資 源 浪 費 及 環(huán) 境 污 染 本 研 究 綜 述 了5 種 蔬 菜 廢 棄 物 資 源 化 利 用 方 式 蔬 菜 廢 棄 物 肥 料 化 基質(zhì)化 飼料化 能源化 環(huán)保材料化 以期能夠為蔬菜廢棄物的資源化高效利用提供參考 關(guān)鍵詞 蔬菜廢棄物 資源化利用 能源 堆肥 基質(zhì) 中圖分類號 S626 X71 文獻標志碼 A 論文編號 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 萬t 消 耗 蔬 菜 垃 圾 產(chǎn) 出 量 的70 以 上 實 現(xiàn) 蔬 菜 垃 圾變廢為寶 社會效益 生態(tài)效益和經(jīng)濟效益的有機統(tǒng) 一 2 因 此 實 現(xiàn) 蔬 菜 廢 棄 物 的 資 源 化 利 用 是 解 決 中 國農(nóng)業(yè)環(huán)境污染和資源浪費的必要措施之一 3 1 蔬菜廢棄物資源化利用方式 目 前 蔬 菜 廢 棄 物 的 資 源 化 利 用 方 式 主 要 有 肥 料 化 基 質(zhì) 化 飼 料 化 能 源 化 和 環(huán) 保 材 料 化 等 本 研 究 結(jié) 合 國 內(nèi) 外 報 道 對 以 上 幾 種 資 源 化 利 用 方 式 進 行 綜 述 以期為蔬菜廢棄物的資源化利用提供參考 1 1 肥料化 肥料化就是利用自然界的微生物菌群將蔬菜廢棄 物生物降解 腐熟轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定的腐殖質(zhì) 并用于還 田 改 良 土 壤 包 括 秸 稈 直 接 還 田 法 和 堆 肥 法 其 中 堆 肥法包括好氧堆肥 厭氧堆肥和蚯蚓堆肥法 1 1 1 直接還田法 直接還田操作工藝簡單 具有省時 省 力 低 成 本 節(jié) 約 場 地 等 優(yōu) 點 蔬 菜 殘 體C N 比 低 于 大田作物秸稈 比較適合還田 還田后還可改善土壤理 化 性 質(zhì) 提 高 作 物 產(chǎn) 量 7 曾 詠 梅 等 8 在 研 究 微 生 物 菌 劑對蔬菜廢棄物直接還田影響時發(fā)現(xiàn) 西芹 香石竹廢 棄物配施生物菌劑還田能夠顯著提高大白菜生物量 但 蔬 菜 廢 棄 物 直 接 還 田 容 易 造 成 環(huán) 境 污 染 尤 其 是 夏 季 高 溫 廢 棄 物 易 腐 爛 有 害 病 原 菌 易 傳 播 易 發(fā) 連 作 障 礙 抑 制 作 物 生 長 尚 丹 等 9 發(fā) 現(xiàn) 蔬 菜 廢 棄 物 還 田 對 苧 麻 的 生 長 有 一 定 的 抑 制 效 果 使 苧 麻 產(chǎn) 量 降 低5 4 19 4 楊 冬 艷 等 10 研 究 發(fā) 現(xiàn) 番 茄 和 辣 椒 秸 稈直接還田初始對各自蔬菜幼苗的生長具有顯著的抑 制作用 尤其是對自身蔬菜幼苗的抑制效應(yīng)更強 且病 蟲 害 嚴 重 的 蔬 菜 廢 棄 物 直 接 還 田 后 病 菌 蟲 卵 進 入 土 壤 增 加 治 理 難 度 影 響 作 物 品 質(zhì) 和 產(chǎn) 量 因 此 蔬 菜 廢棄物直接還田對作物的影響還有待進一步研究 1 1 2 堆肥法 堆肥化還田是利用微生物將有機廢棄物 轉(zhuǎn) 變 為 穩(wěn) 定 的 腐 殖 質(zhì) 的 方 法 是 農(nóng) 田 土 壤 修 復(fù) 最 有 效 的 方 式 之 一 其 堆 肥 產(chǎn) 品 是 一 種 良 好 的 土 壤 改 良 劑 和 有機肥料 堆肥化處理是一種環(huán)境友好型有機廢棄物 處理方式 已得到越來越多的關(guān)注 堆肥法分為厭氧發(fā) 酵 好氧發(fā)酵及蚯蚓類輔助堆肥法 見圖2 第一 厭氧 發(fā)酵 堆肥 11 13 是利 用專 性或 兼性 厭氧 型 微生物發(fā)酵菌劑和特殊的發(fā)酵助劑通過常溫發(fā)酵完成 堆 肥 發(fā) 酵 的 過 程 發(fā) 酵 過 程 中 覆 蓋 薄 膜 四 周 封 閉 具 有生產(chǎn)成本低 發(fā)酵流程簡便等優(yōu)點 但其生產(chǎn)周期較 長 易 滋 生 蚊 蠅 產(chǎn) 生 惡 臭 且 降 解 不 完 全 時 具 有 生 物 毒性 適用于含水量較高的蔬菜廢棄物 研究發(fā)現(xiàn) 發(fā) 酵 過 程 中 混 合 原 料 發(fā) 酵 比 單 一 原 料 發(fā) 酵 更 具 優(yōu) 勢 龐 年 份 產(chǎn) 量 萬 表 1 蔬菜廢棄物基本理化性質(zhì) 4 6 蔬菜種類 白菜 芹菜 番茄 甘藍 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 圖 1 2012 2019 年中國蔬菜產(chǎn)量變化 圖 2 好氧堆肥與厭氧堆肥示意圖 孫 可 欣 等 蔬 菜 廢 棄 物 資 源 化 高 效 利 用 方 式 分 析 蔬菜廢棄物 預(yù)處理 初步產(chǎn)物 好氧發(fā)酵 厭氧發(fā)酵 后處理 栽植蔬菜 農(nóng)田施用 堆肥產(chǎn)品 93中國農(nóng)學通報 震 鵬 等 14 將 牛 糞 和 番 茄 秸 稈 混 合 后 進 行 厭 氧 發(fā) 酵 發(fā) 現(xiàn) 此 種 方 法 不 僅 避 免 牛 糞 單 獨 發(fā) 酵 系 統(tǒng) 易 酸 化 的 問 題 還 能 提 高 系 統(tǒng) 的 緩 沖 能 力 和 產(chǎn) 氣 量 保 持 系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 定 第 二 好 氧 發(fā) 酵 是 在 好 氧 條 件 下 通 過 微 生 物 降 解 蔬 菜 廢 棄 物 將 大 分 子 物 質(zhì) 轉(zhuǎn) 化 為 易 降 解 的 小 分 子 物 質(zhì) 好氧堆肥具有高效殺死病原微生物 有機質(zhì)降解速 度 快 堆 肥 周 期 短 等 優(yōu) 點 15 席 旭 東 等 16 研 究 不 同 堆 制 方 法 對 蔬 菜 廢 棄 物 堆 肥 質(zhì) 量 影 響 時 發(fā) 現(xiàn) 好 氧 處 理 的 有 機 質(zhì) 和 全 氮 含 量 均 高 于 厭 氧 處 理 常 芳 紅 17 將 施 入 適 量 的 生 物 有 機 肥 蔬 菜 廢 棄 物 為 主 要 原 料 6720 kg hm 2 不 施 肥 和 施 化 肥 相 比 發(fā) 現(xiàn) 施 入 生 物 有 機 肥 更 能 改 善 土 壤 活 性 增 加 土 壤 有 機 質(zhì) 有 效 磷 速 效鉀 全磷 全氮的含量 提高辣椒蛋白質(zhì) 可溶性糖的 含 量 李 劍 等 18 研 究 發(fā) 現(xiàn) 使 用 蔬 菜 廢 棄 物 堆 肥 能 有 效 改善土壤理化性狀 提高土壤生物活性 且對土壤影響 效 果 由 強 到 弱 依 次 為 蔬 菜 廢 棄 物 堆 肥 微 生 物 菌 劑 商 品 有 機 肥 微 生 物 菌 劑 蔬 菜 廢 棄 物 堆 肥 商 品 有 機 肥 第 三 蚯 蚓 堆 肥 見 圖3 是 一 種 低 成 本 的 生 態(tài) 環(huán) 境 友 好 型 堆 肥 技 術(shù) 蚯 蚓 輔 助 堆 肥 與 常 規(guī) 高 溫 堆 肥 相 比工藝簡單 能耗低 不產(chǎn)生二次污染 同時蚯蚓糞 蚯 蚓體可循環(huán)利用 實現(xiàn)蔬菜廢棄物處理的減量化 無害 化 和 資 源 化 19 蔡 琳 琳 等 20 在 研 究 不 同 蚯 蚓 堆 肥 處 理 中 發(fā) 現(xiàn) 綠 化 廢 棄 物 牛 糞 蚯 蚓 混 合 處 理 的 纖 維 素 和 木 質(zhì) 素 降 解 率 堆 肥 產(chǎn) 品 營 養(yǎng) 元 素 含 量 細 菌 真 菌 和 放線菌數(shù)量及美麗竹芋的生長 株高 冠幅 葉片數(shù)等 指標均顯著高于純綠化廢棄物處理 因蚯蚓生長繁殖 最 適 溫 度 為20 25 應(yīng) 在 原 材 料 進 行 高 溫 發(fā) 酵 達 到 無害化標準后再接種蚯蚓進一步降解有機物 21 1 2 基質(zhì)化 蔬菜廢棄物基質(zhì)化是指蔬菜廢棄物經(jīng)過適當?shù)奶?理 粉 碎 堆 制 發(fā) 酵 等 過 程 制 成 育 苗 或 養(yǎng) 殖 基 質(zhì) 用 來 栽 培 食 用 菌 蔬 菜 花 卉 等 或 養(yǎng) 殖 黃 粉 蟲 蚯 蚓 等 高 蛋 白 蟲 類 見 圖4 蔬 菜 廢 棄 物 含 有 豐 富 的 有 機 質(zhì) 和 氮 磷 鉀 等 營 養(yǎng) 元 素 替 代 基 質(zhì) 原 料 進 行 生 產(chǎn) 是 一 種 很 好 的 資 源 再 利 用 22 李 瑞 琴 等 23 將 蔬 菜 廢 棄 物 發(fā) 酵 腐 熟 制 作 有 機 生 態(tài) 型 栽 培 基 質(zhì) 各 配 方 栽 培 基 質(zhì) 對 番 茄 的 生 長 發(fā) 育 和 營 養(yǎng) 品 質(zhì) 都 有 促 進 作 用 其 中 以 添 加 秸 稈 牛 糞 和 菌 劑 的 配 方 最 優(yōu) 龔 小 強 等 24 發(fā) 現(xiàn) 綠 化 廢 棄 物 好 氧 堆 肥 和 蚯 蚓 堆 肥 替 代 泥 炭 作 為 蔬 菜 育 苗 基 質(zhì) 好氧堆肥和蚯蚓堆肥均能提高基質(zhì)的營養(yǎng)成分 促 進幼苗生長 1 3 飼料化 蔬菜廢棄物飼料化是指通過一定的技術(shù)處理將廢 圖 3 蚯蚓類輔助堆肥示意圖 圖 4 基質(zhì)化示意圖 蔬菜廢棄物 預(yù)處理 蔬菜廢棄物 自然發(fā)酵 接種蚯蚓 蚯蚓類輔助堆肥 高品質(zhì)肥料 農(nóng)田施用 蔬菜栽培 蔬菜廢棄物 預(yù)處理 發(fā)酵腐熟 基質(zhì)產(chǎn)品 養(yǎng)殖高蛋白蟲類 栽植蔬菜作物 人類食用 堆肥等 94棄物轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛭桂B(yǎng)牲畜或黃粉蟲等食腐性動物的飼 料 見 圖5 作 為 傳 統(tǒng) 飼 料 的 替 代 品 具 有 提 升 飼 料 營 養(yǎng) 價 值 降 低 動 物 飼 養(yǎng) 成 本 的 作 用 尾 菜 加 工 成 飼 料 蛋白 飼料粉 可有效提升動物消化能力和動物產(chǎn)品的 品 質(zhì) 25 張 繼 等 26 以 高 山 娃 娃 菜 廢 棄 物 為 原 料 添 加 麩 皮 進 行 固 體 混 合 菌 聯(lián) 合 發(fā) 酵 開 發(fā) 出 優(yōu) 質(zhì) 蛋 白 飼 料 李 海 玲 等 27 通 過 對 白 菜 尾 菜 與 小 麥 秸 稈 進 行 混 合 發(fā) 酵 試 驗 發(fā) 現(xiàn) 通 過 發(fā) 酵 可 提 高 尾 菜 混 合 物 中 的 粗 蛋 白 和 脂 肪 含 量 進 而 提 高 小 麥 秸 稈 和 白 菜 尾 菜 的 可 利 用 性 實 現(xiàn) 廢 棄 物 循 環(huán) 利 用 楊 少 杰 等 28 以 甘 肅 省 尾 菜 現(xiàn) 狀 為 基 礎(chǔ) 總 結(jié) 發(fā) 現(xiàn) 利 用 蔬 菜 尾 菜 養(yǎng) 殖 黃 粉 蟲 是 有 機 固 體 廢 棄 物 資 源 化 利 用 的 一 種 有 效 手 段 養(yǎng) 殖 的 黃 粉 蟲 可 直 接 為 人 類 提 供 蛋 白 也 可 作 為 蛋 白 飼 料 加 以 利 用 充 分 做 到 將 蔬 菜 廢 棄 物 的 資 源 化 戚 如 鑫 等 29 運 用 青 貯 飼 料 化 處 理 技 術(shù) 將 秸 稈 和 尾 菜 進 行 混 合 青 貯 發(fā) 現(xiàn) 其 養(yǎng) 分 和 品 質(zhì) 均 相 對 優(yōu) 于 單 獨 青 貯 蔬 菜 青貯操作相對簡單 利于提升飼料的營養(yǎng)價值 提高適 口性 達到長期保存的目的 飼料化處理雖具有投資小 處理技術(shù)簡單 營養(yǎng)成 分高等優(yōu)點 但其安全性 可靠性和穩(wěn)定性需進一步改 善 在 實 際 生 產(chǎn) 中 最 大 的 安 全 問 題 是 尾 菜 中 的 重 金 屬 病 蟲 害 農(nóng) 藥 殘 留 都 會 對 動 物 產(chǎn) 生 不 良 影 響 其 次 是因為堆放不當易出現(xiàn)亞硝酸鹽中毒和霉菌毒素污染 問 題 30 除 此 之 外 收 集 的 蔬 菜 廢 棄 物 大 多 帶 有 塑 料 繩 塑 料 袋 等 雜 物 給 飼 料 化 的 預(yù) 處 理 增 加 負 擔 31 因 此 蔬 菜 廢 棄 物 直 接 作 為 飼 料 的 安 全 性 還 有 待 進 一 步 研究 1 4 能源化 蔬菜廢棄物能源化是指采取特定的技術(shù)措施將農(nóng) 業(yè)固體廢物轉(zhuǎn)化為可供人們生活利用的新型能源的過 程 其 中 通 過 厭 氧 發(fā) 酵 制 沼 氣 技 術(shù) 是 指 將 蔬 菜 廢 棄 物 通 過 厭 氧 發(fā) 酵 的 形 式 制 取 沼 氣 能 源 及 副 產(chǎn) 品 沼 渣 沼 液 的 過 程 見 圖6 其 產(chǎn) 生 的 沼 氣 屬 清 潔 能 源 可 用 于 替 代 天 然 氣 和 煤 氣 而 發(fā) 酵 過 程 中 產(chǎn) 生 的 沼 渣 和 沼 液作為生態(tài)肥重新施入田中 可明顯提高作物抗逆性 抑制土傳病害 改善土壤理化性狀 還可用作飼料添加 劑 32 1 5 環(huán)保材料化 生物質(zhì)熱裂解是指蔬菜廢棄物等生物質(zhì)在完全沒 有 氧 氣 或 缺 氧 條 件 下 進 行 熱 降 解 最 終 生 成 清 潔 的 可 燃 氣 體 液 態(tài) 生 物 油 固 態(tài) 生 物 炭 的 過 程 見 圖7 其 中氣態(tài) 液態(tài) 固態(tài)產(chǎn)物的產(chǎn)率取決于熱裂解工藝和反 應(yīng)溫度等參數(shù) 且在熱解溫度低時主要生成生物炭 隨 熱 解 溫 度 升 高 氣 態(tài) 產(chǎn) 物 的 產(chǎn) 率 升 高 液 態(tài) 生 物 油 的 產(chǎn) 率先增加后降低 可分為低溫慢速裂解 生物炭為主 中 溫 快 速 裂 解 生 物 油 為 主 以 及 高 溫 熱 解 氣 化 可 燃 氣 體 為 主 3 種 類 型 生 物 質(zhì) 可 燃 氣 可 用 于 人 們 日 常 生活中發(fā)電 燃燒等 液態(tài)產(chǎn)物不僅可以直接燃燒也可 精制改進等得到高品位燃料或通過提取轉(zhuǎn)換得到化肥 等 化 工 原 料 33 此 處 主 要 介 紹 蔬 菜 廢 棄 物 熱 裂 解 后 產(chǎn) 物生物炭的實際應(yīng)用 燒制生物炭是有機固體廢棄物資源化利用的一種 有效手段 不僅實現(xiàn)蔬菜廢棄物的資源化 而且能產(chǎn)生 生態(tài)效益和經(jīng)濟效益 對比不同類型的生物炭制備原 料 木質(zhì)化高的原料制備的生物炭產(chǎn)炭率高 更易形成 復(fù) 雜 的 孔 隙 但 以 草 本 類 為 原 料 制 成 的 生 物 炭 礦 物 養(yǎng) 分 含 量 較 高 34 因 此 可 針 對 不 同 需 求 選 擇 合 適 種 類 的蔬菜廢棄物作為原料來制備生物炭 圖 5 飼料化示意圖 孫 可 欣 等 蔬 菜 廢 棄 物 資 源 化 高 效 利 用 方 式 分 析 蔬菜廢棄物 預(yù)處理 發(fā)酵 廢棄物飼料 黃粉蟲 蛋白飼料 養(yǎng)殖場 人類使用 沼氣 沼氣處理 沼液 沼渣 有機肥 家禽糞便 堆肥處理 農(nóng)田施用 蚯蚓飼料 蚯蚓生物 反應(yīng)器 蚯蚓糞便 蔬菜施用 95中國農(nóng)學通報 生 物 炭 是 一 種 優(yōu) 良 的 綠 色 環(huán) 保 吸 附 劑 且 吸 附 過 程具有易操作 成本低 效率高等優(yōu)點 生物炭在土壤 改良 溫室氣體減排 重金屬及有機物污染的環(huán)境修復(fù) 方 面 應(yīng) 用 較 廣 35 36 蔬 菜 廢 棄 物 生 物 炭 目 前 在 生 產(chǎn) 中 應(yīng)用實例較少 開發(fā)前景廣闊 見圖8 第 一 在 土 壤 改 良 方 面 的 應(yīng) 用 施 用 生 物 炭 可 以 改 善 土 壤 理 化 性 質(zhì) 提 高 肥 力 及 促 進 作 物 高 產(chǎn) 穩(wěn) 產(chǎn) 況 帥 等 37 研 究 發(fā) 現(xiàn) 施 用 油 菜 秸 稈 生 物 炭 可 以 顯 著 增 加 蔬菜廢棄物 預(yù)處預(yù) 厭氧發(fā)酵罐 沼氣 燒水 煮飯 保溫 發(fā)電 沼肥 固液分離 沼渣 沼液 農(nóng)田施用 有機肥 蔬菜種植 圖 6 厭氧發(fā)酵制沼氣示意圖 圖 7 蔬菜廢棄物熱解示意圖 蔬菜廢棄物 預(yù)處理 熱裂解 生物質(zhì)炭 工業(yè)用炭 生活用炭 活性炭 肥料緩釋 栽培基質(zhì) 土壤改良劑 蔬菜種植 生物質(zhì)可燃氣 發(fā)電 供熱 化學 焦油 生物質(zhì)提取液 生物燃料 葉面肥 消毒 殺菌 活性有機物 氣液混合 96土 壤 有 機 質(zhì) 和 速 效 氮 磷 鉀 含 量 增 加 土 壤 細 菌 群 落 的 多 樣 性 和 豐 富 度 陸 欣 春 等 38 通 過 試 驗 證 明 對 白 漿 土 施 用 生 物 炭 與 常 規(guī) 對 照 相 比 能 提 高 土 壤pH 達 到 改 良 酸 性 土 的 效 果 且 施 用 高 量 生 物 炭 可 使 玉 米 最 高 增 產(chǎn)31 3 第 二 在 溫 室 氣 體 減 排 及 有 害 氣 體 吸 附 方 面 的 應(yīng) 用 Bamminge 等 39 計 算 生 物 炭 在 土 壤 中 吸 收 二 氧 化 碳 的 量 可 抵 消20 多 年 來 氣 候 變 暖 增 加 的 土 壤 溫 室 氣 體 排 放 量 李 釗 等 40 在 對 比 不 同 改 良 劑 對 蘋 果 園 溫 室 氣 體 排 放 影 響 時 發(fā) 現(xiàn) 生 物 炭 在 增 加 土 壤 水 分 含 量 N2O 排 放 減 少CH4 吸 收 及CO2 排 放 方 面 的 綜 合 效 果 突 出 這 些 都 凸 顯 生 物 炭 被 用 來 抵 消 土 壤 溫 室 氣 體 排 放 的 價 值 生 物 炭 還 可 應(yīng) 用 于 吸 附 有 毒 氣 體 領(lǐng) 域 袁 韻 玨 等 41 通 過 研 究 空 氣 鳳 梨 生 物 炭 對 甲 醛 的 吸 附 發(fā) 現(xiàn) 生 物 炭 是 一 種 極 具 潛 力 的 甲 醛 吸 附 劑 且 通 過 草 酸 改 性可進一步提高其吸附能力 第 三 生 物 炭 在 在 水 污 染 方 面 的 應(yīng) 用 錢 敏 等 42 研 究 發(fā) 現(xiàn)550 下 制 備 的 梧 桐 葉 生 物 炭 在 亞 甲 基 藍 溶 液 濃 度 為25 mg L 時 對 其 的 吸 附 量 為1035 mg g 高 于 350 285 mg g 和450 435 mg g 下 制 備 的 生 物 炭 的 吸 附 值 董 晴 晴 等 43 發(fā) 現(xiàn)KOH 改 性 后 的 棕 櫚 生 物 炭 對 水 體 中 微 囊 藻 毒 素 的 吸 附 容 量 為467 0 g g 溶 液 pH 為3 時吸附量最大 第 四 生 物 炭 在 重 金 屬 及 有 機 污 染 物 吸 附 方 面 的 應(yīng) 用 朱 俊 民 等 44 在500 條 件 下 制 備 的 芹 菜 生 物 炭 對Pb 的 吸 附 效 果 良 好 李 桂 榮 等 45 研 究 茄 子 桿 生 物 炭 聯(lián) 合 黑 麥 草 對 去 除 土 壤 重 金 屬 鎘 Cd 與 多 環(huán) 芳 烴 芘 復(fù) 合 污 染 影 響 時 發(fā) 現(xiàn) 在 生 物 炭 添 加 量30 mg g 及 種 植 黑 麥 草 密 度 為13 5 mg cm 2 條 件 下 土 壤Cd 和 多 環(huán)芳烴芘去除率最高分別達到20 59 與70 58 2 展望 近 年 來 隨 著 蔬 菜 產(chǎn) 量 上 升 蔬 菜 生 產(chǎn) 及 運 輸 過 程 中 產(chǎn) 生 的 蔬 菜 廢 棄 物 數(shù) 量 也 在 不 斷 上 升 蔬 菜 廢 棄 物 合理利用能夠在實現(xiàn)循環(huán)農(nóng)業(yè) 環(huán)境修復(fù) 和低碳經(jīng)濟 等方面起到舉足輕重的作用 盡管蔬菜廢棄物生物炭 的 資 源 化 研 究 已 逐 漸 引 起 關(guān) 注 其 在 環(huán) 保 領(lǐng) 域 的 應(yīng) 用 范圍較廣 但目前研究工作尚處于起步階段 存在蔬菜 廢 棄 物 生 物 炭 理 化 性 質(zhì) 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 規(guī) 范 化 使 用 實 踐 推廣等問題 1 由于中國蔬菜產(chǎn)區(qū)分散 不易規(guī)?；瘷C械化收 集 蔬菜廢棄物種類 來源 及熱解條件均會導致生物 炭的性質(zhì)差異較大 難有統(tǒng)一的利用技術(shù) 影響中國蔬 菜廢棄物的資源化利用率 建議采用蔬菜生產(chǎn)集中統(tǒng) 一管理 同一自然區(qū)域內(nèi)統(tǒng)一規(guī)劃蔬菜種植茬口 最大 限度地優(yōu)化使用化肥 農(nóng)藥 水 種子及其添加劑 減少 蔬菜廢棄物內(nèi)有毒物質(zhì)含量 實現(xiàn)廢棄物原材料一致 便于制備基本理化性質(zhì)相對一致的生物炭 2 目 前 生 物 炭 的 研 究 主 要 集 中 于 水 體 中 污 染 物 的 去 除 蔬 菜 廢 棄 物 生 物 炭 對 土 壤 影 響 的 研 究 較 少 今 后 可 更 多 地 研 究 蔬 菜 廢 棄 物 生 物 炭 對 土 壤 的 修 復(fù) 針對不同土壤問題 進行物理 化學改性獲得發(fā)達孔隙 或 官 能 團 豐 富 的 生 物 炭 從 而 拓 展 蔬 菜 廢 棄 物 生 物 炭 的應(yīng)用范圍 同時加強研究提高生物炭產(chǎn)量的制造工 藝 3 如今生物炭研究大多停留在實驗室研發(fā)階段 未來的研究應(yīng)集中在開發(fā)低成本 高效能 理化性質(zhì)均 一的蔬菜廢棄物生物炭生產(chǎn) 加快技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新 并 盡 快 應(yīng) 用 到 田 間 試 驗 中 可 通 過 引 進 國 內(nèi) 外 先 進 設(shè) 備 加快生物炭生產(chǎn)速度 鼓勵國內(nèi)大專院校及科研院 所 開 展 相 關(guān) 研 究 工 作 盡 快 形 成 一 整 套 適 合 當 地 蔬 菜 生 產(chǎn) 狀 況 的 蔬 菜 廢 棄 物 綜 合 利 用 模 式 從 而 為 大 面 積 推廣蔬菜廢棄物在田間生產(chǎn)實際中的應(yīng)用提供參考 4 為推進蔬菜廢棄物的資源化利用工作的進度 應(yīng) 強 化 政 府 引 導 扶 持 作 用 同 時 加 大 宣 傳 力 度 提 高 蔬菜廢棄物 等生物質(zhì) 生物炭 甲醛 苯 甲苯等 重金屬 含氮磷的無機 物 有機化合物 固碳減排 調(diào)節(jié)土壤 提升土壤養(yǎng)分等 吸附有毒氣體 土壤 水體污染物治理 緩解溫室效應(yīng) 土壤改良 圖 8 生物炭在環(huán)境治理應(yīng)用示意圖 孫 可 欣 等 蔬 菜 廢 棄 物 資 源 化 高 效 利 用 方 式 分 析 97中國農(nóng)學通報 農(nóng) 民 蔬 菜 廢 棄 物 資 源 利 用 的 思 想 意 識 加 強 經(jīng) 驗 交 流 與 推 廣 提 高 種 植 戶 配 合 蔬 菜 廢 棄 物 收 集 工 作 的 積 極 性 提 倡 建 立 區(qū) 域 自 然 循 環(huán) 村 提 高 區(qū) 域 范 圍 內(nèi) 農(nóng) 業(yè) 資 源 利 用 效 率 實 現(xiàn) 廢 棄 物 零 排 放 和 全 消 納 可按當?shù)貙嶋H情況 建設(shè)鄉(xiāng)村小規(guī)模生物炭生產(chǎn)設(shè)備 可 由 種 植 結(jié) 構(gòu) 相 似 的 幾 個 自 然 村 組 成 根 據(jù) 需 求 與 一 些 中 小 企 業(yè) 聯(lián) 合 將 畜 禽 糞 便 秸 稈 農(nóng) 產(chǎn) 品 加 工 剩 余 物等循環(huán)利用率 實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品增值 農(nóng)民增收 加強生 物炭在土壤修復(fù) 廢水處理 節(jié)能減排方面的實際應(yīng)用 價值 真正實現(xiàn) 以廢治廢 參考文獻 1 杜 鵬 祥 韓 雪 高 杰 云 等 我 國 蔬 菜 廢 棄 物 資 源 化 高 效 利 用 潛 力 分 析 J 中國蔬菜 2015 7 15 20 2 郭 智 勇 靳 前 龍 韓 文 君 等 甜 瓜 秧 蔓 產(chǎn) 量 與 商 品 產(chǎn) 量 相 關(guān) 性 分 析 J 中國瓜菜 2021 34 4 99 104 3 李 培 之 壽 光 蔬 菜 廢 棄 物 處 理 措 施 與 成 效 J 中 國 蔬 菜 2017 3 13 15 4 賈 月 慧 高 凡 杜 景 東 等 不 同 蔬 菜 殘 體 化 學 組 分 含 量 特 征 J 中 國農(nóng)學通報 2014 30 10 264 268 5 張 相 鋒 王 洪 濤 聶 永 豐 等 高 水 分 蔬 菜 廢 物 和 花 卉 雞 舍 廢 物 聯(lián) 合堆肥的中試研究 J 環(huán)境科學 2003 24 2 147 151 6 WEI ZH PHOUNGTHONG K FAN L et al Evaluation of a classification method for biodegradable solid wastes using anaerobic degradation parameters J Waste management 2013 33 12 2632 2640 7 莫 舒 穎 蔬 菜 殘 株 堆 肥 化 利 用 技 術(shù) 研 究 D 北 京 中 國 農(nóng) 業(yè) 科 學 院 2009 8 曾 詠 梅 毛 昆 明 李 永 梅 等 微 生 物 菌 劑 對 蔬 菜 花 卉 廢 棄 物 直 接 還 田 效 果 的 影 響 以 云 南 滇 池 為 例 J 安 徽 農(nóng) 業(yè) 科 學 2006 34 17 4278 4280 9 尚 丹 馬 穎 杰 邢 虎 成 等 冬 閑 地 套 種 蔬 菜 及 蔬 菜 廢 棄 物 還 田 對 苧 麻的影響 J 作物研究 2014 28 1 37 42 10 楊 冬 艷 桑 婷 馮 海 萍 等 番 茄 和 辣 椒 秸 稈 還 田 對 自 身 蔬 菜 幼 苗 生 長及根系酶活性的影響 J 上海農(nóng)業(yè)學報 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 曉 東 高 曉 東 余 漢 清 蔬 菜 有 機 廢 棄 物 資 源 化 利 用 設(shè) 施 建 設(shè) 及 關(guān)鍵技術(shù) J 上海蔬菜 2021 1 86 88 13 陳 軻 胡 夢 月 徐 陽 等 尾 菜 資 源 利 用 方 式 及 肥 料 化 技 術(shù) 研 究 進 展 J 環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟 2020 12 5 10 58 14 龐 震 鵬 李 永 平 朱 教 寧 等 牛 糞 與 蔬 菜 廢 棄 物 厭 氧 發(fā) 酵 產(chǎn) 氣 工 藝 優(yōu)化 J 山西農(nóng)業(yè)科學 2018 46 12 2062 2065 15 李 揚 李 彥 明 蔬 菜 廢 棄 物 的 堆 肥 化 處 理 技 術(shù) 研 究 進 展 J 北 方 園 藝 2015 19 180 184 16 席 旭 東 晉 小 軍 張 俊 科 蔬 菜 廢 棄 物 快 速 堆 肥 方 法 研 究 J 中 國 土 壤與肥料 2010 3 62 66 17 常 芳 紅 蔬 菜 廢 棄 物 肥 料 化 處 理 對 土 壤 生 態(tài) 環(huán) 境 和 蔬 菜 品 質(zhì) 的 影 響 J 農(nóng)業(yè)科技與信息 2021 3 5 7 18 李 劍 喬 衛(wèi) 花 王 濤 等 蔬 菜 廢 棄 物 堆 肥 對 土 壤 肥 力 及 酶 活 性 的 影 響 J 湖北農(nóng)業(yè)科學 2020 59 7 59 63 19 王 亞 利 楊 光 熊 才 耘 等 蔬 菜 廢 棄 物 蚯 蚓 堆 肥 對 雞 毛 菜 生 長 的 影 響 J 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報 2017 36 10 2129 2135 20 蔡 琳 琳 李 素 艷 龔 小 強 等 好 氧 堆 肥 蚯 蚓 堆 肥 結(jié) 合 法 處 理 綠 化 廢棄物與牛糞 J 浙江農(nóng)林大學學報 2018 35 2 261 267 21 李 賀 高 強 于 修 坤 蚯 蚓 生 態(tài) 高 效 養(yǎng) 殖 技 術(shù) 要 點 J 中 國 畜 禽 種 業(yè) 2020 16 1 55 56 22 范 如 芹 羅 佳 高 巖 等 農(nóng) 業(yè) 廢 棄 物 的 基 質(zhì) 化 利 用 研 究 進 展 J 江 蘇農(nóng)業(yè)學報 2014 30 2 442 448 23 李 瑞 琴 于 安 芬 白 濱 等 蔬 菜 廢 棄 物 栽 培 基 質(zhì) 對 番 茄 生 長 發(fā) 育 和 營養(yǎng)品質(zhì)的影響 J 水土保持通報 2016 36 2 110 114 24 龔 小 強 李 素 艷 李 燕 等 綠 化 廢 棄 物 好 氧 堆 肥 和 蚯 蚓 堆 肥 作 為 蔬 菜育苗基質(zhì)研究 J 浙江農(nóng)林大學學報 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 張 繼 武 光 朋 高 義 霞 等 蔬 菜 廢 棄 物 固 體 發(fā) 酵 生 產(chǎn) 飼 料 蛋 白 J 西北師范大學學報 自然科學版 2007 43 4 85 89 27 李 海 玲 惠 文 森 劉 杰 等 小 麥 秸 稈 和 白 菜 尾 菜 混 合 發(fā) 酵 試 驗 J 中國釀造 2015 34 5 131 134 28 楊少杰 李欣苗 李艷 等 甘肅夏菜 尾菜現(xiàn)狀 及黃粉蟲 養(yǎng)殖技術(shù) J 農(nóng)技服務(wù) 2020 37 1 37 39 29 戚 如 鑫 歐 陽 佳 良 王 夢 芝 等 江 蘇 農(nóng) 區(qū) 秸 稈 和 尾 菜 混 合 青 貯 飼 料 化利用技術(shù)的研究進展 J 中國飼料 2020 17 128 133 30 高 新 楊 慶 然 楊 維 林 等 云 南 省 家 庭 養(yǎng) 殖 農(nóng) 家 飼 草 料 高 效 利 用 策 略 蔬果及櫟果 J 云南畜牧獸醫(yī) 2020 6 32 36 31 魏 益 華 邱 素 艷 張 金 艷 等 農(nóng) 業(yè) 廢 棄 物 中 重 金 屬 含 量 特 征 及 農(nóng) 用 風險評估 J 農(nóng)業(yè)工程學報 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 劉 狀 廖 傳 華 李 亞 麗 生 物 質(zhì) 快 速 熱 解 制 取 生 物 油 的 研 究 進 展 J 湖北農(nóng)業(yè)科學 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 況 帥 段 焰 劉 芮 油 等 油 菜 秸 稈 生 物 炭 對 植 煙 紅 壤 養(yǎng) 分 及 細 菌 群 落多樣性的影響 J 中國煙草科學 2021 42 1 20 26 38 陸 欣 春 鄭 永 照 陳 旭 等 生 物 炭 和 有 機 肥 對 白 漿 土 理 化 性 質(zhì) 和 玉米產(chǎn)量的影響 J 玉米科學 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 釗 劉 帥 丁 艷 宏 等 不 同 改 良 劑 對 旱 地 蘋 果 園 溫 室 氣 體 排 放 的 98影響 J 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報 2021 40