蔬菜秸稈廢棄物資源化利用模式研究

宋曉　陳莉　李建芬

摘要 針對蔬菜秸稈廢棄物資源浪費和污染環境等日益突出的問題，分析了蔬菜秸稈廢棄物利用的國內外現狀，闡述了目前蔬菜秸稈資源化利用模式主要有工廠化生產制作有機肥、蔬菜產區就地堆肥、蔬菜秸稈原位還田等，提出了目前蔬菜秸稈廢棄物資源化利用中存在的問題，并提出了建設性的意見與建議，以期為今后的蔬菜秸稈資源化利用提供指導。

關鍵詞 蔬菜秸稈廢棄物;資源化;利用

中圖分類號 S216.2文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）21-0089-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.21.026

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on Vegetable Straw Waste Resource Utilization Model

SONG Xiao，CHEN Li，LI Jianfen

（Shijiazhuang Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Shijiazhuang，Hebei 050041）

Abstract In view of the increasingly prominent problems of waste of vegetable straw resources and pollution of the environment，we analyzed the current situation of utilization of vegetable straw wastes at home and abroad， expounded that the main modes of utilization of vegetable straw resources at present were industrialized production of organic fertilizer， insitu composting in vegetable producing areas， and insitu returning of vegetable straw waste to the field.The existing problems in the utilization of vegetable straw waste were put forward， and constructive suggestions were put forward in order to provide reference for future utilization of vegetable straw resources.

Key words Vegetable straw waste;Resource;Utilization

作者簡介 宋曉（1972—），女，河北辛集人，高級農藝師，從事蔬菜秸稈處理與設施土壤改良技術研究。

收稿日期 2019-05-06;修回日期 2019-05-16

近年來，我國蔬菜面積增速較快，已達2 200萬hm2[1]，占種植比例近34%，在農業結構中占據了重要的地位，蔬菜產業已成為農業結構調整的突破口，成為促進農業增效、農民增收的主渠道。

我國設施蔬菜種植面積集中度較高，北方在全國總面積中占比重較大;黃淮海及環渤海灣地區尤為集中，長江中下游地區、西北以及其他地區占比較小。尤其山東、河北、遼寧、江蘇、河南設施蔬菜總產量占比超60%。2016年初，河北省設施蔬菜面積已達69.33萬hm2。隨著蔬菜面積的增加，產生的蔬菜秸稈及廢棄物也逐漸上升，地區性、季節性、結構性的秸稈廢棄物過剩明顯，有效利用率相比于小麥、玉米秸稈明顯偏低，多年以來沒有得到有效處理和循環利用。一直以來，蔬菜種植每年換茬以后，大量蔬菜秸稈廢棄物堆滿道路兩旁、河溝地頭，秸稈腐爛，臭氣難聞，嚴重危害了空氣質量，極易造成土地和水源污染，一直成為政府的一大難題。另一方面，蔬菜秸稈中含有較高的營養成分，氮含量3.45%，磷含量0.84%，鉀含量2.46%，pH約為7[2]，這與常用的天然有機肥料含量相當。但是由于蔬菜秸稈中葉菜類秸稈含水量高達75%～95%，燃燒值低，作為燃料性價比太低，保存周期短，不易運輸，容易腐爛，茄果類蔬菜秸稈太硬，不能像大田作物秸稈那樣可通過機械實現直接還田[3]。另外，蔬菜秸稈更易腐爛，常年連作為病蟲害繁殖和傳播提供了條件，不易被菜農利用，總是被隨意丟棄，有機質不能被歸還土壤浪費了大量的有機資源，造成了土壤板結，肥力減退。蔬菜秸稈廢棄物對人們生活和環境的影響日益嚴重。

針對目前設施蔬菜秸稈利用的現狀，進行蔬菜秸稈無害化資源化利用，以解決蔬菜秸稈廢棄物處理難的問題，使設施蔬菜生產保持綠色、高產、環保的生產能力，促進設施蔬菜產業的可持續發展和農民增收，使蔬菜秸稈安全有效地回歸到土壤中，減輕環境污染，解決該區域蔬菜秸稈廢棄物的污染風險，實現資源的有效循環利用，成為目前蔬菜產業發展的重要研究課題。

筆者分析了國外、國內蔬菜秸稈利用的現狀，闡述了我國蔬菜秸稈利用的幾種方式，指出來目前秸稈利用存在的問題，提出今后蔬菜秸稈利用的意見與建議，旨在為今后蔬菜秸稈的資源化利用提供借鑒意義。

1 國內外蔬菜秸稈利用情況分析

1.1 國外秸稈利用現狀

國外對蔬菜秸稈的利用始于20世紀20年代，主要為好氧堆肥、厭氧消化以及好氧-厭氧聯合處理等。近年，發達國家對蔬菜秸稈廢棄物的處理及利用已日趨成熟，大體處理方式為秸稈還田循環利用、秸稈離田產業化利用[4]，秸稈離田產業化利用主要為新能源利用方面，如秸稈發電、秸稈乙醇等，秸稈環保材料在發達國家得到了大力推廣。

1.2 國內秸稈利用現狀

秸稈是我國三大農業廢棄物之一，資源豐富但利用不充分，如何有效利用一直是困擾環保、農業等多個部門的難題。農業農村部副部長張桃林表示，秸稈綜合利用已經到了全面推進的時刻，要由試點示范轉變到全面鋪開。堅持因地制宜，農用優先、就地就近、政府引導、市場運作、科技支撐，以肥料化、飼料化、燃料化利用為主攻方向，基料化、原料化為輔助方向，以完善利用制度、出臺扶持政策、強化保障措施為推進手段，形成政府推動、市場驅動、主體帶動的長效機制，切實提高秸稈利用產業化水平[5]。我國在2016年啟動秸稈綜合利用試點，在試點省份推廣19項秸稈利用技術，發布了秸稈農用十大模式。目前，全國秸稈綜合利用率達83.68%，8個試點省份達86%，以小麥玉米秸稈利用為主。蔬菜秸稈的轉化利用還不是很普及，蔬菜秸稈資源化利用研究在蔬菜大省山東逐漸開始興起，山東泰昌進行的工廠化秸稈好氧堆肥處理有一定規模，一些蔬菜產區大多將秸稈清除到棚外，進行厭氧發酵和高溫堆肥處理[6]。

2 目前蔬菜秸稈的利用方式及途徑

筆者通過到山東等地參觀學習、下當地蔬菜產區深入調研，總結蔬菜秸稈廢棄物廣泛利用的技術模式主要有以下幾種，即工廠化生產制作有機肥、蔬菜產區就地堆肥、蔬菜秸稈原位還田等。

2.1 蔬菜秸稈廢棄物工廠化生產制作有機肥模式

山東泰昌生物科技有限公司依托山東省農業機械科學研究所創新團隊設計方案和生產技術工藝及裝備，以當地大棚番茄等蔬菜秸稈及周邊中小型牛糞、豬糞等畜禽糞便為主要原料，在生產的不同環節，分別添加高溫腐熟菌群、低溫腐熟菌群和功能性益生菌群，進行槽式整池、深池好氧生物發酵，實現畜禽糞便和蔬菜秸稈的資源化利用，每年可無害化處理循環利用畜禽糞便17萬t，蔬菜秸稈100萬t，年產高品質生物有機肥25萬t。山東農業機械科學研究所蔬菜秸稈肥料化研究創新團隊研制的“蔬菜秸稈和畜禽糞污一體化好氧發酵堆肥技術及裝備”“蔬菜秸稈制肥清塑揉搓技術及裝備”等為蔬菜秸稈產業化、規?；逊恃h利用提供強有力支撐的機械裝備，創新團隊采用秸稈粉碎預處理技術、快速高效發酵菌劑篩選、精準配料制肥等技術，制定了蔬菜秸稈工廠化高溫好氧快速腐熟堆肥生產工藝規程，研制了蔬菜秸稈工廠化、肥料化處理與循環利用模式和技術，突破了蔬菜秸稈廢棄物肥料化利用的關鍵技術[7]，為蔬菜秸稈利用提供了新的途徑與方法，具有十分重要的推廣價值。

2.2 蔬菜秸稈廢棄物在產區就地堆肥模式

在蔬菜產區將秸稈進行就近堆漚處理是一種比較切實可行的方法。在蔬菜成熟采摘后，將蔬菜秸稈及廢棄物移出棚室，在棚室前緣、地頭空地根據蔬菜產區情況選擇合適場地，進行條垛式堆肥或椎體型堆肥。操作時，去掉地膜、蔬菜秸稈及廢棄物上的繩子、塑料夾子等物，用秸稈粉碎機將蔬菜秸稈粉碎成3～5 cm長的碎末，由于蔬菜秸稈中碳氮比較低，堆肥中可以適量摻一些玉米秸稈，將粉碎的秸稈和畜禽糞便按照7∶3～5∶5的比例進行摻混，用翻拋機將上述物料拌勻，調整堆體的含水率在50%～70%，以手握緊物料水滲出但沒有滴下為宜，添加上述物料總量0.3%～0.5%的腐熟菌劑，調節C∶N比為25∶1～35∶1，堆肥條垛寬度為2.8～3.0 m，高為1.2～1.4 m，堆肥底部用塑料布作防滲處理，防止液體滲漏，污染土壤和地下水，堆肥表面用塑料布覆蓋、密封，防止雨水淋洗。堆肥過程一般持續20～25 d，第1次發酵7～10 d，過程控制參數為溫度、含水率、碳氮比、外觀，溫度為55～70 ℃，溫度達70 ℃開始通風，并進行翻堆處理，溫度低于55 ℃時停止通風，第1次發酵過程中，堆肥保持55 ℃的高溫時間不少于7 d，而且65～70 ℃的高溫不少于3 d。第1次發酵后堆體物料全部萎蔫、變軟呈淡褐色，堆體內有菌絲，物料有微腐味，二次發酵時堆體溫度有所降低，夏季一般在30～50 ℃，持續發酵5～10 d，發酵成熟后，物料顏色為黑褐色，物料疏松，無臭味，碳氮比≤25，發酵完成[8]。

2.3 蔬菜秸稈廢棄物原位還田模式

現階段蔬菜秸稈的利用還主要是就地堆肥的利用方面，將蔬菜秸稈廢棄物進行棚內原位還田還比較少見，主要是菜農出于對蔬菜秸稈廢棄物中病害、蟲害對下茬蔬菜的影響考慮，一般將蔬菜秸稈清除棚室，隨著微生物技術研究的發展，針對蔬菜秸稈分解的菌劑研究不斷進步，遵循源于土地還予土地的原則，解決蔬菜秸稈還田技術問題，以實現蔬菜秸稈的安全有效利用，保護環境，使設施蔬菜生產保持綠色、高產、環保。山東紀臺鎮曹官莊支部書記自主設計了一款蔬菜秸稈粉碎還田機，經過不斷地實驗、改造，創新性地加入了旋轉輪軸，大大降低了蔬菜秸稈的處理難度，再配合生物秸稈腐熟菌劑的施用總結出在棚室內將蔬菜秸稈進行原位粉碎、還田的方法，在紀臺鎮80%蔬菜大棚采用后成效顯著，得到了廣泛推廣。主要做法為蔬菜產品收獲后，采用適宜的配套蔬菜秸稈粉碎機將棚內的蔬菜秸稈粉碎，加入稻殼雞糞和生物菌劑，將濕度調整到合適的范圍，進行15～20 d的高溫悶棚發酵，通過溫度控制，消滅蔬菜秸稈中的有害菌和病蟲害，就地將秸稈進行肥料化處理，此種處理由于秸稈與畜禽糞便進行高溫發酵以后，等同于施用了高效有機肥，大大減少了下茬作物種植過程中農藥和化肥的施用量，實施后，平均節省肥料45 000～60 000元/hm2，而且產量有明顯提高，菜農效益增收15萬～30萬元/hm2。因為效益顯著，菜農普遍接受，蔬菜秸稈大部分得到了有效的利用。蔬菜秸稈原位還田不用將秸稈清除出大棚，節省了人力物力，減少了亂堆亂放引起的環境污染，綠色環保同時也解決了病蟲害對下茬蔬菜的侵染。蔬菜秸稈原位還田增加了土壤有機質和氮磷鉀養分含量，提高了土壤的通透性，活化了土壤，培肥了地力，不僅增加了蔬菜產量，還大大改善了產品品質，成效顯著，值得在設施蔬菜產區大面積推廣[9]。

3 蔬菜秸稈資源化利用中存在問題

3.1 企業處理蔬菜秸稈及廢棄物成本高、困難大

由于蔬菜秸稈及廢棄物綜合利用成本大，利潤薄，政府無補貼或者補貼較低，加上收儲難度大，致使公司開工困難加大，處理秸稈能力不足;再加上市場上有機肥種類繁多，菜農難以分辨有機肥的優劣，造成銷售受限，致使工廠運轉困難，大部分廠家開工不足，甚至機器設備閑置，造成資源浪費。

3.2 蔬菜秸稈及廢棄物收集、儲運、分揀難度大

蔬菜秸稈一般在3～10月集中產生，菜農一般是在蔬菜采摘完成后，將秸稈及廢棄物從棚室內完全清除，傾倒在田間地頭、公路兩旁及溝渠河汊，若交到企業必須將塑料吊繩、地膜、鐵絲等分揀干凈，分揀難度大、成本高，菜農一般都不愿意投入如此高的成本，如果轉嫁到企業，成本無形中又增加不少，因此，這也是企業進行蔬菜秸稈及廢棄物利用的瓶頸問題。

3.3 病蟲害對下茬蔬菜的侵染

由于蔬菜秸稈原位還田還不是很普及，許多菜農普遍認為蔬菜秸稈及廢棄物會造成連作障礙，使下茬蔬菜病蟲害的侵染加劇，因此基本上都是將蔬菜秸稈及廢棄物清除到棚外，這不僅浪費了大量的肥料資源，還造成了土壤板結、土壤退化的現象。

4 蔬菜秸稈資源化利用的意見與建議

4.1 加大政府倡導與補貼力度

政府出臺相應標準和補貼政策，加大宣傳力度，在蔬菜產區大力提倡蔬菜秸稈資源化、無害化利用，同時，加大政府補貼力度，按照處理秸稈的能力對工廠、公司分級別進行補貼，對將蔬菜秸稈處理較好、運送工廠處理的菜農進行現金補貼或肥料補貼，使蔬菜秸稈實現高效、循環利用。

4.2 建立完善的蔬菜秸稈收集、儲運制度

政府應發揮職能作用，在蔬菜生產密集區設立蔬菜秸稈及廢棄物收儲點，各企業設置多處小型收儲點，選擇合適的地點設立大的收儲點，便于菜農能及時轉運蔬菜秸稈，切實改變菜農隨意傾倒蔬菜秸稈及廢棄物的習慣，形成良好的生產、社會秩序。各蔬菜產區成立執法隊，加大對隨意傾倒蔬菜秸稈及廢棄物行為的巡查力度，對隨意焚燒、傾倒的菜農進行引導與勸阻，有效避免蔬菜秸稈及廢棄物亂倒現象，創建良好的菜區環境風貌[10-11]。

4.3 加強棚室所用物品替代品的研究與應用

設施蔬菜秸稈及廢棄物中含有大量塑料膜、吊繩等雜物，無法降解，加大了廢棄物處理成本，應加強替代品的研發與推廣應用，如麻繩、可降解塑料繩、生物氧化雙降解地膜等，以減輕分揀的步驟或減輕勞動強度。

4.4 大力提倡蔬菜秸稈原位還田模式

蔬菜秸稈及廢棄物原位還田，不用將蔬菜秸稈清除到棚室外，節省了勞動力，還有效地利用了蔬菜秸稈，增加了土壤有機質，作用非常顯著，是最為經濟且可持續發展的方式，因此有必要大力提倡，廣泛推廣;同時應加大研制微生物菌劑的力度，與高溫悶棚相結合，將蔬菜秸稈原位還田，減少蔬菜秸稈運輸轉場等環節，節約生產成本，爭取菜農最大收益。

4.5 研發推廣多種途徑的蔬菜秸稈利用方式

加大力度研發蔬菜秸稈的多種利用途徑，例如蔬菜產區周圍建沼氣池，進行厭氧發酵生產沼氣、沼肥;對茄果類木質化程度較高的蔬菜秸稈進行碳化，制作木炭，實現蔬菜秸稈的高效利用;蔬菜秸稈在厭氧條件下制作生物質油、生物質碳粉，生物質油可以作為新能源，生物質碳粉可用于土壤的修復;番茄秸稈堆肥作為有機肥可有效促進番茄生長、提高番茄質量，改善番茄品質，這樣既可提高經濟效益又可實現蔬菜秸稈的有效循環利用[12]。

5 結語

我國蔬菜面積不斷增加，蔬菜秸稈的產量也日益增加，搞好蔬菜秸稈廢棄物無害化資源化利用任重而道遠，蔬菜秸稈的合理利用不僅能產生巨大的經濟效益，而且能產生巨大的社會效益和環境效益。蔬菜秸稈的無害化資源化利用一方面能增加作物產量，提高作物品質，實現蔬菜秸稈廢棄物的資源化利用，同時可減少化肥農藥的用量，減少農業面源污染;另一方面還可改善土壤團粒結構，提高土壤通透性，改善土壤的理化指標，增強地力，增加土壤有機質、培肥土壤，實現農業的清潔生產、綠色生產，形成良好的生態循環。這對促進我國農業資源的有效循環利用、保障食品安全、促進蔬菜產業可持續發展、建設高效生態環保農業具有十分重大的歷史意義。

47卷21期宋 曉等 蔬菜秸稈廢棄物資源化利用模式研究

參考文獻

[1]

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.

[2] 秦淵淵，郭文忠，李靜，等.蔬菜廢棄物資源化利用研究進展[J].中國蔬菜，2018（10）：17-24.

[3] 李亞新.探尋2.3億噸蔬菜秸稈的出路[N].農民日報，2018-10-26（005）.

[4] 孫寧，王飛，孫仁華，等.國外農作物秸稈主要利用方式與經驗借鑒[J].中國人口·資源與環境，2016，26（S1）：469-474.

[5] 張桃林.實現東北黑土地保護與秸稈綜合利用雙贏[J].農機科技推廣，2018（10）：23.

[6] 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.

[7] 姜偉，張華，李娜，等.山東省農作物秸稈利用與裝備現狀[J].中國農機化學報，2019，40（2）：169-174.

[8] 王麗英，史建碩，郭麗.蔬菜秸稈廢棄物堆肥技術[N].河北科技報，2019-01-15.

[9] 楊淏然，馬兆紅，司智霞.山東壽光設施蔬菜土壤修復對策與實例[J].中國蔬菜，2016（6）：1-5.

[10] 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.

[11] 王秀珍，馮喜玲.國內外農作物秸稈處理方法概述[J].農機使用與維修，2015（3）：94.

[12] 胡曉婷，陳丹艷，牛博宇，等.番茄秸稈堆肥對番茄生長發育、產量及品質的影響[J].江蘇農業科學，2019，47（1）：108-111.