響水縣西蘭花-青毛豆尾菜資源化利用試驗及實踐

王清

摘要：通過開展設施農業廢棄物就近輕簡化堆肥、機械化還田技術推廣應用，為響水縣面廣量大的西蘭花、青毛豆尾菜尋求一種綜合效益好、農民接受度高、易于推廣應用的綜合利用模式。為推進生態文明建設，落實有機肥替代化肥行動和治理農村面源污染提供技術裝備支持。

關鍵詞：尾菜；就近處理；膜式發酵；有機肥

響水縣氣候四季分明、光照充足、溫和濕潤等特點，且土壤具有黏性適中、含豐富有機質，其中，速效鉀含量高，適宜種植西蘭花和青毛豆作物。隨著農業產業結構加速調整，2019年全縣規模化種植的西蘭花和青毛豆面積近8萬畝，其獨特的“早春菜用大豆-秋西蘭花”“早春設施西蘭花-秋西蘭花”等高效種植模式得到極好的示范推廣，本縣已成為全國規模最大的西蘭花-青毛豆作物生產基地。

西蘭花-青毛豆的莖葉是西蘭花-青毛豆種植生產過程中的副產品，產量巨大。每逢收獲時節，尾菜產量按照蔬菜產量的30%左右計[1-3]，2種作物所產生的莖葉尾菜量可超過6萬t。由于沒有相應的后續處理流程，莖葉尾菜只能被堆放在田間地頭、鄉村公路。其中，部分被遺棄的西蘭花-青毛豆尾菜堆積在溝渠中，惡臭熏天，蚊蟲遍地，對地方環境造成嚴重的破壞和污染，這導致“尾菜”成為困擾響水縣西蘭花-青毛豆產業發展的熱點問題。

1 試驗點選擇

選取3個試驗點，即南河、雙港、六套為核心的蔬菜主產區，2022年1月—2023年10月為試驗示范時間，共建設3個示范點，每個示范點100畝，共計300畝。

2 試驗技術目標

通過建設3個設施農業廢棄物輕簡化就近堆肥、機械化還田示范點，以西蘭花-青毛豆2種大宗蔬菜尾菜無害化處理、肥料化利用為建設內容，推廣應用尾菜粉碎預處理、膜式堆肥、有機肥還田等環節機械化技術與裝備，形成西蘭花和青毛豆尾菜就近輕簡化堆肥、機械化還田技術路線。開展田間地頭設施農業尾菜就近輕簡堆肥還田機械化技術模式研究，選擇具有代表性的示范點，構建形成設施農業尾菜就近輕簡堆肥還田機械化技術模式并進行推廣應用，探索適用于農業農村廢棄物高效粉碎預處理-就近輕簡化堆肥-肥料快捷田間施用的生態、高效、無污染的新型農業廢棄物肥料化利用方式，為實現農業廢棄物綜合利用和土壤改良，推進農業綠色可持續發展和生態環境改善提供有效技術支撐。

3 試驗方法和技術路線

通過選型全程利用裝備、優化確定適合工藝，形成適宜于西蘭花-青毛豆等蔬菜尾菜的設施農業廢棄物的粉碎預處理-膜式就近輕簡化堆肥-固體有機肥撒施還田關鍵技術并進行推廣。關鍵技術如下：

3.1 新型粉碎預處理設備及固體有機肥撒施裝備選型

依據國內外科技創新發展狀況以及目前尾菜粉碎處理機械發展情況，結合工藝比選，分析不同類型粉碎設備對西蘭花莖葉、青毛豆莖稈的粉碎效果，重點分析粉碎效率、粉碎能耗、粉碎粒度分布、物料含水率適應范圍等性能參數，考慮可移動性、設備價格因素，選擇適合輕簡化堆肥的粉碎預處理裝備。在現有固體有機肥撒施裝備的基礎上，結合設施農業中廢棄物處理特點，選擇其中技術先進，推廣前景較好，能夠在整個尾菜肥料化處理環節中使用的固體有機肥撒施裝備開展示范。

3.2 設施農業廢棄物就近輕簡堆肥宜機工藝與模式配套裝備確定

在保證堆肥效果的前提下，從降低處理成本、實現處理過程綠色化角度出發，針對西蘭花和青毛豆尾菜產生特點和性狀特點，確定合適的宜機化就近輕簡堆肥工藝，得到適宜推廣輕簡化堆肥宜機工藝最佳運行參數。工藝的選擇確定充分考慮宜機、環境友好特點，擬在裝備配置上采用處理方式靈活、場地規模大小可調、發酵過程中無異味、智能化、省人工的高分子膜式生物發酵反應裝置。整體的工藝大體分為4個步驟：

3.2.1 物料粉碎

將蔬菜廢棄物和畜禽糞便等有機廢棄物進行合理的堆放，采用人工或者機械方式去除原料中的繩線、石塊等無機雜物。西蘭花-青毛豆廢棄物采用粉碎機/（滅茬還田機）進行粉碎、碾絲、揉搓處理，以完全破壞其結構，物料的粒徑控制在5 cm以下。

3.2.2 分子膜堆肥發酵處理

根據蔬菜廢棄的類型和處理工藝的要求，調整蔬菜廢棄物的水分、粒度、碳氮比、pH等條件。將粉碎好的蔬菜廢棄物與輔料混合均勻，輔料可以為作物秸稈、畜禽糞便、尿素、碳酸鈣等。堆肥過程中添加有機物料腐熟劑，接種量宜為堆肥物料質量的0.1％～0.2％。進入堆肥處理發酵單元的物料含水率宜為45％～65％，碳氮比（C/N）為（20～40）∶1，粒徑不大于5 cm，pH5.5～9.0。通過堆體曝氣，使堆體溫度保持65℃以上，堆肥維持時間不少于15 d。堆體溫度高于75℃時，應通過曝氣降低溫度。堆體溫度利用智能溫度檢測器進行實時收集和統計。

3.2.3 陳化腐熟

膜內發酵周期時間不少于15 d后，堆體后期溫度逐漸下降并穩定在40℃。陳化結束時，堆體外觀為褐色，呈現自然疏松的纖維狀團粒結構。發酵產物的種子發芽指數大于60%。

3.2.4 肥料撒施還田

根據撒肥機選料箱容積和牽引式撒肥拖拉機馬力相匹配標準：50匹一般選料箱容積2.0立方以內撒肥機，70～80匹選料箱容積2.0～5.0立方以內撒肥機，80～90匹選料箱容積5.0～8.0立方以內撒肥機，料箱容積8.0立方以上撒肥機選90匹以上相對應拖拉機。肥料施用后應馬上安排翻耕作業，避免肥料長時間處于高溫暴曬之下。作業期間應注意開氣情況，避免在降雨期進行施肥作業。

4 試驗機械確定

根據調研情況以及響水市西蘭花、青毛豆種植產后廢棄物特點，選定鹽城春禾農業科技有限公司、響水彥銘家庭農場、響水縣旭澤農業有限公司試驗基地，并與示范基地達成相關協議。根據產地特點以及作物特點，調研了多款新型的尾菜處理機械及施肥機械，最終確定了試驗機型（表1）。

5 試驗技術優點與創新技術

設施農業廢棄物離田堆肥還田，可以避免設施農業廢棄物直接還田帶來的弊端，堆肥產物也是傳統農業中肥料來源之一。目前，離田堆肥還田主要有2種模式，一是小型的田頭與畜禽糞便混合堆肥，二是大型的工廠化堆肥。傳統的小型田頭堆肥需要畜禽便，但由于環保的壓力和養殖模式的改變，很多地區已經難以尋找畜禽糞便，而且田頭用糞便混合也存在一定環境和安全風險，堆肥過程操作也較為復雜，不易推廣。大型工廠化堆肥主要也是與畜禽糞便混合堆肥生產有機肥，需要配有規?；笄蒺B殖場，有足夠的糞便來源，而且在與畜禽糞便混合堆肥過程中，由于設施農業廢棄物主要是碳源，損失量較大，據已有研究，設施農業廢棄物干物質損失最高可達80%以上，嚴重影響肥料企業效益；另外還需要配套專門的收儲設施設備，投入大、成本高。因此，這兩種方式都有一定的局限性。針對傳統設施農業廢棄物堆肥的瓶頸，需要研究出更適合的堆肥方式，滿足輕簡堆肥還田的需求。

5.1 技術優點

5.1.1 節省運輸和儲存投入

田頭就近堆肥省去了運輸和儲存環節。根據已有模式計算，由于設施農業廢棄物自身物理特性，在“五化”利用中，其收儲運成本達到了40%～70%，成為設施農業廢棄物綜合利用的瓶頸。如果設施農業廢棄物能直接田頭堆肥，省去運輸和儲存的成本，可節約大量資金和人工。

5.1.2 環境友好

傳統堆肥需要與糞污混合，現在的養殖大多以規?；B殖為主，小型分散的養殖場已經逐步消失，養殖糞污從場區運輸到地頭也容易拋灑滴漏，引起二次污染；另外，未經過發酵的養殖糞污中病原微生物較多，在開放式運輸中，不僅不符合養殖防癌要求，對人體也有一定的影響，除了味道外，糞便中的蛔蟲、蟯蟲和鉤蟲，極易侵害人體。本試驗示范開展輕簡堆肥，是在滿足堆肥需求的基礎上，利用優選的生物復合菌劑，通過在建堆過程中與堆肥物料充分混合，在曝氣系統的配合下實現腐熟的效果。

5.1.3 節省人工

工廠化堆肥需要多次翻拋以充分曝氣增氧，設施農業廢棄物由于堆積密度小、體積大，而且田頭機械化操作難，如果全部以人工翻拋，費時費工，難以操作。輕簡堆肥主要是靜態堆肥方式，少翻堆或不翻堆，利用通氣管通氣，覆蓋專業的堆肥膜用以保溫，滿足正常堆肥需要，可以減少大量人工。在規?；逊蔬^程中，傳統的設施農業廢棄物堆肥與畜禽糞便混合堆肥雖然效果好，速度快，但設施農業廢棄物作為碳源，大部分被稀解掉了，最高達80%以上，效益不明顯。設施農業廢棄物與肥水混合堆肥，不僅損失率低，而且經過養分吸收和發酵后，能滿足有機肥功能，起到改良土壤、增加肥力、促進生長的作用。

5.2 核心技術創新

5.2.1 物料扮碎-膜式堆肥-均勻撒施裝備體系創建

秉持“就近處理、降低成本”的原則，突破設施農業廢棄物高效粉碎、膜式好氧堆肥、有機肥均勻撒施等關鍵技術，篩選、優化設施農業廢棄物粉碎預處理裝備、智流膜生物發酵反應裝置、有機肥均勻散施裝備，優化形成適用于設施農業廢棄物的田頭就近堆肥還田技術裝備體系，為設施農業廢棄物無害化處理和肥料化利用提供技術方案。

5.2.2 宜機化好氧堆肥核心工藝技術

輕簡化堆肥主要采用靜態腰式堆肥方式，物理通氣，覆蓋專業的堆肥膜用以保溫，滿足正常堆肥需要。膜式堆肥工藝克服了條垛式和槽式堆肥工藝的缺點，具有堆肥成本低、占地面積小、堆肥場無臭氣等優點。膜式堆肥系統的關鍵設備是蓋在有機廢棄物堆上的復合膜，該膜以聚四氟乙烯為原料經膨化拉伸形成多微孔膜（e-PTFE膜）為核心材料，被夾持在2層牢固的聚氨酯基材膜（防紫外線和耐腐蝕）。e-PTFE體表面布滿原纖維狀微孔，其直徑為0.1～0.5μm，介于水蒸氣和雨水直徑之間（水蒸氣分子直徑為0.0004μm，雨水中最小輕霧的直徑為20μm），用該膜覆蓋堆肥后堆肥內的水蒸氣可蒸發出來（依靠高溫和堆肥底部鼓風驅動力），而外面的雨水無法進入膜內，確保高溫好氧堆肥順利進行。

6 結果

基于“成本低廉、就近處理”的原則，突破設施農業廢棄物高效粉碎、膜式好氧堆肥、有機肥均勻撒施等關鍵技術，篩選、優化設施農業廢棄物粉碎預處理裝備、智流膜生物發酵反應裝置、有機肥均勻撒施裝備，優化形成適用于設施農業廢棄物的田頭就近堆肥還田技術裝備體系，為設施農業廢棄物無害化處理和肥料化利用提供技術方案。以西蘭花和青毛豆2種大宗蔬菜尾菜肥料化利用例，實現示范區尾菜處理利用率達94.32%，推廣應用尾菜粉碎預處理、輕簡化堆肥、固體有機肥撒施等環節機械化技術，通過試驗示范使關鍵環節綜合生產機械化水平達到80％以上。

7 討論

由于蔬菜廢棄物處理在收集、運輸環節的成本還是較高。蔬菜廢棄物收集所需要的技術和設備還不夠成熟，需要進一步地研究和改進。在蔬菜廢棄物離田方面，大多采用人工手段，費時費力是影響整個處理效率的關鍵制約環節。未來的研究重點關注西蘭花、青毛豆蔬菜處理廢棄物成本的降低、技術和設備的改進以及風險的控制等方面，為農業可持續發展提供技術支撐和指導。同時，要加強對蔬菜廢棄物的管理和處理，推動蔬菜廢物資源化利用和循環利用的發展。

參考文獻

[1] 戚如鑫，魏濤，王夢芝，等.尾菜飼料化利用技術及其在畜禽養殖生產中的應用[J].動物營養學報，2018，30（4）：1297-1302.

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[3] 楊少杰，李欣苗，李艷，等.尾菜漚肥處理技術[J].農業科技與信息，2020（10）：44-45+49.