秸稈資源循環(huán)利用 還鄉(xiāng)間綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)

文|郭洪海 董曉霞

秸稈資源循環(huán)利用 還鄉(xiāng)間綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)

文|郭洪海 董曉霞

項(xiàng)目成果：黃淮海平原區(qū)秸稈資源循環(huán)利用技術(shù)集成與示范

課題單位：山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所

秸稈資源循環(huán)利用技術(shù)不僅為黃淮海平原區(qū)的“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)”，加快推進(jìn)區(qū)域資源節(jié)約型、環(huán)境友好型現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)業(yè)節(jié)能減排提供全方位支撐，而且可為保障區(qū)域資源環(huán)境安全、食物安全、農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收，推動(dòng)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)提供示范樣板。

黃淮海區(qū)域是我國(guó)重要的種植與養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)基地，每年產(chǎn)生作物秸稈約2.3億噸，畜禽糞便約5.4億噸、菌渣約3600萬噸，由于缺乏廢棄物循環(huán)利用的關(guān)鍵技術(shù)與模式，帶來了資源浪費(fèi)、能量高耗、產(chǎn)業(yè)循環(huán)割裂、集約化高效畜禽養(yǎng)殖廢棄物及秸稈菌業(yè)菌渣利用率低等關(guān)鍵問題。

針對(duì)這些問題，課題組從探討農(nóng)牧菌廢棄物還田下土壤碳庫(kù)擴(kuò)容與增持機(jī)制入手，通過秸稈全量還田條件下糧田高效耕作與穩(wěn)產(chǎn)增效、設(shè)施蔬菜有機(jī)物料減量精施、蔬菜殘?bào)w聯(lián)合堆肥、秸稈栽培食用菌病害防控、養(yǎng)殖廢棄物高值肥料化利用等關(guān)鍵技術(shù)突破與配套物化產(chǎn)品創(chuàng)制，建立了“秸稈還田”、“農(nóng)—牧—菜”、“農(nóng)—菌—牧”三大循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，促進(jìn)了農(nóng)菌牧系統(tǒng)中可利用物質(zhì)與能量的多次、多級(jí)、多梯度循環(huán)利用和產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈的循環(huán)互動(dòng)。

該成果不僅能為黃淮海平原區(qū)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)”，加快推進(jìn)區(qū)域資源節(jié)約型、環(huán)境友好型現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)業(yè)節(jié)能減排提供全方位技術(shù)支撐，而且可為保障區(qū)域資源環(huán)境安全、食物安全、農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收，推動(dòng)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)提供示范樣板。

高產(chǎn)糧田秸稈還田循環(huán)技術(shù)模式

技術(shù)方向：針對(duì)黃淮海平原秸稈利用率低、土壤碳庫(kù)損耗嚴(yán)重、化肥投入過量，以及秸稈還田后長(zhǎng)期不合理耕作導(dǎo)致耕層變淺、作物出苗質(zhì)量差、病蟲草危害重等問題。以秸稈還田為主要途徑，以固碳減排、緩釋型專用肥研制、化肥減量、穩(wěn)產(chǎn)增效為接口關(guān)鍵技術(shù)，建立了高產(chǎn)糧田秸稈還田循環(huán)技術(shù)模式。

技術(shù)成就：（1）高產(chǎn)糧田秸稈全量還田下周年高效輪耕技術(shù)。秸稈還田配合免耕和深松，可有效提高土壤碳庫(kù)容量，年平均增長(zhǎng)2.2%～3.1%；采用長(zhǎng)期旋耕和深松的農(nóng)田具有較大的CH4和N2O減排潛力，5年溫室氣體平均累積排放量較對(duì)照常規(guī)翻耕分別降低15.4%和9.6%。（2）秸稈全量還田下小麥、玉米精致播種技術(shù)。降低小麥播種量，滿足基本苗225萬/公頃左右，播后鎮(zhèn)壓；玉米加大播深（1～2厘米），減免鎮(zhèn)壓環(huán)節(jié)。（3）高產(chǎn)糧田秸稈全量還田條件下高效耕作技術(shù)。采取小麥季翻耕（深松）、玉米季免耕的周年一體化耕作、及噴藥位置以秸稈為主，綜合防治農(nóng)田病蟲草害。（4）高產(chǎn)糧田秸稈全量還田減量施肥技術(shù)。調(diào)整作物茬口養(yǎng)分分配，減少氮肥施入，高產(chǎn)小麥推薦施用專用肥1200千克/公頃（N∶P2O5∶K2O=11∶11∶12），增加氮肥基施比例，高產(chǎn)玉米推薦施用專用肥1200千克/公頃（N∶P2O5∶K2O=20∶9∶16）。（5）小麥季采用翻耕（深松）結(jié)合玉米季免耕、同步噴灑藥劑（位置以秸稈為主體）的周年一體化防治病蟲草害技術(shù)。

適用區(qū)域與示范轉(zhuǎn)化效果：該模式適宜黃淮海平原小麥玉米一年兩熟的高產(chǎn)區(qū)。與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣模式相比，小麥增產(chǎn)9.19%～12.60%，每公頃純經(jīng)濟(jì)效益增加970.50～1330.60元；玉米增產(chǎn)10.81%～19.06%，每公頃純經(jīng)濟(jì)效益每畝增加1003.36～1769.10元。同時(shí)每公頃減少化學(xué)肥料投入合計(jì)925.27元。每公頃深松增加農(nóng)機(jī)耕作成本450.00元。免耕和深松配合秸稈還田可有效提高土壤碳庫(kù)容量和周年碳累積速率，連續(xù)實(shí)行兩種耕作方式配合秸稈還田10年，每公頃土壤碳庫(kù)可新增碳量13.37tC和9.59tC。溫室氣體綜合增溫潛勢(shì)（GWP）在20年、100年和500年尺度上降低20%以上。

“農(nóng)—牧—菜”廢棄物高效復(fù)合循環(huán)利用技術(shù)模式

技術(shù)方向：針對(duì)黃淮海平原農(nóng)區(qū)以糧、菜、牧為主的多樣化生產(chǎn)方式造成的糧蔬秸稈、養(yǎng)殖糞污量大且集中、區(qū)域環(huán)境承載力超載等問題，以設(shè)施蔬菜有機(jī)物料減量與化肥精準(zhǔn)施用、作物秸稈與糞便聯(lián)合堆肥、功能型生物有機(jī)肥創(chuàng)制等為接口關(guān)鍵技術(shù)，建立了農(nóng)牧菜廢棄物高效復(fù)合循環(huán)利用技術(shù)模式。

技術(shù)成就：（1）糧蔬秸稈與畜禽糞便聯(lián)合堆肥技術(shù)。按照蔬菜秸稈、玉米秸稈、鮮雞糞和腐熟劑1∶1∶0.3∶0.005至2∶1∶0.5∶0.005的比例（重量比）進(jìn)行混料，調(diào)適含水量和C/N比，適時(shí)翻堆和通風(fēng)，堆體溫度高于55℃的天數(shù)不少于13天。（2）功能型生物有機(jī)肥創(chuàng)制。畜禽糞便添加耐低溫高效腐解菌劑，發(fā)酵周期8～15天，可轉(zhuǎn)化為無蟲卵和病菌的發(fā)酵有機(jī)肥，將發(fā)酵有機(jī)肥與防病促生的功能菌結(jié)合，采用不同的配方生產(chǎn)用于蔬菜底肥、追肥和培育壯苗的功能型生物有機(jī)肥。（3）設(shè)施蔬菜有機(jī)物料減量與化肥精準(zhǔn)施用技術(shù)。設(shè)施冬春茬番茄在中等偏高與偏低土壤肥力條件下分別底施發(fā)酵風(fēng)干雞糞（牛糞、豬糞）4.5～7.5噸/公頃、12.0～15.0噸/公頃，秋冬茬番茄則分別底施2.7～3.9噸/公頃、6.0～9.0噸/公頃。冬春茬精準(zhǔn)追肥8～10次（每次尿素67.5～75.0千克/公頃、硫酸鉀82.5～105.0千克/公頃），秋冬茬6～8次（每次尿素52.5～67.5千克/公頃、硫酸鉀97.5～105.0千克/公頃），并在定植時(shí)及定植后30天分別根際精準(zhǔn)滴灌磷酸二氫鉀15.0千克/公頃。

適用區(qū)域與示范轉(zhuǎn)化效果：該技術(shù)模式適合黃淮海平原集約化奶牛養(yǎng)殖區(qū)和設(shè)施蔬菜生產(chǎn)區(qū)。農(nóng)牧循環(huán)鏈條通過玉米秸稈全株青貯轉(zhuǎn)化為飼料過腹還田，一方面顯著提高動(dòng)物增重速度和經(jīng)濟(jì)效益，且節(jié)省了玉米籽粒收打、晾曬等費(fèi)用，另一方面減少秸稈焚燒造成的環(huán)境污染，具有較好的生態(tài)效益。農(nóng)牧菜循環(huán)鏈條利用糧蔬秸稈和畜禽糞便原位堆肥技術(shù)，降低次生鹽漬化程度和溫室氣體揮發(fā)污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。畜禽糞便轉(zhuǎn)化生物有機(jī)肥，在糞肥實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分合理利用的同時(shí)，其中的功能菌可克服設(shè)施蔬菜連作土壤障礙，改善土壤微生態(tài)環(huán)境，提升菜田土壤質(zhì)量。該循環(huán)模式近三年累計(jì)推廣537.4萬畝，增效36.1億元。

“農(nóng)—菌—牧”廢棄物高效多級(jí)循環(huán)利用技術(shù)模式

技術(shù)方向：針對(duì)秸稈菌業(yè)霉菌與菇病危害重、菌渣處理困難而循環(huán)利用率低、生態(tài)養(yǎng)殖發(fā)酵床墊料成本高、排泄物無害化資源化利用水平低等問題。以秸稈食用菌病害防控、養(yǎng)豬菌渣發(fā)酵床制作、墊料堆肥還田為接口關(guān)鍵技術(shù)，建立了農(nóng)菌牧廢棄物高效多級(jí)循環(huán)利用技術(shù)模式。

技術(shù)成就：（1）以預(yù)防為主，從生產(chǎn)源頭和關(guān)鍵栽培環(huán)節(jié)綜合防控秸稈食用菌病害。（2）利用菌渣制作養(yǎng)豬發(fā)酵床關(guān)鍵技術(shù)。（3）菌渣墊料廢棄物好氧堆肥關(guān)鍵技術(shù)。

示范轉(zhuǎn)化效果：本模式的建立和應(yīng)用，一方面實(shí)現(xiàn)了農(nóng)牧廢棄物高效轉(zhuǎn)化為食用菌，另一方面通過菌渣的墊料化利用，解決了發(fā)酵床主要制備原料木屑嚴(yán)重缺乏問題，提高了畜禽的生產(chǎn)性能和生產(chǎn)效益，改善了養(yǎng)殖環(huán)境。實(shí)現(xiàn)了秸稈菌業(yè)和畜禽生態(tài)養(yǎng)殖業(yè)的共同發(fā)展和相互促進(jìn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)菌牧有機(jī)結(jié)合，更好的符合了循環(huán)型農(nóng)業(yè)的農(nóng)牧廢棄物資源高效利用與產(chǎn)業(yè)鏈延伸、產(chǎn)業(yè)化增值的基本原則，形成了農(nóng)業(yè)生態(tài)的良性循環(huán)。該循環(huán)模式近三年累計(jì)投料69.9萬噸，增加經(jīng)濟(jì)效益21.3億元。

秸稈還田試驗(yàn)

菌渣發(fā)酵床養(yǎng)豬

項(xiàng)目成果：村鎮(zhèn)生活垃圾生物強(qiáng)化預(yù)處理+生物反應(yīng)器填埋優(yōu)化組合技術(shù)

課題單位：中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院 國(guó)家環(huán)境保護(hù)地下水污染模擬與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

針對(duì)城鄉(xiāng)一體化地區(qū)垃圾填埋空間受限，滲濾液、填埋氣污染重等問題，本成果研發(fā)了生活垃圾生物強(qiáng)化預(yù)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生活垃圾減量40%，顯著降低填埋量與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)綜合整治工程，實(shí)現(xiàn)生活垃圾資源化、無害化處理與土壤、地下水修復(fù)相結(jié)合，取得良好效果和示范。