園林綠化廢棄物資源化利用方式探討*

楊麗軍，陳喬宇，吳松成，陳祥

1.重慶市風(fēng)景園林科學(xué)研究院；2.重慶市城市園林綠化工程技術(shù)研究中心

近年來(lái)，我國(guó)的城市綠地建設(shè)正在不斷推進(jìn)，根據(jù)《2019年中國(guó)國(guó)土綠化狀況公報(bào)》所示，我國(guó)城市建成區(qū)綠地面積已經(jīng)達(dá)到了219.7萬(wàn)公頃，城市綠化覆蓋率達(dá)到了41.11%，人均綠地面積達(dá)到了14.11平方米。同時(shí)，城鄉(xiāng)綠化一體化進(jìn)程也在不斷加快，出臺(tái)了《鄉(xiāng)村綠化美化行動(dòng)方案》等政策支持鄉(xiāng)村綠化建設(shè)，首批認(rèn)定的國(guó)家森林鄉(xiāng)村有7586個(gè)[1]。隨著城鄉(xiāng)綠化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，大量的園林綠化廢棄物也隨之產(chǎn)生。在城市綠化中，多年生綠化植物在生長(zhǎng)過程中從土壤中吸收大量的養(yǎng)分，各種物質(zhì)元素從土壤流入植物中。但是隨著植物的生長(zhǎng)，植物形態(tài)不符合城市景觀需求，需要進(jìn)行人為干預(yù)，通過修枝整形等手段，把植物部分枝葉作為園林廢棄物進(jìn)行處理，這一舉動(dòng)的直接影響就是打破了物質(zhì)元素在自然界中的正常流動(dòng)，植物中的物質(zhì)沒有回到城市綠地土壤中，無(wú)法形成一個(gè)有益的循環(huán)。因此，如何對(duì)這些廢棄物進(jìn)行資源化處理，也是當(dāng)前城市建設(shè)過程中必須面對(duì)的一個(gè)問題。

一、重慶市園林綠化廢棄物的處理處置現(xiàn)狀

以重慶市為例，2019年重慶市主城區(qū)綠化總面積達(dá)到了2333.473km2，綠地覆蓋率達(dá)到了42.6。當(dāng)年產(chǎn)生的綠化廢棄物總量25859噸，其中，修剪產(chǎn)生的綠化廢棄物有20047噸、落葉5812噸。重慶市當(dāng)年產(chǎn)生的園林綠化廢棄物占生活垃圾總量的25%，這樣巨量的園林廢棄物卻往往與其他垃圾進(jìn)行混合處理，處理方法主要以填埋、固化和焚燒為主，進(jìn)行園林廢棄物資源化處理的企業(yè)較少[2]。園林綠化廢棄物的資源化處理處置方法有很多，可以堆肥再利用，可以制成有機(jī)覆蓋物，可以發(fā)酵產(chǎn)沼氣等等[3]。但是，由于園林綠化廢棄物的收集、運(yùn)輸不便，難以進(jìn)行統(tǒng)一的大規(guī)模處理，導(dǎo)致現(xiàn)在城市園林綠化廢棄物的處理方式較為單一。同時(shí)，園林綠化廢棄物的資源化處理較為困難，需要先進(jìn)行精細(xì)破碎處理后才能進(jìn)行后續(xù)的處理，處理成本較高，條件苛刻，以上這些原因綜合導(dǎo)致了現(xiàn)在我國(guó)園林綠化廢棄物的處理依舊以焚燒和填埋為主[4]。

二、園林廢棄物堆肥處理利用

園林廢棄物堆肥可以將枯枝落葉通過好氧發(fā)酵的方式將有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，可以作為肥料基質(zhì)重新進(jìn)入土壤中，同時(shí)在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的高溫可以有效滅殺廢棄物中的病蟲害。相對(duì)于其他處理方式來(lái)說，堆肥處理對(duì)環(huán)境更為友好，處理成本較為低廉。之前的研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于焚燒和熱解制備生物炭來(lái)說，好氧堆肥能夠有效保存廢棄物中的氮元素，處理過程中產(chǎn)生的溫室氣體較少，處理產(chǎn)物還田后能夠顯著提高土壤的保水能力，降低土壤pH，提升土壤中N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素的含量[5]。但在堆肥利用中，應(yīng)該關(guān)注季節(jié)性和區(qū)域性因素對(duì)園林廢棄物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的影響，采用適宜的堆肥工藝。園林綠化廢棄物的成分主要包括樹葉、枝干、草，同時(shí)也可能含有少量的泥土等雜物。之前的研究表明，園林廢棄物中不同組分的含量隨著季節(jié)的變化而變化，在春季，園林綠化廢棄物主要以修剪廢物為主，有機(jī)物占比為72%，夏季主要以草地修剪廢物為主，有機(jī)物占比為53.4%，冬季以落葉為主，有機(jī)物占比64.9%[6]。園林綠化廢棄物的組成隨著季節(jié)變化而變化，每個(gè)時(shí)期廢棄物的有機(jī)質(zhì)含量、碳氮比等堆肥所需關(guān)鍵屬性也不盡相同，在進(jìn)行堆肥前預(yù)處理時(shí)，必須根據(jù)堆肥底物的不同而進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。園林綠化廢棄物的成分具有顯著的區(qū)域特性，隨著地區(qū)的不同、季節(jié)的變化、栽培植株的不同而變化。一般來(lái)說，園林綠化廢棄物中的元素含量有一個(gè)大致的區(qū)間：（1）總氮0.41%～3.40%；（2）總磷0.04%～0.38%；（3）總鉀 0.26%～1.56%[7]。之前有研究認(rèn)為，可以通過對(duì)園林綠化廢棄物的粒徑進(jìn)行分類從而判斷廢棄物中大致的元素含量。Haynes等人研究發(fā)現(xiàn)，通過篩網(wǎng)將綠化廢棄物分成20mm、10～20mm、5～10mm、2～5mm、1～2mm、0.5～1mm和＜0.5mm這七個(gè)不同粒徑的組分，不同粒徑區(qū)域中的組分比例不盡相同，但是每個(gè)組分的元素含量是有大致規(guī)律的。隨著粒徑的減小，有機(jī)碳含量逐漸下降，總氮含量上升，可交換鉀含量上升，可交換磷含量上升，其他各項(xiàng)金屬元素的含量如鎂、鋁等也是逐漸上升[8]。相較于普通城鎮(zhèn)生活垃圾來(lái)說，園林綠化廢棄物的含水率一般在50%左右，低于生活垃圾70%的含水率，同時(shí)碳含量較低，營(yíng)養(yǎng)元素含量較高。園林綠化廢棄物的能量一般在7.8～10.7MJ/kg，熱值的變化主要由含水率決定，與廢棄物化學(xué)成分的關(guān)系不大[9]。

三、園林廢棄物生產(chǎn)有機(jī)覆蓋物利用

自然界中的枯枝落葉會(huì)在土壤表面形成天然的覆蓋層，并在腐熟后為土壤提供有機(jī)質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，調(diào)節(jié)土壤的理化性質(zhì)。以此為思路，將園林綠化廢棄物生產(chǎn)為城市綠化用有機(jī)覆蓋物進(jìn)行地面覆蓋，一方面可以模擬自然規(guī)律，將有機(jī)物質(zhì)反饋回生態(tài)鏈中，為營(yíng)建良好的城市生態(tài)環(huán)境提供了重要的支撐，另一方面也可解決園林廢棄物的處理處置問題，達(dá)到廢棄物資源化利用的目的。（1）有機(jī)覆蓋物利用現(xiàn)狀。在國(guó)外，首先進(jìn)行土壤表面有機(jī)覆蓋研究的是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)在美國(guó)、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家園林綠地覆蓋物的應(yīng)用已極其廣泛，他們將樹皮、秸稈等鋪于地表，既形成了一道景觀，又有保水、改善土壤特性之功效。下雨時(shí)像海綿一樣吸水，地表生態(tài)活躍、土地松軟、土壤保水性強(qiáng)，樹根可以很好地吸收水分和養(yǎng)料，形成良性循環(huán)，幾乎不需要人工澆灌。且覆蓋材料容易獲得，是較經(jīng)濟(jì)的土壤保水方法之一。將有機(jī)覆蓋物應(yīng)用于園林綠化領(lǐng)域，能極大地降低園林管護(hù)成本，對(duì)城市綠化品質(zhì)提升具有重要的輔助作用。我國(guó)從2000年開始嘗試有機(jī)覆蓋物的推廣使用，首先嘗試樹皮覆蓋物的商品化生產(chǎn)和推廣，逐漸發(fā)展到可以利用園林有機(jī)廢棄物進(jìn)行有機(jī)覆蓋物的生產(chǎn)和利用。目前，在我國(guó)北京、上海一些地區(qū)的植物園、市街綠地上開始出現(xiàn)不同形狀、材料和色澤的覆蓋物。但是國(guó)內(nèi)綠地覆蓋保水尚處于起步研究階段，大多園林綠地節(jié)水研究為節(jié)水型灌溉、利用中水、利用保水劑等。林業(yè)中的有機(jī)覆蓋研究除天然凋落物覆蓋外研究較少，天然凋落物覆蓋的研究主要集中于凋落物的種類、分解速率和分解規(guī)律、影響?zhàn)B分分解的環(huán)境因素。（2）有機(jī)覆蓋物的影響作用。大量的研究結(jié)果證明，有機(jī)覆蓋物的使用對(duì)土壤水分的保持、土壤溫度的調(diào)節(jié)、土壤養(yǎng)分的增加、土壤微生物活性的提升均具有重要的作用。首先，有機(jī)覆蓋物的覆蓋對(duì)土壤的保溫和保濕效果明顯。在保溫效果上，有機(jī)覆蓋起到恒溫的作用，可以有效降低土壤日最高溫，提高土壤日最低溫[10]。在保濕效果上，有機(jī)覆蓋一方面可以積蓄雨水，顯著提升土壤表層的濕度[11]，另一方面可以阻止土壤水分毛細(xì)管輸送，顯著降低水分地面蒸發(fā)，有效保持土壤的水分[12]，不同材質(zhì)的覆蓋物保水效果存在差異[13]。其次，在改善土壤養(yǎng)分水平上，有機(jī)覆蓋能降低土壤pH值，不同材質(zhì)的覆蓋物影響程度不一[14]，這一點(diǎn)可以作為改良偏堿城市土壤的重要手段。同時(shí)，有機(jī)覆蓋處理后的土壤，有機(jī)質(zhì)含量、有效氮、有效磷、速效鉀含量均有不同程度的提升，同樣，不同材質(zhì)的覆蓋物提升效果不同[14]。再次，在城市綠地土壤中，由于人為因素的干擾，土壤中微生物環(huán)境較自然狀態(tài)下有所不足。但覆蓋有機(jī)物后，經(jīng)過有機(jī)物質(zhì)與腐殖質(zhì)間的轉(zhuǎn)換，可以增加土壤細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量[15]，如覆蓋有機(jī)物的土壤中真菌的含量是未覆蓋有機(jī)物土壤的145%[16]，同時(shí)也顯著提升了微生物的活性。而隨著土壤微生物數(shù)量和活性的提升，又反作用于土壤，對(duì)土壤的生長(zhǎng)發(fā)育具有積極作用。

四、總結(jié)

園林綠化廢棄物作為自然生態(tài)系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，簡(jiǎn)單的焚燒和填埋處理是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的一種斷鏈舉措，也是對(duì)自然資源的一種浪費(fèi)。采用堆肥處理，將園林廢棄物通過好氧發(fā)酵方式轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，可作為改良基質(zhì)施用于城市綠地中。采用生產(chǎn)工藝，將園林廢棄物生產(chǎn)為各種各樣的有機(jī)覆蓋物，可用作園林綠化工程的表層覆蓋材料。通過這兩種處理手段，不僅可以改善城市綠地土壤的理化性狀，也可實(shí)現(xiàn)城市生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的可持續(xù)性發(fā)展。