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    我國蔬菜廢棄物利用研究進(jìn)展

    2024-04-02 12:15:56羅娟趙立欣于佳動(dòng)姚宗路霍麗麗張沛禎
    中國瓜菜 2024年3期
    關(guān)鍵詞:廢棄物蔬菜

    羅娟 趙立欣 于佳動(dòng) 姚宗路 霍麗麗 張沛禎

    摘? ? 要:蔬菜產(chǎn)業(yè)是我國種植業(yè)中僅次于糧食的第二大產(chǎn)業(yè),是鄉(xiāng)村振興的重要支柱產(chǎn)業(yè),在保障人們生活必需品的同時(shí)產(chǎn)生了大量廢棄物。概述了當(dāng)前我國蔬菜生產(chǎn)及分布情況、蔬菜廢棄物資源量及理化特性,從原位還田、好氧發(fā)酵、飼料利用、厭氧發(fā)酵4個(gè)方面闡述蔬菜廢棄物的利用技術(shù)研究進(jìn)展,分析當(dāng)前限制蔬菜廢棄物處理利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題,提出構(gòu)建全國蔬菜廢棄物資源臺(tái)賬、提高技術(shù)裝備經(jīng)濟(jì)性、開展綠色低碳循環(huán)試點(diǎn)示范、構(gòu)建處理利用長效機(jī)制等對(duì)策建議,以期為提高蔬菜廢棄物的轉(zhuǎn)化利用率、減少環(huán)境污染提供參考。

    關(guān)鍵詞:蔬菜;廢棄物;處理利用

    中圖分類號(hào):S63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1673-2871(2024)03-001-08

    Advances on utilization of vegetable waste in China

    LUO Juan, ZHAO Lixin, YU Jiadong, YAO Zonglu, HUO Lili, ZHANG Peizhen

    (Key Laboratory of Low-carbon Green Agriculture in North China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)

    Abstract: Vegetable industry was an important pillar industry for rural revitalization, and it now has become the second largest industry of plantation in China, only behind crop. It generated a large amount of vegetable waste while ensuring people's daily necessities. A brief analysis was conducted on the current production and distribution of vegetable in China, as well as the amount and physicochemical characteristics of vegetable waste. The research progress of four main resource utilization technologies of vegetable waste were reviewed, which including returning to the field, composting, feed utilization and anaerobic digestion. The key problems restricting the resource utilization of vegetable waste were summarized. Development suggestions were proposed, including construction of a national vegetable waste resource ledger, improvement of the utilization technology and equipment, carrying out green and low carbon cycle pilot projects and demonstrations, and building a long-term mechanism for resource utilization. The article aims to provide reference for reducing environmental pollution and resource waste, improving the conversion and utilization efficiency, and reducing environmental pollution.

    Key words: Vegetable; Waste; Treatment and utilization

    我國是世界上最大的蔬菜生產(chǎn)國,蔬菜是我國僅次于糧食的第二大作物。近年來蔬菜產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,播種面積和總產(chǎn)量持續(xù)增加,占世界總產(chǎn)量的50%以上[1]。蔬菜生產(chǎn)在為人們提供重要“菜籃子”農(nóng)產(chǎn)品的同時(shí),也產(chǎn)生了大量廢棄物,且隨著蔬菜產(chǎn)量持續(xù)增加和居民對(duì)蔬菜品質(zhì)要求的不斷提高,廢棄物數(shù)量也在急劇增加。當(dāng)前我國蔬菜廢棄物的年產(chǎn)生量已超過3.6億t[2],由于受經(jīng)濟(jì)、技術(shù)水平以及蔬菜廢棄物高含水率特性等條件限制,大量蔬菜廢棄物處理不當(dāng)、隨意堆放導(dǎo)致腐爛發(fā)臭、蚊蠅滋生和病菌傳播,在產(chǎn)生大量臭氣的同時(shí),伴隨含有氮、磷、鉀等礦質(zhì)元素的污水橫流,使農(nóng)村的人文居住環(huán)境變差。以黃淮海地區(qū)為例,蔬菜廢棄物產(chǎn)生量為1 618.08萬t,其中總氮量、總磷量分別為41.80萬、11.18萬t,如果全部進(jìn)入水體,其排放量分別相當(dāng)于整個(gè)流域農(nóng)業(yè)污染物總氮、總磷排放的20.3%和46.2%[3]。

    農(nóng)業(yè)廢棄物是放錯(cuò)了地方的資源,如果處理得當(dāng)能夠產(chǎn)生可觀的價(jià)值。蔬菜廢棄物含有豐富的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素,可采用直接還田、堆肥、生產(chǎn)沼氣、制作飼料等加以處理利用[4],其中,直接還田或堆肥后還田可代替部分化肥[5-6],有效提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,改良土壤結(jié)構(gòu),促進(jìn)土壤有益微生物繁殖,在綜合改善土壤水、肥、氣、熱等方面具有良好的生態(tài)效益;通過厭氧發(fā)酵可轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸、甲烷等高價(jià)值產(chǎn)品和有機(jī)肥料[7-8],還可以直接飼喂動(dòng)物或加工為飼料。近年來,隨著國家大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色低碳發(fā)展和全面鄉(xiāng)村振興,對(duì)蔬菜廢棄物的利用也更加重視。因此,筆者在分析近年來我國蔬菜生產(chǎn)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,初步測算了蔬菜廢棄物資源量,總結(jié)探討了現(xiàn)階段不同蔬菜廢棄物資源利用技術(shù)的研究進(jìn)展情況,分析了存在的主要問題并提出了相關(guān)對(duì)策建議,以期為推進(jìn)蔬菜尾菜處理與高效利用、減少農(nóng)業(yè)面源污染和助力我國農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供參考和支撐。

    1 我國蔬菜廢棄物資源現(xiàn)狀

    1.1 我國蔬菜生產(chǎn)及分布情況

    根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[9],近10年我國蔬菜播種面積和產(chǎn)量穩(wěn)步增加(圖1),其中自2016年以來全國蔬菜播種面積保持在2000萬 hm2以上,蔬菜產(chǎn)量穩(wěn)定在7億t以上。2021年蔬菜播種面積達(dá)到2198萬 hm2,較2012年增加了18.92%;蔬菜總產(chǎn)量達(dá)到7.75億t,較2012年增加了25.84%。從地域來看,我國蔬菜種植主要分布在華東、華中、華南和西南等地區(qū),并已形成蔬菜集中產(chǎn)地。2021年,河南、廣西、貴州、山東、四川、江蘇、廣東、湖南等8個(gè)省份的播種面積最大,均在139萬hm2以上;其次是湖北和云南,面積均約130萬hm2。從各省份產(chǎn)量來看,山東省蔬菜產(chǎn)量多年來一直穩(wěn)居全國第一,2021年產(chǎn)量達(dá)到8 801.08萬t,占全國總產(chǎn)量的11.35%,每年生產(chǎn)十幾大類150多種蔬菜,在保障“菜籃子”穩(wěn)定供應(yīng)中起著舉足輕重的作用;其次是河南、江蘇、河北與四川,年蔬菜產(chǎn)量均在5000萬t以上;蔬菜產(chǎn)量排名前10的省份合計(jì)產(chǎn)量占全國蔬菜總產(chǎn)量的67.49%。

    1.2 蔬菜廢棄物資源量及理化特性

    蔬菜廢棄物是指蔬菜采收過程中產(chǎn)生的無商品價(jià)值的植株殘?bào)w和廢棄果實(shí),其中植株殘?bào)w主要包括根、莖、葉等,廢棄果實(shí)主要包括因蟲咬、腐爛等而無法銷售或利用的果實(shí)。利用廢棄物產(chǎn)生系數(shù)對(duì)污染源進(jìn)行普查,不僅能夠科學(xué)判斷廢棄物的產(chǎn)生量,還可以對(duì)不同條件下的環(huán)境污染能力進(jìn)行評(píng)估,已經(jīng)被各國廣泛使用[10]。參考我國農(nóng)作物秸稈資源量測算采用的草谷比法,筆者使用產(chǎn)生系數(shù)來測算蔬菜廢棄物資源量,通過文獻(xiàn)研究和實(shí)地取樣測定[11],得出不同種類蔬菜廢棄物的產(chǎn)生系數(shù)、可收集系數(shù)、含水率等關(guān)鍵參數(shù)。

    由表1可以看出,不同蔬菜廢棄物收獲時(shí)的含水率均較高,一般都在80%以上,但其產(chǎn)生和收集情況有明顯差異,產(chǎn)生系數(shù)在0.9%~10.7%之間,可收集系數(shù)在0.22~0.93之間,且由于品種、種植方式等不同,同一類蔬菜廢棄物的產(chǎn)生量數(shù)據(jù)也不穩(wěn)定,波動(dòng)范圍較大??偟膩砜?,葉菜類蔬菜(含白菜類、甘藍(lán)類、綠葉菜類)廢棄物產(chǎn)生系數(shù)相對(duì)較高、可收集系數(shù)更低,表明其廢棄物的產(chǎn)生量更大、收集難度更高,尤其是綠葉菜類;蔥蒜類、瓜果類蔬菜廢棄物的產(chǎn)生系數(shù)相對(duì)較低?;谖覈煌N類蔬菜的產(chǎn)量進(jìn)行初步測算,得出2021年全國蔬菜廢棄物產(chǎn)生量(鮮質(zhì)量)約為4.39億t,可收集量約為3.27億t。其中,葉菜類廢棄物產(chǎn)生量和可收集量最大,分別約為2.49億和1.67億t,占全國總量的50%以上;茄果類廢棄物產(chǎn)生量約0.73億t,占比16.68%;根莖類、瓜果類蔬菜廢棄物的產(chǎn)生量分別約為0.39億、0.35億t,占比分別為8.80%和8.07%;蔥蒜類、菜豆類、其他蔬菜廢棄物的產(chǎn)生量和可收集量均較少。

    通過查閱文獻(xiàn)[12-17]及實(shí)地采樣測定,總結(jié)出葉菜類、根莖類、茄果類、瓜果類等常見蔬菜廢棄物的理化特性,如表2所示。蔬菜廢棄物的揮發(fā)性固體(VS)含量占總固體的75%以上,說明具有良好的可生化降解性。總氮(TN)含量為1.96%~5.39%,總磷(TP)含量為0.35%~1.82%,總鉀(TK)含量為0.80%~5.42%,說明蔬菜廢棄物中的N、P、K等營養(yǎng)元素含量較為豐富,具有較高的肥料化利用價(jià)值。碳氮比(C/N)總體偏低,在6.70~20.35之間,表明大多蔬菜廢棄物不適宜直接進(jìn)行厭氧發(fā)酵或好氧堆肥[18-19]。木質(zhì)纖維素含量較高,其中纖維素、半纖維素含量占比相對(duì)更高,分別為9.03%~35.60%和5.38%~18.35%,木質(zhì)素含量較低,占比為1.38%~7.30%,因此,與木質(zhì)素含量更高的農(nóng)作物秸稈相比,蔬菜廢棄物的可降解性更強(qiáng)。此外,葉菜類蔬菜廢棄物的木質(zhì)纖維素含量要明顯低于茄果類等其他3類蔬菜廢棄物。

    2 蔬菜廢棄物利用技術(shù)研究進(jìn)展

    我國蔬菜廢棄物產(chǎn)量巨大,雖然其中含有較多營養(yǎng)物質(zhì),但由于含水率高、碳氮比低、結(jié)構(gòu)性差、易腐爛變質(zhì)等,無害化處理與資源利用的難度較大,未及時(shí)有效處理導(dǎo)致的環(huán)境污染問題十分突出,近年來成為社會(huì)各界關(guān)注的熱點(diǎn)。針對(duì)秸稈、畜禽糞污等農(nóng)業(yè)廢棄物,我國已研發(fā)形成一批相對(duì)成熟的利用技術(shù)并實(shí)現(xiàn)了規(guī)?;瘧?yīng)用,但針對(duì)蔬菜廢棄物處理的研究起步較晚,經(jīng)過近年的研究探索,初步形成了原位還田、好氧堆肥、飼料利用、厭氧發(fā)酵等多種蔬菜廢棄物處理利用技術(shù),不同技術(shù)比較如表3所示。其中,原位還田技術(shù)適用于所有蔬菜廢棄物,尤其是葉菜類、根莖類;操作簡單,可提升土壤有機(jī)質(zhì)含量和肥力,但操作不當(dāng)易發(fā)生連作障礙,增加病蟲害風(fēng)險(xiǎn),且木質(zhì)纖維素含量高的蔬菜廢棄物還田后腐解較為困難。好氧堆肥技術(shù)適用于大多數(shù)蔬菜廢棄物,可殺滅病蟲害,產(chǎn)品穩(wěn)定、養(yǎng)分均衡,但由于原料含水率高,需要添加輔料,進(jìn)而增加成本,目前工藝還不完善,控制較為復(fù)雜,處理不當(dāng)易產(chǎn)生臭氣。飼料化利用技術(shù)適用于瓜類秸稈、白菜莖稈、油菜稈等蔬菜廢棄物,具有營養(yǎng)損失少、轉(zhuǎn)化率高、便于長期保存等優(yōu)點(diǎn),但尾菜殘留的病蟲害、農(nóng)藥等可能對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生不良影響,處理不當(dāng)可能出現(xiàn)亞硝酸鹽中毒、霉菌毒素污染等問題。厭氧發(fā)酵技術(shù)適用于大多數(shù)蔬菜廢棄物,尤其是含水率相對(duì)較低的瓜果類、茄果類等,可產(chǎn)生清潔能源與有機(jī)肥料,但工藝復(fù)雜、操作要求高;受原料特性影響,易發(fā)生酸抑制;沼渣沼液消納難度大。總體而言,這些技術(shù)在處理方式、適用場景、經(jīng)濟(jì)性等方面差異較大,盡管各種技術(shù)工藝和配套裝備水平都在不斷提升,但由于蔬菜廢棄物含水率高、易腐爛、經(jīng)濟(jì)價(jià)值低、離田利用成本高,以及農(nóng)民認(rèn)知水平低和意愿不強(qiáng)烈等影響,大多技術(shù)在國內(nèi)尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用[20]。

    2.1 原位還田技術(shù)

    蔬菜廢棄物原位還田技術(shù)是將蔬菜廢棄物就地粉碎,通過旋耕、深耕等方式回到農(nóng)田土壤中,經(jīng)過微生物分解向土壤供應(yīng)有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等養(yǎng)分。原位還田可以減少離田利用所需的收集、運(yùn)輸及貯存等相關(guān)成本[21],通過改善土壤理化性狀能夠有效促進(jìn)作物產(chǎn)量和品質(zhì)提高。蔬菜廢棄物C/N低,與農(nóng)作物秸稈相比更適宜于直接還田[17],其中葉菜類、根莖類蔬菜廢棄物在7~20 d可實(shí)現(xiàn)完全降解。吳鳳芝等[22]研究表明,黃瓜秸稈原位還田可顯著促進(jìn)番茄生長和土壤環(huán)境改善,番茄產(chǎn)量提高20.7%,土壤有機(jī)碳、全氮含量和土壤酶活性得到明顯提升。劉本生等[23]在西藍(lán)花連作區(qū)開展蔬菜廢棄物原位還田,發(fā)現(xiàn)還田量70%并噴施消毒劑的效果最優(yōu),可使西藍(lán)花增產(chǎn)13.42%。孫小妹等[24]探究了番茄秸稈原位還田對(duì)下茬番茄長勢和產(chǎn)量的影響,結(jié)果表明番茄秸稈原位還田提高了單株坐果數(shù)并優(yōu)化了土壤特性,且原位還田配施腐解菌劑的效果更好,土壤有機(jī)質(zhì)含量提高26.9%,單株果數(shù)提高25.1%??偟膩砜?,我國蔬菜廢棄物直接還田占處理利用總量的70%以上[25],國外蔬菜廢棄物原位還田也較為常見,在家庭農(nóng)場或庭院種植的蔬菜,大多在收獲后將蔬菜廢棄物直接翻埋入土并噴灑一定量的生物農(nóng)藥,以減少土傳病害;規(guī)模化農(nóng)場的蔬菜廢棄物還田則更為科學(xué),如丹麥等國家的農(nóng)場采用精準(zhǔn)還田和農(nóng)田綜合養(yǎng)分管理技術(shù)[26],根據(jù)土地承載力來科學(xué)測算蔬菜廢棄物的合理還田量。

    2.2 好氧堆肥技術(shù)

    好氧堆肥技術(shù)指利用專性和兼性好氧細(xì)菌降解蔬菜廢棄物及其他有機(jī)物料,并生產(chǎn)有機(jī)肥料的技術(shù),是當(dāng)前蔬菜廢棄物離田利用最主要的方式[27]。但蔬菜廢棄物單獨(dú)堆肥受限于C/N低、含水率高等問題,難以進(jìn)行高質(zhì)量的好氧堆肥,通過添加畜禽糞便、秸稈等輔料及EM菌劑等添加劑,可以有效加快堆肥進(jìn)程[28],降低有害物排放并提高堆肥產(chǎn)品質(zhì)量。許淑妮等[29]研究表明,在胡蘿卜尾菜中添加15%玉米秸稈可提高C/N和孔隙度,減少滲濾液產(chǎn)出,過氧化氫酶、脲酶、纖維素酶活性相對(duì)提高7.5%、53.7%和32.5%,同時(shí)CO2 排放總量降低 6.63%。陸曉林等[30]以茄果類蔬菜廢棄物為主要原料進(jìn)行好氧堆肥,發(fā)現(xiàn)添加豬糞可提高堆體早期有益細(xì)菌的相對(duì)豐度,進(jìn)而促進(jìn)堆肥升溫、延長嗜熱期,顯著提升蛋白酶等活性和有機(jī)質(zhì)降解率,堆肥產(chǎn)品的發(fā)芽指數(shù)達(dá)到82.11%。張陸等[31]研究表明,添加25%雞糞可以使甜瓜秧堆肥的腐殖酸含量提高56.7%,腐殖化指數(shù)、聚合度、發(fā)芽指數(shù)分別達(dá)14%、3.5和83%,但過量雞糞不利于腐殖酸的形成。Awasthi等[32]、Shi等[33]研究表明,接種菌劑可以調(diào)整堆體內(nèi)微生物的數(shù)量和結(jié)構(gòu),進(jìn)而優(yōu)化堆肥工藝技術(shù)。

    近年來,國內(nèi)外好氧堆肥工藝技術(shù)研究取得顯著進(jìn)展。在集約化處理上,國外逐漸由條垛式、槽式等工藝向反應(yīng)器堆肥轉(zhuǎn)變,美國、日本研發(fā)了滾筒式、筒倉式好氧堆肥技術(shù)裝備[34],開發(fā)了多原料復(fù)配、強(qiáng)制通風(fēng)升溫、臭氣原位消減等關(guān)鍵技術(shù)[35],研制了微流控均質(zhì)曝氣芯片、溫氧壓監(jiān)測反饋調(diào)控等智能控制系統(tǒng),發(fā)酵時(shí)間平均縮短5 d,臭氣等有害物排放得到有效控制[36]。國內(nèi)研發(fā)了條垛式、槽式、筒倉式、滾筒式等多種技術(shù)裝備,優(yōu)化了蔬菜廢棄物與秸稈[28]及畜禽糞便[13]混配、菌劑強(qiáng)化、氮素追加、精準(zhǔn)曝氣、污染物減控等工藝技術(shù),原料降解率可達(dá)到60%,揮發(fā)性有機(jī)物和臭氣排放量有效降低。在分散式處理方面,歐盟國家研制了小型堆體快速升溫好氧堆肥技術(shù),開發(fā)了耐酸功能菌劑,蔬菜廢棄物降解率在3 d內(nèi)可達(dá)到70%[37-38]。英國開發(fā)出小型一體化無動(dòng)力堆肥裝備,單個(gè)反應(yīng)器可滿足約667 m2(1畝)土地蔬菜廢棄物的處理,采用智能調(diào)控設(shè)計(jì),發(fā)酵周期7~10 d,臭氣排放質(zhì)量濃度在300 mg·m-3以下[39]。國內(nèi)研究單位開發(fā)出功能菌劑和營養(yǎng)促進(jìn)劑,可使原料有機(jī)質(zhì)降解率提高20%以上[40],臭氣排放濃度降低30%左右[41];還研制了覆膜式反應(yīng)器、一體化曝氣箱等小型好氧堆肥裝置,可滿足1~5 hm2地蔬菜廢棄物的處理需求[42]。

    2.3 飼料化利用技術(shù)

    蔬菜廢棄物含有較為豐富的營養(yǎng)物質(zhì),經(jīng)過生物或物理技術(shù)處理可加工為動(dòng)物飼料,降低飼養(yǎng)成本,如Pieszka等[43]研究表明,育肥豬飼糧中直接添加蔬菜渣對(duì)其生產(chǎn)性能和肉品質(zhì)無顯著影響。但蔬菜廢棄物蛋白質(zhì)含量略低,缺乏一些必要的營養(yǎng)元素,直接飼喂難以高效利用[18],由此研發(fā)了青貯、氨化以及生物發(fā)酵等技術(shù)[25]。目前,國外蔬菜廢棄物飼料化技術(shù)已較為成熟,以青貯技術(shù)為主,開發(fā)了專用菌劑,蔬菜廢棄物青貯3 d內(nèi)乳酸含量可達(dá)到10 g·L-1,例如飼喂肉??筛纳迫忸惼焚|(zhì)和血清生化指標(biāo)[44]。荷蘭瓦赫寧根大學(xué)研發(fā)了物理脫水后青貯的飼料化技術(shù),將蔬菜廢棄物壓濾,添加乳酸菌劑和營養(yǎng)劑進(jìn)行青貯,制作成餅狀飼料用于牛羊等牲畜[45]。在國內(nèi),蔬菜廢棄物飼料化利用早期以直接飼喂為主,近年來青貯等技術(shù)不斷發(fā)展,開展了混配比例、菌劑添加等工藝優(yōu)化,以提高飼料蛋白含量、牲畜的適口性和消化率。李海玲等[46]在白菜尾菜中添加小麥秸稈、酵母粉、玉米粉進(jìn)行混合青貯,提高了發(fā)酵產(chǎn)物的粗蛋白質(zhì)和脂肪含量,增強(qiáng)了白菜尾菜作為飼料的可利用性。馬冉冉等[47]研究了自然堆放不同時(shí)間后西藍(lán)花尾菜的青貯品質(zhì)變化,發(fā)現(xiàn)堆放0~2 d的西藍(lán)花尾菜青貯30~60 d可獲得發(fā)酵品質(zhì)較優(yōu)良的青貯飼料。褚曉紅等[48]利用青貯西藍(lán)花尾菜替代10%~30%的全價(jià)飼料,可以提高土豬的日增重量、肌間脂肪含量、背膘厚度及瘦肉率。

    2.4 厭氧發(fā)酵技術(shù)

    蔬菜廢棄物是一種良好的厭氧發(fā)酵原料[16],經(jīng)過微生物厭氧消化可生產(chǎn)沼氣等清潔能源,副產(chǎn)物沼渣、沼液可用于制備有機(jī)肥。近年來,蔬菜廢棄物厭氧發(fā)酵的相關(guān)研究逐漸增多,國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)溫度、接種比、進(jìn)料負(fù)荷、物料配比等關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化,以及預(yù)處理、預(yù)警調(diào)控、微量元素添加、菌群強(qiáng)化等技術(shù)進(jìn)行了深入研究[49-52],并取得明顯進(jìn)展。國外將蔬菜廢棄物與畜禽糞便、能源作物、生活垃圾等原料混合進(jìn)行厭氧發(fā)酵,沼氣和甲烷產(chǎn)量可提高30%以上[53],通過優(yōu)化物料配比、進(jìn)料負(fù)荷、攪拌頻率等工藝參數(shù),容積產(chǎn)氣率可達(dá)到6 m3· (m-3·d-1),目前該技術(shù)已較為成熟,產(chǎn)業(yè)化運(yùn)行效果良好。國內(nèi)僅有少量沼氣工程將蔬菜廢棄物作為補(bǔ)充原料,且在原料中的占比很低,蔬菜廢棄物厭氧發(fā)酵技術(shù)仍以實(shí)驗(yàn)室研究為主。馮晶等[54]以蔬菜廢棄物、蘋果廢棄物為原料進(jìn)行發(fā)酵,批次試驗(yàn)的產(chǎn)沼氣潛力可達(dá)到914.6 L·kg-1,在開發(fā)的一體化兩相反應(yīng)器中進(jìn)行連續(xù)試驗(yàn),日產(chǎn)氣量可達(dá)到12.9 L。任海偉等[55]研究了溫度對(duì)甘藍(lán)菜與豬糞混合厭氧發(fā)酵的影響,結(jié)果表明,中溫32 ℃產(chǎn)沼氣性能最佳,干物質(zhì)(TS)產(chǎn)氣率達(dá)到300.61 L·kg-1,并在3 m3戶用沼氣池上進(jìn)行了應(yīng)用試驗(yàn),池容產(chǎn)氣率達(dá)到0.56 m3· (m-3·d-1),日平均產(chǎn)氣量達(dá)到1.68 m3。

    3 問題與建議

    3.1 存在的主要問題

    當(dāng)前,我國蔬菜廢棄物處理利用取得較大進(jìn)展,形成了一些技術(shù)模式并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐,但在資源臺(tái)賬、技術(shù)裝備、長效機(jī)制等方面仍然面臨一些亟待解決的問題。

    (1)資源底數(shù)不清。目前針對(duì)蔬菜廢棄物資源量測算、利用方式與利用量等方面的專門調(diào)查研究較少,對(duì)產(chǎn)生系數(shù)等參數(shù)的測定大多局限于部分區(qū)域或文獻(xiàn)調(diào)研,全國層面的蔬菜廢棄物資源量底數(shù)、資源分布特征、利用現(xiàn)狀等尚不明晰。

    (2)技術(shù)裝備供給不足。茄果類、瓜果類等蔬菜廢棄物通常攜帶不易降解的塑料捆繩、農(nóng)膜等,收集和除雜困難、效率低,缺乏專門的技術(shù)裝備;現(xiàn)有離田利用技術(shù)在處理成本、轉(zhuǎn)化效率、新型污染物消減、高價(jià)值產(chǎn)品開發(fā)等方面還存在瓶頸。

    (3)政策措施尚不完善。國家法律法規(guī)中涉及蔬菜廢棄物處理的主要有《中華人民共和國農(nóng)業(yè)法》、《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》等,但原則性內(nèi)容多、立法細(xì)則少,地方層面很難操作落地;山東青島[56]、甘肅蘭州[57]等地出臺(tái)了蔬菜廢棄物處理利用的管理辦法,提出稅收優(yōu)惠、財(cái)政資金扶持等,但政策激勵(lì)制度尚不完善,政策引導(dǎo)作用不明顯。

    3.2 促進(jìn)蔬菜廢棄物利用的對(duì)策建議

    針對(duì)蔬菜廢棄物處理利用存在的上述問題,為提高環(huán)境質(zhì)量、治理農(nóng)業(yè)面源污染、促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)利用、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展,提出以下對(duì)策建議。

    (1)建立全國蔬菜廢棄物資源臺(tái)賬??茖W(xué)確定并細(xì)化不同區(qū)域、不同類型蔬菜廢棄物產(chǎn)生系數(shù),研究建立科學(xué)規(guī)范的蔬菜廢棄物產(chǎn)生與利用情況調(diào)查監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)和方法,摸清資源及利用情況底數(shù),建立全國性資源臺(tái)賬及利用情況大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

    (2)提高技術(shù)裝備經(jīng)濟(jì)性。研發(fā)和優(yōu)化清潔收集、高效處理、高值產(chǎn)品轉(zhuǎn)化等技術(shù)裝備,加快人工智能、數(shù)字信息等現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用,提高處理轉(zhuǎn)化效率,降低蔬菜廢棄物回收儲(chǔ)運(yùn)及加工利用成本,減少臭氣等污染物和溫室氣體排放,增強(qiáng)市場競爭力。

    (3)開展綠色低碳循環(huán)試點(diǎn)示范。在山東、河南、江蘇、四川、甘肅等蔬菜產(chǎn)量大且集中的全國大宗蔬菜產(chǎn)地,開展蔬菜廢棄物處理技術(shù)集成與應(yīng)用示范,推廣先進(jìn)、適用的技術(shù)裝備,建設(shè)一批綠色低碳循環(huán)試點(diǎn)縣,探索可復(fù)制、可推廣的低碳循環(huán)發(fā)展模式。

    (4)構(gòu)建處理利用長效機(jī)制。開展蔬菜廢棄物污染治理專項(xiàng)行動(dòng),堅(jiān)持“誰產(chǎn)出、誰處理”,明確處理責(zé)任主體和責(zé)任清單,編制蔬菜廢棄物利用技術(shù)指南,強(qiáng)化政策約束和指導(dǎo)監(jiān)督;加大財(cái)政資金補(bǔ)貼力度,支持蔬菜廢棄物處理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),扶持壯大一批市場主體。

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    收稿日期:2023-07-27;修回日期:2023-12-31

    基金項(xiàng)目:現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系北京市創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(BAIC08-2024);國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2022YFD2002100);中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程

    作者簡介:羅? ? 娟,女,高級(jí)工程師,主要從事廢棄物資源化利用技術(shù)裝備與政策研究。E-mail:luojuan@caas.cn

    通信作者:姚宗路,男,研究員,主要從事農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用研究。E-mail:yaozonglu@caas.cn

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