1. 引言
我国蔬菜产业近年来得到了迅猛发展,据中国蔬菜协会2019年发布的数据,目前中国蔬菜面积为2233万hm2左右。2016年中国设施蔬菜面积达到391万hm2 [1]。据《中国农村统计年鉴(2014)》,我国每年产生约1亿t的蔬菜废弃物 [2]。
露天堆放严重污染产地周边环境,而且大部分秧蔓不能完全自然腐烂分解,干枯后仍然占用大片土地,有火灾隐患,影响环境。同时秧蔓上带有生产过程中产生的大量的病菌、虫卵,在风雨的传播下可以扩散到整个生产区,对下茬及来年蔬菜生产造成严重影响。保护地果菜类蔬菜生产产生的秧蔓已成为农业面源污染的重要部分。保护地果菜类蔬菜生产具有生产面积大、茬口安排集中,秧蔓同一时间段产生量大的特点,如何对秧蔓进行无害化处理是急需解决的问题。露天堆放,严重污染产地周边环境,而且大部分秧蔓不能完全自然腐烂分解,干枯后仍然占用大片土地,影响环境。
目前国外对蔬菜废弃物的利用主要为好氧堆肥、厌氧消化以及好氧–厌氧联合处理等,国内蔬菜废弃物资源丰富但利用不充分,如何有效利用一直是困扰环保、农业等多个部门的难题 [3]。近年来国内有关研究表明,保护地蔬菜生产废弃物已有多种效果较好的资源化利用途径,积累了比较丰富的技术和经验,为蔬菜产区的环境污染治理提供了有力的技术支撑。笔者在实践应用中根据本地情况进行了进一步总结,供大家参考。
2. 秧蔓无污染处理途径
2.1. 直接还田,由种植户就地利用
设施蔬菜六、七月份拉秧时,把秧藤吊绳解开,盘起放在高位或移出棚室,揭除地膜,清理田间不能腐熟的杂物。利用设施蔬菜秧蔓专用粉碎设备,将秧蔓粉碎。将有机肥均匀地撒于粉碎的秧蔓上,然后在上层撒施专用微生物菌剂。用旋耕机翻耕均匀,使秧蔓、有机肥和菌剂混合均匀。整平土地,灌足水分,覆盖地膜,密闭日光温室或大棚所有通风口进行高温发酵,约15~30 d。保护地内空气温度可达到70℃以上,10 cm土壤温度可达到45℃~60℃,能有效灭杀棚室环境中的病虫源及杂草。待秧蔓完全腐熟后打开通风口,通风排湿,整地备用。通过秧蔓粉碎还田可以改良土壤结构,增加土壤养分含量,解决蔬菜垃圾清运问题。
2.2. 制作有机肥
2.2.1. 堆肥
可工厂化堆肥或就地就近堆肥,堆肥技术可参照DB21/T 3141-2019《设施农业固体废弃物堆肥技术规程》进行。番茄、黄瓜秧堆肥本身含有较高的有机质和氮磷钾元素,经测定,番茄、黄瓜残株堆肥的有机质含量分别为703 g/kg和634 g/kg,全氮含量分别为18.5 g/kg和20.8 g/kg,全磷含量分别为3.15 g/kg和5.58 g/kg,全钾含量分别为50.5 g/kg和43.0 g/kg。与牛粪、菇渣堆肥相比,磷钾含量更高,有机质和全氮含量无差异,满足我国NY 525-2011规定的有机质肥料所必须的总养分含量标准 [4]。通过堆肥,可以将秧蔓废弃物无害化处理、充分利用,既可以实现有机肥代替部分化肥,又保护了农业生态环境。
2.2.2. 腐食性昆虫分解制作有机肥
利用白星花金龟、黄粉虫等腐食性昆虫分解蔬菜废弃物生成有机肥,是近年来蔬菜废弃物无害化处理的新的方向。将秧蔓集中腐熟,饲养白星花金龟、黄粉虫等腐食性昆虫,产生的虫粪干燥无异味为优质有机肥 [5]。一只幼虫三个月能吃掉12.5 kg左右的秧蔓,产出8.5 kg左右粪沙 [6]。将果菜类秧蔓制作成昆虫饲料,转化成有机肥等产品,开发潜力大、施用范围广。
2.3. 基质化利用
利用茄子、辣椒、番茄的废弃秸秆,经粉碎,打成2 cm3大小的秸秆颗粒,然后进入生物处理阶段,分解植物秸秆里的纤维素,之后脱水,秸秆颗粒经过10~15天的发酵后,精磨,用作营养土或育苗基质。每10 m3废弃物能制作出1 m3营养土,发酵产生的营养液成为棚室蔬菜冲施的好肥料,苗株根系发达,土壤板结的问题也得到了解决 [2]。
2.4. 能源化利用,做燃料或生产沼气
2.4.1. 做燃料
茄子秧、辣椒秧是秧蔓中热值最高的两种,可干后送发电厂或粉碎、高温碳化、压缩成型制作木炭 [2]。
2.4.2. 生产沼气
甜瓜秧含全氮2.62%,全磷1.58%,全钾2.08%,氨基酸总量10.73%,甜瓜秧蔓与玉米秸秆混合做原料具有良好的产气潜力 [7]。在保护地规模种植区内,因地制宜建沼气池,可以大量消纳果菜类秧蔓。利用秧蔓和人畜粪便作为发酵材料,厌氧发酵20天就可出料。产出沼气、沼液、沼渣。沼气作为一种清洁能源,沼气可用来照明、做饭,燃烧产生的热量可以提升温室温度,生成的二氧化碳可作为保护地蔬菜所需气肥,促进蔬菜生长;沼液可用于蔬菜叶面喷施或灌根、冲施,能明显抑制霉菌、病虫害,减少农药、化肥的投入。利用沼液浸种可提高种子发芽率、成苗率及抗逆性。沼渣除了含有丰富的氮、磷、钾外,还含有腐殖酸和对蔬菜生长起重要调节作用的硼、铜、铁、锰、锌等微量元素,能补充养分,提高蔬菜品质 [2]。
3. 存在的问题
3.1. 成本问题
果菜类秧蔓无害化处理主要的影响因素经济效益问题。去除秧蔓吊绳、收集运输、加工处理等,对于种植户来说都是需要额外增加的成本,综合考虑经济效益种植户积极性并不高。对于规模化处理企业来说,保护地果菜类秧蔓废弃物是季节性产生,原料的持续性、稳定性、可靠性不能够得到保证,导致运转费用高。
3.2. 习惯性问题
种植户把秧蔓通常作为废弃物无序堆放,认为秧蔓带有病菌,粉碎直接还田会加重病害发生。改变种植户这一习惯需要一个过程。
3.3. 技术推广问题
设施蔬菜生产废弃物是一个重大环境问题,需要技术推广部门积极宣传示范,通过各种形式推广应用效果良好的资源化利用技术成果。
4. 建议
1) 大力支持蔬菜生产废弃物资源化利用技术,推广一些效果显著、低成本、易操作的实用技术,便于大面积推广应用,解决蔬菜生产废弃物这一重大环境问题。
2) 出台优惠政策扶持,对就地还田、分类出田、集中运输到指定地方的种植户进行补贴,也可进行生物有机肥置换,力度要起到调动种植户积极性的作用,促进秧蔓等废弃物无害化处理,减少环境污染。
3) 合理布局蔬菜生产废弃物存放收购点,便于种植户近距离运输。
4) 将棚室生产废弃物处理情况纳入各基层政府年度考核,加大农业生产环境整治巡查和劝导,对随意焚烧、不按规定倾倒的农户进行劝阻和引导,对不听劝阻的农户进行相应处罚,能够有效地避免秧蔓等废弃物乱倒乱放、阻碍交通、污染环境的现象。
5) 加大对秧蔓等有关农业废弃物进行无害化处理企业的支持力度,对企业收购蔬菜生产废弃物进行适当补贴,降低企业成本,提高企业的积极性。
5. 结语和展望
设施蔬菜产后废弃物数量巨大,无害化处理任重而道远。保护地果菜类秧蔓通过直接还田、制作有机肥、基质化利用、能源化利用等方式进行无害化处理,不仅能产生巨大的经济效益,而且能产生巨大的社会效益和环境效益。既减少了农业面源污染,改善了农业生产环境,同时也可培肥土壤,提高土壤质量,促进蔬菜产业可持续健康发展。随着现代农业新技术日新月异的快速发展,农业生产废弃物的无害化、资源化利用将会更加高效。
基金项目
2018年度河南省科技攻关项目(182102110431)。
NOTES
*第一作者。
#通讯作者。