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1、农业废弃物处理与资源化利用途径探析摘要：农业废弃物处理与资源化利用是响应国家“节能减排”、“生态农业” 政策，推动特色现代农业绿色循环发展的重要途径。对推进绿色发展、推动创新 发展、实施资源高效利用，实现碳达峰碳中和目标愿景具有显著的协同效应。本 文将简要阐述“植物纤维化废弃物”和“家畜粪便”两种主要农业废弃物的特点 并对“直接焚烧”、“土地填埋”、“自然排放”三种农业废弃物传统处理方法 的内容及优缺点进行分析和总结。在此基础上，从“肥料化”、“饲料化”、 “能源化”等层面，探究“植物纤维化废弃物”和“家畜粪便”两种主要农业废 弃物的资源化利用具体途径，以期提升我国农业废弃物处理和资源化利用水
2、平， 推动现代农业向“生态化”、“循环化”、“持续化”的方向发展。关键词：农业废弃物；资源化利用；综合利用；家畜粪便；饲料；沼液；秸 秆1.绪论随着自然资源赋予科学技术后的开发和利用，规模化畜禽养殖业的逐步兴起， 农作物产量显著提升，农业经济的飞速发展满足了人们不断增长的生活需求，但 与之俱来的是，由于人们环保意识不强，大量农作物秸秆、畜禽粪便和冲洗污水 等农业废弃物大量增加，收集消纳不科学，综合利用不当等带来一系列环境问题， 使得农业废弃物处理与资源化利用成为各地区政府有效解决农业面源污染防治重 点关注的问题。在“生态农业”政策的指导下，各地区政府积极开展新型农业模 式的探究和实践工作，以某
3、省科技产化环境建设计划项目中的“猪沼菜”三 位一体循环经济模式为例，政府利用沼气设备将畜牧养殖过程中产生的大量粪便 转化为沼气、沼液、有机肥等资源，实现了农业废弃物的无害化、能源化处理， 不仅有效解决了环境污染问题，还推动了无公害农产品生产工作的发展，实现了 社会效益、生态效益、经济效益的同步提升。可见，在“生态农业”理念的指导 下，思考秸秆、粪便等农业废弃物的处理方式以及资源化利用途径，对于防治农村面源污染、提升资源有效利用率、保护农村生态环境、推动特色现代农业发展 具有极为重要的实践意义。2.农业废弃物的概念与分类农业废弃物指的是农业生产、畜牧业养殖、农产品加工以及日常生活过程中 所形成的
4、所有类型废弃物，是农业生产环节资源投入与产出之间物质与能量的差 额，也是资源利用过程中产出物质与能量的流失份额。按照组成成分，农业废弃 物主要可以分为“植物纤维性废弃物”和“家畜粪便”两大类型1。3.农业废弃物的特点3.1 植物纤维性废弃物的特点分析植物纤维性废弃物的主要来源是秸秆，在国家相关部门联合印发的关于 “十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见（发改环资2021381 号） 中，农作物秸秆属于七类大宗固体废弃物之一，其具有产出量大、分布广泛但不 均匀、环境影响突出、利用技术传统且低效、利用规模小且分散等显著特点。据 统计，农作物秸秆有丰富的营养成分和利用价值，两吨秸秆所蕴含的营养成分
5、相 当于一吨粮食，所蕴含的热值大约相当于一吨标煤；分析其营养成分组成可以知 道，秸秆中胡萝卜素、蛋白质、矿物质、可溶性碳水化合物的含量较低，而植物 纤维的含量较高，因此秸秆不具有良好的适口性，不适合家畜直接食用。同时， 秸秆细胞壁中含有木质素，该成分不仅自身不易分解，还会与其他成分一起阻碍 纤维素分解菌作用，导致秸秆难以被生物降解。此外，虽然不同农作物秸秆具有 相似的有机质成分，但是营养成分与化学组成仍各有不同，因此表现出的生物性 能有明显的差异，人们在资源化利用的过程中，需要结合使用需求，有针对性的 筛选秸秆类型2。3.2 家畜粪便的特点分析分析家畜粪便的成分可知，其主要含有磷、氮、钾等多种
6、营养元素以及大量 为转化的有机质，可见，家畜粪便中富含大量营养成分，不仅是很好的有机肥料 还具有巨大的资源化利用潜力。家畜粪便主要具有以下四个显著的特点：（1） 不同禽畜类型粪便排放量存在较大差异。目前，牛、羊、猪、马、驴、鸡、鸭、 鹅是我国主要的禽畜养殖对象，受体型差异的影响，它们之间粪便排泄量存在较 大差异（2）不同禽畜类型粪便营养成分存在较大差异。猪粪有机质含量较低， 鸡粪的有机质含量则很高，而牛粪则具有较高的含水率（3）粪便量不均衡。随 着时代的发展，目前我国畜牧养殖呈现出集约化、规模化的势态，表现出地域分 布不均匀的显著特征，导致畜牧业发达地区家畜粪便量过剩而其他地区不足的问 题3。
7、3.3 传统的农业废弃物处理方法农业废弃物的传统处理方法主要有三种：第一种是焚烧法，主要针对的是植物纤维性废弃物，即将秸秆或秋收后的废 弃物集中于田间，用火就地焚烧，将燃烧后的草木灰翻入田地土壤中作为肥料。 这种处理方法的优势在于：（1）操作简单、便捷，就有一定的资源利用性质。（2）通过焚烧能烧掉附着在秸秆上的虫卵、草籽、病菌等，客观上减轻了病虫 草害基数。但缺点也十分明显，主要表现为：（1）空气污染。焚烧过程会使空 气中可吸入颗粒物、NO、SO2三项污染物指标迅速升高到达峰值，不仅会对当地 空气环境造成严重污染，还会严重损害居民的身体健康（2）烟雾危害。焚烧秸 秆会产生大量烟雾，造成空气能见
8、度下降，显著降低出行居民和交通工具驾驶人 员的可视范围，从而加大交通运输过程的危险性，极易引发交通安全事故（3） 土壤损坏。大部分农户仅关注到草木灰对土壤肥力的提升却忽视了焚烧对土壤功 能的破坏。焚烧过程中，与之接触的地面会急速升温，烫死或直接烧死、烫死土 壤中原有的有益微生物，从而破坏土壤营养性，严重影响农作物的产量与质量， 影响农业收益（4）火灾隐患。干燥的秸秆属于易燃物，在室外进行大面积的焚 烧行为，很容易在风力的作用下发生火势失控、火苗飞溅等情况，尤其是在山林 附近及村庄居民集中居住区，一旦引燃周围易燃物或建筑，会严重威胁附近居民 的生命财产安全（5）焚烧秸秆所形成的漫天烟雾，片片焦土
9、灰斑，极大的损坏 了一个城市推进“美丽乡村文明家园”建设和共建“天蓝地绿水清”的生态 城市环境形象4。第二种是土地填埋法。土地填埋法的分类方法比较灵活，按填埋位置可分为 废矿坑填埋、平地填埋、山间填埋等；按照分解方式可分为好氧填埋、厌氧填埋 以及准好氧填埋；按照填埋技术可分为安全填埋和卫生填埋。不同填埋类型对应 的填埋场地构造与性能也存在一定差异性。通常情况下安全填埋广泛用于工业固 体废弃物的处理，卫生填埋广泛用于日常生活废弃物的处理。由于具有投资少、 处理量大、工艺简单、技术成熟等优点，卫生填埋逐渐成为我国生活废弃物处理 的主要方式。但是受科学技术的限制，现阶段土地填埋法仍存在“无法进行无害
10、 化处理”、“分解效率低”、“部分废弃物无法分解”等问题5。第三种是自然排放法，主要用于家畜粪便的处理。很多农户错误地认为未经 处理的家畜粪便也是有机肥料，因此，忽视对家畜粪便的收集与处理，而是随意 地将粪便排放到田间、河流之中。未经处理的家畜粪便造成水-土-气复合污染突 出，成为诱发环境和安全问题的主要因素之一。如：粪便进入水体后，会使水质 变污浊，显著增加生化需氧量，导致水体富营养化或厌氧腐化现象的发生，严重 威胁藻类、鱼类、贝类的生存。同时，将未经处理的粪便自然排放于自然界中， 会使粪便中的病毒或寄生虫虫卵进入到土壤或水体中，显著加大疾病或寄生虫病 的传染几率，对当地居民的身体健康造成严
11、重影响6。4.农业废弃物的资源化利用途径分析4.1 植物纤维性废弃物的资源化利用4.1.1 肥料化植物纤维性废弃物的肥料化利用主要指的是“桔梗还田作肥”。秸秆，来源 丰富，含碳、氮，腐熟过程慢，在土壤中发酵，发热量低，不会造成烧根死苗等 危害，发酵后的秸秆，主要成分是生化黄腐酸（富里酸），对植物具有刺激生长 的作用。同时这种资源化利用形式具有肥田增产、改良土壤结构、增强土壤生物 活性，在农田的土壤里，较长的固定二氧化碳，降低碳排放等多种优势，是现阶 段应用最为普遍的资源化利用形式。“秸秆还田”可分为直接还田和间接还田两 种形式，每种形式又包含多种应用方法。秸秆直接还田的常见方法有两种：（1）粉
12、碎还田，即采用专用机械设备， 在一次作业过程中，将田间直立或铺放的秸秆粉碎并翻入土壤中。通过机械化作 业，将传统的秸秆手工粉碎还田多道工序一次性完成，从而实现生产效率的显著 提升。（2）整秆还田。其主要指的是玉米、水稻、小麦等农作物的整秆还田机 械化作业。这种方法具有作业环节简单、抗旱保墒、减少蒸腾、缓解水土流失、 提高土壤抗风蚀能力等优势。随着农业科学技术的发展，目前农户通常将整秆还 田与配施氮肥结合使用。秸秆间接还田的常见方法有四种：（1）过腹还田，即将经过青贮、氨化、 微贮处理后的秸秆喂食禽畜，然后收集禽畜排出的尿液并作为肥料施入田地。过 腹还田不仅能够提升土地肥力，还能够有效缓解家畜饲
13、料短缺的问题，实现农业 和畜牧业的同步发展，促进生态农业系统的良性循环（2）堆沤腐解还田，即在 高温堆肥的基础上加入快速堆肥剂，在大量纤维素酶的催化下，显著缩短堆肥时 间，在较短的时间内使秸秆转化为有机肥料。相较于直接还田，这种方法能够有 效避免患病作物秸秆引发的传染病害，确保田地土壤的质量。目前，该方法普遍 在密封、高温、嫌气性条件下完成（3）茹渣还田，即以秸秆作为培养基培育食 用菌，然后进行茹渣还田。这种方法的优点是能够同时获得生态、社会、经济三 方面的效益，弊端是规模有限，不能大面积推广（4）沼渣还田，即将秸秆发酵 后形成的沼液、沼渣作为有机肥料配施到田地中。沼渣、沼液具有营养物质含量
14、丰富、肥效缓速兼备、腐殖酸含量充足等优点，是生产有机农产品、无公害农产 品的良好肥料7。4.1.2 饲料化未经处理的植物纤维性废弃物因可消化性和营养价值较低，不易直接作为禽 畜饲料，但是通过以下四种处理方法加工和改良后，便能够成为良好的禽畜饲料 实现资源化利用：（1）青贮处理，即在缺氧环境中利用乳酸菌将秸秆中的可溶 性糖和淀粉转化为乳酸，一方面延长保存期，另一方面改善适口性。目前，常用 的青贮方式有袋贮、塔贮、窖贮三种，同时，为提升秸秆饲料的粗蛋白含量，还 会在青贮的过程中适当加入氨化物和尿素。青贮处理能够有效提升秸秆的适口性 可消化率和营养成分，消除寄生害虫对家畜的危害，使秸秆成为良好畜牧饲
15、料（2）微生物处理，即利用微型藻类、酵母菌、细菌等微生物，借助生物工程技 术将植物纤维化废弃物转化为微生物蛋白产品，将其加入到畜牧饲料中，能够显 著提升饲料效果（3）氨化处理，即将秸秆与一定比例的尿素、液氨、氨水置于 密闭环境中，通过生化反应使植物细胞中的木质素、半纤维素、纤维素分离，疏 松秸秆结构，从而改善秸秆的适口性、消化率和营养价值，使其成为良好的畜牧 饲料（4）热喷处理，即将秸秆裁切成长度为 8CM 的待加工材料，将其与鸡粪、 饼耙一同加入到饲料热喷机内，使混合料在一定压力的热饱和蒸汽中静置一段时 间，然后突然剧烈降压，将混合料从机器中喷出，一方面改变混合料的化学成分 和结构，另一方面
16、实现混合料的除臭、消毒处理，从而显著提升混合料的营养价 值与可食性，使之成为优良的畜牧饲料8。4.1.3 能源化植物纤维性废弃物含有 O、H、C 等元素，点燃并科学控制空气供应量和反应 过程，能够使其转化成 H2、CH4、CO 等可燃气体。这些气体可以与煤混合燃烧作 为锅炉燃料；也可以通过管道为当地居民集中供气，用于日常生活，还可以利用 新兴科技进行气化发电。4.1.4 材料化植物纤维性废弃物材料化利用主要有两种形式：一种是制作生物煤，即利用 炭化炉对植物纤维性废弃物压块进行加工处理，制作出易燃木炭，这种固体成型 燃料相较于传统木炭，具有易点燃、燃烧效率高、环境污染小、使用方便等优点 是目前人们进行烧烤的主要燃料。另一种是制取化学品，如利用玉米芯、甘蔗渣 制取木糖、膳食纤维；利用稻壳生产活性炭、白炭黑；利用高粱秸、麦秸、玉米 皮制取淀粉；利用秸秆制取酒精、草酸等9。4.1.5 制备原料植物纤维性废弃物通
