江苏省农业废弃物资源化高效利用现状及对策建议

刘 涛，郭世荣，2，孙朋朋，孙 锦，2*

(1.南京农业大学(宿迁)设施园艺研究院，宿迁市设施园艺研究院，江苏宿迁 223800；2.南京农业大学园艺学院，江苏南京 210095)

江苏省农业废弃物资源化高效利用现状及对策建议

刘 涛1，郭世荣1，2，孙朋朋1，孙 锦1，2*

(1.南京农业大学(宿迁)设施园艺研究院，宿迁市设施园艺研究院，江苏宿迁 223800；2.南京农业大学园艺学院，江苏南京 210095)

通过对江苏省农业废弃物产出情况、资源化利用现状进行概述分析，探讨了农业废弃物资源化利用过程中存在的主要问题，并针对农业废弃物资源化利用提出了对策建议，以期最大限度地提高农业废弃物资源化利用的效率和整体效益，促进江苏省农业的可持续快速发展和生态文明城市建设。

江苏省；农业废弃物；资源化利用；对策建议

2015年中央一号文件中提出“注重提高竞争力、注重农业科技创新、注重可持续的集约发展上来，走产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的现代农业发展道路。开展秸秆、畜禽粪便资源化利用和农田残膜回收区域性示范，按规定享受相关财税政策。落实畜禽规模养殖环境影响评价制度，大力推动农业循环经济发展”。因此，加快农业废弃物资源化利用步伐是贯彻落实今年中央一号文件精神的具体体现。农业废弃物一般指在农业生产、农产品加工、畜禽养殖业和农村居民生活中排放的有机类物质的总称[1]。农业废弃物的产生与农产品的生产过程相伴而生，是一种“放错了地方的宝贵资源”，其科学、合理利用对于缓解农业资源不足，减少环境污染，提高农业生产效率和整体效益，均具有非常重要的现实意义。

1 江苏省农业废弃物资源化高效利用现状

农业废弃物是指农业生产和农村居民生活中必然生产的非产品产出，数量大、品种多、分布广泛、可再利用、易污染环境，从广义上来讲就是农业生产和再生产链环中资源投入与产出在物质和能量上的差额，是资源利用过程中产生的物质能量流失份额。狭义的农业废弃物是指整个农业生产过程中被丢弃的有机类物质，通常说的农业废弃物主要指以下3种类型：一是农业生产废弃物，如农作物秸秆、杂草、稻壳、废旧农膜、林木枯枝落叶、果壳等；二是畜禽的排泄物，即畜禽粪便和畜栏垫料等；三是农副产品加工废弃物，如菇渣、甘蔗渣、木屑、糟渣等。据统计，2010年我国各类秸秆可收集量约为7亿t，综合利用率70.6%，其中13个粮食主产区约为5亿t，约占全国总量的73%[2]。但是，农业生产者大都将作物秸秆作为薪柴或是直接在田里点燃，导致秸秆中大部分营养成分无法得到科学利用，土壤有机质含量下降，大气CO2浓度增加，全球气候变化异常，而且燃烧释放出的有害气体严重污染大气、妨碍交通安全，已造成了飞机失事增多、社会、环境等问题。我国每年的家畜粪尿排放量约26亿t，肉类加工厂和农作物加工场废弃物1.5亿t，其他有机废弃物约有0.5亿t[3]，其所造成的环境污染也显而易见。据江苏省农林厅提供的统计资料，目前全省年产农作物秸秆4 500万t左右，其中直接还田利用率仅有1/3，有1/4～1/3是被农民在田头焚烧或在村边、河道边随意丢弃，尤其在夏收夏种季节，造成了较为严重的大气与水体污染，对江苏省整体生态环境及经济发展均造成很大影响。因此，随着江苏省养殖业及种植业的迅速发展，畜禽粪便及作物秸秆的快速、有效处理已成为目前现代农业快速发展的瓶颈。

1.1 利用动物粪便与作物秸秆制取沼气农业废弃物气化是在一定条件下将农业废弃物的碳氢化合物转化为含一氧化碳、甲烷、氢气气体的过程[4]。动物粪便与作物秸秆的气化反应，通常在以空气为介质的反应中进行。动物粪便与作物秸秆气化技术不仅可以使秸秆利用更加方便清洁，而且能量转换效率比直接燃烧有较大提高，加之动物粪便与作物秸秆通过气化技术转换为可燃气体，有效提高利用率，具有可再生性、资源丰富性等特点，受到广泛重视；但焦油、催化剂及二次污染问题是制约其发展的关键难题[5]，有待深入研究。

1.2 动物粪便与作物秸秆堆肥处理农业废弃物中含有大量营养元素及有机质，可通过堆肥处理，作为作物种植的基肥，有效提高土壤中氮、磷、钾及有机质含量，促进植物生长，获取经济效益[6-7]。堆肥实际就是在高于55 ℃的高温下，将一种或多种农业废弃物以合适的C/N混合，通过高温使其病原菌失活，并杀死杂草种子及部分虫卵，将农业废弃物稳定化的一种方式。堆肥含有作物生长所需的有机质及营养元素，能满足大多数作物生长所需。与化肥相比，有机肥具有元素种类全、长效、稳定及缓释等特点；通过堆肥，既避免了废弃物污染，又可以变废为宝，实现生态效益和经济效益的统一。另外，也可以将堆肥产物与草炭、珍珠岩等混配形成有机基质，为工厂化育苗及有机基质栽培提供充足、廉价的原料。但在堆肥过程中存在着如何确定有机质及腐殖物质动态变化过程，如何防止抗生素等饲料添加剂及重金属、病原菌等不利因素进入食物链，如何降低铵态氮的损失率，解决这些问题是促进其发展的关键[8]。

1.3 利用动物粪便与作物秸秆制取生物炭利用作物秸秆等进行固化、炭化，将松散的植物纤维性废弃物原料根据需要压制成型，放入炭化设备中炭化后制成生物质炭。研究表明，生物炭含有丰富的有机碳，可以提高土壤有机质及腐殖质含量[9-10]，增大土壤的水分和养分持有量[11-12]；生物炭还含有丰富的矿质养分，可增加土壤中的大量及微量元素含量[13]，特别是畜禽粪便制成的生物炭具有较高矿质养分[14]，对沙质土壤和养分贫瘠土壤的养分补给有明显效果[15]。另外，施用生物炭能显著增大土壤酸度，由此降低Al、Cu、Fe等重金属离子的含量，同时可促进Ca和Mg等植物必需元素的吸收、利用，从而促进植物生长，提高其抗逆性[16-17]。同时生物炭还可以使土壤中的有害物降解及失活，将二氧化碳固定于土壤中，降低土壤有害气体的排放[18-19]，有利于缓和温室效应。另外，利用生物炭还可以净化污水，改善水质量及水域美观[20]。因此生物炭将在未来的土壤增产以及污染物的治理中发挥巨大的作用。

此外，利用农业植物废弃物可生产饲料、建材板及复合材料、人造纤维板等。如采用白地霉、黑曲霉组合菌株对甜高粱茎秆渣及发酵残渣进行堆肥发酵，所得蛋白饲料的粗蛋白含量提高了19.33%，粗纤维降低了10.03%[21]。以农作物秸秆为原料生产纸浆原料、多种轻型板材及降解型的包装缓冲材料等，或以稻壳为原料生产炭化和氮化的硅陶瓷等；用棉籽下脚料清洁油污地面；从玉米渣、甘蔗渣等废弃物中二次提取木糖醇、糖醛等，或者把废旧农膜、食品袋等经过一定的工艺处理后作为基体材料，同时加入适当的添加剂，通过一定的处理和复合工艺形成以球-球、球-纤维堆砌体系为基础的复合材料[22-23]。通过以上多种方式对农业废弃物进行综合利用，可有效提高其潜在的附加值。

2 江苏省农业废弃物资源化高效利用存在的问题

2.1 农业生产者废弃物资源化利用和环保意识淡薄农业生产者大多时候只顾农业生产本身，在农业废弃物科学利用及环保等方面意识较为淡薄，往往只顾当前利益，同时政府、媒体等对其宣传报道力度相对较小，相关技术的推广及培训不到位，生产者的认知性及对关键技术的了解极其欠缺。所以，大多数农业生产者不愿费时费工对农业废弃物进行科学、合理、环保型处理利用，从而导致目前农业废弃物资源的严重浪费及环境的严重污染。因此，只有让生产者清楚农业废弃物资源化和环保处理的重要性及意义，他们才能主动地开展相关工作。

2.2 农业废弃物资源化利用技术水平低，综合利用技术缺乏江苏省很多高校院所，如南京农业大学、江苏省农业科学院、扬州大学、江南大学等均在利用农业废弃物资源方面已开展很多研究，并取得了较好的成果，但技术相对较单薄，成熟和先进的技术相对较少，拥有自主知识产权、有较高推广价值的技术更少，一些废弃物生产设备及其配套利用设备等在技术上较滞后。比如秸秆的利用，除了部分用于堆肥外，大多数还是采用直接燃烧供热或简易翻耕还田的方式，缺乏先进、科学的利用技术；畜禽粪便的利用，大多仍采用烘干后直接饲喂或田间地头随意堆置后用于生产基肥，缺乏对其有效营养成分的分析利用，没有形成创新型的饲料及肥料产品。

2.3 农业废弃物资源化利用产业化进程缓慢随着社会经济的快速发展和科学技术的进步，现代化和产业化成为农业发展的必然趋势。一些规模化、集约化的农场、农产品加工企业及养殖场等日益增多，伴随农业生产的产业化，其畜禽粪便、农产品加工残余物及作物秸秆等废弃物的资源化利用也必须同步走产业化的发展道路。然而，江苏省农业废弃物综合利用的工厂化、规模化、标准化、高效化的深度发展还不够，缺乏高科技企业，对拓展农业产业链，大力发展循环农业，发展以废弃物资源综合利用的支柱产业带动作用不强。

2.4 资金投入或扶持力度不够目前，在农业废弃物资源化高效利用方面，各级政府已逐渐出台相关的政策法规，对农业废弃物资源化利用的目标有了进一步明确。近年来，江苏省已在科技、农业等项目中有明确支持，但在政策扶持和资金支持的力度方面相对还较小，具有可操作的实质性政策措施还未很好地建立或执行，如鼓励农业生产者开展农业废弃物资源化利用的优惠政策很少或支持力度不够，缺乏有效的激励机制。

3 江苏省农业废弃物资源化高效利用的对策建议

3.1 建章立制、加大宣传一是完善制度保障。建议政府组织相关部门针对江苏省的农业废弃物进行全面调研，摸清江苏省农业废弃物的情况，树立江苏省的农业废弃物资源化的总体发展战略思路，尽快出台具有实质性、可操作性的一系列政策措施，明确各相关部门的职责、完善环境影响评价制度、建立农业废弃物的监测及预警机制、加强对农业大型种植业与养殖业项目的考核、明晰开展农业废弃物资源利用的激励政策与惩罚措施等。二是加大资金支持。建议将农业废弃物纳入农产品市场管理范围，规范价格机制；将农业废弃物还田、青贮、打捆等机械纳入农业机械购置补贴范围。同时加大禁烧补贴、青贮补贴、沼气菌种费补贴、反应堆技术补贴、农业废弃物机械化还田作业及相关收集储藏运输机械的补贴力度，增加农业废弃物资源收购价的提升空间，调动农户出售农业废弃物的积极性。三是加强宣传力度。 通过电视、网络、报纸等多种方式对相关政策进行全面宣传，确保农业企业和农民提高生态环境意识，高效利用农业废弃资源，为江苏省的生态环境建设做出应有贡献。

3.2 整合资源、加强研发一是加快软硬件建设，提升研发水平。建议政府可依托江苏省部分高校院所现有的硬件条件，给予资金支持，完善研发设备等硬件设施，进一步提升、优化已建成的省级农业废弃物资源化利用技术研发工程中心或重点实验室；同时，通过政策上的优惠，引进高层次的专业技术人才，与江苏省现有研发人员进行整合，形成一支专业从事农业废弃物资源化利用技术的创新研发团队，以加快江苏省农业废弃物资源化利用的进程，不断创新。二是加大政策支持，促进产学研合作及产业化进程。建议政府通过相关政策对其进行支持，比如科技创新券、科技计划项目等，一方面，积极支持高校院所在农业废弃物资源化利用技术方面的研发投入，加快新成果的产出。另一方面，对已有的农业废弃物资源化利用龙头企业加大支持力度，鼓励企业与高校、科研院所产学研结合，加大科技成果的转化与产业化应用；同时，根据农业废弃物资源化利用的多种方式，引进相关领域的企业，加快推进其产业化进程。

3.3 加大技术推广，建设生态文明城市一是加快技术服务推广体系建设。目前，江苏省涉农企业及农户在农业废弃物资源化利用方面掌握的技术较少，且无系统的推广服务体系，导致新技术、新产品及新设备等信息不能及时的被相关企业及农户所掌握。因此，建议政府应该提高农技推广等部门的积极性，及时引进国内外最新研发的新成果并在当地进行示范推广，同时加大江苏省农业技术推广服务平台及产业战略联盟的建设，通过提供优惠政策吸引高校、科研院所的加入，逐渐形成“高校+科研院所+农技推广部门”的技术推广服务体系，从而加大农业废弃物资源化高效利用技术的推广力度和范围。二是发展循环农业经济，建设生态文明城市。近年来，随着现代农业的快速发展，化肥的大量使用，使土壤环境急剧衰竭。因此，建议政府需通过在政策、项目等方面的优惠支持，加大“养殖业+种植业”等循环农业模式的研发与推广力度，鼓励秸秆饲料化及动物粪便的肥料化，从而将养殖业与种植业有效结合，不仅降低生产的成本，还能减少农业废弃物不当处理给环境带来的污染，同时需要建立和健全“政府引导、市场运作、龙头带动、农民参与”的管理体制和运行机制，为循环农业经济提供持久动力，进而为江苏省建设生态文明城市提供良好的农业生产环境。

[1] 李鹏，王文杰.我国农业废弃物资源的利用现状及开发前景[J].天津农业科学，2009，15(3)：46-49.

[2] 吕豪豪，刘玉学，杨生茂.生物质炭化技术及其在农林废弃物资源化利用中的应用[J].浙江农业科学，2015，56(1)：19-22．

[3] 陈智远，石东伟，王恩学，等．农业废弃物资源化利用技术的应用进展[J].中国人口·资源与环境，2010(12)：112-116.

[4] 蔡建军，王清成，王全.我国农业废弃物资源化应用技术[J].贵州农业科学，2014，42(7)：181-184.

[5] 常轩，齐永锋，张冬冬，等．生物质气化技术研究现状及其发展[J].现代化工，2013，33(6)：36-40.

[6] 尹守东，王凤友，李玉文．城市污泥堆肥林地应用研究进展[J].东北林业大学学报，2004，32(5)：58-60.

[7] 张金水，同延安，云伟祥，等．陕西省农业废弃物养分资源肥料化利用现状与前景分析[J].磷肥与复肥，2008，23(5)：52-54.

[8] 刘志刚，邱忠平，付春霞，等．畜禽废弃物堆肥化研究进展[J].江苏农业科学，2013，41(2)：366-368.

[9] ZWIETEN L VAN，KIMBER S，MORRIS S，et al.Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic performance and soil fertility[J].Plant and Soil，2010，327(1/2)：235-246.

[10] KIMETU J M，LEHMANN J.Stability and stabilisation of biochar and green manure in soil with different organic carbon contents[J].Australian Journal of Soil Research，2010，48(7)：577-585.

[11] LEHMANN J，GAUNT J，RONDON M.Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems-a review[J].Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change，2006，11：403-427.

[12] STEINER C，GLASER B，TEIXEIRA W G，et al.Nitrogen retention and plant uptake on a highly weathered central Amazonian Ferrasol amended with compost and charcoal[J].J Plant Nutr Soil Sci，2008，171(6)：893-899.

[13] GASKIN J W，STEINER C，HARRIS K，et al.Effects of low-temperature pyrolysis conditions on biochar for agricultural use[J].Transactions of the ASABE，2008，51(6)：2061-2069.

[14] NOVAK J M，LIMA I，XING B S，et al.Characterization of designer biochar produced at different temperatures and their effects on a loamy sand[J].Annals of Environmental Science，2009，3：195-206.

[15] NOVAK J M，BUSSCHER W J，LAIRD D L，et al.Impact of Biochar amendment on fertility of a southeastern coastal plain soil[J].Soil Science，2009，174(2)：105-112.

[16] TOPOLIANTZ S，PONGE J F，BALLOF S．Manioc peel and charcoal：a potential organic amendment for sustainable soil fertility in the tropics[J]．Bio Fert Soils，2005，41(1)：15-21.

[17] COX D，BEZDICEK D，FAUCI M．Effects of compost，coal ash，and straw amendments on restoring the quality of eroded palouse soil[J]．Biol Fertil Soils，2001，33(55)：365-372.

[18] SPOKAS K A，REICOSKY D C.Impacts of sixteen different biochars on soil greenhouse gas production[J].Annals of Environmental Science，2009，3(11)：179-193.

[19] YANAI Y，TOYOTA K，OKAZAKI M.Effects of charcoal addition on N2O emissions from soil resulting from rewetting air-dried soil in short-term laboratory experiments[J].Soil Science and Plant Nutrition，2007，53(1)：181-188.

[20] 周建斌，叶汉玲，张合玲，等．生物改性竹炭制备工艺及其应用的研究[J]．水处理技术，2008，34(10)：38-41．

[21] 孙清，敖永华，葛雯，等.甜高粱茎秆残渣生产蛋白饲料的研究[J].中国农业科学，2001，34(1)：1-4.

[22] 孙永明，李国学，张夫道，等.中国农业废弃物资源化现状与发展战略[J].农业工程学报，2005，21(8)：169-173.

[23] 张承龙.农业废弃物资源化利用技术现状及前景[J].新疆环境保护，2002，24(1)：22-25.

Status of Resource Utilization in Agricultural Residue of Jiangsu Province and Its Countermeasures

LIU Tao1, GUO Shi-rong1,2, SUN Peng-peng1, SUN Jin1,2*

(1. Suqian Academy of Protected Horticultures, Nanjing Agricultural University, Suqian, Jiangsu 223800; 2. College of Horticulture, Nanjing Agricultural University, Nanjing, Jiangsu 210095)

Through analyzing agricultural waste output, resource utilization status in Jiangsu Province, the main existing problems in agriculture waste resource utilization process were discussed, and several suggestions were put forward on resource utilization in agricultural waste. The aim is to improve the utilization efficiency and whole benefit farthest and promote the sustainable and rapid development of agriculture and the construction of ecological civilization city in Jiangsu Province.

Jiangsu Province; Agricultural residue; Resource utilization; Countermeasures and suggestions

江苏省重大创新载体项目(BY2011012)；江苏省前瞻性联合研究项目(BY2013071)；江苏省农业三新工程项目(SXGC[2014]256)。

刘涛(1985- )，男，陕西宝鸡人，助理研究员，硕士，从事设施蔬菜逆境生理、农业废弃物资源化利用方面的研究。*通讯作者，副教授，博士，从事设施园艺、无土栽培和蔬菜园艺等教学、科研和推广工作。

2015-03-26

S 181.4

A

0517-6611(2015)13-217-03