新技術讓農業廢棄物“變廢為寶”

團隊檢查肥料品質

團隊檢查芒果施肥效果

輕按幾個按鈕，生産車間裏堆積如山的牛糞，就在翻拋機的運作下翻滾發酵，半個月後，變成粉末狀的有機肥。北京延慶縣舊縣鎮大柏老村的農民通過引入畜禽糞便“三化”（安全化、減量化、資源化）處理技術，把村裏的牛糞製造成高效的有機肥，不僅解決了困擾該村多年的牛糞污染問題，而且“變糞為寶”，開拓了一條致富之路。

大柏老村是北京有名的奶牛養殖村，全村養殖奶牛近1萬頭，然而，村民雖然收入增加了，但村子環境越來越差，村裏幾乎家家養牛，牛糞除了送到田地裏當肥料，就堆在自家院子和門口，大街小巷都是牛糞，晴天臭氣熏天、蚊蠅亂飛，一下雨，糞湯到處流，根本沒處下腳。

牛糞是破壞大柏老村生態環境的“罪魁禍首”，更是亟須解決的難題。將牛糞有效利用起來，變廢為寶成為村幹部首要考慮的問題。

很快村幹部們將目光“鎖定”在北京農學院城鄉發展學院劉克鋒教授和他的團隊上。最終，經過長期研究，劉克鋒率領科研團隊攻克了牛糞變肥料的難題，並幫助村民建起了肥料廠，讓村裏的牛糞都有了“用武之地”，肥料又應用到農田裏，實現了有效迴圈。如今走在大柏老村子裏，幾乎聞不到牛糞的臭氣了。

這只是劉克鋒團隊近些年來治理成功的一個案例。為了緩解京津冀地區農業廢棄物污染環境、解決園藝基質市場短缺的問題。在劉克鋒的帶領下，課題組歷時10多年，深入到北京及周邊地區生態環境進行調查評估，創新種植、養殖廢棄物安全化、減量化、資源化、基質化；積極研發具有自主智慧財産權的新設備、新工藝、新菌劑，將農業廢棄物轉化為11種園藝再生基質，取得一系列重要成果，讓畜禽養殖業走上了迴圈農業的發展道路。在2016年度北京市科學技術獎評選中，“京津冀農林廢棄物無害化生産園藝基質研究與應用”項目榮獲二等獎。

農業廢棄物危害大

據了解，農業廢棄物一般分為種植廢棄物、養殖廢棄物和農産品加工廢棄物等。比如，秸稈、玉米棒芯、殘株雜草、牲畜和家禽糞便等。

劉克鋒告訴記者，長期以來，我國農村農業廢棄物問題未引起足夠重視，“垃圾亂倒、秸稈焚燒、柴草亂跺、糞土亂堆、畜禽亂跑”“室內現代化、室外臟亂差”的現象是大多農村的真實寫照。

由於農業廢棄物資源量大，處理起來較為困難，大量秸稈的焚燒、丟棄，造成資源的浪費和大氣的污染。

此外，農業廢棄物還會污染水質、污染土壤，破壞生態平衡系統。大量的農業廢棄物嚴重影響村容村貌，降低生活品質，影響社會和諧。

劉克鋒向記者提供了一份數據顯示:在我國，大量的農業廢棄物對環境造成了極大的污染，僅京津冀區域農業廢棄物數量巨大，種養殖廢棄物高達1.2億噸/年。其中北京地區種植廢棄物中就有秸稈220萬噸/年，菇渣8萬噸/年，園林廢棄物195萬噸/年，養殖廢棄物中的畜禽糞便786萬噸/年。

“農業廢棄物嚴重影響京津冀地區的生態環境安全（水環境、大氣環境和土壤環境）。如果不能及時消納，會對農村居住環境、土壤、地下水造成嚴重污染。”劉克鋒説。

如何將這些“放錯位置”的資源充分利用起來，保護好生態環境，讓畜禽養殖業走迴圈農業的道路。即：能源化、無害化、飼料化、材料化、生態化、基質化、肥料化，是劉克鋒帶領的科研團隊一直努力攻關的課題。

解決迴圈農業瓶頸問題

劉克鋒認為，發展迴圈農業的瓶頸問題就是園藝基質。“要使廢棄物作為養分和支撐物歸還于土壤，連結種植業和養殖業，形成‘種植業——養殖業——園藝基質——種植業’産業鏈條，解決迴圈農業瓶頸問題。”

園藝基質一般是指採用泥炭、椰糠、珍珠岩、枯枝落葉等堆肥原料，根據不同的植物生長特性，配製適合特定條件下的專用栽培營養基質。

據了解，相比國外大量使用農業廢棄物生産基質的理念，我國比較落後，大量使用的基質仍為傳統的蛭石、珍珠岩、泥炭等天然基質。在花卉、蔬菜和特種果樹栽培尤其是設施農業中大量使用泥炭，造成泥炭被過量開採，導致濕地破壞和生態環境的惡化。同時，我國園藝基質需求量大，如京津冀需求量約250萬m3/年，因此造成了一方面大量開採天然基質破壞生態環境，另一方面每年花大量外匯進口園藝基質，價格較高，供不應求。

“要充分看到利用農業廢棄物生産園藝基質的發展趨勢，有利於推進迴圈農業，對接種植業和養殖業的農業迴圈鏈條，解決農業廢棄物污染問題，有利於減少泥炭資源的破壞，大力保護生態環境。”劉克鋒説。

然而，此前國內在基質的技術研發中存在很多的不足。例如，常規工藝産生次生污染物現象嚴重，很難解決發酵過程中的異味氣體；EM菌高溫持續時間短，設備投入成本高；市場上基質品牌眾多，基質成分相差巨大，品質差等問題。

為克服當前基質研究的困難和不足，課題組在多項技術和理念上取得突破性進展。針對養殖廢棄物濕法（沼氣化）産生沼液、沼渣等次生廢棄物和消耗水資源等問題，提出幹法處理養殖廢棄物新途徑；針對京津冀地區大氣污染嚴重，尤其農業廢棄物處理過程中會産生硫化氫、氨氣、二氧化碳、甲烷等氣體，設法消除這些氣體，減排二氧化碳，減少空氣污染；針對國外設備價格高、不匹配等問題，研製了好氧發酵設備和控制系統。

“我們研發出的園藝基質，完全可以替代進口園藝基質，解決了市場需求與生態環境保護問題。”劉克鋒説。

開闢了迴圈農業的新途徑

北京順義區北郎中村有“京郊養豬第一村”之稱。如今這裡花香伴著草香，鮮花盛開，綠樹環抱，小橋流水，環境怡人。誰能想到，十多年前，這裡到處堆滿了豬糞，蒼蠅滿天飛，污水到處流。

與大柏老村一樣，北郎中村也請來了劉克鋒和他的團隊。最終，在劉克鋒團隊的幫助下，北郎中村建起有機肥料廠，攻克了豬糞變成有機肥的一個又一個難題。

據了解，通過多年研究實驗，劉克鋒團隊研發的高效率、低成本、結構簡單、易操作的高溫堆肥和幹法厭氧發酵成套技術，能滿足豬、牛、羊、雞、鴨等畜禽規模化養殖小區連續糞污處理需求。通過系統開發，依託生物技術、環境工程技術和自動化控制技術，建立了具有自主智慧財産權集畜禽糞便、廢水處理和糞污資源深度開發利用為一體的成套設備工藝技術體系，重金屬、抗生素及激素類污染物有效性明顯降低。營養指標、衛生指標、空氣品質均符合國家標準。

讓劉克鋒團隊引以為豪的是，二十多年來，他們與北京市土肥工作站趙永志推廣團隊密切合作，對研究成果進行大範圍應用與示範，實現了産業化。北京的順義、通州、延慶、門頭溝等多個規模化養殖小區運用研究成果，處理了豬糞、牛糞、羊糞、雞糞和鴨糞固、液體糞污大面積堆積污染，有效改善了農村環境和土壤、水系污染，生産出高品質有機肥和栽培基質，促進了迴圈農業的發展。

據了解，成果在實施過程中，研發應用了農業廢棄物高效化、無害化生産再生園藝基質技術，近兩年累計處理畜禽糞便735萬方，生産再生園藝基質176.6萬方，可增加碳貯存28.3萬噸，減少CO2排放當量107.2萬噸。通過資源化利用，有效減輕農業有機廢棄物管理不當對土壤、水體、空氣、環境帶來的污染，改善了蔬菜、花卉等作物品質。

施用該系列産品，可以減少25%—30%的施肥量，成本比目前進口的泥炭成本降低150%—200%，比傳統種植方式提早10天左右上市，並且增産20%左右，顯著增加農民收入。近兩年在花卉上應用117萬方，累計效益8.13億元；在蔬菜、草莓育苗、生産上應用59萬方，累計效益0.24億元；總效益達8.37億元。

“我們將養殖業與種植業有效連結，解決農業廢棄物對京津冀區域水環境、大氣環境和土壤環境污染的難題，開闢了迴圈農業、再生資源的新途徑，促進了低碳、環保、綠色、生態産業轉型升級，為京津冀區域水源涵養和溝域經濟建設創造了良好條件，有利於生態環境安全、迴圈經濟可持續發展，對推進京津冀一體化協同發展戰略，具有重要的現實意義。”劉克鋒説。

據悉，劉克鋒帶領的團隊還有何忠偉教授、高程達教授級高工等二十余人，他們正在研究未來現代農業優質基質，為都市農業、京津冀協同發展，做出新的貢獻。