葛米紅 ，施先鋒 ，王德歡 ，祝菊紅 ，梁歡 ，程維舜 ，徐大兵

（1.武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，430345；2.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所）

隨著蔬菜生產(chǎn)設(shè)施化、規(guī)?；牟粩喟l(fā)展，武漢設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015 年武漢市設(shè)施蔬菜面積 2.8 萬(wàn) hm2，年蔬菜產(chǎn)量129.6 萬(wàn)t，分別占湖北省設(shè)施蔬菜面積的24.5%、產(chǎn)量的28.1%，極大保障了人們對(duì)豐富物質(zhì)的需求。在設(shè)施蔬菜產(chǎn)量、供應(yīng)量不斷增加的同時(shí)，田間蔬菜廢棄物日益增加，尤其是隨著人們生活水平的日益提高，凈菜上市增多，大量殘次蔬菜和凈菜加工處理過(guò)程中產(chǎn)生的尾菜進(jìn)入農(nóng)村、城市生態(tài)環(huán)境，因長(zhǎng)期堆積、腐爛、變質(zhì)后孳生蚊蠅，污染土壤、空氣和水體[1]。蔬菜尾菜已成為阻礙蔬菜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展、鄉(xiāng)村振興和城市生態(tài)環(huán)境的一大“公害”[2]。本文以《湖北農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》（2016）和湖北省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳蔬菜辦提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析武漢設(shè)施蔬菜生產(chǎn)現(xiàn)狀及其尾菜資源化利用潛力，實(shí)現(xiàn)尾菜變廢為寶，減少環(huán)境污染，促進(jìn)蔬菜產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

1 武漢設(shè)施蔬菜生產(chǎn)現(xiàn)狀

近幾年，武漢設(shè)施蔬菜的生產(chǎn)種類、種植面積、年產(chǎn)量維持在較穩(wěn)水平。全市設(shè)施蔬菜品種以葉菜類（芹菜、油菜、菠菜）、茄果類（黃瓜、番茄、辣椒）、瓜果類（西瓜、甜瓜）、根莖類（生姜）為主。蔬菜種類以茄果類產(chǎn)量最高， 占全市設(shè)施蔬菜產(chǎn)量的18.4%，主要分布在武漢市轄區(qū)（按《湖北省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》將武漢市分為武漢市轄區(qū)、漢南區(qū)、蔡甸區(qū)、江夏區(qū)、黃陂區(qū)和新洲區(qū)，下同）和黃陂區(qū)；其次為葉菜類，占13.2%，以江夏區(qū)、新洲區(qū)和黃陂區(qū)種植為主。 不同地區(qū)設(shè)施蔬菜種植面積、種類和產(chǎn)量存在一定差異。 黃陂區(qū)設(shè)施面積最大，占全市設(shè)施面積的44.0%，其次為武漢市轄區(qū)和新洲區(qū)。 黃陂區(qū)設(shè)施蔬菜種類豐富且產(chǎn)量高，葉菜類、茄果類、瓜果類年產(chǎn)量均在3.8萬(wàn)t 以上，以茄果類產(chǎn)量最高，占全市茄果類總產(chǎn)量的15.8%，生姜產(chǎn)量居全市首位。 蔡甸區(qū)、漢南區(qū)瓜果類種植面積較廣，產(chǎn)量高，分別占全市瓜果類產(chǎn)量的24.3%和14.2%。 江夏區(qū)、新洲區(qū)以葉菜類蔬菜產(chǎn)量高，分別占全市總產(chǎn)量的25.8%和22.7%。綜合設(shè)施蔬菜種植面積和產(chǎn)量，各區(qū)平均單位面積蔬菜年產(chǎn)量由高到低為：江夏區(qū)>黃陂區(qū)>新洲區(qū)>武漢市轄區(qū)>蔡甸區(qū)>漢南區(qū)，江夏區(qū)、黃陂區(qū)和新洲區(qū)每667 m2年設(shè)施蔬菜產(chǎn)量分別為 3.86、3.58、3.16 t。

2 設(shè)施蔬菜尾菜資源化利用潛力

與其他作物廢棄物相比，蔬菜尾菜表現(xiàn)為收獲集中、含水率高、生物降解率高、基本無(wú)毒性，且富含有機(jī)質(zhì)。 一般利用草谷比法統(tǒng)計(jì)蔬菜尾菜秸稈量，本文產(chǎn)廢系數(shù)指產(chǎn)地蔬菜的產(chǎn)廢系數(shù)，主要包括了蔬菜單株秸稈干質(zhì)量、種植密度、蔬菜產(chǎn)量[4]，以《湖北農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》（2016）、國(guó)家統(tǒng)計(jì)局（2015 年湖北省設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況）的設(shè)施蔬菜面積和產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，參照杜鵬祥等[3]和韓雪等[4]的數(shù)據(jù)匯集產(chǎn)廢系數(shù)和尾菜含量（表1），參考徐大兵等[5]的蔬菜產(chǎn)地尾菜資源量、蔬菜尾菜資源量和蔬菜尾菜氮、磷、鉀含量計(jì)算公式，獲得設(shè)施蔬菜尾菜資源量和養(yǎng)分量。

表1 武漢不同種類蔬菜產(chǎn)廢系數(shù)和尾菜養(yǎng)分含量

武漢設(shè)施蔬菜尾菜量達(dá) 77.2 萬(wàn)t，年產(chǎn)尾菜10萬(wàn)t以上的有黃陂區(qū)、市轄區(qū)和新洲區(qū)。 由表2 可知，全市設(shè)施蔬菜尾菜資源量55 677.6 t，其中氮、磷、鉀總儲(chǔ)量為3 508.3 t，分別占全市當(dāng)年氮肥施用量的2.86%、磷肥施用量的2.77%、鉀肥施用量的10.97%（《湖北農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》，2016）。 各區(qū)蔬菜廢棄物中氮、磷、鉀總養(yǎng)分量占全年化肥用量的比例集中在1.26%～9.88%，平均占比達(dá)到4.66%。 設(shè)施蔬菜尾菜含有7 702.1 t 有機(jī)質(zhì)， 相當(dāng)于2.6 萬(wàn)t 的標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)肥。 按照武漢市2015 年設(shè)施蔬菜種植面積2.8 萬(wàn)hm2計(jì)算，如果將設(shè)施蔬菜尾菜全部還田，則相當(dāng)于每 1 hm2分別施用 47.0 kg 純氮、19.7 kg 純磷、58.6 kg 純鉀和1 131.4 kg 有機(jī)質(zhì)。有研究表明，蔬菜尾菜富含各種生物質(zhì)，固體含量8%～19%，揮發(fā)性固體含量占總固體含量的80%以上，其中包括75%的糖類和半纖維素，9%的纖維素及5%的木質(zhì)素[6]。 可見(jiàn)，蔬菜廢棄物具有較高的資源化再利用潛力。

表2 武漢各區(qū)不同設(shè)施蔬菜尾菜資源量和養(yǎng)分量

3 武漢設(shè)施蔬菜尾菜資源化利用現(xiàn)狀

蔬菜廢棄物不宜長(zhǎng)途運(yùn)輸，經(jīng)濟(jì)價(jià)值低且易腐爛，田間地頭堆積或地下填埋是其目前最主要的處理方式，不僅造成巨大的資源浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境安全構(gòu)成極大威脅。 由湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所牽頭、武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所參與的設(shè)施蔬菜尾菜資源化利用已取得階段性成果，構(gòu)建了設(shè)施蔬菜尾菜資源化利用模式（圖1）。 目前設(shè)施蔬菜尾菜處理主要有直接還田、堆漚還田、悶棚還田和生產(chǎn)堆肥4 種方式。 下面以實(shí)際案例介紹相關(guān)技術(shù)的內(nèi)容、做法及成效。

圖1 設(shè)施蔬菜尾菜肥料化循環(huán)利用模式

3.1 堆漚還田技術(shù)

以根莖類蘿卜為例：蘿卜每667 m2產(chǎn) 1～3 t 尾菜，按照田間簡(jiǎn)易堆漚方式，在田間地頭挖一長(zhǎng)、寬各1 m，深20 cm 的坑，均勻鋪設(shè)混合物，采用刀具適當(dāng)破碎，當(dāng)厚度達(dá)到40～50 cm 時(shí)，覆蓋一層雜草和玉米秸稈等輔料， 再均勻撒上碳酸氫銨 5 kg/m3、過(guò)磷酸鈣 6～10 kg/m3和微生物菌劑1～2 kg/m3，重復(fù)以上過(guò)程直至堆體高度達(dá)到2 m 左右為止，整個(gè)堆體均勻覆蓋并壓實(shí)。在表面覆蓋厚2～5 cm 干土，踏實(shí)后用塑料膜密封發(fā)酵，直至堆漚腐熟結(jié)束。經(jīng)7～10 d 基本腐解完全，尾菜處理率在95%以上， 避免了環(huán)境污染和臭味揮發(fā)，為根莖類、葉菜類尾菜堆漚提供了示范，促進(jìn)根莖類、葉菜類尾菜資源化循環(huán)利用。

3.2 簡(jiǎn)易高溫好氧堆肥技術(shù)

區(qū)別于堆漚還田技術(shù)，簡(jiǎn)易高溫好氧堆肥技術(shù)增加了翻堆或簡(jiǎn)易通風(fēng)裝置要求， 控制堆體水分，創(chuàng)造利于微生物發(fā)酵的環(huán)境，利于堆體短時(shí)間內(nèi)升溫，并保持堆體高溫，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)害化目標(biāo)。以茄果類尾菜為原料， 按堆體與餅肥體積比為0.9∶0.1，腐熟劑按W∶V為（0.2～1.0）∶1 000 制作堆體，調(diào)節(jié)碳氮比為（25～35）∶1、水分含量保持 60%～70%，進(jìn)行條垛式堆肥，堆體寬 1.5～2.0 m、高 1.5～2.0 m，長(zhǎng)度不限；當(dāng)溫度超過(guò)60℃時(shí)， 保持3～5 d 以殺滅病原菌，再進(jìn)行翻堆，同時(shí)保持堆體水分含量55%～65%；整個(gè)發(fā)酵過(guò)程需20～30 d；高溫堆肥后，靜置腐熟10～20 d即成為有機(jī)肥，尾菜利用率100%，為茄果類尾菜資源化利用提供了示范。

3.3 直接還田技術(shù)

直接還田即蔬菜廢棄物直接或粉碎后還田，在土壤微生物的作用下緩慢分解， 釋放出礦物質(zhì)養(yǎng)分，供作物吸收利用的過(guò)程，是肥料化利用的傳統(tǒng)方法[7]。 以大白菜—大白菜種植模式尾菜直接還田技術(shù)為例（圖2），即茬口安排為大白菜—大白菜，將第一季大白菜尾菜溝間填埋， 第二季直接翻耕還田，每 667 m2處理尾菜 1 200～1 500 kg，尾菜處理率在95%以上，20 d 基本腐解完全， 成為較好的有機(jī)肥。 相較簡(jiǎn)易堆漚技術(shù)，省工省時(shí)優(yōu)點(diǎn)突出，其他成效相似，為葉菜類尾菜直接還田提供了示范。

圖2 大白菜尾菜直接還田

3.4 高溫悶棚還田技術(shù)

高溫悶棚還田技術(shù)即利用夏季棚內(nèi)高溫殺滅尾菜中的病原微生物，達(dá)到蔬菜尾菜無(wú)害化利用目的，同時(shí)增加設(shè)施大棚土壤肥力，實(shí)現(xiàn)設(shè)施蔬菜尾菜資源化循環(huán)利用。以茄果類尾菜還田高溫悶棚技術(shù)為例（圖3），6 月底收集番茄、 辣椒和茄子等茄果類秸稈，利用粉碎機(jī)切成3～5 cm的小段，以不超過(guò)500 kg/667 m2（干質(zhì)量）的用料量均勻鋪撒在棚室內(nèi)的土壤上，使用旋耕機(jī)旋耕 2～3 次，深度25～35 cm，平整地面。 采取少量多次澆灌地下20 cm 土層，濕透為宜。 交叉覆膜，封閉棚室30 d 以上，也可以持續(xù)到下茬作物定植前10 d 左右，打開(kāi)通風(fēng)口，揭去地膜，進(jìn)行晾棚。 據(jù)2018 年監(jiān)測(cè)，悶棚期間棚內(nèi)溫度達(dá)70℃，土層10 cm 處溫度高達(dá)54.5℃，秸稈腐解率在80%以上。

圖3 蔬菜尾菜還田高溫悶棚操作流程

3.5 工廠化高溫好氧堆肥技術(shù)

工廠化高溫好氧堆肥即將蔬菜廢棄物與填充料按一定的比例混合，在合適的水分、通氣條件下，使微生物繁殖并降解有機(jī)質(zhì)， 產(chǎn)生的生物熱殺死堆體中的病原菌、蟲(chóng)卵及草籽，使有機(jī)物達(dá)到穩(wěn)定化，實(shí)現(xiàn)蔬菜尾菜無(wú)害化、高值化、產(chǎn)業(yè)化利用。以初加工蘿卜廢棄物為例， 收集和初加工產(chǎn)生的蘿卜廢棄物進(jìn)行破碎壓榨脫水，進(jìn)行固液分離，固體部分進(jìn)行好氧高溫堆肥，溫度達(dá)50～65℃，有效殺滅病原菌，同時(shí)液體部分進(jìn)行好氧發(fā)酵，尾菜處理率100%，最大限度實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物無(wú)害化、肥料化利用， 為當(dāng)?shù)靥}卜加工尾菜集中化處理提供了參考（圖 4）。

圖4 蘿卜加工尾菜生產(chǎn)有機(jī)肥

3.6 厭氧消化利用技術(shù)

厭氧消化利用即將蔬菜廢棄物作為厭氧消化的基本原料，使其產(chǎn)生供人們使用的沼氣、沼液和沼渣，是其能源化（沼氣）和肥料化（沼渣、沼液）利用有機(jī)結(jié)合的資源高效利用模式。武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院設(shè)計(jì)發(fā)明一種“移動(dòng)式沼氣池”，以沼氣池為紐帶構(gòu)建了“蔬菜溫室尾菜資源化循環(huán)利用模式”（圖5），將設(shè)施蔬菜尾菜放入移動(dòng)式沼氣池中，利用太陽(yáng)能，將蔬菜廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣用于溫室供暖和溫室增施CO2氣肥，沼液、沼渣作為蔬菜生產(chǎn)的有機(jī)肥料改良土壤，形成溫室—沼氣池尾菜—水肥氣綜合利用這種循環(huán)的生產(chǎn)模式。 經(jīng)運(yùn)行測(cè)定，溫室內(nèi)每座沼氣池的沼液、沼渣可供5 畝（3 335 m2） 溫室蔬菜生產(chǎn)用肥， 667 m2產(chǎn)值增加 1 850 元，減少和節(jié)約化肥農(nóng)藥投入532 元，商品率提高 10.6%～18.5%[8]，有效實(shí)現(xiàn)了蔬菜尾菜資源化循環(huán)利用。

圖5 蔬菜溫室尾菜資源化循環(huán)利用模式

4 武漢設(shè)施蔬菜尾菜資源化利用存在問(wèn)題

綜上可知，雖然我們開(kāi)展了蔬菜廢棄物以直接還田、 堆漚還田、悶棚還田、好氧堆肥、厭氧消化等肥料化利用的技術(shù)研究與創(chuàng)新，并取得了一定的成果，但當(dāng)前蔬菜廢棄物資源化利用率仍偏低，較國(guó)內(nèi)外其他技術(shù)和成果，應(yīng)用技術(shù)、應(yīng)用設(shè)備和應(yīng)用方式、技術(shù)集成等仍存在局限性。 一是資源化利用模式少。 如肥料化應(yīng)用為主，缺乏飼料化、能源化等其他應(yīng)用技術(shù)和方式的摸索與創(chuàng)新； 二是肥料化利用模式有待優(yōu)化，對(duì)提高堆肥產(chǎn)品品質(zhì)的氮含量、 減少病原菌積累、降低農(nóng)藥殘留等問(wèn)題， 進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和工藝優(yōu)化；三是蔬菜廢棄物飼料化、能源化技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中應(yīng)用設(shè)施裝備匹配不夠、 配套選型創(chuàng)新力不足，限制了其他模式的探索。除了技術(shù)、工藝層面外，政府政策、配套資金支持力度不夠，尚未培育蔬菜廢棄物處理利用相關(guān)產(chǎn)業(yè)；蔬菜廢棄物收儲(chǔ)運(yùn)難，資源化利用存在“三低化”（低速、低效和低值）現(xiàn)象，農(nóng)戶、種植戶、農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體對(duì)蔬菜尾菜處理利用積極性低。

5 武漢設(shè)施蔬菜尾菜資源化利用發(fā)展對(duì)策

5.1 加強(qiáng)宣傳

政府推動(dòng)和企業(yè)帶動(dòng)，加強(qiáng)尾菜資源化循環(huán)利用宣傳。一是宣傳尾菜污染的危害和資源化利用的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，引導(dǎo)蔬菜種植戶關(guān)注治理尾菜污染的良好氛圍。二是因地制宜推廣適宜的尾菜處理技術(shù)，以技術(shù)指導(dǎo)農(nóng)民，以示范帶動(dòng)農(nóng)民，以效益帶動(dòng)農(nóng)民積極性。 三是加快建立尾菜資源化利用模式示范點(diǎn)，結(jié)合湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新行動(dòng)方案，推廣湖北省生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新體系武漢試驗(yàn)站示范的設(shè)施蔬菜尾菜高溫悶棚還田技術(shù)、基于移動(dòng)式沼氣池的蔬菜溫室尾菜資源化利用技術(shù)，有組織地進(jìn)行技術(shù)宣傳和培訓(xùn)，以點(diǎn)帶面，發(fā)揮典型引路和示范帶動(dòng)作用，充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)蔬菜經(jīng)營(yíng)主體及加工企業(yè)參與的積極性。

5.2 建立尾菜資源化利用技術(shù)體系

首先關(guān)鍵技術(shù)有待進(jìn)一步研發(fā)推廣，利用模式需進(jìn)一步優(yōu)化。 一是雖已建立了直接還田、堆漚還田、悶棚還田和工廠化生產(chǎn)有機(jī)肥的肥料化利用技術(shù)體系，但尾菜堆肥過(guò)程中堆體溫度低、碳氮比不適宜、生物毒性等技術(shù)要點(diǎn)，尾菜飼料化、能源化等技術(shù)要點(diǎn)仍需加大攻關(guān)。二是引進(jìn)和消化吸收其他省市尾菜處理的先進(jìn)理念、方法、技術(shù)，如甘肅省農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)管理站總結(jié)尾菜堆肥、漚肥、直接還田等10 項(xiàng)處理技術(shù)，構(gòu)成了“以田間堆肥、半堆半漚、直接還田、工廠化生產(chǎn)有機(jī)肥等肥料化利用及青貯飼料化利用為主，以條垛式堆肥、沼氣化、炭化、黃粉蟲(chóng)/蚯蚓過(guò)腹利用為輔”的尾菜資源化利用技術(shù)支撐體系。 三是政府統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各級(jí)資源，建立健全技術(shù)服務(wù)體系，加大尾菜高溫悶棚還田、直接還田、堆漚還田等技術(shù)培訓(xùn)力度，培養(yǎng)鄉(xiāng)、村、經(jīng)營(yíng)主體等技術(shù)人員，提高尾菜資源化利用技術(shù)水平。

5.3 制定扶持政策，建立長(zhǎng)效機(jī)制

為推進(jìn)武漢市設(shè)施蔬菜尾菜資源化利用工作，政府需重視蔬菜尾菜對(duì)城市發(fā)展的影響，注重“頂層設(shè)計(jì)”，加大尾菜利用補(bǔ)貼范圍和扶持力度。 首先制訂尾菜利用優(yōu)惠政策，設(shè)立3～5 a 的專項(xiàng)資金持續(xù)性獎(jiǎng)勵(lì)和扶持。 二是將翻堆機(jī)、發(fā)酵裝備等專用設(shè)備納入農(nóng)業(yè)機(jī)械購(gòu)置補(bǔ)貼范圍。三是通過(guò)政府購(gòu)買服務(wù)等方式，對(duì)尾菜收儲(chǔ)運(yùn)的個(gè)人或社會(huì)組織給予補(bǔ)助。 四是對(duì)從事尾菜處理利用的個(gè)人或企業(yè)給予補(bǔ)貼， 如對(duì)尾菜利用設(shè)施建設(shè)給予獎(jiǎng)補(bǔ)支持，采取定額補(bǔ)助的方式集中采購(gòu)、免費(fèi)發(fā)放堆肥、漚肥、還田所需的腐熟劑等物資。