摘 要： 蔬菜废弃物产生量巨大，推动蔬菜废弃物的资源化利用对于实现农业绿色发展具有重要意义。由蔬菜废弃物的特点决定，多数的处理技术集中于肥料化应用。该研究重点分析了当前较为典型的蔬菜废弃物资源化利用的技术路径以及技术推广的可行性，并从技术集成创新、新装备研发、政策支持和社会化服务4个方面提出加快蔬菜废弃物资源化利用的建议。
关键词： 蔬菜废弃物; 资源化利用; 技术路径;
Abstract： The amount of vegetable waste was huge,and promoting the utilization of vegetable waste resources was of great significance to realize the green development of agriculture.Due to the characteristics of vegetable waste,most of the technologies were focused on the application of fertilizer.This study focused on the analysis of the current typical technology path and the feasibility of technology promotion of vegetable waste recycling,and put forward suggestions to accelerate the utilization of vegetable waste recycling from four aspects:technology integration innovation,new equipment research and development,policy support and social services.
Keyword： vegetable waste; resource utilization; technology path;
近年来，我国蔬菜产业发展迅速。2018年，全国蔬菜播种面积约为2 027.7万hm2,蔬菜产量高达7亿t。蔬菜种植中除了产生满足人们需求的可食用部分外，在蔬菜生产、加工、运输、滞销和厨房加工中同样产生叶、根、茎和果实的废弃部分，而且产生量巨大。据统计，各类蔬菜在生产过程中的尾菜比率为16.5%～63.5%,平均达33.6%[1,2,3]。在厨房加工过程中各类蔬菜的废弃比例也高达2%～66%,平均废弃率为20.5%[3]。另外，在包装、运输及滞销过程中也产生一定的废叶、废果等，蔬菜废弃物的产量估算应该与其产量相当，即蔬菜产量与废弃物大致为1∶1的比例(均为鲜质量),由此估算全国蔬菜废弃物产生量达7亿t。未经处理的蔬菜废弃物堆积腐烂变质造成了较为严重的环境污染，影响环境卫生以及蔬菜产业的持续健康发展[4,5,6,7,8]。与此同时，蔬菜废弃物干物质中营养成分丰富，有机质含量高，将其资源化利用，对于推进蔬菜清洁生产，实现以养分循环为基础的循环经济和绿色农业发展具有重要意义。
1 、蔬菜废弃物的种类与特征
1.1、 蔬菜废弃物的种类
蔬菜废弃物主要指蔬菜在生长管理、收获、储存、销售过程中产生的无商品价值的植株残株和废弃果实。在生长管理过程中蔬菜废弃物主要包括掐尖、打叶产生的废弃物和收获时遗留田间的残株、废果。为实现净菜进城，在上市前加工处理产生的废弃物主要包括为整形、包装而产生的废弃菜帮、菜果。销售过程中的蔬菜废弃物主要包括质量不佳以及因蔬菜滞销产生的烂叶、烂果和次根。从蔬菜种类看，叶菜类蔬菜废弃物主要为茎、叶和根，瓜果类蔬菜废弃物主要为藤蔓和残次果，根茎类蔬菜废弃物主要包括地上部秸秆和质量不佳的根。
1.2 、蔬菜废弃物的特征
蔬菜废弃物的理化特征比较明显，都具有较高的含水量，蔬菜废弃物含水量为90%左右，蔬菜茎秆含水量较低，一般在80%左右。挥发性固体含量高，易于生物降解，在堆放、储存和运输过程中容易产生恶臭气体。蔬菜废弃物中除有部分发生病虫害的蔬菜组织外，大部分不含有其它毒害物质，是一种宝贵的有机资源。干物质中养分含量高，但由于鲜物质水分含量高，并且较难收集，用常规处理方法难以发酵完全并资源化利用(表1)。
表1 主要蔬菜品种干质量养分含量
注：数据来源于北京市农林科学院植物营养与资源研究所课题组。
Note: Data are from the research group of Institute of Plant Nutrition and Resources, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences.
2 、当前蔬菜废弃物资源化利用的主要技术路径
废弃物只是放错了地方的资源。当前，各地大力推进蔬菜清洁生产，消纳利用各类蔬菜废弃物，因地制宜做了大量技术研究与模式推广。由蔬菜废弃物的特点决定，多数的处理技术集中于肥料化、饲料化、基质化、能源化和卫生填埋等。其中，能源化由于厌氧中产气率低，多于其它物质联合发酵，实际应用不多；卫生填埋由于蔬菜废弃物含水率高，填埋过程中产生大量渗滤液，处理困难，并且会产生填埋气，甲烷含量可达50%～70%,易燃易爆，加之土地资源稀缺，填埋场选址建设困难。世界各国均积极致力于减少进入填埋场的垃圾量；饲料转化过程主要是将废弃的菜叶和菜帮进行切碎、脱毒、发酵、打包等过程，投资较高，处理能力有限，很难大面积推广应用。目前多数的处理方式集中于肥料化应用。
2.1 、规模化堆肥处理
主要针对集中连片菜田等产业集中地区或规模果园、采摘观光园等农业园区。采用的主要技术是利用碾丝粉碎机将蔬果废弃物粉碎，并添加发酵微生物作为起爆，无需添加畜禽粪便等辅料，有效避免了外源污染。发酵最高温度高于65 ℃,累积持续时间超过72 h, 可有效杀灭病菌、虫卵和杂草籽等有害微生物。农业废弃物经无害化处理、发酵和脱水后，物料总质量减少至原来的1/4～1/10,处理后的成品褐色、疏松、没有不良气味、含水量约20%,富含有机质和高活性的功能微生物，是一种优质的有机营养土，能够直接还田利用，可以提高土壤有机质含量，改善土壤理化结构，增强土壤保水保肥能力。为了提高堆肥的自动化水平，北京小汤山特菜大观园引进KUSS堆肥智能化系统，能自动监控堆垛中温度和湿度的变化，并在垛顶设置轨道可以将底部的物料翻至表层，达到自动化通氧的目的。该设备供氧量按需供应，腐蚀速度快，产生的臭味少，可实现堆肥的系统化与数字化管理。规模化堆肥处理模式虽然能较好的进行废弃物的循环利用，但投资较大，设备投入为80万元左右，运行费用较高，并且由于蔬菜的季节性产出问题，平时闲置率高。较为适用于大型的蔬菜园区与蔬菜产业发展集中区，很难进行大面积的辐射带动。
2.2、 小型化堆肥处理
主要针对分散农户。北京市部分蔬菜种植户根据自身特点，采用小型化堆肥技术，进行蔬菜残体的消纳利用。在大棚内入口处靠山墙位置用塑料布搭建长约3.0 m, 宽约1.5 m的长方形池。将收集好的蔬菜废弃物在地上翻晒1～3 d, 水分下降到60%左右后，将晒干的玉米秸秆和半干的蔬菜秸秆分层放置在长方形池内，并逐层加入菌种。每隔3～5 d往池内喷洒水，以保证发酵湿度。一般堆置3个月左右，直至植株残体变软，变黑，没有异味。长方形池下挖一个约50 cm深的池子，并在池子上加过滤网。地上长方形池子的底部安装风机，风机上连接筒状塑料薄膜管道，可以将发酵产生的CO2抽出，通过塑料薄膜管道输送到温室各部。通过发酵释放出的CO2回归大棚，可使棚内CO2浓度比常规大棚高15%～20%,冬季可提高大棚温度2 ℃左右，同时CO2作为气肥可促进植物光合作用，生产出的蔬菜口感品质好，产量提高15%,增收效果明显。因粉碎后的秸秆腐蚀速度太快，不利于CO2的均匀释放和利用，所以蔬菜秸秆一般不需要提前粉碎，晾干后整体放置长方形内均匀发酵即可。该模式尤其适宜种植花类、果类，如草莓、黄瓜、西红柿等。从投入看，包括购置风机、滤网、塑料薄膜以及菌剂(按每个堆置8 kg计算),总计成本约为2 000元左右。小型化堆肥占地小，投资少，处理简单，适宜个体农户在自家田间地头实施，但由于其堆肥材料来源多元化，难以形成标准化操作，加之堆置中需要数次翻堆，劳动力投入较大，其堆肥最终产品质量也难以得到保证，因此限制了这一技术的推广与田间应用。
2.3、 小型化沤肥处理
鉴于蔬菜废弃物含水量高、易腐烂的特点，多地均建沤肥池进行蔬菜废弃物沤肥的研究与推广。广西根据自身特点和基地内蔬菜种植区的地形地貌，每13 333 m2修建1个10 m3的小型地下式沤肥池，或者配置容量相当的移动式收集桶，将废弃秸秆等放入沤肥池，加水沤制进行消毒并资源化。甘肃省为解决小农户的尾菜问题也部分采用沤肥方式进行处理，总结设计出了符合当地实际的沤肥池，池子大小为12 m3的永久砖混水泥地。沤制过程每层放30～40 cm厚菜叶，洒入适量菌剂，再放10～15 cm厚的土层，重复上述操作步骤3次即可完成沤制，沤制50～60 d后出坑，成为有机肥。北京市一些蔬菜园区也采用沤肥方式处理相关尾菜。每10栋温室设计容积为10 m3的地下沤肥池，在完成蔬菜废弃物的沤制过程后，放入排污泵，利用管道将沤制液进行灌溉施肥，效果良好。研究显示合理利用蔬菜沤肥液，可以部分替代化肥，并能提高作物产量与品质。虽然利用沤肥手段处理蔬菜废弃物技术简单，农民容易掌握使用，但因其占用部分耕地，而且露天建设不好控制雨水，加之没有封盖，也存在安全隐患；由于田间大部分都没有电力供应，使用中沤肥液去除不便等原因，限制了这一技术的发展与推广。
2.4、 基质化利用
将收集到的各类蔬菜废弃物进行粉碎、脱水、烘干，添加活性微生物以及其它辅料，生产出适宜蔬菜无土栽培的基质，以基质为原料，通过水肥一体化技术，用于蔬菜的无土栽培。采用该项技术，不但充分利用了蔬菜秸秆，有效解决了乱堆放造成的环境污染、村庄乱差等问题，提高了生活质量，而且解决了设施蔬菜长期种植导致的连作障碍问题，并且基质持续利用，产品品质优良，较传统蔬菜栽培方式产量增长30%以上，化肥农药减量20%以上，每667 m2增加效益4 000元。该模式产业化前景好，为生态农业的发展提供了技术支撑和有益探索，对促进农业清洁生产具有重要意义。但由于基质加工需要进行大面积的蔬菜废弃物秸秆的收集，且基本上应用果菜类秸秆，对于广大的叶菜类残体目前尚不能进行基质加工，限制了这一技术在更大面积上的推广应用。
2.5、 直接还田
北京市部分蔬菜专业村针对起垄栽培的蔬菜，在起垄时挖1个50 cm深、60 cm宽的槽，将蔬菜秸秆、牛粪、菜秧、干叶子等全部埋进槽里，蔬菜种植在垄两侧，3～4个月所埋秸秆可腐熟分解。甘肃省开展了针对每年只种植一茬的露地蔬菜，进行了尾菜粉碎后直接还田的试验示范。在秋茬蔬菜收获以后，将蔬菜废弃物均匀撒于地面，同时撒施适量的施秸秆发酵菌肥或碳酸氢铵，也可喷洒益生菌有效微生物稀释液，然后用微型旋耕机深翻埋入土壤，最后平整。为增加土壤的保湿度，加快秸秆的腐熟分解，可在平整后进行1次灌溉。试验结果显示在高温季节(6—9月)1个月可彻底腐烂，以蔬菜尾菜看不见原有形态，腐烂成具有弹性黑褐色物质为标准。蔬菜秸秆在土壤中缓慢腐熟可以增加土壤有机质和养分，改善土壤酸化、碱化、沙化等土壤贫瘠化现象，改善局部生态环境。但蔬菜废弃物还田后，因堆温上升不明显，不能有效杀灭其中的自毒物质，与同一作物或近缘作物重茬连作时，即使在正常管理的情况下，也会产生产量降低、品质变劣、生育状况变差的连作障碍。连作会引起病虫害加重，植物自毒物质的积累以及土壤营养元素平衡被破坏。为了避免该类问题的发生，应注意合理安排倒茬。此外，该技术目前仅适于露地蔬菜，直接还田对微生物菌群的影响限制了其在温室中的应用。
2.6 、其它处理技术
为防止蔬菜秸秆中有害生物，如病毒、细菌、真菌等继续在棚室、下茬作物上侵染，北京市试验示范利用太阳能产生的高温将蔬菜废弃物高温发酵灭菌，再入沼气池发酵，产生的沼液用于蔬菜追肥。该技术可有效减少园区内病虫害循环发生，且发酵时间短，但在设备和运行成本方面不具有优势，较适合大型农业园区使用。进行蔬菜的原位消毒并还田也是目前蔬菜废弃物资源化利用中的热点。通过选择合适的消毒剂并在蔬菜废弃物在粉碎的同时喷洒，实现蔬菜废弃物的田间原位还田，可以减少废弃物在田间收集、运输的成本，降低劳动力投入。但目前所筛选的消毒剂成本较高，如何降低成本，实现产业化运作是该技术面临的难题。
3 、蔬菜废弃物资源化利用存在的问题
目前，各地在推进蔬菜废弃物的资源化利用方面均做出了一些有益的探索，积累了一些经验，为扩大蔬菜清洁生产技术的推广奠定了基础，但在技术成熟度、推广利用方面仍比较欠缺，蔬菜废弃物资源化利用的长效运行机制仍需完善。
3.1、 资源化处理仍存在一些技术难点
蔬菜等废弃物水分含量高、粘稠度大，碳氮比不合理，且不同批次原料成分差异大，国内外无符合实际需求的技术和经验可借鉴。调研中发现，有的园区在堆肥过程中没有作防渗处理，堆沤过程中产生的肥水会逐步渗透到地下，经淋溶污染地下水。有的园区尽管采用塑料薄膜包进行堆沤，但蔬菜秸秆极易扎破薄膜，未真正起到防渗的作用。蔬菜废弃物中含有大量的水分，C/N比较低，进行堆沤时必须进行C/N调研，否则不但发酵时间长，而且发酵效果不好，往往是30%的蔬菜废弃物需要添加70%的麦秸或玉米秸，出现本末倒置的问题。此外，蔬菜废弃物还田易加重连作障碍，尤其是茄果类和瓜类蔬菜，其根部会产生一种自毒物质，长期种植会形成积累，影响同类蔬菜的生长。尽管采用高温或臭氧消毒的方式可以杀灭病菌，却无法完全去除或破坏这种自毒物质，加重连作障碍。
3.2、 配套工艺设备研发滞后
总体来看，蔬菜废弃物资源化利用技术的适用性和技术经济效益不高，缺乏具有较好适应性及推广价值的技术装备体系，一些废弃物高效生产设备及其配套利用设备在技术上未能有大的突破。创新的技术装备少，拥有自主知识产权和具有较好适应性能以及推广价值的技术装备则更少。因此，虽然企业及园区对蔬菜废弃物清洁处理的问题日益重视，但是苦于技术装备等原因，蔬菜废弃物再利用的情况较少，有的园区或者免费将蔬菜废弃物送给周围饲料厂，或者直接将此部分废弃物按照垃圾处理，迫切需要有较好适应性和推广价值的技术设备来解决。
3.3 、配套支持政策需完善
实地调研中，农户或企业做堆肥或沼气处理，需要占用一定面积的土地。如果是在设施大棚内，虽然沼肥施用十分便利，也可以节省一部分肥料费用，但占用温室内空间会给菜农造成损失，而且该损失超过了节省肥料的费用，如果没有经济补贴，农户一般都嫌费工费时，不愿意采用，而是将蔬菜废弃物直接丢弃，因此以政策激励提高各社会主体参与蔬菜废弃物处理的积极性是确保蔬菜废弃物得以资源化利用的必要的手段。此外，资金投入或扶持力度不够，由于政策扶持和资金支持的不足或缺乏，一些专门从事蔬菜废弃物资源化利用的加工企业未能很好的培育与成长起来，一定程度上影响了蔬菜废弃物资源化利用的产业化发展。
3.4 、市场化运行机制需跟进
在市场服务体系方面，蔬菜废弃物资源化利用的最大难点之一为蔬菜废弃物的收集拉运。由于农业生产区域分散，秸秆难以集中收集，再加上秸秆堆积密度较大，运输成本较高，对于小规模种植农户而言，在当前物流、人工成本居高不下的情况下，原料的收集运输是个大问题，迫切需要蔬菜废弃物收集运送的社会化服务组织。在技术服务体系方面，大部分蔬菜废弃物资源化利用示范点重示范，缺少后续维护。在设备出现故障后，企业或园区由于找不到专业的技术人员修理而导致设备搁置浪费。
4、 加快蔬菜废弃物资源化利用的对策建议
4.1、 加强蔬菜废弃物处理技术攻关
针对有关技术瓶颈加强攻关，提高技术的实用性、可推广型和技术经济效益。规范蔬菜废弃物堆肥技术，重视蔬菜堆肥后做肥料还田的病菌再传染问题。制定蔬菜废弃物堆肥技术规范，规定堆肥选址应注意远离河道和其它水源地，做好底部防渗，以防止肥水对地下水的污染。加强蔬菜连作障碍机理研究，对蔬菜根部自毒物质的产生机理、种类、成分、降解条件等进行研究，寻找切断自毒物质产生的途径，研究新型抗重茬剂等，解决蔬菜连作障碍问题，为蔬菜废弃物还田提供技术支持。对各类蔬菜废弃物还田后的环境效应，尤其是微生物菌群的变化等问题也需要引起重视。
4.2 、提升废弃物资源化利用新装备、新产品的研发速度及力度
菜废弃物的资源化利用程度低，造成这一现象的最大原因是缺少能使废弃物资源化后大幅增值的技术和产品，企业没有经济动力。因此，加快研发一批针对不同蔬菜废弃物，尤其是蔬菜废弃物的加工技术，促进新产品的研发，将有利于提高产品附加值，拉长产业链，提高经济效益。同时，加大蔬菜废弃物资源化利用有针对性的相关装备的研发，向自动化、智能化方向发展，以先进设备来支撑蔬菜废弃物资源化利用向高水平迈进。
4.3 、建立科学合理的蔬菜废弃物处理补贴机制
补贴对象精准为采纳蔬菜清洁生产技术的农户、处理蔬菜废弃物的有机肥料企业及厂家。各地可根据实际采取适当的补贴方式，如以农户为对象的补贴方式可采取实物补贴和现金补贴相结合的形式；以企业、园区等为对象的补贴可以采取以奖代补的形式，通过贴息或税收优惠的形式实施。根据当地的实际情况，运用科学的方法进行评估，确定合理补贴标准。如山东寿光为调动农户将分拣的蔬菜秸秆运往制定收购点的积极性，规定农户自行运送分拣好的秸秆，每吨可获得40元的补贴或兑换4袋生物有机肥料。甘肃省对蔬菜种植分散农户田间处理尾菜每667 m2补贴10元，对分散农户田间堆肥、沤肥所需防渗材料、腐解菌剂、包覆材料，采取定额补助的方式集中采购，免费发放。对蔬菜集散市场、仓储及购销加工企业尾菜处理利用设施建设，采取先建后补的方式，实行以奖代补。
4.4、 推广蔬菜废弃物处理的社会化服务模式
针对蔬菜废弃物秸秆分散、难以集中收集，运输成本较高的现状，政府可通过委托，以购买服务的方式，依托专业化经营服务组织完成蔬菜废弃物的回收利用，推动蔬菜废弃物资源化利用的可持续发展。如北京市顺义区与有机肥厂签订设施蔬菜废弃物收集拉运处理合同，由该公司负责区内2个镇的设施农业废弃物的收集处理和综合利用，每66 700 m2设施园区设1个废弃物收集点，生产者负责将蔬菜废弃物运送到指定收集点，并享受每667 m2 40元的补贴；公司负责废弃物的拉运和后续的加工利用，补贴费用为每667 m2 160元。北京市大兴区则采取政府与园区合作的方式，选择具有规模化加工处理能力的蔬菜园区建立处理点，配套处理设备，委托其对该园区及周边园区的蔬菜废弃物、林果残枝进行分捡收集及加工处理。通过政府购买社会化服务，充分调动了市场各主体参与蔬菜废弃物资源化利用的积极性。
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