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新技術讓農業廢棄物“變廢為寶”

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團隊檢查肥料質量 

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團隊檢查芒施肥效

輕按幾個按鈕,生產車間里堆積如山的牛糞,就在翻拋機的運行下翻滾發酵,半個月后,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,把村里的牛糞制造成高效的有機肥,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,村里幾乎家家養牛,牛糞除了送到田地里當肥料,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,變廢為寶成為村干部首要考慮的問題。

很快村干部們將目光“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,并幫助村民建起了肥料廠,讓村里的牛糞都有了“用武之地”,肥料又應用到農田里,實現了有效循環。如今走在大柏老村子里,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;積極研發具有自主知識產權的新設備、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,讓畜禽養殖業走上了循環農業的發展道路。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產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、養殖廢棄物和農產品加工廢棄物等。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。

由于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,降低生活質量,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。”劉克鋒說。

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,讓畜禽養殖業走循環農業的道路。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。

解決循環農業瓶頸問題

劉克鋒認為,發展循環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,鏈接種植業和養殖業,形成‘種植業——養殖業——園藝基質——種植業’產業鏈條,解決循環農業瓶頸問題。”

園藝基質一般是指采用泥炭、椰糠、珍珠巖、枯枝落葉等堆肥原料,根據不同的植物生長特性,配制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產基質的理念,我國比較落后,大量使用的基質仍為傳統的蛭石、珍珠巖、泥炭等天然基質。在花卉、和特種樹栽培尤其是設施農業中大量使用泥炭,造成泥炭被過量開采,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采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產園藝基質的發展趨勢,有利于推進循環農業,對接種植業和養殖業的農業循環鏈條,解決農業廢棄物污染問題,有利于減少泥炭資源的破壞,大力保護生態環境。”劉克鋒說。

然而,此前國內在基質的技術研發中存在很多的不足。例如,常規工藝產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,質量差等問題。

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)產生沼液、沼渣等次生廢棄物和消耗水資源等問題,提出干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產生硫化氫、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,研制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。”劉克鋒說。

開辟了循環農業的新途徑

北京順義區北郎中村有“京郊養豬第一村”之稱。如今這里花香伴著草香,鮮花盛開,綠樹環抱,小橋流水,環境怡人。誰能想到,十多年前,這里到處堆滿了豬糞,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干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,依托生物技術、環境工程技術和自動化控制技術,建立了具有自主知識產權集畜禽糞便、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、空氣質量均符合國家標準。

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,對研究成進行大范圍應用與示范,實現了產業化。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,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,生產出高品質有機肥和栽培基質,促進了循環農業的發展。

據了解,成在實施過程中,研發應用了農業廢棄物高效化、無害化生產再生園藝基質技術,近兩年累計處理畜禽糞便735萬方,生產再生園藝基質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、花卉等作物品質。

施用該系列產品,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,并且增產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、草莓育苗、生產上應用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鏈接,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,開辟了循環農業、再生資源的新途徑,促進了低碳、環保、綠色、生態產業轉型升級,為京津冀區域水源涵養和溝域經濟建設創造了良好條件,有利于生態環境安全、循環經濟可持續發展,對推進京津冀一體化協同發展戰略,具有重要的現實意義。”劉克鋒說。

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。


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