响水县西兰花-青毛豆尾菜资源化利用试验及实践

王清

摘要：通过开展设施农业废弃物就近轻简化堆肥、机械化还田技术推广应用，为响水县面广量大的西兰花、青毛豆尾菜寻求一种综合效益好、农民接受度高、易于推广应用的综合利用模式。为推进生态文明建设，落实有机肥替代化肥行动和治理农村面源污染提供技术装备支持。

关键词：尾菜；就近处理；膜式发酵；有机肥

响水县气候四季分明、光照充足、温和湿润等特点，且土壤具有黏性适中、含丰富有机质，其中，速效钾含量高，适宜种植西兰花和青毛豆作物。随着农业产业结构加速调整，2019年全县规模化种植的西兰花和青毛豆面积近8万亩，其独特的“早春菜用大豆-秋西兰花”“早春设施西兰花-秋西兰花”等高效种植模式得到极好的示范推广，本县已成为全国规模最大的西兰花-青毛豆作物生产基地。

西兰花-青毛豆的莖叶是西兰花-青毛豆种植生产过程中的副产品，产量巨大。每逢收获时节，尾菜产量按照蔬菜产量的30%左右计[1-3]，2种作物所产生的茎叶尾菜量可超过6万t。由于没有相应的后续处理流程，茎叶尾菜只能被堆放在田间地头、乡村公路。其中，部分被遗弃的西兰花-青毛豆尾菜堆积在沟渠中，恶臭熏天，蚊虫遍地，对地方环境造成严重的破坏和污染，这导致“尾菜”成为困扰响水县西兰花-青毛豆产业发展的热点问题。

1 试验点选择

选取3个试验点，即南河、双港、六套为核心的蔬菜主产区，2022年1月—2023年10月为试验示范时间，共建设3个示范点，每个示范点100亩，共计300亩。

2 试验技术目标

通过建设3个设施农业废弃物轻简化就近堆肥、机械化还田示范点，以西兰花-青毛豆2种大宗蔬菜尾菜无害化处理、肥料化利用为建设内容，推广应用尾菜粉碎预处理、膜式堆肥、有机肥还田等环节机械化技术与装备，形成西兰花和青毛豆尾菜就近轻简化堆肥、机械化还田技术路线。开展田间地头设施农业尾菜就近轻简堆肥还田机械化技术模式研究，选择具有代表性的示范点，构建形成设施农业尾菜就近轻简堆肥还田机械化技术模式并进行推广应用，探索适用于农业农村废弃物高效粉碎预处理-就近轻简化堆肥-肥料快捷田间施用的生态、高效、无污染的新型农业废弃物肥料化利用方式，为实现农业废弃物综合利用和土壤改良，推进农业绿色可持续发展和生态环境改善提供有效技术支撑。

3 试验方法和技术路线

通过选型全程利用装备、优化确定适合工艺，形成适宜于西兰花-青毛豆等蔬菜尾菜的设施农业废弃物的粉碎预处理-膜式就近轻简化堆肥-固体有机肥撒施还田关键技术并进行推广。关键技术如下：

3.1 新型粉碎预处理设备及固体有机肥撒施装备选型

依据国内外科技创新发展状况以及目前尾菜粉碎处理机械发展情况，结合工艺比选，分析不同类型粉碎设备对西兰花茎叶、青毛豆茎秆的粉碎效果，重点分析粉碎效率、粉碎能耗、粉碎粒度分布、物料含水率适应范围等性能参数，考虑可移动性、设备价格因素，选择适合轻简化堆肥的粉碎预处理装备。在现有固体有机肥撒施装备的基础上，结合设施农业中废弃物处理特点，选择其中技术先进，推广前景较好，能够在整个尾菜肥料化处理环节中使用的固体有机肥撒施装备开展示范。

3.2 设施农业废弃物就近轻简堆肥宜机工艺与模式配套装备确定

在保证堆肥效果的前提下，从降低处理成本、实现处理过程绿色化角度出发，针对西兰花和青毛豆尾菜产生特点和性状特点，确定合适的宜机化就近轻简堆肥工艺，得到适宜推广轻简化堆肥宜机工艺最佳运行参数。工艺的选择确定充分考虑宜机、环境友好特点，拟在装备配置上采用处理方式灵活、场地规模大小可调、发酵过程中无异味、智能化、省人工的高分子膜式生物发酵反应装置。整体的工艺大体分为4个步骤：

3.2.1 物料粉碎

将蔬菜废弃物和畜禽粪便等有机废弃物进行合理的堆放，采用人工或者机械方式去除原料中的绳线、石块等无机杂物。西兰花-青毛豆废弃物采用粉碎机/（灭茬还田机）进行粉碎、碾丝、揉搓处理，以完全破坏其结构，物料的粒径控制在5 cm以下。

3.2.2 分子膜堆肥发酵处理

根据蔬菜废弃的类型和处理工艺的要求，调整蔬菜废弃物的水分、粒度、碳氮比、pH等条件。将粉碎好的蔬菜废弃物与辅料混合均匀，辅料可以为作物秸秆、畜禽粪便、尿素、碳酸钙等。堆肥过程中添加有机物料腐熟剂，接种量宜为堆肥物料质量的0.1％～0.2％。进入堆肥处理发酵单元的物料含水率宜为45％～65％，碳氮比（C/N）为（20～40）∶1，粒径不大于5 cm，pH5.5～9.0。通过堆体曝气，使堆体温度保持65℃以上，堆肥维持时间不少于15 d。堆体温度高于75℃时，应通过曝气降低温度。堆体温度利用智能温度检测器进行实时收集和统计。

3.2.3 陈化腐熟

膜内发酵周期时间不少于15 d后，堆体后期温度逐渐下降并稳定在40℃。陈化结束时，堆体外观为褐色，呈现自然疏松的纤维状团粒结构。发酵产物的种子发芽指数大于60%。

3.2.4 肥料撒施还田

根据撒肥机选料箱容积和牵引式撒肥拖拉机马力相匹配标准：50匹一般选料箱容积2.0立方以内撒肥机，70～80匹选料箱容积2.0～5.0立方以内撒肥机，80～90匹选料箱容积5.0～8.0立方以内撒肥机，料箱容积8.0立方以上撒肥机选90匹以上相对应拖拉机。肥料施用后应马上安排翻耕作业，避免肥料长时间处于高温暴晒之下。作业期间应注意开气情况，避免在降雨期进行施肥作业。

4 试验机械确定

根据调研情况以及响水市西兰花、青毛豆种植产后废弃物特点，选定盐城春禾农业科技有限公司、响水彦铭家庭农场、响水县旭泽农业有限公司试验基地，并与示范基地达成相关协议。根据产地特点以及作物特点，调研了多款新型的尾菜处理机械及施肥机械，最终确定了试验机型（表1）。

5 试验技术优点与创新技术

设施农业废弃物离田堆肥还田，可以避免设施农业废弃物直接还田带来的弊端，堆肥产物也是传统农业中肥料来源之一。目前，离田堆肥还田主要有2种模式，一是小型的田头与畜禽粪便混合堆肥，二是大型的工厂化堆肥。传统的小型田头堆肥需要畜禽便，但由于环保的压力和养殖模式的改变，很多地区已经难以寻找畜禽粪便，而且田头用粪便混合也存在一定环境和安全风险，堆肥过程操作也较为复杂，不易推广。大型工厂化堆肥主要也是与畜禽粪便混合堆肥生产有机肥，需要配有规模化畜禽养殖场，有足够的粪便来源，而且在与畜禽粪便混合堆肥过程中，由于设施农业废弃物主要是碳源，损失量较大，据已有研究，设施农业废弃物干物质损失最高可达80%以上，严重影响肥料企业效益；另外还需要配套专门的收储設施设备，投入大、成本高。因此，这两种方式都有一定的局限性。针对传统设施农业废弃物堆肥的瓶颈，需要研究出更适合的堆肥方式，满足轻简堆肥还田的需求。

5.1 技术优点

5.1.1 节省运输和储存投入

田头就近堆肥省去了运输和储存环节。根据已有模式计算，由于设施农业废弃物自身物理特性，在“五化”利用中，其收储运成本达到了40%～70%，成为设施农业废弃物综合利用的瓶颈。如果设施农业废弃物能直接田头堆肥，省去运输和储存的成本，可节约大量资金和人工。

5.1.2 环境友好

传统堆肥需要与粪污混合，现在的养殖大多以规模化养殖为主，小型分散的养殖场已经逐步消失，养殖粪污从场区运输到地头也容易抛洒滴漏，引起二次污染；另外，未经过发酵的养殖粪污中病原微生物较多，在开放式运输中，不仅不符合养殖防癌要求，对人体也有一定的影响，除了味道外，粪便中的蛔虫、蛲虫和钩虫，极易侵害人体。本试验示范开展轻简堆肥，是在满足堆肥需求的基础上，利用优选的生物复合菌剂，通过在建堆过程中与堆肥物料充分混合，在曝气系统的配合下实现腐熟的效果。

5.1.3 节省人工

工厂化堆肥需要多次翻抛以充分曝气增氧，设施农业废弃物由于堆积密度小、体积大，而且田头机械化操作难，如果全部以人工翻抛，费时费工，难以操作。轻简堆肥主要是静态堆肥方式，少翻堆或不翻堆，利用通气管通气，覆盖专业的堆肥膜用以保温，满足正常堆肥需要，可以减少大量人工。在规模化堆肥过程中，传统的设施农业废弃物堆肥与畜禽粪便混合堆肥虽然效果好，速度快，但设施农业废弃物作为碳源，大部分被稀解掉了，最高达80%以上，效益不明显。设施农业废弃物与肥水混合堆肥，不仅损失率低，而且经过养分吸收和发酵后，能满足有机肥功能，起到改良土壤、增加肥力、促进生长的作用。

5.2 核心技术创新

5.2.1 物料扮碎-膜式堆肥-均匀撒施装备体系创建

秉持“就近处理、降低成本”的原则，突破设施农业废弃物高效粉碎、膜式好氧堆肥、有机肥均匀撒施等关键技术，筛选、优化设施农业废弃物粉碎预处理装备、智流膜生物发酵反应装置、有机肥均匀散施装备，优化形成适用于设施农业废弃物的田头就近堆肥还田技术装备体系，为设施农业废弃物无害化处理和肥料化利用提供技术方案。

5.2.2 宜机化好氧堆肥核心工艺技术

轻简化堆肥主要采用静态腰式堆肥方式，物理通气，覆盖专业的堆肥膜用以保温，满足正常堆肥需要。膜式堆肥工艺克服了条垛式和槽式堆肥工艺的缺点，具有堆肥成本低、占地面积小、堆肥场无臭气等优点。膜式堆肥系统的关键设备是盖在有机废弃物堆上的复合膜，该膜以聚四氟乙烯为原料经膨化拉伸形成多微孔膜（e-PTFE膜）为核心材料，被夹持在2层牢固的聚氨酯基材膜（防紫外线和耐腐蚀）。e-PTFE体表面布满原纤维状微孔，其直径为0.1～0.5μm，介于水蒸气和雨水直径之间（水蒸气分子直径为0.0004μm，雨水中最小轻雾的直径为20μm），用该膜覆盖堆肥后堆肥内的水蒸气可蒸发出来（依靠高温和堆肥底部鼓风驱动力），而外面的雨水无法进入膜内，确保高温好氧堆肥顺利进行。

6 结果

基于“成本低廉、就近处理”的原则，突破设施农业废弃物高效粉碎、膜式好氧堆肥、有机肥均匀撒施等关键技术，筛选、优化设施农业废弃物粉碎预处理装备、智流膜生物发酵反应装置、有机肥均匀撒施装备，优化形成适用于设施农业废弃物的田头就近堆肥还田技术装备体系，为设施农业废弃物无害化处理和肥料化利用提供技术方案。以西兰花和青毛豆2种大宗蔬菜尾菜肥料化利用例，实现示范区尾菜处理利用率达94.32%，推广应用尾菜粉碎预处理、轻简化堆肥、固体有机肥撒施等环节机械化技术，通过试验示范使关键环节综合生产机械化水平达到80％以上。

7 讨论

由于蔬菜废弃物处理在收集、运输环节的成本还是较高。蔬菜废弃物收集所需要的技术和设备还不够成熟，需要进一步地研究和改进。在蔬菜废弃物离田方面，大多采用人工手段，费时费力是影响整个处理效率的关键制约环节。未来的研究重点关注西兰花、青毛豆蔬菜处理废弃物成本的降低、技术和设备的改进以及风险的控制等方面，为农业可持续发展提供技术支撑和指导。同时，要加强对蔬菜废弃物的管理和处理，推动蔬菜废物资源化利用和循环利用的发展。

参考文献

[1] 戚如鑫，魏涛，王梦芝，等.尾菜饲料化利用技术及其在畜禽养殖生产中的应用[J].动物营养学报，2018，30（4）：1297-1302.

[2] 杨海兴，魏红霞.尾菜肥料化再利用技术[J].蔬菜，2012（1）：35-36.

[3] 杨少杰，李欣苗，李艳，等.尾菜沤肥处理技术[J].农业科技与信息，2020（10）：44-45+49.