我国农业生产废弃物资源循环利用模式探究_温志英.pdf

农产品加工2023 年第 1 期摘要：我国农业生产废弃物数量大、高分散，能源化、肥料化、饲料化、材料化和基质化是我国农业生产废弃物利用的主要途径，但这些传统利用不足以满足废弃物资源化利用的需求，制约着农业可持续发展。在梳理了我国农业生产废弃物传统利用途径的基础上，对循环经济模式进行了探究，提出了粗放低值转化、增效综合利用、集约精细增值 3 种循环利用模式，并结合超循环理论，将其与生态链、价值链、资源链相互耦合，构建出“资源生产消费再生资源创新新循环”的农业生产废弃物超循环经济模式，使生态与产业互利共生，为最终实现资源增长、生态改善和价值提升的生态农业建设提供了有益探索。关键词：农业生产废弃物；循环利用模式；超循环经济；可持续发展中图分类号：X712文献标志码：Adoi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2023.01.022Study on Circulating Recycling Utilization Mode of Agricultural ProductionWastes Resources in ChinaWEN Zhiying1，LIU Jing2（1.College of Business Administration，Hebei University of Economics and Business，Shijiazhuang，Hebei 050061，China；2.College of Bioscience and Engineering，Hebei University of Economics and Business，Shijiazhuang，Hebei 050061，China）Abstract：Chinas agricultural production waste is large and highly dispersed.Utilization as a resource of energy，manure，fodder，material，and matrix are the traditional utilization ways of agricultural production wastes，but these do not make fulluse of the wastes resources.A large number of wastes restricts the sustainable development of agriculture.This paper reviewedthe traditional ways of agricultural waste utilization in China and then explores the application of the circular economy model inagricultural production wastes.Three recycling modes were stressed，including extensive low-value conversion，synergisticcomprehensive utilization，and intensive fine value-added combined with ecological chain，value chain，and resource chain.This paper constructed a hypercycle economic model of“resources production consumption renewable resources innovation new cycle”，which will make the realization of resource growth，ecological improvement，and value enhance-ment work together and pave the way for sustainable agricultural development.Key words：agricultural production wastes；circulating recycling utilization mode；hypercycle economy；sustainable develop-ment of agriculture我国农业生产废弃物资源循环利用模式探究温志英1，刘晶2（1.河北经贸大学 工商管理学院，河北 石家庄050061；2.河北经贸大学 生物科学与工程学院，河北 石家庄050061）收稿日期：2022-08-06基金项目：河北省高等学校人文社会科学研究项目（SD191019）。作者简介：温志英（1974），女，硕士，副教授，研究方向为生物活性物质及果蔬皮壳综合利用。农业废弃物是指在整个农业生产过程中被丢弃的有机类物质，其中农作物及果蔬残留物是主要的农业生产废弃物，包括农作物秸秆、果树枝条、落叶和果实外壳、以及杂草和农副产品加工剩余物等1。我国农业废弃物不仅数量大而且高分散，居世界前列2，2019 年秸秆产生量达到 8.65 亿 t，蔬菜废弃物总量高达 2.45 亿 t2-4。这些副产物除了少部分被用作中药、饲料和燃料外，资源的浪费极其严重。大量的农业生产废弃物随意丢弃或任意排放到环境中，既增加了农业资源浪费，又加重农业环境污染，使农村生态环境日趋恶化。因此，寻找一条适合我国农业废弃物资源化利用的有效途径，实现农业、经济、生态可持续发展意义重大。1我国农业生产废弃物资源化利用的传统途径目前，农业废弃物的能源化、肥料化、饲料化、材料化和基质化是我国农业生产废弃物资源化利用的主要途径5。1.1能源化生物质能源占世界总能源消费总量的 14%，具文章编号：1671-9646（2023）01a-0084-04第 1 期（总第 567 期）农产品加工No.12023 年 1 月Farm Products ProcessingJan.2023 年第 1 期有绿色、低碳等优势，且还是可再生的清洁能源。3060 零碳生物质能发展潜力蓝皮书 显示，我国生物质资源开发潜力约相当于 4.6 亿 t 标准煤。借助碳捕获和储存技术，预计到 2060 年生物质能将为全社会减碳 20 亿 t 以上6。农业废弃物中的秸秆是生物质能转化的主要原料，能有效促进农业废弃物资源利用。2019 年我国能源化利用的秸秆约 48.4%用于成型燃料，27.8%用于生物质发电，16.4%用于规模化沼气和生物天然气，总利用量达到 5 025.4 万 t。生物质资源能源化利用，既有效解决了农村环境污染问题、提升了土壤固碳能力，又减少了温室气体排放，实现了可持续的零碳或负碳7，为有效缓解因石油、煤炭等化石能源过度开发带来的能源危机提供了新的途径。1.2肥料化通过直接还田和发酵还田 2 种方式可实现农业生产废弃物中有机质和氮磷钾的高效利用。统计数据显示，2017 年我国农作物秸秆及残存物的二氧化碳当量高达 3 920 万 t（联合国粮农组织数据）。我国有机肥每年未被利用部分约为 1 亿 t，约占理论可生量（2.79 亿 t）的 1/3。秸秆全量还田将增加农田氮肥 38.4%，磷肥 18.9%和钾肥 85.5%，充分合理利用这些资源，可有效替代化肥施用，有效缓解中国有机肥短缺的难题，促进农作物高产、优质，同时降低农产品成本，并减少化肥生产引起的碳排放8。1.3饲料化农作物秸秆饲料化为奶牛、肉牛和肉羊饲养提供充足的粗饲料，不仅可以缓解畜牧业畜草矛盾，还能保障“节粮型”畜牧业的高质量发展。青（黄）贮、碱化或氨化、汽爆等饲料化利用技术，显著提高秸秆在瘤胃内的消化率，促进秸秆资源饲料化9。秸秆饲料化技术可以有效解决我国粗饲料资源短缺，实现秸秆资源化利用。据统计，约 30.7%的农作物秸秆用于生产动物饲料10。1.4材料化农业废弃物富含植物性纤维，可广泛用于生产生物质材料。不仅包括各种包装材料，如植物纤维板、可降解餐具、发泡缓冲材料，还可用于生产纤维素薄膜和保温材料。利用纳米技术制备出的纳米纤维素，广泛用于各类功能材料的复合增强等场合。秸秆的精深加工与低碳利用，实现了农业废弃物高科技产业化发展11。1.5基质化秸秆、木薯、蔗渣、芦苇末、花生壳、棉秆和其他作物秸秆等废弃物混合、杀菌并快速发酵，作为食用菌、水稻、蔬菜和花卉等绿色有机产品的基质，实现废弃物基料化应用12-13。基质化的关键是要筛选能快速促进作物秸秆及农残废弃物基质化的适宜微生物及菌种，使形成的生物质基质具有良好的理化性质，能满足不同植物生长发育所需。基质的标准化和商品化生产将大大提高农业废弃物利用率，减少污染，创造生态及经济价值。2农业生产废弃物资源循环利用的理论基础2.1循环经济理论循环经济是一种遵循可持续发展理念的经济模式，其核心是资源的高效利用和循环利用。通过废弃物资源的减量化（Reduction）、再循环（Rrecycle）、再利用（Rreuse）3R 原则，实现资源低消耗、低排放和高效率利用，与自然生态系统和谐共存，通过构建“资源-产品-再生资源”闭路循环过程，达到资源的最佳利用14。在当前的环境背景下，发展循环经济对于应对气候变化、遏制生物多样性丧失和减少浪费污染等全球环境挑战具有重要意义。资源节约和循环利用是循环经济的特征，不同于传统的开环经济，循环经济是一种闭环经济，通过“资源投入-产出-消费-废弃物-转化利用-资源”这一闭路循环，实现污染排放最小化与资源的无限循环利用。因此，循环经济是一种把清洁生产、生态优化、废弃物综合利用和可持续消费等融为一体的经济发展模式15。循环经济模式下，人不再是破坏生态环境、限制经济发展的障碍，而是表现为通过利用先进科技和管理理念，实现一种社会、经济和环境“共赢”的有利局面。2.2价值创新理论资源价值创新是将价值创新理论应用于农业废弃物资源，以循环经济理论为依据，借助现代科技术与管理理念，最大限度挖掘资源的潜在利用价值，追求差异化和低成本，实现高价值利用16。基于循环经济的视角，环境中很少有真正的“废物”。农业4.0 时代借助创新技术在农业生产废弃物中的应用，催生了农业生产废弃物价值的发现，这种“放错位置的资源”作为工农业生产原料被广泛利用。因此，该模式提高废物的价值的同时减少了环境压力，实现农业生产废弃物价值利用的最大化和生态化。3我国农业生产废弃物资源创新利用模式的探索近年来，对副产品直接进行能源化、肥料化、饲料化、材料化和基质化利用，在一定程度上减少了环境压力，实现了资源的再循环和再利用。但是，我国目前农业废弃物的利用方式仍以粗放型方式为主，不能适应当前农业可持续发展要求和生态文明建设需求。根据循环经济理论和价值创新理论，将目前的粗放循环利用模式进行转换，建立粗放低值转化-增效综合利用-集约精细增值相结合的梯度化综合利用模式体系。温志英，等：我国农业生产废弃物资源循环利用模式探究85农产品加工2023 年第 1 期3.1粗放低值转化农业生产废弃物饲料化、肥料化、基质化、能源化是其粗放低值转化的主要模式，通过转化，成为再生资源产品，初步消除其对环境的污染和生态的破坏。例如，秸秆还田和堆沤还田有助于增强土壤肥力和改善土壤结构，实现农作物增产；玉米、花生等农作物秸秆粉碎氨化加工的饲料便于禽畜消化吸收，有效缓解畜草矛盾。以秸秆为例，据统计，15%的秸秆直接还田，30.7%的秸秆用于生产动物饲料，17.9%的秸秆用于工业能源，5.25%用于材料制备等其它领域，直接废弃燃烧的秸秆资源比例高达31.6%17。3.2增效综合利用转化增效的核心是提高利用效率，降低农业生产废弃物品产生量。因此，转化增效循环利用模式是指运用先进技术，如酶转化技术、微生物转化技术、发酵转化技术及相关技术的集成提高废弃物的利用效率，将可资源化的成分转化为具有较高利用价值的资源性物质，降低末端产物排