由于过去一段时间单一施用化肥，对土壤耕层和农产品品质造成诸多不利影响，农田对有机肥的需求越来越迫切。
然而，目前农村废弃物协同处理机制尚未形成、就近就地利用“最后一公里”尚未打通，有机肥施用成本高、缺乏还田机械和服务队伍等问题，严重影响着种植户的积极性，因此还田利用有效机制亟待建立。
“十三五”期间，南京农机化所生物质转化利用装备创新团队在中国农业科学院科技创新工程、国家重点研发计划等项目支持下，针对农作物秸秆、园艺废弃物、畜禽粪污等有机废弃物的处理利用，围绕产业链，部署创新链，在离田收集、堆肥处理、还田施用等环节，开展核心技术攻关和关键装备创制，取得了秸秆打捆和散草捡拾快速离田装备、智流膜堆肥装置、固体有机肥系列化撒施装备等一批成果，形成了农业农村多元有机废弃物轻简化堆肥还田就近利用模式，为我国农业绿色可持续发展提供技术装备支撑。
文 | 中国农机化导报记者 朱梦莹
原文首发于2021年8月23日，原标题为《轻简堆肥机械化 循环农业助推器——南京农机化所创新打造“农村有机废弃物就近轻简堆肥利用模式”》。
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农林废弃物一“焖”成宝
今年1月，在阳山水蜜桃核心产区——江苏无锡市惠山区阳山镇阳山村，一套堆肥“神器”的到来，解决了困扰当地桃农多年的“老大难”问题，改写了废弃桃枝“不敢烧、没处扔、运费贵”的尴尬命运。
阳山水蜜桃驰名中外，阳山镇如今的桃树种植面积达2.2万亩。桃农每年要定期对这些桃树进行两次大修、一次小修，每亩地修剪下来的桃树多达四五百公斤。以往桃农家中土灶居多，修剪下来的桃枝多半进了炉灶。随着新农村建设的加快，清洁能源逐渐替代了柴火，这些“没人要”的桃枝也成了桃农们的“心头病”。这款“神器”就是由南京农机化所生物质转化利用装备创新团队研发的“多元废弃物智流膜堆肥装置”，它是将粉碎后的桃枝混入商品有机肥（畜禽粪便）和秸秆腐熟发酵菌，发酵过程中不仅可灭杀枝枯病病菌，还能将其“变废为宝”制成有机肥。据团队首席专家陈永生介绍，多元废弃物智流膜堆肥装置采用复合多层微孔过滤膜，防风防水，保温排湿，却可有效锁住难闻气味，非常环保。原料先调配至合适的水分和碳氮比，在堆置条垛的同时铺设通风管，然后覆上膜，就形成了一个密闭的好氧堆肥环境。通过少量送风，物料可快速升温至70°C，杀死病虫害同时加速了腐熟。该装置还增设了智能化远程可视控制系统，通过手机便可自动控制通风量，实时监测堆体含水量、发酵温度以及氧气浓度，并根据数据加以调控。“农村多元有机废弃物种类多、性状杂、来源广，这套装备能为作物秸秆、果蔬尾菜、园林绿植、畜禽粪便、易腐垃圾等有机废弃物资源化综合处理，堆肥过程中不翻堆，场地无需硬化，无需搭建大棚，实现轻简化作业，发酵周期最短20天，冬季则延长5—10天”。陈永生告诉记者，“除了环保、轻简，智流膜堆肥模式的另一个显著特点是节本。智流膜装备折旧和运行费二项合计每吨原料不到25元，远低于常规翻堆发酵和密闭罐堆肥，经济效益和社会效益都十分显著。”
目前，该技术模式已在江苏无锡、浙江嘉兴、湖北十堰等地建成7个农村多元废弃物就近轻简化智流膜堆肥工程。此外，该团队已经对接江苏省宿迁市、南京市、南通市、苏州市、泰州市等地的省级生态循环农业试点村，预计在今年底完成7—9项智流膜废弃物处理工程的应用示范，形成“村域农业农村废弃物—基质/肥料/饲料—有机蔬菜/果树/特色养殖”循环模式，实现村域内农业农村废弃物与农业生产的有机融合，促进形成绿色生态循环农业产业链发展。
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秸秆收运不再“两头难”
秸秆作为农业生产过程的必然产物，具有体积大、密度低、转运成本高以及利用价值低等特点，目前大田农作物秸秆的主要利用方式便是粉碎还田。但未腐熟的秸秆直接还田导致的病虫害增加、种子发芽率降低、水污染等问题正逐渐显现。
“秸秆就近轻简化堆肥还田利用模式就是将农作物秸秆于田间或者田头就近进行堆肥处理，腐熟后直接还田利用，最大程度地减少中间运输环节，降低成本。无需固定的堆肥场地，无需特定的翻抛机、粉碎机、预处理和后处理装备，无需复杂的匀料、翻堆、控温、调配，是一种堆肥场地轻简、堆肥装备轻简、堆肥工艺轻简的利用模式。另外，田头堆腐后的秸秆肥还可以为专业育苗（秧）场、商品有机肥工厂提供充足的辅料，大幅降低生产成本。”陈永生介绍道。为满足秸秆田头就近堆肥的需求，该团队研发了一款秸秆捡拾集箱拖车，可以在秸秆捡拾过程中实现菌剂均匀喷施，在卸料后直接建堆发酵，节省装备和人工的投入。与自由堆积相比，秸秆集箱密度提升约20%—30%，最高作业效率达到60亩/小时。同时，该装备采用模块化、轻量化设计理念，可以通过快速换装撒肥部件，作为固肥撒施机使用。除此之外，为进一步提高秸秆离田效率、降低离田成本，该团队还研制出了新型自走式秸秆捡拾打方捆机和自走式秸秆切割打圆捆机。陈永生告诉记者：“与现有方捆机和圆捆机的区别在于，新型打方捆机在机身后方设置了草捆暂存平台，突破了草捆单体有序输送和自动码放技术，暂存数量最高可达12捆，避免了草捆随地散放，实现了田头集中卸捆。新型打圆捆机则设置了草捆过量暂存仓，突破了秸秆过量暂存、定量输送技术，实现了作业过程中不停机放捆，作业效率提升30%，有效降低了操作人员的劳动强度。”
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机械撒肥增效30倍
曾经，我国在有机肥料的施用上长期停留在人工撒施阶段，一般是用大车将肥料运至田间，再由人工用铁锹撒开，或者在大车上随走随撒。由于缺乏还田装备以及劳动力的缺失，造成大量有机肥还田难、成本高、撒施粗放、浪费严重。
“以太仓为例，十几万亩水稻种植面积，在小麦收割后种水稻的撒肥时间仅有三五天，如果采用人工的方式，根本来不及将有机肥全部抛撒到地里。”江苏太仓绿丰土肥服务专业合作社理事长陈伟告诉记者，即使政府免费发放，在稻麦两季地区有机肥也不受欢迎，因为地块较大，肥料搬运都成问题，人工撒肥的方式难以为继，只有依靠机械化提高撒肥效率，才能促进农民使用的积极性。“基于我国典型地区的农田地形地貌特点、农艺要求、肥料特性分析，团队研发了具有功能多样性、环境普适性、肥料广适性、撒肥精准性等特点的系列化固肥撒施装备，能够撒施粉状、颗粒状以及性状复杂的厩肥，可同时满足大田、果园、设施环境的作业需求。”陈永生表示，一台设备可节约15个人工，作业效率提升近30倍，与同类进口施肥机相比，购机成本降低50%以上。目前，该成果已在全国范围得到广泛应用，自2017年以来累计销售近千台。针对人工操作存在效率低、田间通过性差、作业环境恶劣、安全性差等问题，陈永生团队进一步优化创新，研发了带自上料功能的履带自走式遥控有机肥撒肥机，作业效率、安全性和智能化程度显著提升，作业成本进一步降低。陈永生表示，“十四五”时期，团队将进一步围绕种养循环发展、美丽乡村建设，在农村有机废弃物处理利用领域开展持续创新，为推进农业绿色低碳发展、乡村振兴战略实施提供装备技术支撑。（完）
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