土壤有机废弃物资源化利用及其对土壤改良的影响
舒丽丽 吕营旺
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舒丽丽 吕营旺,. 土壤有机废弃物资源化利用及其对土壤改良的影响[J]. 土壤研究,202412. DOI:10.12721/ccn.2024.157239.
摘要: 随着农业持续发展与城市化进程的加快土壤有机废弃物的产量急剧增加,如何高效、环保地处理这些废弃物是当代面临的一大挑战,土壤有机废弃物资源化利用不仅能减少环境污染还能改善土壤结构,提高土壤肥力,促进可持续农业发展,文章旨在探讨土壤有机废弃物资源化利用的方法及其对土壤改良的影响,期望为土壤管理和可持续农业提供科学依据。
关键词: ​土壤有机废弃物;资源化利用;土壤改良;可持续农业
DOI:10.12721/ccn.2024.157239
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引言

土壤作为农业生产的基础,其健康状况直接关系到农业产量与质量,但是传统的废弃物处理方法如焚烧和填埋不仅浪费资源还可能造成环境污染,近年来土壤有机废弃物的资源化利用受到广泛关注,其不仅能有效减少废弃物对环境的影响还能通过改良土壤提高农业可持续性。

一、土壤有机废弃物的资源化途径

(一)堆肥化处理

堆肥化处理是通过模拟自然界的分解机制将农业废弃物、食品残渣等有机物质转化为富含营养的有机肥料,堆肥化不仅能有效降低有机废弃物的体积和质量还能杀死病原体和杂草种子,减少环境污染,在堆肥化过程中微生物扮演着至关重要的角色,通过其生命活动将有机物质分解成较小的分子,释放出对植物生长有益的营养素,为了确保堆肥化过程的高效进行,需要控制好堆肥的C/N比、湿度、通气条件和温度等关键因素,一般而言适宜的C/N比范围是25:1至30:1,湿度保持在50%-60%,通过定期翻堆以确保充足的氧气供应,同时保持堆肥温度在55℃以上以利于病原体的杀灭,堆肥化处理不仅可以减轻对垃圾填埋场和焚烧厂的依赖,降低环境污染,还能改善土壤结构,增加土壤有机质含量,提升土壤的水分保持能力和营养物质,有助于提高农作物的产量和品质。

(二)生物质能源转化

生物质能源转化也是一种有效的土壤有机废弃物资源化途径,它通过将有机废弃物转化为生物燃料如生物气、生物柴油和生物醇等为替代能源提供了新的来源,这不仅有助于减少化石燃料的依赖和温室气体排放而且能有效利用农业废弃物,减少环境污染,生物质能源的转化过程主要包括生物化学转换和热化学转换两大类,生物化学转换利用微生物将有机物质转化为生物气或其他液体燃料,如通过厌氧消化过程产生的沼气,其中富含甲烷可以作为燃料使用或发电。热化学转换包括直接燃烧、气化、液化和热解等技术,其中气化是将有机物质在高温缺氧条件下转化为合成气的过程,合成气主要由一氧化碳和氢气组成,可进一步转化为液体燃料或直接用于发电,生物质能源转化技术的应用不仅能提供清洁能源还能促进农村经济发展,实现农业废弃物的高值化利用,但是生物质能源转化面临着技术效率低、成本高和能源转化率不高等挑战,需要通过技术创新和政策支持,提高生物质能源转化的经济性和可持续性。

二、资源化利用对土壤改良的影响

(一)土壤物理性质的改善

资源化利用尤其是通过堆肥化处理和生物质能源残渣的归还对土壤物理性质的改善产生显著影响,这些有机质的添加能够显著增加土壤的总孔隙度,改善土壤的结构,从而增强土壤的保水保肥能力和通气性,具体来说有机质的加入减少了土壤的密实度使得土壤变得更加疏松,促进了土壤团聚体的形成,这对于改善土壤的耕作性和根系的生长环境至关重要,此外有机质的分解产物能形成稳定的腐殖质,这种物质能够改善土壤的结构,增加土壤中大孔隙的比例,从而提高土壤的透水性和空气渗透性,这些改变有利于植物根系的呼吸和水分的吸收,同时也促进了根际微生物的多样性和活性,为作物的生长创造了更加有利的条件。

(二)土壤化学性质的改良

资源化利用对土壤化学性质的改良同样不容忽视,堆肥化处理产生的有机肥料和生物质能源转化过程中的残渣富含多种营养元素,如氮、磷、钾以及微量元素,这些营养物质的加入直接提高了土壤的肥力,有机物的分解过程中释放的营养元素能够被作物直接吸收利用,从而减少了化学肥料的需求,降低了农业生产对环境的负面影响,有机物质的加入还能改善土壤的pH值,增加土壤中的缓冲能力,使土壤环境更加稳定,有利于作物的生长,堆肥中的有机酸及其分解产物还能有效地解锁土壤中的固定态营养元素,提高其有效性,促进作物对这些营养元素的吸收,同时有机物的加入还能增强土壤对重金属的吸附和固定能力,减少这些有害物质对作物的毒害作用,从而提高作物的安全性和质量,因此土壤有机废弃物的资源化利用不仅对改善土壤的物理性质有着积极作用,同样在提升土壤化学性质、增强土壤肥力方面发挥着重要作用,对于促进农业可持续发展具有重要意义。

三、资源化利用的环境效益与挑战

(一)环境效益

资源化利用的环境效益显著,主要体现在减少废弃物对环境的负担、减少温室气体排放、提高资源的循环利用率等方面,一方面将土壤有机废弃物通过堆肥化处理和生物质能源转化等方式资源化利用可以大幅度减少传统处理方法(如填埋和焚烧)对环境造成的污染和空间占用,有效避免了地下水污染和空气污染的风险,另一方面通过这些过程转化的有机物质用于土壤改良和生物能源生产能够显著减少化石能源的消耗和温室气体的排放,有助于缓解全球气候变化的压力,此外资源化利用增强了土壤的生态功能,通过提高土壤有机质含量和改善土壤结构增强了土壤对二氧化碳的固定能力,进一步减少了大气中的温室气体浓度,因此土壤有机废弃物的资源化利用对于构建低碳环境、推动绿色农业发展具有重要作用。

(二)面临的挑战

尽管资源化利用带来了显著的环境效益但在实践中仍面临一系列挑战,首先技术方面的挑战不容忽视,如堆肥化过程中的恶臭控制、生物质能源转化的效率和成本问题,有效的技术解决方案需要进一步研究和开发以提高处理效率和经济可行性,经济上的挑战同样重要,初期投资成本高和运营成本的负担可能会阻碍资源化利用技术的广泛应用,另外政策和法规的支持是推动资源化利用的关键,但目前在一些地区缺乏充分的政策激励和法律保障,限制了资源化项目的实施和推广,公众的认知和接受度也是推广资源化利用过程中需要考虑的因素,增强公众对资源化利用重要性的认识和支持对于推动项目的成功实施至关重要,因此要克服这些挑战需要政府、企业和社会各界的共同努力,通过技术创新、政策支持、资金投入和公众教育推动土壤有机废弃物资源化利用的可持续发展。

结束语

通过对土壤有机废弃物资源化利用及其对土壤改良的影响进行深入分析明确了其在提高土壤肥力、改善土壤结构及促进农业可持续发展方面的重要作用,未来应加强相关技术研究优化资源化利用流程,克服现有挑战以实现土壤有机废弃物的高效资源化利用,促进农业和环境的和谐发展。

参考文献

[1]张成昊.吉林省松原市有机废弃物资源化利用模式构建[D].云南师范大学,2023.

[2]有机废弃物资源化利用的典范[J].腐植酸,2018,(03):104