近年来,畜禽养殖规模化发展带来粪污处理压力,如何在确保生态安全的同时实现资源化利用,成为农业绿色转型的重要课题。
在上海松江区一处田间示范点,原本气味刺鼻的液体粪污经处理后迅速消除异味,并在较短时间内转化为可直接还田的液体肥料,再由无人机低空作业精准喷施至作物根系附近。
这一应用场景,折射出农业废弃物处理从“末端治理”向“源头减量、过程提效、资源回收”的转变。
问题在于,传统堆肥和发酵处理方式普遍存在周期长、臭气扰民、占地大等现实制约。
以畜禽粪污为例,常规堆肥往往需要数周至数月,在此过程中易产生明显异味与渗滤液,处理不当还可能带来二次污染风险。
面对我国每年产生的大体量畜禽粪污,若仍依赖低效率、重负担的传统路径,资源化利用难以规模化推进,绿色农业的基础环节也会受到掣肘。
原因之一是有机物腐熟过程受限于升温速度与反应路径。
传统方式依赖自然发酵、翻堆供氧等手段,热量积累慢、分解链条长,导致时间成本高、管理难度大。
同时,粪污含水率高、成分复杂,既影响发酵稳定性,也使得“固液分离—发酵产沼—残渣处理”等流程环节多、成本高,制约了“全量还田”的简化落地。
加之不同地区气候条件差异显著、养殖场景多样,技术适配性与可复制性一直是推广难点。
在此背景下,东华大学蔡冬清教授团队在长期研究基础上,提出以“分子剪切效应与快速腐熟理论”为核心的技术路线,研发专用纳米腐熟剂,使畜禽粪污等有机废弃物能够更快完成无害化与高值化转化。
据介绍,该技术在应用端形成了较为明确的效率优势:液体粪污可实现快速除臭,减少恶臭扩散;在较短时间内定向转化为黄腐酸液体肥,简化传统复杂流程;固体粪污也可在更短周期内完成腐熟,并在重金属钝化、抗生素降解以及病原菌控制等方面提升安全性。
对农业生产而言,这意味着肥料供给更及时、管理更可控,也为规模化还田提供了更现实的操作窗口。
影响体现在三个层面:其一,环境治理效益更突出。
快速除臭和降低污染物风险,有助于缓解粪污处理与周边居民生活环境之间的矛盾,减少因储存、运输、堆放带来的扩散风险。
其二,资源化利用效益更可观。
将粪污转化为具备较高附加值的液体肥,能够提高养殖端与种植端的协同动力,推动“废弃物—肥料—农产品”的闭环形成。
其三,农业生产方式更趋精准。
无人机等装备与液体肥结合,可提升施肥均匀度与作业效率,减少过量施用带来的面源污染压力,促进农业投入品减量增效。
对策上,关键在于推动技术从“可用”走向“好用、常用”。
一方面,需要以示范田和应用场景为抓手,建立可量化的评价体系,围绕除臭效果、肥效表现、安全指标、成本核算、操作便捷性等形成标准化数据,为大范围复制提供依据。
另一方面,要强化与地方产业链的衔接,推动腐熟剂生产、设备配套、施肥机械化、运维服务等环节协同,降低农户与养殖主体的试用门槛。
此外,针对不同地区温度湿度差异、粪污成分差异、作物种类差异,需形成分级分类的应用指引,提升适配度与稳定性。
上海相关科技创新项目对示范与拓展给予支持,也为技术走出实验室、走向生产一线提供了条件。
从前景看,随着“双碳”目标推进和农业绿色发展要求提升,粪污、秸秆等农业废弃物的资源化利用将从“可选项”变为“必答题”。
当前团队正尝试将该技术拓展至蔬菜秸秆等废弃物处理,探索就地转化、就地利用的路径,若能在成本、供应、标准、监管等方面实现配套完善,有望在更大范围内构建“种养结合、循环利用”的农业新模式,形成可推广、可复制的实践样板。
从实验室意外到田间应用,蔡冬清团队的突破不仅展现了科技创新的力量,更诠释了科研工作者扎根一线、服务社会的责任担当。
在绿色农业发展的道路上,这样的技术革新将为生态保护与粮食安全提供双重保障,也为全球农业可持续发展贡献中国智慧。