蘭大“沃土再生”團(tuán)隊(duì)：3小時(shí)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物高效轉(zhuǎn)化 助力土壤修復(fù)與農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展

“傳統(tǒng)技術(shù)處理一噸尾菜至有機(jī)肥需15至60天，依托我們研發(fā)的技術(shù)，這一過程可縮短至3小時(shí)，相當(dāng)于一杯咖啡的飲用時(shí)長(zhǎng)。”蘭州大學(xué)“沃土再生”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人劉偉生教授表示，“團(tuán)隊(duì)核心目標(biāo)是從根本上破解土壤生態(tài)治理的被動(dòng)困境，推動(dòng)土地生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。”

我國每年產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物超47億噸，如何實(shí)現(xiàn)此類廢棄物的高效資源化利用，是農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展面臨的重要課題。蘭州大學(xué)綠色材料研發(fā)中心“沃土再生”團(tuán)隊(duì)研發(fā)的多元有機(jī)廢棄物協(xié)同高效處理技術(shù)（RRT技術(shù)），可將成噸尾菜、畜禽糞污等快速轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，直接應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

在甘肅省白銀市一處農(nóng)田配套廠房?jī)?nèi)，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)聲與輕微的酒糟氣味交織，未見傳統(tǒng)堆肥場(chǎng)常見的刺鼻異味，亦無堆積如山的農(nóng)業(yè)廢棄物。在這里，RRT技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用場(chǎng)景清晰呈現(xiàn)：僅需3小時(shí)，成噸尾菜與畜禽糞污即可轉(zhuǎn)化為黝黑細(xì)膩的有機(jī)肥，直接裝車運(yùn)往田間。這項(xiàng)技術(shù)的價(jià)值，遠(yuǎn)不止于實(shí)現(xiàn)“變廢為肥”的基礎(chǔ)目標(biāo)。在劉偉生教授帶領(lǐng)下，以青年科研人員為核心的團(tuán)隊(duì)正推動(dòng)技術(shù)向更深層次突破——以農(nóng)業(yè)廢棄物為原料，研發(fā)可系統(tǒng)性修復(fù)土壤的RRT凹凸棒復(fù)合微生物肥料，助力鹽堿地改良、提升作物品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)從“廢棄物處理”到“沃土培育”的跨越。

一、破解47億噸廢棄物難題 實(shí)現(xiàn)綠色高效突圍

我國每年產(chǎn)生的47億噸農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物，涵蓋農(nóng)作物秸稈、畜禽糞污、尾菜等多個(gè)品類。僅以甘肅高原夏菜產(chǎn)業(yè)為例，每年就會(huì)產(chǎn)生數(shù)百萬噸廢棄菜葉。傳統(tǒng)處理方式如焚燒、填埋或自然堆肥，不僅效率低下，更會(huì)引發(fā)嚴(yán)重環(huán)境污染與資源浪費(fèi)問題。

“焚燒污染大氣環(huán)境，填埋易造成地下水污染，自然堆肥則存在效率低下的短板——這是全球農(nóng)業(yè)領(lǐng)域面臨的共性難題。要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的高效綠色處理，必須突破傳統(tǒng)思維定式，研發(fā)全新技術(shù)與工藝體系。”劉偉生教授指出，作為蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授、綠色材料研發(fā)中心主任，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自2016年起開展專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)，核心成員包括王文杰、張弘弼等博士研究生，以及王瑩、黃延盛、武銀朝、吳苗、劉姣蘭等碩士研究生。

“我們希望通過技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)農(nóng)業(yè)廢棄物從‘污染物’向‘資源’轉(zhuǎn)化，從根本上扭轉(zhuǎn)土壤生態(tài)治理‘亡羊補(bǔ)牢’的被動(dòng)局面。”團(tuán)隊(duì)成員黃延盛表示，這一目標(biāo)始終貫穿科研攻關(guān)全過程。歷經(jīng)數(shù)年潛心鉆研，團(tuán)隊(duì)成功攻克核心技術(shù)——多元有機(jī)廢棄物高效快速處理技術(shù)（RRT技術(shù)，即Rapid Reaction Technology），其中“凹凸棒石功能化及其在綠色農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用”成果榮獲甘肅省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

該技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)源于團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的納米復(fù)合催化劑。這種外觀普通的黃色粉末，由生物活性物質(zhì)與天然納米材料經(jīng)改性、復(fù)合制成，如同精準(zhǔn)的“分子剪刀”，可快速斷裂有機(jī)廢棄物中的復(fù)雜分子鏈。“納米復(fù)合催化劑相當(dāng)于高效轉(zhuǎn)化媒介，能夠在短時(shí)間內(nèi)將有機(jī)廢棄物中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量肥料，同時(shí)實(shí)現(xiàn)重金屬鈍化，保障廢棄物綠色轉(zhuǎn)化。”劉偉生教授解釋道。

團(tuán)隊(duì)提供的技術(shù)數(shù)據(jù)顯示，RRT技術(shù)可將廢棄物綠色轉(zhuǎn)化處理時(shí)長(zhǎng)從傳統(tǒng)堆肥的15至60天縮短至3小時(shí)，總養(yǎng)分與有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率超98%，且處理過程無廢水、溫室氣體排放。“傳統(tǒng)堆肥類似于自然界的緩慢降解過程，而我們的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了分子層面的高效轉(zhuǎn)化。”團(tuán)隊(duì)成員武銀朝對(duì)技術(shù)原理進(jìn)行了通俗闡釋。

更為關(guān)鍵的是，該技術(shù)構(gòu)建了集成化處理體系，通過傳感集成與程序控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的即時(shí)原位賦能。在廢棄物快速降解轉(zhuǎn)化過程中，經(jīng)活化處理的凹凸棒石作為核心載體同步引入體系，其納米級(jí)纖維結(jié)構(gòu)與巨大比表面積可高效吸附、固定轉(zhuǎn)化過程中的養(yǎng)分與活性物質(zhì)，并與復(fù)合微生物菌群協(xié)同作用，在生產(chǎn)線內(nèi)直接“組裝”形成兼具土壤改良、保水保肥、養(yǎng)分緩釋、重金屬鈍化等多重功能的RRT凹凸棒復(fù)合微生物肥料。

“我們的技術(shù)邏輯呈現(xiàn)閉環(huán)、綠色、高效的特點(diǎn)，在高度集成的系統(tǒng)中完成從廢棄物到高端復(fù)合有機(jī)肥及土壤修復(fù)劑的直接轉(zhuǎn)化，確保從源頭到田間的各環(huán)節(jié)均具備精準(zhǔn)性、高效性與綠色性。”劉偉生教授強(qiáng)調(diào)，這一特性使得最終產(chǎn)物無需二次加工，直接施用即可發(fā)揮土壤修復(fù)作用，徹底改變了傳統(tǒng)肥料“僅補(bǔ)充養(yǎng)分、不培育土壤”的局限性。

二、鹽堿地改良成效顯著 助推農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)升級(jí)

土壤鹽堿化被稱為“土地的癌癥”，嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。在甘肅省白銀市景泰縣草窩灘鎮(zhèn)紅躍村，一塊因鹽堿超標(biāo)而絕收20余年的土地，成為RRT技術(shù)一體化應(yīng)用的重要試驗(yàn)場(chǎng)。

2024年春季，團(tuán)隊(duì)在此開展治理試驗(yàn)，施用RRT凹凸棒復(fù)合微生物土壤調(diào)理劑，并創(chuàng)新引入超疏水材料實(shí)施物理隔斷。僅一年時(shí)間，試驗(yàn)田便迎來顯著變化：土壤鹽度從“重度”降至“中度或輕度”，pH值降至7.5以下，昔日寸草不生的土地成功種植出蘿卜、白菜；次年，近2米高的油葵長(zhǎng)勢(shì)旺盛，成活率超95%。

“從我記事起，這塊地就無法種植糧食。去年團(tuán)隊(duì)開展試驗(yàn)后，當(dāng)年便產(chǎn)出了鮮嫩的蔬菜；今年的油葵長(zhǎng)勢(shì)喜人，令人欣喜。”紅躍村村民萬國勤的感慨，印證了技術(shù)的實(shí)際成效。此次實(shí)踐表明，以農(nóng)業(yè)廢棄物為原料生產(chǎn)的特種肥料，可為鹽堿地治理提供可復(fù)制、見效快的系統(tǒng)性方案，為“白色荒漠”向“米糧川”轉(zhuǎn)變提供了可能。

在被譽(yù)為“中國蘋果之鄉(xiāng)”的甘肅天水秦安縣，RRT技術(shù)正推動(dòng)當(dāng)?shù)靥O果產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)品質(zhì)升級(jí)變革。長(zhǎng)期施用傳統(tǒng)化肥導(dǎo)致當(dāng)?shù)毓麍@土壤板結(jié)、養(yǎng)分失衡，制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。而在施用RRT凹凸棒復(fù)合微生物肥料后，板結(jié)的土壤變得疏松透氣，保水保肥能力顯著提升，土壤中沉睡的養(yǎng)分被微生物激活。

土壤條件的改善直接體現(xiàn)在果實(shí)品質(zhì)上。數(shù)據(jù)顯示，施用該肥料的秦安蘋果，維生素C含量提升29%，果實(shí)飽滿圓潤(rùn)、色澤鮮亮，口感脆甜多汁。“我家種植的紅富士蘋果因品質(zhì)優(yōu)異，獲得市場(chǎng)廣泛認(rèn)可，年收益較以往顯著增加。”秦安縣蓮花鎮(zhèn)種植戶高小花表示。

此類產(chǎn)業(yè)變革并非個(gè)例。為全面驗(yàn)證RRT技術(shù)生產(chǎn)的凹凸棒復(fù)合微生物肥（RRT有機(jī)肥）的應(yīng)用效果，團(tuán)隊(duì)已在四川涼山彝族自治州德昌縣、甘肅隴南市、蘭州市皋蘭縣、江蘇新沂市等地建立果蔬種植示范基地。實(shí)踐表明，“沃土再生”技術(shù)成效顯著：辣椒素、維生素C等作物核心營養(yǎng)物質(zhì)含量提升13%至46%，部分作物實(shí)現(xiàn)重金屬“零檢出”。

“目前，團(tuán)隊(duì)已構(gòu)建起從前端農(nóng)業(yè)廢棄物處理，到末端土壤修復(fù)與農(nóng)產(chǎn)品提質(zhì)增效的完整閉環(huán)技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)廢棄物3小時(shí)快速轉(zhuǎn)化、鹽堿地當(dāng)年改良當(dāng)年種植、經(jīng)濟(jì)作物品質(zhì)顯著躍升的多重突破。”劉偉生教授表示，團(tuán)隊(duì)目標(biāo)是在保障作物增產(chǎn)的基礎(chǔ)上，同步實(shí)現(xiàn)重金屬鈍化、營養(yǎng)物質(zhì)提升與商品性狀改良三大目標(biāo)，這一目標(biāo)正通過各地田間實(shí)踐逐步實(shí)現(xiàn)。

三、雙重效益凸顯：碳減排成效顯著 創(chuàng)新綠色經(jīng)濟(jì)模式

“傳統(tǒng)填埋法處理1噸廢棄物產(chǎn)生的二氧化碳當(dāng)量高達(dá)753千克，堆肥法為451千克，焚燒法為376千克，而采用RRT技術(shù)處理1噸廢棄物僅產(chǎn)生18.81千克二氧化碳當(dāng)量。”劉偉生教授介紹，團(tuán)隊(duì)通過多年技術(shù)攻關(guān)，成功將農(nóng)業(yè)廢棄物處理過程的碳足跡縮減至傳統(tǒng)技術(shù)的1/40。

這一技術(shù)突破不僅意味著農(nóng)業(yè)廢棄物處理過程中溫室氣體排放的大幅減少，更標(biāo)志著一種低碳環(huán)保的廢棄物處理新模式的興起。“若全國10%的農(nóng)業(yè)廢棄物采用RRT技術(shù)處理，與堆肥法相比，每年可實(shí)現(xiàn)的碳減排量相當(dāng)于種植6000萬棵樹木的碳吸收量。”劉偉生教授進(jìn)一步測(cè)算。

RRT技術(shù)的環(huán)保優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在場(chǎng)地利用效率上，其所需處理場(chǎng)地僅為傳統(tǒng)堆肥法的1/10。劉偉生教授以具體案例說明：“一架商用飛機(jī)每年的碳排放量約為1.5萬噸二氧化碳當(dāng)量，需1500公頃樹木一年的碳吸收量才能抵消；而采用RRT技術(shù)，在0.5公頃場(chǎng)地內(nèi)年處理3.3萬噸雞糞，即可實(shí)現(xiàn)同等規(guī)模的碳減排效果。”這種高效、低碳、環(huán)保的處理方式，為破解農(nóng)業(yè)廢棄物處理難題提供了切實(shí)可行的路徑。

除顯著的生態(tài)效益外，RRT技術(shù)在經(jīng)濟(jì)層面同樣表現(xiàn)突出。2024年，該技術(shù)被全國畜牧總站納入《黃河流域畜禽糞污資源化利用集成技術(shù)及典型案例》，在全國范圍內(nèi)推廣。核心產(chǎn)品RRT凹凸棒復(fù)合微生物肥料已應(yīng)用于全國十余個(gè)省市，在四川、江蘇、河南、寧夏及東北地區(qū)已實(shí)現(xiàn)或正在推進(jìn)規(guī)模化生產(chǎn)線落地，持續(xù)將當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為土壤修復(fù)的“營養(yǎng)劑”。

傳統(tǒng)有機(jī)肥存在達(dá)標(biāo)率低、見效慢等問題，農(nóng)戶接受度不高；而RRT有機(jī)肥具有肥效高、用量少的優(yōu)勢(shì)，農(nóng)戶以與傳統(tǒng)有機(jī)肥相當(dāng)?shù)耐度耄纯色@得更高產(chǎn)量與更優(yōu)品質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品，這一核心優(yōu)勢(shì)贏得了農(nóng)戶廣泛認(rèn)可，為技術(shù)推廣奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

“這是一條綠色發(fā)展與經(jīng)濟(jì)效益協(xié)同的道路。”劉偉生教授表示，“RRT技術(shù)不僅為農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用提供了新路徑，更為農(nóng)民增收致富帶來了新機(jī)遇。”展望未來，團(tuán)隊(duì)將持續(xù)深化技術(shù)研究、拓展產(chǎn)業(yè)鏈條，推動(dòng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定走向更廣闊的田間地頭，在更多鹽堿地、板結(jié)地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用突破，真正激活土地活力、提升土壤肥力，助力農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量提升，為保障國家糧食安全貢獻(xiàn)科技力量。

來源：中國日?qǐng)?bào)網(wǎng)