随着环境、资源与人口及社会经济发展之间矛盾越来越突出，如何将农业生产和农村生活产生的废弃可再生资源有效利用，已成为社会关注的重点与热点。根据农林废弃物的资源特性，对其进行绿色转化和高值化深度利用，不仅可以缓解环境与资源短缺的矛盾，为绿色生态农业提供高效有机肥料和绿色生产促进剂，同时还有利于农村生态环境改善，推进美丽乡村建设，最终实现人与自然的和谐共处。

因此，切实有效地研究和推广农业废弃物无害化处理和资源化利用，结合农业主导产业，延长绿色生态产业链，促进资源的有效利用，已成为陕西省农业绿色发展过程中亟需解决的紧迫任务。西北农林科技大学邱凌教授带领的生物能源与材料研究团队和陕西省农村能源环保产业技术体系紧密合作，以农业废弃物资源化利用技术创新与示范为目标，通过生物炭介导的农业废弃物高效厌氧发酵技术，将其转化为沼渣和沼液；通过农林废弃物快速热解干馏技术，将其转化为生物炭、木醋液和木焦油；通过厌氧发酵-热解干馏产物深度耦合加工技术，将其转化成炭基沼渣全营养微生物有机肥、醋基沼液多功能复合微生物促进剂、木焦油基果树防腐剂等绿色农用产品，替代化肥、农药用于果菜粮生产，保护和改善示范区耕地质量，创新生态循环农业内生驱动机制，实现果菜粮生产过程生态化，有效推动了果菜粮绿色农业系统生态良性发展（图1）。 

农业废弃物资源化利用技术路线

一、农林废弃物绿色转化技术研发

1.生物炭强化厌氧发酵提质增效技术

针对富氮、易酸、低劣有机原料在厌氧消化过程中，与发酵微生物存在营养失衡，由此造成中间代谢产物累积，导致微生物生命活动受到抑制，造成系统运行效率低、稳定性差、产气量低、沼气品质差等问题，通过生物炭强化有机废弃物厌氧消化提质增效潜力、解抑复稳特征、碳载体性态特征、微生物群落结构特征等基础和应用研究，探明了生物炭对富氮、易酸物料厌氧消化的功能特征及变化规律，明确了生物炭添加的优化方案；揭示了生物炭强化富氮、易酸物料厌氧消化降解转化特性和微生物代谢行为特征，阐明了生物炭介导富氮、易酸物料厌氧消化过程的微生物强化机理，研发成功电催化型炭载体厌氧反应器及提质增效工艺（图2）。研究表明，与常规厌氧消化系统相比，电催化型炭载体厌氧反应器及提质增效工艺产气高峰提前，有机质滞留时间缩短了约2/3，微生物冗余减少，所产沼气中的甲烷含量提高了25%～35%；反应器中的八叠球菌比例高达74.9%，比对照组提高 17%；明显降低了硫酸盐还原菌丰度，从而显著降低硫化氢浓度，为原位去除二氧化碳和硫化氢，提高沼气品质提供了新的途径（图3）。

生物炭强化厌氧发酵提质增效装备

 生物炭强化厌氧发酵提质增效技术

2.农林废弃物快速高效干馏炭化技术

针对传统农林废弃物干馏装备干馏时间长、生物炭冷却慢、热解油液分离困难等关键共性问题，通过对干馏反应器内外双重供热、炭化冷却一体化、炭气液油联产等关键技术研究，研发成功农林废弃物快速高效干馏炭化装备系统（图4），达到节约外部能耗、快速连续冷却生物炭、同步回收干馏炭液油的多重目标。研究表明，该系统得炭率38.7%，固定碳含量高达83.66%，木醋液、木焦油液相产物得率为21%，为农林废弃物绿色转化与高值利用奠定了坚实基础。

农林废弃物快速高效干馏炭化装备系统

二、农林废弃物深度利用技术研发

1.生物炭基缓释肥绿色农用提质增效技术

在农林废弃物干馏生物炭理化及生物学特性研究基础上，研发出生物炭基缓释菌肥。并在延川梁家河生态农业基地等开展了生物炭基肥基施和追施对苹果和黄瓜产量及品质的影响研究，结果表明：在同等水肥条件下，黄土高原山地苹果树基施和追施生物炭基肥后，土壤保水保肥能力、有机质、容重、速效氮磷钾等指标显著提高；苹果的内在品质、维生素C、氨基酸、固形物、总糖、还原糖等指标显著提高；苹果外观色泽红润、香气扑鼻、口感优良，平均销售价格提高1倍以上；产量平均提高15%左右（图5）。

生物炭基缓释肥绿色农用提质增效技术

2. 木醋酸促进剂绿色农用提质增效技术

在农林废弃物干馏木醋液成分与理化特性研究基础上，研发出木醋酸果菜提质增产促进剂。并在延川、杨凌、宝鸡、汉中、咸阳等基地开展了木醋酸促进剂追施果菜和叶面喷施对苹果产量及品质的影响研究，结果表明：施用木醋酸果菜提质增产促进剂后，苹果树叶绿素比对照提高4.57%，叶面积比对照提高8.49%；平均单果重对照提高3.8%；可溶性糖含量比对照提高11.8%；维生素C含量比对照提高17.92%；蛋白质含量比对照提高5.56 %，对促进苹果树叶片生长发育和提高苹果质量具有较好的协同增效作用（见图6）。

 木醋酸促进剂绿色农用提质增效技术

3. 沼液醋基杀虫剂绿色农用提质增效技术

根据木醋液和沼液药肥同源的特性，研发出沼液醋基杀虫剂，并在延川梁家河生态农业基地等开展了沼液醋基杀虫剂防治苹果树病虫害的试验研究，结果表明：施用沼液醋基杀虫剂后，对苹果树白粉病、蚜虫和红蜘蛛的防治效果分别为86.7%， 90.4%，96.7%，比对照生物农药与沼液混施的防治效果分别提高了18.8%，7.9%，20.5%，证实木醋液基杀虫剂具有较好的果树病虫害防治效果和协同增效作用（见图7）。

木醋液基杀虫剂绿色农用提质增效技术

4.木焦油基果树治腐剂绿色农用提质增效技术

在木焦油成分与理化特性研究基础上，研发出木焦油基果树治腐剂。并在延川梁家河生态农业基地等开展了木焦油基果树治腐剂防治苹果树腐烂病试验研究，结果表明：木焦油基果树治腐剂50~100倍稀释液处理苹果树腐烂病的孢子萌发抑制率均为100%；刮除苹果树腐烂病病斑，用木焦油基果树治腐剂涂覆苹果树腐烂病病灶后，成膜快、愈合快、性能稳定、药效持续时间长，其病灶愈合率均为100%，比对照药剂提高了274.5%（见图8）。

木焦油基果树治腐剂绿色农用提质增效技术

三、农林废弃物绿色转化与高值利用实践

结合农林废弃物绿色转化与高值利用目标任务，邱凌教授团队研发和制作了《生物质热解炭液油绿色农用提质增效技术》（包括生物炭基缓释肥绿色农用提质增产技术、木醋液基促进剂绿色农用提质增产技术、木醋液基杀虫剂防治农作物病虫害技术、木焦油基治腐剂防治果树腐烂病技术）、《让水更绿、山更青、天更蓝、人更富》专题宣传视频（图9）。根据延川、汉中、宝鸡、咸阳的自然、地理、气候特点，编印了绿色苹果生产管理年历，发放给各乡镇和示范村。进村入户开展生物炭基肥、木醋液、木焦油在生态果园应用技术培训，免费发放木醋液和木焦油系列产品和资料，现场教授产品使用方法和技术要点，通过技术培训和示范推广，推动了绿色农业发展。

农林废弃物绿色转化与高值利用实践

四、农林废弃物绿色转化与高值利用综合效益

1. 经济效益：通过生物炭强化厌氧发酵提质增效、沼渣-生物炭耦合绿色农业高值利用、沼液-木醋液耦合绿色农业高值利用、绿色农业健身栽培提质增产等技术的研发与示范推广，使示范区域的农业废弃物得到无害化处理和资源化利用，果蔬亩产提高30%以上，优果率提高60%，亩节支增产98%以上。

2. 社会效益：通过生物炭强化厌氧发酵提质增效、沼渣-生物炭耦合绿色农业高值利用、沼液-木醋液耦合绿色农业高值利用、绿色农业健身栽培提质增产等技术的研发与示范推广，使示范区域的农业废弃物得到无害化处理和资源化利用，改善农村环境卫生状况，减少温室气体排放，并积极探索产业化运营与物业化服务的新模式，创新农业循环模式的内生驱动机制，推动绿色农业可持续发展。

3.生态效益：通过项目实施，既可保护植被，又可保护和改善集成示范区域耕地质量。农林废弃物通过厌氧发酵/热解干馏转化为沼液、沼渣和生物炭、木醋液、木焦油，进一步耦合加工成炭基沼渣全营养微生物有机肥、醋基沼液多功能复合微生物促进剂、木焦油基果树防腐剂等绿色农用产品，代替化肥、农药用于农业生产，推进了农业生产过程及农产品的绿色化和生态化。