技术经济与环境评估下甘蔗残渣有机肥的土壤肥力潜力与养分动态研究

本综述推荐了一种基于超滤（UF）与反渗透（RO）技术处理甘蔗工业残渣（如滤泥与酒精废液）并制备颗粒有机肥的创新方法。研究显示，该类肥料可显著降低施肥量（2.9–11.8倍/公顷），减少N2O与CO2排放，提升养分缓释性与土壤上层（0–10 cm）养分滞留，且无生态毒性，成本仅US$8.5–12.1/ha，兼具环境友好性与经济可行性。

　　

Highlight

本研究通过超滤（UF）与反渗透（RO）技术浓缩甘蔗酒精废液（vinasse）中的宏量营养素，并将其与滤泥（filter cake）复合造粒，开发出两种新型有机肥料：UF基与RO基配方。营养富集效应使单位面积施肥量降低至原始残渣的2.9–11.8倍。尽管钠离子同样被浓缩，但其吸附比（SAR）仍低于农业废水回用标准（<3 meq L^?1），且钾、磷与钠呈现延迟释放模式。

Column leaching tests

柱淋溶实验进一步揭示，颗粒肥料的阻滞因子（R: 3.1–32.4）显著高于UF与RO液态浓缩物，证实其养分迁移性降低且滞留性增强。土壤溶液分析表明养分主要累积于表层土壤（0–10 cm），暗示低淋溶风险与高植物可利用性。

Earthworm avoidance tests

蚯蚓回避实验表明，即使RO基肥料也未引发毒性反应，而高剂量纯滤泥则导致完全回避。所有情景下，RO与UF基肥料的N₂O与CO₂排放潜力均低于商业矿物肥料。

Economic analysis

经济分析显示颗粒肥料具备成本竞争力（施肥成本：8.5–12.1美元/公顷），尤其在施撒 logistics 方面优势显著。RO浓缩基肥料因营养浓度高且对植物需求响应迅速，表现更优；而UF浓缩基肥料则以其高有机质含量突出，适用于土壤改良。

Final considerations

本研究证实了将农业工业残渣转化为安全高效肥料的技经环境可行性，并为迈向韧性、安全与低环境影响的农业提供了实践路径。

CRediT authorship contribution statement

Thais G. Carpanez: 撰写-审阅与初稿、可视化、方法论、研究设计与概念化；Livia M.C. Castro: 初稿撰写、方法论与实验；Bruna L. Moreira: 方法论与实验；Julia B.L.S. Carneiro: 方法论与实验；Eduarda V.S. Gomes: 方法论与实验；Marcelo H. Otenio: 审阅与概念化；Jonathas B.G. Silva: 审阅与方法论；Julio C. Balarini: 审阅与资源支持；Fernanda R.C. Damasceno: 审阅与资源支持；Miriam C.S. Amaral: 审阅与资源支持；Victor Rezende Moreira: 审阅、资源支持与监督。

Declaration of competing interest

作者声明无任何已知竞争性财务利益或个人关系影响本研究。

Acknowledgments

本研究由巴西高等教育人才改进协调委员会（CAPES）、国家科学与技术发展委员会（CNPq）与米纳斯吉拉斯州研究支持基金会（FAPEMIG）资助。

Conclusion

综合表明，UF与RO技术可成功将甘蔗残渣转化为高值肥料，兼具养分缓释、低排放与成本效益，推动农业可持续转型。