如何有效提高我國(guó)農(nóng)業(yè)廢物的資源化利用水平

【專家解說(shuō)】：　　農(nóng)業(yè)廢棄物包括植物類廢棄物（農(nóng)林生產(chǎn)過(guò) 程中產(chǎn)生的殘余物）、動(dòng)物類廢棄物（牧、漁業(yè)生產(chǎn) 過(guò)程中產(chǎn)生的殘余物）、加工類廢棄物（農(nóng)林牧漁 業(yè)加工過(guò)程中產(chǎn)生的殘余物）和農(nóng)村城鎮(zhèn)生活垃 圾等四大類。通常農(nóng)業(yè)廢棄物主要指農(nóng)作物秸稈 和畜禽糞便。我國(guó)的農(nóng)業(yè)廢棄物呈現(xiàn)出四大特點(diǎn)， 即數(shù)量大、品質(zhì)差、價(jià)格低、危害多的污染特點(diǎn)。每 年產(chǎn)生的廢棄物數(shù)以億計(jì)，同時(shí)發(fā)生的污染事件也 在逐年增加。農(nóng)業(yè)廢棄物由于有益成分含量低，即 可利用物品位不高，而有害成分含量高，利用中必 收稿日期：2006－01講。 須進(jìn)行無(wú)害化處理，因此成本提高。雖然農(nóng)業(yè)廢棄 物資源化與農(nóng)村生物質(zhì)能源利用已經(jīng)開(kāi)展多年，也 取得了一些成效。但目前我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物的利用 率和前幾年相比不僅未提高，反而有所降低，秸稈 焚燒和集約化養(yǎng)殖帶來(lái)的畜禽糞污對(duì)環(huán)境的污染 日趨嚴(yán)重，農(nóng)民大多不把它作為一種資源利用，隨 意丟棄或者排放到環(huán)境中，使本來(lái)的“資源”變?yōu)?“污染源”，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了很大的影響。 在我國(guó)未來(lái)20年內(nèi)實(shí)現(xiàn)GDP翻兩番和全面 實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)的目標(biāo)下，如何處理和利用成倍增加 作者簡(jiǎn)介：孫振鈞（1956一），男，教授，博士生導(dǎo)師；研究方向：農(nóng)業(yè)廢棄物生物轉(zhuǎn)化與綜合利用，農(nóng)牧生態(tài)工程。 基金項(xiàng)目：國(guó)家“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃研究課題（2004BA516A03）；國(guó)家863計(jì)劃研究課題（2001AA46092）。 萬(wàn) 　 方數(shù)據(jù) 1期 我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化與農(nóng)村生物質(zhì)能源利用的現(xiàn)狀與發(fā)展 7 的有機(jī)廢棄物是目前“三農(nóng)”中面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題， 有必要通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)廢棄物處理和資源化現(xiàn) 狀和發(fā)展趨勢(shì)的分析，找出影響我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資 源化的主要限制因素和技術(shù)瓶頸，提出未來(lái)20年 農(nóng)業(yè)廢棄物資源化和農(nóng)村生物質(zhì)能源的發(fā)展戰(zhàn)略 和重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域，這對(duì)真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物變 “廢”為“寶”，消除環(huán)境污染，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境， 促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)的意義。 分庫(kù)儲(chǔ)存太少，土壤質(zhì)量下降，導(dǎo)致只能靠大量施 用化肥提高作物產(chǎn)量，化肥施用量越高，其利用率 越低。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物的肥料化利用，生產(chǎn)有機(jī)肥 料可以補(bǔ)充土壤養(yǎng)分，并提高土壤中微量元素的有 效性。增加有機(jī)肥的施用比例，一方面可減少或緩 解化肥用量，另一方面可提高和保持土壤地力，促 進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 1．3解決農(nóng)村的能源短缺和保護(hù)生態(tài)環(huán)境 我國(guó)農(nóng)村人口占全國(guó)總?cè)丝诘?0％以上，生 物質(zhì)一直是農(nóng)村的主要能源之一，農(nóng)村生活用能源 仍有57％依靠薪柴和秸稈。薪柴消費(fèi)量超過(guò)合理 采伐量的15％，導(dǎo)致大面積森林植被破壞，水土流 失加劇和生態(tài)平衡破壞。農(nóng)村的生物質(zhì)能利用大 多以直接燃燒為主，不僅熱效率低（低于10％），而 且大量煙塵和余灰的排放使人們的居住和生活環(huán) 境日益惡化，損傷了農(nóng)民的身體健康。采用生物質(zhì) 能轉(zhuǎn)化技術(shù)可使熱效率提高35％一40％，節(jié)約資 源，改善農(nóng)民的居住環(huán)境，提高生活水平?！熬盼濉?以來(lái)的全國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)和生態(tài)家園建設(shè)的實(shí)踐已經(jīng) 證明，有效利用農(nóng)林廢棄物和鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活廢棄物，發(fā) 展農(nóng)村沼氣等能源工程和生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，可有效地 促進(jìn)生態(tài)良性循環(huán)，減輕對(duì)森林資源的破壞，減少 土壤侵蝕和水土流失，保護(hù)生物多樣性。 1．4生物質(zhì)能為國(guó)家能源和電力緊張做貢獻(xiàn) 我國(guó)已由石油出口國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)槭瓦M(jìn)口國(guó)，2000 年，凈進(jìn)口量已達(dá)到7 000萬(wàn)t。生物質(zhì)可通過(guò)各 種工藝轉(zhuǎn)化為液體燃料，直接代替汽油、柴油等石 油燃料，作為民用燃料或內(nèi)燃機(jī)燃料。而同期我國(guó) 含農(nóng)業(yè)廢棄物在內(nèi)的生物質(zhì)資源量達(dá)7億t標(biāo)準(zhǔn) 煤，2020年的生物質(zhì)資源量至少可達(dá)到15億t標(biāo) 準(zhǔn)煤。如果將其中的50％用于生產(chǎn)液體燃料，即 可為我國(guó)石油市場(chǎng)提供2億t液體燃料。另外，如 果能采取種植能源植物（能源作物和能源林）等措 施發(fā)展我國(guó)的生物質(zhì)資源，可促進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào) 整，增加農(nóng)村就業(yè)機(jī)會(huì)和農(nóng)村居民收人，對(duì)振興農(nóng) 村經(jīng)濟(jì)具有重要意義。 農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)能可以在填補(bǔ)農(nóng)村電力供 應(yīng)缺口方面做出貢獻(xiàn)。1999年，我國(guó)電力生產(chǎn)總 量為12 600億kW?h，人均用電不到1 000 ， 1我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的意義 1．1消除日益嚴(yán)重的環(huán)境污染 目前，我國(guó)是世界上農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)出量最大的 國(guó)家，每年大約有40多億t，其中畜禽糞便排放量 26．1億t，農(nóng)作物秸稈7．0億t，廢棄農(nóng)膜等塑料 2．5萬(wàn)t，蔬菜廢棄物1億～1．5億t，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾 和人糞便2．5億t，肉類加工廠（包括肉聯(lián)廠、皮革 廠和屠宰場(chǎng)）廢棄物0．5億～0．65億t，餅粕類 0．25億t，林業(yè)廢棄物（不包括炭薪林），每年約達(dá) 3 700萬(wàn)m3，相當(dāng)于1 000萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。過(guò)去，我國(guó)農(nóng) 民將農(nóng)業(yè)廢棄物作為有機(jī)肥使用，在促進(jìn)物質(zhì)能量 循環(huán)和培肥地力方面發(fā)揮了巨大的作用。但是，隨 著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料面 臨一系列新的問(wèn)題和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。一方面廢棄物 成分發(fā)生了很大變化，同時(shí)，種植業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向省工、 省力、高效、清潔的栽培方式，傳統(tǒng)的有機(jī)肥料積、 制、存、用技術(shù)已不能適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。因此， 農(nóng)業(yè)廢棄物不再受歡迎，成為嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境的 污染源。主要表現(xiàn)在：①臭氣、秸稈焚燒、溫室氣體 排放，加劇了空氣污染；②重金屬和農(nóng)藥、獸藥殘留 污染土壤，增加環(huán)境生物的耐藥性；③農(nóng)業(yè)“白色 污染”嚴(yán)重影響土壤正常功能；④污水橫流增加面 源污染和水體富營(yíng)養(yǎng)化；⑤病毒傳播，疾病蔓延，尤 其是人畜共患病等方面。 1．2保持和提高耕地土壤質(zhì)量 我國(guó)用占世界10％的耕地面積養(yǎng)活占世界 22％的人口，并保持地力不衰，在某種意義上應(yīng)歸 功于有機(jī)肥料的施用。但是，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日益集 約化，生產(chǎn)資料投入的增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有了飛躍的 發(fā)展，傳統(tǒng)的有機(jī)肥料面臨被拋棄的境地。同時(shí)根 據(jù)全國(guó)化肥試驗(yàn)網(wǎng)肥料長(zhǎng)期定位試驗(yàn)和國(guó)家土壤 肥力與肥料效益監(jiān)測(cè)資料顯示，近年來(lái)，耕地土壤 有機(jī)質(zhì)含量有下降趨勢(shì)，土壤緩沖能力減弱，抗災(zāi) 能力衰退；化肥利用率低；土壤肥力降低。土壤養(yǎng) kW?h／ 人?a，只有韓國(guó)的1／5左右，而人均生活用電更 低，只有110 kW?h／人?a左右。尤其農(nóng)村電力 供應(yīng)缺口更大。要實(shí)現(xiàn)2020年國(guó)民經(jīng)濟(jì)翻兩翻的 目標(biāo)，保障電力供應(yīng)是必備條件。因地制宜地利用 當(dāng)?shù)厣镔|(zhì)能資源，秸稈、薪柴、谷殼和木屑等，建 萬(wàn) 　 方數(shù)據(jù) 8 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào) 8卷 立分散、獨(dú)立的離網(wǎng)或并網(wǎng)電站擁有廣闊的市場(chǎng)前 景。如果用當(dāng)前農(nóng)林廢棄物產(chǎn)量的50％作為電站 燃料，可發(fā)電4 000億kW?h，占目前我國(guó)總耗電 量的30％左右。 杜絕它的產(chǎn)生，隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，其總量只能增加。 在20世紀(jì)80年代以前，我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物量少而分 散，幾乎不存在農(nóng)業(yè)廢棄物污染環(huán)境的問(wèn)題。當(dāng)今 的農(nóng)業(yè)廢棄物污染主要是集約化農(nóng)業(yè)使廢棄物大 量集中，超過(guò)環(huán)境消納能力的結(jié)果。按照環(huán)保部門 的“末端治理”方法，治理效果不佳，要達(dá)到排放標(biāo) 準(zhǔn)，治理費(fèi)用很高，農(nóng)業(yè)成本提高，不利于農(nóng)業(yè)的發(fā) 展。國(guó)外的養(yǎng)殖場(chǎng)建設(shè)規(guī)模已經(jīng)向中小型發(fā)展，并 且必須和一定的消納土地或處理設(shè)施相配套才能 批準(zhǔn)。源頭控制就是控制養(yǎng)殖規(guī)模。全程治理包 括產(chǎn)前的飼料、產(chǎn)中的養(yǎng)殖工藝和方法、產(chǎn)后的糞 污處置與處理。提高飼料利用率，改革養(yǎng)殖工藝， 減少固體廢棄物中氮磷含量，減少污水的產(chǎn)生量、 化學(xué)需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）的排放量。 做到既有利于養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，又消除糞污對(duì)環(huán)境的 污染。 2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 2．1循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念正在催生“廢棄物”為新的 產(chǎn)業(yè) 廢棄物產(chǎn)生于一、二、三產(chǎn)業(yè)，但不依屬于任何 產(chǎn)業(yè)。資源的最優(yōu)化配置和廢棄物的循環(huán)利用是 循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)體系的核心。廢棄物需要上升到一 個(gè)產(chǎn)業(yè)地位才能與之相適應(yīng)。本報(bào)告明確提出廢 棄物為“第四產(chǎn)業(yè)”的概念。農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化 作為農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要組成，將會(huì)成為農(nóng)業(yè)與農(nóng) 村持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)乃至農(nóng)村小康社會(huì)建設(shè)的重要 環(huán)節(jié)。農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化從一項(xiàng)污染治理和環(huán) 境保護(hù)技術(shù)和策略提升為循環(huán)農(nóng)業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的 高度。這直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)村小 康社會(huì)的建設(shè)。廢棄物循環(huán)利用一循環(huán)農(nóng)業(yè)一循 環(huán)經(jīng)濟(jì)是廢棄物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向與目標(biāo)。 2．2 2．4農(nóng)牧結(jié)合、生態(tài)循環(huán)是最簡(jiǎn)單有效的辦法 歐美國(guó)家的種植制度多為一年一季，收獲時(shí)， 在聯(lián)合收割機(jī)后面懸掛秸稈粉碎機(jī)或直接懸掛深 翻犁翻入土壤內(nèi)，直接還田。美國(guó)從20世紀(jì)40年 代開(kāi)始研究覆蓋免耕技術(shù)，現(xiàn)有70％的耕地實(shí)行 農(nóng)作物秸稈免耕覆蓋種植。也有的農(nóng)場(chǎng)將秸稈青 貯發(fā)酵，用作飼料，過(guò)腹還田。在西歐各國(guó)對(duì)農(nóng)作 物秸稈的利用情況較好，大約有20％的秸稈被用 作飼料。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)資料表明，美國(guó)約 有73％的肉類是由草轉(zhuǎn)化而來(lái)的，澳大利亞約 90％，新西蘭高達(dá)100％。由此可見(jiàn)，“秸稈一畜牧 業(yè)”的農(nóng)牧結(jié)合方式是最簡(jiǎn)單而有效的農(nóng)作物秸 稈資源利用方式。從養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展看，發(fā)達(dá)國(guó)家的畜 禽飼養(yǎng)多以個(gè)體農(nóng)場(chǎng)的生產(chǎn)方式進(jìn)行，規(guī)模以中小 型為主。廢棄物處理的方式主要是干清糞和水沖 式，利用方式主要是通過(guò)堆肥和厭氧發(fā)酵無(wú)害化處 理后，直接用于農(nóng)田和草地。 2．5食品安全使農(nóng)業(yè)廢棄物資源化面臨新的機(jī)遇 和挑戰(zhàn) 食品安全已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)與人類生存、經(jīng)濟(jì)發(fā)展 和社會(huì)穩(wěn)定息息相關(guān)的世界性問(wèn)題。除了農(nóng)藥殘 留和動(dòng)物抗生素殘留問(wèn)題外，近年來(lái)，歐洲被瘋牛 病、口蹄疫、豬瘟和二惡英以及亞洲被禽流感等嚴(yán) 重的動(dòng)物疫病及食品安全等問(wèn)題困擾。食品安全 危機(jī)終于使無(wú)公害農(nóng)業(yè)和綠色食品生產(chǎn)變?yōu)檗r(nóng)牧 業(yè)生產(chǎn)的主流。清潔的動(dòng)植物生產(chǎn)方式使農(nóng)業(yè)廢 棄物的“清潔度”提高，所含的有毒有害物質(zhì)明顯 降低，為農(nóng)業(yè)廢棄物的深度開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了條件。同時(shí) 生態(tài)農(nóng)業(yè)的實(shí)踐指明了變“廢”為“寶”的 途徑 農(nóng)業(yè)廢棄物造成的污染主要是在“生產(chǎn)者一 消費(fèi)者一分解者”組成的生態(tài)鏈上，分解環(huán)節(jié)形成 瓶頸，不能形成良性的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，過(guò)量 堆積而造成污染。我國(guó)自20世紀(jì)40年代初開(kāi)展 的生態(tài)農(nóng)業(yè)，按生態(tài)學(xué)和生態(tài)工程學(xué)的原理，把農(nóng) 業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)作為一種接口技術(shù)構(gòu)建出 了包括“豬一沼一果”、“四位一體”在內(nèi)的許多生 態(tài)農(nóng)業(yè)工程模式，促進(jìn)了區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的提高和經(jīng) 濟(jì)的發(fā)展。實(shí)踐證明，農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化技術(shù)只 有與生態(tài)農(nóng)業(yè)模式結(jié)合才能起到事半功倍的功能。 農(nóng)業(yè)廢棄物資源化的發(fā)展趨勢(shì)之一就是提升或研 發(fā)新的農(nóng)業(yè)廢棄物生態(tài)技術(shù)，按生態(tài)循環(huán)原理和循 環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求，和其他技術(shù)一道優(yōu)化組裝成新的生 態(tài)農(nóng)業(yè)工程和區(qū)域發(fā)展模式，并按不同的區(qū)域和生 態(tài)類型建立相應(yīng)的示范基地，在確保資源的可持續(xù) 利用、保持生態(tài)平衡和改善環(huán)境質(zhì)量的同時(shí)，全面 促進(jìn)農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展。 2．3 由“末端治理”到源頭控制，全程治理方向 發(fā)展 農(nóng)業(yè)廢棄物，特別是養(yǎng)殖業(yè)廢棄物是生物代謝． 的產(chǎn)物，和工業(yè)廢棄物不同，是一種自然產(chǎn)物，無(wú)法 萬(wàn) 　 方數(shù)據(jù) 1期 我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化與農(nóng)村生物質(zhì)能源利用的現(xiàn)狀與發(fā)展 9 綠色食品和有機(jī)食品生產(chǎn)中對(duì)農(nóng)用化學(xué)品（化肥） 的限用或禁用，為以農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的商品有機(jī) 肥等打開(kāi)市場(chǎng)提供了機(jī)遇；但同時(shí)，對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物 的處理和資源化提出了更高的技術(shù)要求和質(zhì)量 標(biāo)準(zhǔn)。 2．6廢棄物資源化產(chǎn)品向多元化、材料化和高值 化方向發(fā)展 我國(guó)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的產(chǎn)生量大，分散在廣大 農(nóng)村、不易貯運(yùn)，處理加工利用技術(shù)層面低，目前仍 然是以農(nóng)用為主。預(yù)計(jì)近5—10年農(nóng)業(yè)廢棄物肥 料化、飼料化和燃料化仍然是主要發(fā)展方向。但必 須用新的技術(shù)和經(jīng)營(yíng)理念，克服利用價(jià)值低、生產(chǎn) 的肥料和飼料等產(chǎn)品質(zhì)量差、商品價(jià)值低的癥結(jié)。 農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用的問(wèn)題，是世界各國(guó)普遍 需要解決的大課題。特別是隨著自然資源日趨短 缺和廢棄物數(shù)量劇增，農(nóng)業(yè)廢棄物越來(lái)越受到人們 的重視，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)的今天，“老三 樣”（還田、青貯、堆肥）已經(jīng)不適應(yīng)發(fā)展的需要。 以高值化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為目標(biāo)，對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物資源綜合 利用是其發(fā)展趨勢(shì)之一。利用農(nóng)業(yè)廢棄物開(kāi)發(fā)新 型的生物材料、生化產(chǎn)品及替代石化產(chǎn)品和緊缺資 源替代物的研究日益受到重視，極大地拓展了農(nóng)業(yè) 廢棄物的資源化領(lǐng)域。