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我国有机肥的现状与发展前景分析

更新时间:2010-04-03 23:08:54点击次数:4291次字号:T|T

有机肥在我国的传统农业中是一个极为重要的环节。人类在农业生产中,除了获取了粮食、油料、纤维、肉、蛋、奶等产品以外,还伴随着产生了大量的秸秆、饼粕以及畜禽粪便等附产物。这些农业附产物全部被用做肥料、燃料、饲料及工业原料,形成了一种良好的循环经济模式。这种循环经济模式保证了我国几千年来农业的发展、土壤肥力的维持和农村环境的安全。但是近年有机肥施用比例不断降低,农业循环经济的链条部分断裂,由此引发了一系列的问题,值得我们重视。

1我国有机肥的利用现状

有机肥种类很多,其中最大项是畜禽粪尿与作物秸秆,还有绿肥、饼粕、草木灰、污泥、生活垃圾与污水、熏土、海肥等等。秸秆与畜禽粪尿除少量用于燃料与工业原料外,大部分可用于有机肥。其利用方式分直接利用与加工利用两种,直接利用有秸秆还田(又分秸秆覆盖与翻压还田两种)和畜禽粪尿发酵处理后直接施用,加工利用则有堆沤肥、沼气肥(生产沼气后利用沼液、沼渣)等方式。秸秆做饲料饲喂畜禽实行过腹还田,也是一种有机肥利用方式。对于有机肥来说,畜禽粪便、秸秆、饼粕和种植的绿肥属于基本资源,而经过加工处理的堆沤肥、沼气肥、厩肥和草木灰等则属于派生资源。

1.1我国有机肥的资源量

我国已有多年未进行有机肥资源的调查,因此没有准确的统计数据。据农业部估算,2002年全国有机肥料资源总量约48.8亿t,其中畜禽粪便资源量为20.4亿t,堆沤肥资源约20.2亿t,秸秆类资源约7亿t,饼肥资源2000多万吨,绿肥约1亿多t…。而据金继运的估算,我国每年来自农业内部的有机物质(粪尿类、秸秆类、绿肥类、饼肥类)为40亿t,可提供氮磷钾养分5316万t,其中秸秆占资源量的12.2%,可提供养分1335.7万t,粪尿类占资源量的78.7%,可提供养分3463.2万 t。

我们对2003年的畜禽粪便与秸秆的资源量进行的估算结果是:

畜禽粪尿:根据11种主要家畜、家禽的年平均存栏数、饲养周期、日排泄量,计算出2003年我国畜禽的粪尿总量为35.2亿t,其中粪便为22.1亿t,尿液为13.1亿t。其养分总量为4741.45万t。

秸秆:我国现在年产粮油作物秸秆5亿t以上,1998年最高达到5.7亿t,2003年为5.1亿t,如包括其他作物的秸秆,总秸秆量约为6亿t。其总养分量约为1578万t。

加上来自于农业内部的其他有机肥基本资源,如饼粕每年约0.25亿t,绿肥大约1亿t左右,以及来自农业以外的有机肥资源如城市生活垃圾约2亿t、城市污泥O.2亿t、肉类加工厂废弃物0.5~0.65亿t等,有机肥资源的总养分量大约可以达到7000万t。

1.2有机肥的质量状况

1.2.1畜禽粪便等有机肥的重金属污染状况

我国目前的畜禽饲料添加剂质量标准不够严格,质量管理更是松懈,造成许多地方在饲料添加剂中大量使用铜、铁、锌、锰、钴、硒、碘、砷等中微量元素。如有的在仔猪和牲猪饲料中添加硫酸铜达100—250 mg/kg,添加锌达2000—3000 mg/kg。据测算,仅从养殖场的猪粪中每年带入土壤的就有砷230t、铜2400t、锌90000t、铁40000t。

2005年我们在全国14个省(市)取样并调查测定了184个有机肥样品,其中污泥的cr、Pb、 Ni、Hg和猪粪的zn、cu、Cd、As的平均含量最高,污泥的zn、Cu、As,鸡粪Cr、Ni,堆肥与厩肥的№、Pb平均含量也高于其他有机废弃物。表明污泥、猪粪、鸡粪、堆肥与厩肥的受污染程度最重。

世界各国对畜禽粪便的重金属含量还没有相应的限量标准,但欧洲一些国家如比利时、荷兰和德国对堆肥中重金属有较为严格的限量,参考德国腐熟堆肥中部分重金属限量标准,经过分析比较,鸡粪中zn、cu、cr、Cd、Ni的超标率分别为31.9%、23.4%、21.3%、66.0%、57.4%;猪粪中zn、Cu、Cr、cd、Ni、№超标率分别为58.6%、69.O%、  10.3%、  51.7%、  24.1%  和3.4%;牛粪中zn、cu、cr、cd、Ni超标率分别为4.8%、9.5%、2.4%、38.1%和21.4%;羊粪中 zn、Cd、Ni和Hg的超标率分别为6.7%、20.0%、20.0%和6.7%;作物秸秆、糠醛渣等有机废弃物中zn、Cu、cd、Ni、№的超标率分别为3.2%、3.2%、38.7%、22.6%和6.5%;堆肥中Zn、Cu、 Cr、Cd、Ni、Hg的超标率分别为16.7%、8.3%、16.7%、83.3%、41.7%和16.7%。这些样品中的 Pb含量都不超标。污泥虽然各种重金属的平均含量都比较高,但因我国农用污泥重金属含量标准的指标远高于德国的腐熟堆肥标准,所以8个污泥样品中,只有一个样品zn含量超标。

当前有机肥的质量与上个世纪90年代初相比,部分重金属的含量有所增加。其中鸡粪和猪粪中 zn、cu、cr、Cd、As、Hg增加较多,牛粪中zn、 cu、As、Hg含量增加,羊粪则变化不大。秸秆中所有重金属含量的变化不大,仅略有增加,但堆肥中zn、Cu、cr增加2~4倍。由于饲料添加剂用量增加和标准不严,目前我国畜禽粪便的重金属污染问题令人担忧。

1.2.2畜禽粪便的有机污染状况

畜禽粪便中的有机污染物主要通过饲料添加剂进入,由于养殖场添加相关物质往往是保密的,抗生素等有机物的投入数量目前尚无法估计。

抗生素类促生长剂大多数在畜禽体内有残留现象,并且当残留量达到一定水平时就不会再继续累积,且在停止饲喂含抗生素饲料后经一段时间,便可由动物机体本身代谢排出,通过粪便进入环境。我国的研究也已经证实有机肥中存在POPs(持久性有机污染物),如多环芳烃、有机氯类等。但对其危害目前尚无人深入研究。

1.3有机肥利用状况

我国素有利用有机肥的传统。早在3000多年前的春秋时期,我国的农民就开始应用有机肥。到了汉代,已有有机肥10多种,并开始应用种肥、基肥、追肥等不同的施肥技术。南宋陈敷的农书云:“若能时加新沃之土壤,以粪治之,则益精熟肥美,其力当常新壮矣”。这种地力常新的理论,指导着我国农民在几千年的农耕中,努力开拓有机肥源,大量使用有机肥料,一方面保护了土壤肥力,做到了地力长盛不衰,另一方面形成了无废物排放的农业循环经济,保护了农村环境的安全。到了清代,据杨双山的“知本提纲”,我国已有有机肥10大类100多种_6 J。直到近代,因为化肥的使用,有机肥才逐步让出了一统天下的地位。但在上个世纪50~60年代,有机肥仍占有主要地位。据农业部农技推广中心的数据,有机肥在肥料总投入量中的比例为:1949年99.9%,1957年91.O%,1965年80.7%,1975年66.4%,1980年47.1%,1985年43.7%,1990年37.4%。据李家康的研究,这一比例在1995年降至32.1%,2000年继续降至30.6%。再据《2004年中国环境状况公报》公布的数字,2003年全国有机肥施用量仅占肥料施用总量的25%。总之,我国有机肥的施用比例已经降到了严重的程度。

我国农业科技人员普遍认为,有机肥以占50%左右的比例为好,高产田可以低一些,化肥与有机肥的比例约为60:40,而低产田还应更高一些,化肥与有机肥的比例约为40:60。由此可见,目前有机肥的施用比例是很不恰当的。

从有机肥的基本资源量来看,畜禽粪便和秸秆是最主要的有机肥资源,其养分含量约占有机肥养分总量的90%,而且数量一直在迅速增长,其他种类的有机肥资源量或利用量则在下降,如绿肥、河湖淤泥、熏土、生活垃圾与污水、海肥等。这些有机肥料除绿肥在一些地方还起着重要作用外,其余的已不再是有机肥的主要种类。所以,抓好畜禽粪便与秸秆的利用是最主要的任务。

2我国有机肥施用比例下降的原因分析及思考

合理施用有机肥料一方面可以增加土壤有机质含量和多种生物活性物质,改善土壤物理、化学和生物学性状,提高土壤肥力;另一方面能够为作物提供渐进、持续、全面的养分供应,不仅可以增加作物产量,而且还能够改善农产品品质。有机肥和无机肥料配合施用,还可以提高化学肥料的利用率和利用效率,在不降低产量的情况下,减少化肥的用量。但是在有机肥资源量不断增长的情况下,我国有机肥的施用比例却不断下降,并形成了严重的危害。首先,有机肥是最有效的消纳农业废弃物资源的手段,有机肥利用不足使得农业废弃物大量堆积,养分流失,污染环境,据10余个省的调查资料,在农村面源污染中,农业废弃物所占份额达到35%~40%;第二,长期不施或少施有机肥,会造成土壤肥力下降,对原本就质量不高的我国耕地形成了致命的威胁,如我国东北的黑土等部分土壤因长期有机肥施用不足,土壤肥力的减退已经发展得十分严重,又如我国钾矿资源稀缺,钾素化肥用量较低,有机肥原本是钾素的主要补充来源,因有机肥施用不足,我国土壤与作物的缺钾问题日趋严重;第三,在有机肥利用不足的情况下,为了获得较高的产量,化肥用量不断增加,化肥利用率和利用效率大幅度下降,不仅浪费了生产和进口化肥所消耗的大量能源和外汇,同时过高的化肥用量已成为农业生产中的第一大支出,大幅度提高了产品成本,降低了农业经济效益、产品竞争能力和农民经济收入,影响了农业的可持续发展。

既然有机肥的施用对我国农业生产与农村发展有着重要的意义,我国也有越来越多的农业废弃物可供制造有机肥,为什么有机肥的施用比例却越来越低,致使宝贵的资源成为了污染源呢?其原因有:

2.1直接的原因

2.1.1  有机肥的生产、使用及有关配套技术滞后

传统的农家肥积制与使用技术费工费时,又脏又累,不符合当前省工高效的需求,所以越是在劳动力价值较高的发达地区越是受到农民的抛弃;在贫困地区,虽然劳动力价值较低,农民还愿意从事这类劳动,但由于经营规模小,农民大多缺乏机械装备,运输和使用这些重量和体积巨大的有机肥(包括传统的土杂肥、堆沤肥、沼气肥)存在困难。

随着种植业、养殖业的专业化、规模化进程,一些地方的农民不再饲养畜禽。由于缺乏氮源,实施传统的堆沤积肥难以进行,推广沼气也存在困难。

大多数农民缺乏大型农业机械进行田间作业,秸秆利用技术特别是秸秆直接还田的病虫害防治技术也还存在不足,妨碍了秸秆还田的普及。

绿肥经济价值不高,并需要一定的投入,有的还要占用作物的生长季,在有化肥充分供应的情况下,绿肥面积也就不断减少。

2.1.2农民使用的土地属集体所有,虽然实行了长期承包,但农民大多缺乏稳定感,因而对培肥土地的积极性不高。有机肥除具备化肥那种给作物提供养分的功能外,还具备培肥土壤的功能,如果完全不考虑后者,那么对有机肥的投入在经济上很可能还不如化肥合算,这也就是农民重视化肥轻视有机肥的根本原因。

2.1.3农业废弃物的质量下降,用于有机肥存在一定的风险。如农村的生活垃圾,过去几乎不存在什么有害成分,可全部用作土杂肥。现在由于生活方式的改变,生活垃圾中的金属、玻璃、塑料等等越来越多,又缺乏分类收集的意识与条件,所以现在几乎完全被排除在有机肥之外;又如畜禽粪便,现在大多均饲喂配合饲料,而配合饲料中配制有抗菌素及铜、砷等化合物,长期施用这种有机肥,可能对土壤造成污染。

2.1.4有机肥产业化步履惟艰。有人一度把增加有机肥使用的希望寄托在有机肥的产业化上,也确曾发展了一批利用畜禽粪便或秸秆工厂化生产有机肥的企业,但是一方面由于国家缺乏对这类利用废弃物生产农用产品的优惠政策,另一方面企业又要追求利润,所以绝大多数有机肥产品的价格过高,推广使用受到很大限制。

2.2深层次的思考

如果对上述问题进行深层次的思考,我们可以发现,问题的产生主要在于:在我国农村变革与经济发展过程中,对农业生产经营体制变化中产生的新矛盾,缺乏应对措施。当农村经营规模缩小、专业化生产加强、青壮年男劳动力减少、劳动力价值提高以后,有机肥技术与政策却没有与之相适应的变化。

首先,有关有机肥的科研工作严重滞后。近20多年来,有关有机肥的科研项目与经费极少,科研队伍不断萎缩,“九五”以后甚至完全停止了这方面的研究工作,目前各级农业科研机构中几乎没有有机肥研究的组织与人员。不去研究,怎么会有适应当前需要的有机肥新技术与新设备呢!

第二,有关有机肥的管理工作不到位。如考虑粪便消纳容量的畜禽养殖场合理布局,养殖场的环境控制与管理,畜禽饲料的有害物控制,农村生活垃圾的分类收集与处理,耕地地力的保护政策等等重要问题都没有得到解决,增加了废弃物利用的难度。

根源就是只重视产量与产值。只要产量与产值得到提高,不管土壤肥力是否衰退,环境是否污染。在这种思想指导下,具良好土壤培肥功能、环境保护功能的有机肥自然得不到应有的地位。于是形成了我国农业产量不断上升,而土壤退化却不断加剧,农村环境不断恶化。

3我国有机肥发展的前景

发展有机肥既是提供作物营养、实现农业增产增收的需要,也是保护土壤肥力与农村环境、实现农业循环经济的需要。所以,有机肥不是要不要发展,而是如何加快发展的问题。我国农民有施用有机肥的传统,也有越来越多的农业废弃物资源可供用于有机肥开发。我们完全有条件大幅度提高有机肥的施用比例,实现农业的可持续发展。

2003年我国农田养分总投入量为6000万t左右。如农田养分总投入量在我国人口与农业产量达到最高峰时提高到10000万t,若保持目前化肥与有机肥比例,化肥的用量将达到7500万t,我国的农田将不堪重负,如果将有机肥比例提高到50%,化肥用量将只有小幅度增加(由4411.6万t增加至5000万t)。而有机肥总量达到5000万t以后,农业废弃物的利用率也只占当年废弃物的60%。70%,是完全可以实现的。为此,我们应该将实现农业废弃物利用率60%一70%,有机肥施用比例50%,作为我们的努力目标。

由于我国有机肥资源已经发生了巨大的变化,因而在开发利用策略上也应该相应变化。

作物秸秆量随着产量的增长而不断增长,同时又随着农村能源状况的改善而越来越多地减少了燃料消耗,可以更多地用于有机肥开发。我国目前每年产生的秸秆总量约为6亿t,其中含氮磷钾养分量为1600万t。据刘更另主编的“中国有机肥料”书中提供的数据计算,秸秆的氮磷钾比例约为1:0.41:1.22,而据包雪梅的文章,1998年的秸秆量为6.8亿t,含氮磷钾养分2058万,2000年的秸秆量为6.73亿t,含氮磷钾养分2098.5万t。秸秆的氮磷钾比例约为1:0.32:1.92 。虽然数据有一些差别,但都反映出秸秆中的钾含量较高,对解决我国钾肥资源不足有重要意义。目前,秸秆中大约只有30%用于有机肥,而有30%被焚烧,10%长期堆放于田边地头,如将这两部分利用起来,秸秆有机肥将增加一倍以上。秸秆作为有机肥利用有多种方法,如过腹还田、堆沤、直接翻压还田、秸秆盖田等,其中直接翻压还田与盖田是最值得推广的方法。但是这都是适于机械操作的,单纯手工操作极为费力,我国目前农业经营规模小,机械装备差,因而限制了秸秆的合理利用。近年,河北等地参照机械化收割小麦的经验,出现了一些农户购置有关机械装备,对其他农户进行秸秆粉碎还田的有偿服务。这是一个值得大力总结与推广的好方法。除了解决机械装备问题以外,对于因秸秆还田而增加的病虫草害,也需要研究提出更好的防治办法。

畜禽粪尿的资源量也是随着畜牧业的发展而迅速增长,2003年已经达到35.25亿t,其氮磷钾养分含量为4741.45万t,氮磷钾比例为1:0.53:1.08,其磷钾比例也远远高于现在的化肥施用比例,对缓解我国磷钾肥不足也有重要意义。我国目前畜禽粪尿的利用率不高,特别是大中型养殖场的畜禽粪便利用率很低。据在一些大城市郊区的调查,利用率一般不到20%,如北京市的畜禽粪便加工处理能力仅有22万t,处理率仅为3%。对于这部分资源,目前正在致力于发展工厂化加工,生产商品有机肥进行销售,但是由于生产成本较高,商品有机肥产品只能用于那些高附加值的农产品生产,应用范围受到限制。所以,最好的办法是简单沤制发酵后直接在田间利用。这就需要研制出配套的发酵设备与方法、运输工具与施用技术,并解决相应的管理问题,如养殖场的合理布局与服务半径,养殖场与农户的施肥服务关系等等。只是对于那些规模过大造成畜禽粪便消纳半径过大,致使直接应用不够经济的养殖场,则以生产商品有机肥为主要利用方式,但也需要采取一些配套措施,如改水冲为干清粪,以减少有机肥生产过程中脱水的能源消耗,大幅度降低生产成本。另外,畜禽粪便的有害物含量过高问题日益严重,严格控制饲料添加剂的标准,加强质量管理,是我国发展畜禽粪便利用的重要前提。

沼气近年发展较快,沼渣沼液也是良好的有机肥。但是目前沼气肥的发展遇到了两个问题,一是多数经济发达地区的畜禽养殖模式已转向规模化、工厂化饲养,大部分农户缺少畜禽粪尿作为氮源,在没有合理碳氮比的条件下,沼气的产出率很低,影响了沼气的发展;二是沼渣沼液用于农田施肥需要一定的运输工具与较高的劳力投入,许多农户无法将这些沼气肥特别是其中的沼液运往田间应用,往往就直接排到沟渠之中,反而造成了新的污染。这也就是沼气现在只在我国中西部那些保持畜禽户养及劳动力充裕的贫困地区得到较为正常发展的主要原因。发展沼气是利用人畜粪尿与秸秆等废弃物获取能源与肥料的好方法,应采取针对性措施大力加以发展。一是解决沼气肥的运输与施用困难,研制专用工具,并鼓励发展类似小麦收割服务那种沼气肥施肥服务的专业户;二是在大中畜禽养殖场和小城镇发展大中型沼气生产,对农民进行能源与肥料供应服务。

农村生活垃圾与生活污水原本也是传统的有机肥肥源,但现在已经基本上退出了有机肥的行列。减少了有机肥的来源固然是一种损失,更严重的问题是造成了环境污染。据科研单位的调查,我国目前农村的面源污染中,35%一40%来源于畜禽粪便,10%一15%来源于化肥,而50%来源于村镇的生活垃圾与生活污水。所以,即使从治理环境污染的角度,也应该采取措施。当然,对垃圾可以采用填埋的方法,但却浪费了资源,最好的办法还是推广垃圾分类收集与利用,对污水可以采取建设小型污水处理设施的方法,也可以通过发展沼气予以解决。

绿肥本是我国传统的有机肥,由于耕地面积的减少与粮经作物种植任务的压力,我国绿肥种植面积不断缩减。1976年绿肥面积一度达到1300万 hm2,而目前乐观的估计也只有400。530万hm2。根据我国目前的现实,再进一步扩大绿肥面积有很大困难,但也应该采取措施提高现有面积上的绿肥生产水平,搞好绿肥品种的提纯复壮,提高绿肥的种植、保藏与利用技术,并研制与推广一批粮肥、经肥兼用型绿肥品种。

除以上几种主要的有机肥种类外,其他传统有机肥种类目前均已不占重要地位,估计今后也不再会成为主要的有机肥种类。如饼粕现在主要用于饲料,草木灰随着农村能源的变化已经越来越少,污泥则养分含量低、使用成本高,环境污染的危险性大。此外,城镇、工矿的污水、垃圾与废渣等,虽然数量巨大,具有一定的有机肥利用前景,但是必须首先解决有害成分过高的问题,并在严格监控、充分保证使用安全的前提下才能作为有机肥施用。

综上,虽然我国一些传统有机肥种类正在逐步消失,但随着农业生产的发展,我国有机肥的资源量仍在增长。今后我国的有机肥发展应以作物秸秆与畜禽粪便的利用为主,并努力恢复农村生活垃圾与生活污水的利用,同时在现有面积上提高绿肥的种植与利用水平。通过提高上述资源的利用率,在保证有机肥质量的基础上,大幅度增加有机肥的数量,使之达到5000万t养分的年施用量,与化肥形成1:l的施用比例,实现合理的施肥策略。

(作者:生物有机肥)

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