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1、我国农业废弃物资源化利用的现状与发展 高丹 1 李国学 1 姜文娟 1 （1 中国农业大学资源与环境学院，北京 100193） 摘 要：农业废弃物既是农业环境的主要污染源，又是可再生的生物资源。本文阐述了我国农业 废弃物能源化、肥料化、饲料化和材料化等的利用现状，概括了当前农业废弃物资源化利用中 存在的一些问题，并探讨了循环农业形式下农业废弃物资源化利用的发展前景。 关键词：农业废弃物；资源化；利用现状；循环农业 Comprehensive utilization and development of Agricultural Residues in China Gao Dan 1 Li Gu
2、oxue 1 Jiang Wenjuan 1 (College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193) Abstract: Agricultural residue is polluting the agriculture environment，but also a kind of renewable biological resources. The utilization status of agricultural residue as energy，
3、fertilizer，feed and material were reviewed. The deficiency of agricultural residue comprehensive utilization was summarized，and the development prospect of agricultural residue utilization under circulatory agriculture was discussed. Key words: agricultural residue；comprehensive utilization；utilizat
4、ion status；circulatory agriculture 1 引言 农业废弃物(agricultural residue)是指在整个农业生产过程中被丢弃的有机类物质，主要包括： 农林业生产过程中产生的植物残余类废弃物，畜牧渔业生产过程中产生的动物类残余废弃物， 农业加工过程中产生的加工类残余废弃物和农村城镇生活垃圾等。通常我们所说的农业废弃物 主要指农作物秸秆和畜禽粪便 1 。 近年来，随着种植业、养殖业的迅速发展，中国已经成为世界上农业废弃物产出量最大的 国家 2,3 。目前我国每年产生畜禽粪便 26.0 亿 t，农作物秸秆 7.0 亿 t，蔬菜废弃物 1.0 亿 t，乡 镇 生
5、活垃圾和人粪便2.5 亿t，肉类加工厂和农作物加工场废弃物1.5 亿t，林业废弃物（不包括薪 炭 林）0.5 亿t，其他类的有机废弃物约有0.5 亿t 4 ，其中畜禽粪便和农作物秸秆产生量居于首位。 农业废弃物的大量产生带来一系列的生态破坏和环境污染问题。我国是农业大国，也是农 作物资源最丰富的国家之一 5 ，然而我国秸秆资源浪费严重，简单的焚烧增加了空气污染指数， 严重地污染大气环境；畜禽粪便年排放量也呈现出逐年增加的趋势（表1），这些有机废液、废 物未经处理随意排放，尤其是畜禽养殖场和养殖小区产生的粪便数量大而且集中 6 ，不仅造成严 重的资源浪费，而且造成严重的水体污染、有机污染和生物污
6、染，直接导致面源污染和水体富 营养化。相关资料显示，2000年全国禽畜粪便进入水体流失率高达25 %-30 %。另外从畜禽粪便 的土地负荷来看，我国总体的土地负荷警戒值己经达到0.49 7 。随着中国养殖业的进一步发展， 畜禽粪便排放量还会进一步增大，由此造成的环境污染将会更加严重 8-10 。 表1 不同年份全国畜禽粪便排放情况 11 年份 全国畜禽粪便总量（亿t） 相当于同期工业固体废弃物的倍数 1999 19.0 2.4 2000 17.3 2.72002 18.84 3.4 2004 27.0 2.2 2008 30.0 5.0 从资源经济学的角度来说，农业废弃物既是农业环境的主要污染
7、源，同时又是巨大的可再 生生物资源 2 。它本身就是某种物质和能量的载体，是农业生产和农村居民生活中不可避免的一 种非产品产出 12 。因此处理农业废弃物的根本途径在于资源化利用 13 ，这对于保护生态环境， 推动农业可持续发展和增强中国农产品市场竞争力具有重大意义。 2 农业废弃物资源化利用现状及存在问题 数以几十亿的农业废弃物已经成为中国最大的潜在资源库 14 。表2显示的是畜禽粪便中主要 的可利用成分 15 ；表3显示的是不同秸秆类型中几种营养元素的含量情况，秸秆中还含有大量 粗蛋白质、粗纤维、木质素等，这些成分是农作物生长所必需的营养物质。因此充分研究和利 用农业废弃物，不仅可减少资源
8、危机，还能带来可观的生态效益、经济效益和社会效益 16 。 表2 畜禽粪便中主要可利用成分 种类 干物质含量（%） 可利用氮/(kgt -1 ) 总磷/(kgt -1 ) 总钾/(kgt -1 ) 牛粪 6.0 0.9 1.2 3.5 猪粪 6.0 1.8 3.0 3.0 肉鸡粪 60.0 10.0 25.0 18.0 蛋鸡粪 30.0 5.0 13.0 9.0 表 3 主要作物秸秆几种营养元素含量占干物重 (%) 2.1 农业废弃物资源化利用现状 近年来，以农业废弃物的循环利用为纽带形成的高效生产模式被广泛应用在生产实践中。 相关调查数据表明，我国秸秆资源十分丰富 17 ，约占全世界秸秆总量
9、的30左右，农业投入要 素有50%左右转化为农作物秸秆。秸秆资源的浪费，实质上是耕地、水资源和农业投入品的浪费， 因此充分利用秸秆资源非常重要 18 。据农业部有机肥调研结果统计，2006年我国秸秆直接还田 31.8，堆沤还田9.1，过腹还田21.4%，烧灰还田24.1%，剩下的13.5%作为废弃物堆弃在田间 地头、房前屋后，或露天焚烧，尤其是在粮食主产区情况更为严重，既浪费了资源，又造成了 环境污染 6 ；畜禽粪便传统堆沤70.2；工厂无害化处理10.6%；闲置放弃15.9%；其他3.2%。目 前，农业废弃物资源化利用方式主要集中在肥料化、饲料化、能源化和材料化等几个方面。 秸秆种类 N P
10、 2 O 5 K 2 O Ca S 麦秸 0.50-0.67 0.20-0.34 0.53-0.60 0.16-0.38 0.123 稻草 0.63 0.11 0.85 0.16-0.44 0.112-0.189 玉米秸 0.48-0.50 0.38-0.40 1.67 0.39-0.8 0.263 豆秸 1.30 0.30 0.50 0.79-1.50 0.2272.1.1肥料化 农业废弃物中含有大量的有机物及丰富的氮、磷、钾等营养物质，是农业可持续发展的宝 贵资源。将废弃物经过适当的处理制成肥料，是良好的农用肥源。目前，在我国应用较多的是 采用堆肥法，通过调节碳氮比，控制适当的水分、温度、
11、氧气、酸碱度使畜禽粪便和秸杆等农 业有机废物发生生物化学降解 19,20 ，形成一种类似腐殖质土壤的物质，可以用作肥料和作为土 壤改良剂；也可以将高温堆肥产品经杀灭病原菌、虫卵和杂草种子等无害化处理和稳定化处理 后与经粉碎后的氮肥、磷肥、钾肥混合后，经筛分、干燥制成颗粒化复合肥 5,12,21 。所有农业废 弃物都可以经 1 堆肥发酵后形成有机肥还田，农田使用这种有机肥后土壤有机质增加，结构改善， 可以减少50%的农药化肥施用量，减少开支，且农产品质量提高，可以发展为无公害绿色食品 22 。 但国内农业废弃物好氧发酵资源化利用却始终未能得到很好的推广，其原因主要在于没有高质 量的生物有机肥品种
12、和统一的生物有机肥商品标准 23 。而且常规堆肥处理过程中有NH 3 的损失， 不能完全控制臭气，所耗时间也很长 24 。赵京音等提出采用发酵仓加上微生物制剂的方法，可 以减少NH 3 的损失并能缩短堆肥时间 25 。 2.1.2 饲料化 秸秆的开发利用前景非常广阔 6 。从作物秸秆的营养特点分析，其蛋白质、可溶性碳水化合 物、矿物质和胡萝卜素含量低，而粗纤维含量高，可作为畜禽饲料应用。秸秆大多可以直接饲 喂，通过简单的技术处理使秸秆变软熟化，可提高其营养利用率和消化率 26 。目前，我国常用 作饲料的农作物秸秆包括稻草、麦秸、玉米秸、谷草、薯秧和花生秧及相应的秕壳等。 畜禽粪便含有丰富的营养
13、成分，最适合于反刍动物 27 。畜禽粪便经适当处理可杀死病原菌， 改善适口性，并能提高蛋白质的消化率和代谢能 1 。国外畜禽粪饲料化早已商品化，我国畜禽粪 便饲料也已开展多年，积累了一些经验 5 。畜禽粪便饲料化方法主要有以下几种：干燥法、青贮 法、需氧发酵法等。 2.1.3能源化 近年来，随着经济的发展和农村能源建设，我国农村地区能源消费的数量、种类和结构发 生了巨大的变化。农业废弃物能源利用方式逐渐由传统的低效率燃烧向优质化和高效化方向发 展，目前常采用的厌氧消化法是一种有效处理粪便和资源回收利用的技术 28 。主要模式是以畜 禽粪便、秸杆等农业废弃物为原料，经厌氧发酵可以产生以CH 4
14、为重要成分的沼气。我国在不断 的研究和推广中形成了沼液直接肥田，沼渣养鱼的养殖、种植和渔业紧密结合的物质循环生态 模式 5 。它不但能解决中国广大农村燃料短缺和大量焚烧秸杆的矛盾，还能消除臭气、杀死致病 菌和致病虫卵，解决大型畜牧养殖场的畜禽粪便污染问题 29 。此外，通过气化器也可以将秸秆 等农业废弃物气化成可燃烧气体，为农户输送优质能源 30 。另外将能量密度较低的废弃物转化 成密度高、品质高的液体燃料，也是一种循环利用的方式，主要包括生物酒精、生物甲醇、生 物柴油等 31 。 2.1.4 材料化 利用农业废弃物中的高蛋白质资源和纤维性材料生产多种生物质材料和生产资料是农业废 弃物材料化利
15、用的主要方式 1 。秸秆是高效、长远的轻工、纺织和建材原料， 其表面密度小、 韧性大、抗拉、抗弯、抗冲击能力强 12 ，是很好的工业材料。我国是开展秸秆工业利用较早的 国家之一，但由于科技的滞后，发展较慢，致使我国 秸杆的工业利用比例很小。我国秸秆作 为工业利用的量约2400 万t，只占我国秸秆总量的4.5 %左右。造纸和建材是我国秸秆工业利用 的主要行业，造纸用秸秆约2000 万t，占秸秆工业利用总量的83 %；作为建材的轻型板材用秸秆约316 万 t，占秸秆工业利用总量的14 %。 2.1.5食用菌栽培 利用农作物秸杆、棉籽皮、树枝叶、畜禽粪便等废弃物按一定比例粉碎混合，经热蒸、消 毒、发
16、酵、化学处理后可用来栽培食用菌，栽培效果好，栽培出的食用菌营养价值高 32 。我国 的食用菌产业从20世纪70年代中期开始有了迅猛的发展。统计资料表明，我国2002年食用菌产 业的总产值在粮、棉、油、果、菜之后，排在第六位，是重要的出口创汇产品。据不完全统计， 目前国内利用废弃物生产的食用菌品种已达20多种，一般品种和名贵品种都有涉及。我国用麦 秸或玉米秆、棉秆栽培草菇、平菇技术已得到广泛应用。此外，食用菌产业对农业废弃物吞吐 量大，培养一季菇，所需的原料相当20倍菇面积的农田产生转化的废物。上海农学院一项测定 证明，秸秆栽培食用菌的氮素转化效率平均约为20.9 %，是一条开发食用蛋白质资源，提高人民 生活水平的重要途径 33 。 另外，废弃的基质物料栽培食用菌产生的菇渣，由于菌体的生物降解作用，氮、磷等养分 的含量也显著提高，可以再还田利用，作为优质肥料用于农业生产，不仅充分利用了作物秸秆， 而且增加经
