农业废弃物利用技术四种技术可以从哪些方面比较

农业废弃物利用技术四种技术可以从哪些方面比较

答
　　农业废弃物包括植物类废弃物（农林生产过 程中产生的残余物）、动物类废弃物（牧、渔业生产 过程中产生的残余物）、加工类废弃物（农林牧渔 业加工过程中产生的残余物）和农村城镇生活垃 圾等四大类。通常农业废弃物主要指农作物秸秆 和畜禽粪便。我国的农业废弃物呈现出四大特点， 即数量大、品质差、价格低、危害多的污染特点。每 年产生的废弃物数以亿计，同时发生的污染事件也 在逐年增加。农业废弃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讲。 须进行无害化处理，因此成本提高。虽然农业废弃 物资源化与农村生物质能源利用已经开展多年，也 取得了一些成效。但目前我国农业废弃物的利用 率和前几年相比不仅未提高，反而有所降低，秸秆 焚烧和集约化养殖带来的畜禽粪污对环境的污染 日趋严重，农民大多不把它作为一种资源利用，随 意丢弃或者排放到环境中，使本来的“资源”变为 “污染源”，对生态环境造成了很大的影响。 在我国未来20年内实现GDP翻两番和全面 实现小康社会的目标下，如何处理和利用成倍增加 作者简介：孙振钧（1956一），男，教授，博士生导师；研究方向：农业废弃物生物转化与综合利用，农牧生态工程。 基金项目：国家“十五”科技攻关计划研究课题（2004BA516A03）；国家863计划研究课题（2001AA46092）。 万 　 方数据 1期 我国农业废弃物资源化与农村生物质能源利用的现状与发展 7 的有机废弃物是目前“三农”中面临的现实问题， 有必要通过对国内外农业废弃物处理和资源化现 状和发展趋势的分析，找出影响我国农业废弃物资 源化的主要限制因素和技术瓶颈，提出未来20年 农业废弃物资源化和农村生物质能源的发展战略 和重点技术领域，这对真正实现农业废弃物变 “废”为“宝”，消除环境污染，改善农村生态环境， 促进农业的可持续发展具有现实和深远的意义。 分库储存太少，土壤质量下降，导致只能靠大量施 用化肥提高作物产量，化肥施用量越高，其利用率 越低。实现农业废弃物的肥料化利用，生产有机肥 料可以补充土壤养分，并提高土壤中微量元素的有 效性。增加有机肥的施用比例，一方面可减少或缓 解化肥用量，另一方面可提高和保持土壤地力，促 进农业的可持续发展。 1．3解决农村的能源短缺和保护生态环境 我国农村人口占全国总人口的70％以上，生 物质一直是农村的主要能源之一，农村生活用能源 仍有57％依靠薪柴和秸秆。薪柴消费量超过合理 采伐量的15％，导致大面积森林植被破坏，水土流 失加剧和生态平衡破坏。农村的生物质能利用大 多以直接燃烧为主，不仅热效率低（低于10％），而 且大量烟尘和余灰的排放使人们的居住和生活环 境日益恶化，损伤了农民的身体健康。采用生物质 能转化技术可使热效率提高35％一40％，节约资 源，改善农民的居住环境，提高生活水平。“九五” 以来的全国生态农业和生态家园建设的实践已经 证明，有效利用农林废弃物和乡镇生活废弃物，发 展农村沼气等能源工程和生态农业模式，可有效地 促进生态良性循环，减轻对森林资源的破坏，减少 土壤侵蚀和水土流失，保护生物多样性。 1．4生物质能为国家能源和电力紧张做贡献 我国已由石油出口国转变为石油进口国，2000 年，净进口量已达到7 000万t。生物质可通过各 种工艺转化为液体燃料，直接代替汽油、柴油等石 油燃料，作为民用燃料或内燃机燃料。而同期我国 含农业废弃物在内的生物质资源量达7亿t标准 煤，2020年的生物质资源量至少可达到15亿t标 准煤。如果将其中的50％用于生产液体燃料，即 可为我国石油市场提供2亿t液体燃料。另外，如 果能采取种植能源植物（能源作物和能源林）等措 施发展我国的生物质资源，可促进农业结构的调 整，增加农村就业机会和农村居民收人，对振兴农 村经济具有重要意义。 农林废弃物生物质能可以在填补农村电力供 应缺口方面做出贡献。1999年，我国电力生产总 量为12 600亿kW?h，人均用电不到1 000 ， 1我国农业废弃物资源化利用的意义 1．1消除日益严重的环境污染 目前，我国是世界上农业废弃物产出量最大的 国家，每年大约有40多亿t，其中畜禽粪便排放量 26．1亿t，农作物秸秆7．0亿t，废弃农膜等塑料 2．5万t，蔬菜废弃物1亿～1．5亿t，乡镇生活垃圾 和人粪便2．5亿t，肉类加工厂（包括肉联厂、皮革 厂和屠宰场）废弃物0．5亿～0．65亿t，饼粕类 0．25亿t，林业废弃物（不包括炭薪林），每年约达 3 700万m3，相当于1 000万t标准煤。过去，我国农 民将农业废弃物作为有机肥使用，在促进物质能量 循环和培肥地力方面发挥了巨大的作用。但是，随 着市场经济的发展，农业废弃物转化为有机肥料面 临一系列新的问题和严峻的挑战。一方面废弃物 成分发生了很大变化，同时，种植业逐渐转向省工、 省力、高效、清洁的栽培方式，传统的有机肥料积、 制、存、用技术已不能适应现代农业的发展。因此， 农业废弃物不再受欢迎，成为严重污染生态环境的 污染源。主要表现在：①臭气、秸秆焚烧、温室气体 排放，加剧了空气污染；②重金属和农药、兽药残留 污染土壤，增加环境生物的耐药性；③农业“白色 污染”严重影响土壤正常功能；④污水横流增加面 源污染和水体富营养化；⑤病毒传播，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质量 我国用占世界10％的耕地面积养活占世界 22％的人口，并保持地力不衰，在某种意义上应归 功于有机肥料的施用。但是，随着农业生产日益集 约化，生产资料投入的增加，农业生产有了飞跃的 发展，传统的有机肥料面临被抛弃的境地。同时根 据全国化肥试验网肥料长期定位试验和国家土壤 肥力与肥料效益监测资料显示，近年来，耕地土壤 有机质含量有下降趋势，土壤缓冲能力减弱，抗灾 能力衰退；化肥利用率低；土壤肥力降低。土壤养 kW?h／ 人?a，只有韩国的1／5左右，而人均生活用电更 低，只有110 kW?h／人?a左右。尤其农村电力 供应缺口更大。要实现2020年国民经济翻两翻的 目标，保障电力供应是必备条件。因地制宜地利用 当地生物质能资源，秸秆、薪柴、谷壳和木屑等，建 万 　 方数据 8 中国农业科技导报 8卷 立分散、独立的离网或并网电站拥有广阔的市场前 景。如果用当前农林废弃物产量的50％作为电站 燃料，可发电4 000亿kW?h，占目前我国总耗电 量的30％左右。 杜绝它的产生，随着农业的发展，其总量只能增加。 在20世纪80年代以前，我国农业废弃物量少而分 散，几乎不存在农业废弃物污染环境的问题。当今 的农业废弃物污染主要是集约化农业使废弃物大 量集中，超过环境消纳能力的结果。按照环保部门 的“末端治理”方法，治理效果不佳，要达到排放标 准，治理费用很高，农业成本提高，不利于农业的发 展。国外的养殖场建设规模已经向中小型发展，并 且必须和一定的消纳土地或处理设施相配套才能 批准。源头控制就是控制养殖规模。全程治理包 括产前的饲料、产中的养殖工艺和方法、产后的粪 污处置与处理。提高饲料利用率，改革养殖工艺， 减少固体废弃物中氮磷含量，减少污水的产生量、 化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）的排放量。 做到既有利于养殖业的发展，又消除粪污对环境的 污染。 2国内外现状和发展趋势 2．1循环经济理念正在催生“废弃物”为新的 产业 废弃物产生于一、二、三产业，但不依属于任何 产业。资源的最优化配置和废弃物的循环利用是 循环经济技术体系的核心。废弃物需要上升到一 个产业地位才能与之相适应。本报告明确提出废 弃物为“第四产业”的概念。农业废弃物的资源化 作为农村循环经济的重要组成，将会成为农业与农 村持续发展的基础乃至农村小康社会建设的重要 环节。农业废弃物的资源化从一项污染治理和环 境保护技术和策略提升为循环农业和循环经济的 高度。这直接关系到农业的可持续发展和农村小 康社会的建设。废弃物循环利用一循环农业一循 环经济是废弃物产业发展的方向与目标。 2．2 2．4农牧结合、生态循环是最简单有效的办法 欧美国家的种植制度多为一年一季，收获时， 在联合收割机后面悬挂秸秆粉碎机或直接悬挂深 翻犁翻入土壤内，直接还田。美国从20世纪40年 代开始研究覆盖免耕技术，现有70％的耕地实行 农作物秸秆免耕覆盖种植。也有的农场将秸秆青 贮发酵，用作饲料，过腹还田。在西欧各国对农作 物秸秆的利用情况较好，大约有20％的秸秆被用 作饲料。据联合国粮农组织统计资料表明，美国约 有73％的肉类是由草转化而来的，澳大利亚约 90％，新西兰高达100％。由此可见，“秸秆一畜牧 业”的农牧结合方式是最简单而有效的农作物秸 秆资源利用方式。从养殖业发展看，发达国家的畜 禽饲养多以个体农场的生产方式进行，规模以中小 型为主。废弃物处理的方式主要是干清粪和水冲 式，利用方式主要是通过堆肥和厌氧发酵无害化处 理后，直接用于农田和草地。 2．5食品安全使农业废弃物资源化面临新的机遇 和挑战 食品安全已经成为农业与人类生存、经济发展 和社会稳定息息相关的世界性问题。除了农药残 留和动物抗生素残留问题外，近年来，欧洲被疯牛 病、口蹄疫、猪瘟和二恶英以及亚洲被禽流感等严 重的动物疫病及食品安全等问题困扰。食品安全 危机终于使无公害农业和绿色食品生产变为农牧 业生产的主流。清洁的动植物生产方式使农业废 弃物的“清洁度”提高，所含的有毒有害物质明显 降低，为农业废弃物的深度开发创造了条件。同时 生态农业的实践指明了变“废”为“宝”的 途径 农业废弃物造成的污染主要是在“生产者一 消费者一分解者”组成的生态链上，分解环节形成 瓶颈，不能形成良性的物质循环和能量流动，过量 堆积而造成污染。我国自20世纪40年代初开展 的生态农业，按生态学和生态工程学的原理，把农 业废弃物的资源化技术作为一种接口技术构建出 了包括“猪一沼一果”、“四位一体”在内的许多生 态农业工程模式，促进了区域环境质量的提高和经 济的发展。实践证明，农业废弃物的资源化技术只 有与生态农业模式结合才能起到事半功倍的功能。 农业废弃物资源化的发展趋势之一就是提升或研 发新的农业废弃物生态技术，按生态循环原理和循 环经济的要求，和其他技术一道优化组装成新的生 态农业工程和区域发展模式，并按不同的区域和生 态类型建立相应的示范基地，在确保资源的可持续 利用、保持生态平衡和改善环境质量的同时，全面 促进农村的经济与社会发展。 2．3 由“末端治理”到源头控制，全程治理方向 发展 农业废弃物，特别是养殖业废弃物是生物代谢． 的产物，和工业废弃物不同，是一种自然产物，无法 万 　 方数据 1期 我国农业废弃物资源化与农村生物质能源利用的现状与发展 9 绿色食品和有机食品生产中对农用化学品（化肥） 的限用或禁用，为以农业废弃物为原料的商品有机 肥等打开市场提供了机遇；但同时，对农业废弃物 的处理和资源化提出了更高的技术要求和质量 标准。 2．6废弃物资源化产品向多元化、材料化和高值 化方向发展 我国农业有机废弃物的产生量大，分散在广大 农村、不易贮运，处理加工利用技术层面低，目前仍 然是以农用为主。预计近5—10年农业废弃物肥 料化、饲料化和燃料化仍然是主要发展方向。但必 须用新的技术和经营理念，克服利用价值低、生产 的肥料和饲料等产品质量差、商品价值低的症结。 农业废弃物综合利用的问题，是世界各国普遍 需要解决的大课题。特别是随着自然资源日趋短 缺和废弃物数量剧增，农业废弃物越来越受到人们 的重视，在市场经济和产业化经营的今天，“老三 样”（还田、青贮、堆肥）已经不适应发展的需要。 以高值化产品开发为目标，对农业废弃物资源综合 利用是其发展趋势之一。利用农业废弃物开发新 型的生物材料、生化产品及替代石化产品和紧缺资 源替代物的研究日益受到重视，极大地拓展了农业 废弃物的资源化领域。