搜索
无害化处理畜禽粪便暨年生产1万吨多元生物有机肥可行性报告中国科学院沈阳应用生态研究所一、目的及意义：我国是发展中国家，人口众多，“吃饭”“喝水”“穿衣”是头等大事，1因此必须优先发展农业。我国国民经济和社会对农业提出的一个基本要求是：要以占世界6.8%的耕地、35%的化肥生产占世界20%的粮食，养活占世界22%的人口，而我国自然资源总量虽大，但相对量小,人均资源占有量与世界平均水平相差较大。我国又是化肥生产与使用大国，2014年全国化肥用量达3980万吨（折纯，以下同），其中用量最大的氮肥达2172万吨，化肥投入占农业生产物资费用的50%左右，每年农民购买化肥支付1400余亿元。根据我国今后人口的增长和粮食增产的发展趋势，参考发达国家单位面积的化肥用量水平，我国对化肥的需求仍保持一个持续稳定增长的势头，预测到2020年可能在5000万吨左右，其中氮肥可能达3000万吨。化肥投入如此之大，但利用率却很低，用量最大的氮肥，每年农民施肥要用去800余亿元，但氮的利用率只在30－35%，磷肥的只有20%-30%，钾肥则为35%-40%，与发达国家相比，低10个百分点左右，每年相当有500亿元的氮肥，农民没有得到回报，便被白白地流失了。氮肥施入土壤后，通过硝化与反硝化，氨挥发，气态氮逸失，给江河水域、地下水、大气层造成严重的污染。随着我国畜牧业的集约化生产程度的不断提高,畜牧业规模日益递增.全国的家禽数量2014年比2006年增加5倍,达80多亿只,猪2014年比2006年增加3.2倍,达44169.1万头；牛增加8倍,达13205.8万头。我国养猪业年排粪量为10.62亿吨。据测算，一个年饲养量为1000头的猪场排至环境中的氨为100吨，磷30吨。全国每年猪粪中氨排放量为1000万吨左右，磷为200万吨左右，这些污染物如不进行无害化处理，将会严重污染周围环境及水源。预计随着人们善食结构的调整，到2020年畜牧业还会有一个较大的发展。畜禽数量的增加，粪便处理的问题，特别是对大城市来说就显得十分严峻。辽宁省的几个大城市，如沈阳、大连等地畜牧业的规模较大。大连某集团鸡存栏量达300万只以上,鸡蛋的供应占大连地区鸡蛋总供应量的50%以上,每天的粪便排泄量达300吨,加上其它养殖户,仅大连地区每天的鸡粪排放量高达800吨以上。沈阳地区的畜禽数量是大连地区的4倍,鸡存栏量1300万只,牛的存栏量达40万头,猪的存栏量达60万头,集约化养鸡场12个,养猪场8个,奶牛基地2个,每天畜禽粪便排放量达2000吨以上,如此大量的畜禽粪便排放对当地的生态环境造成巨大的威胁,如不及时妥善处理将会严重污染环境。另一方面,畜禽粪便又是放错位置的肥料资源，2如果处理好可化害为利、变废为宝。我国是一个蔬菜生产大国。近年来，随着我国蔬菜种植面积的不断扩大，产量不断提高的同时，又面临市场供过于求，蔬菜品质低，食用不安全等问题。尤其是蔬菜中的亚硝酸盐等物质含量超标问题十分普遍。上海，广州等大城市蔬菜中硝酸盐的含量超标5－8倍，消费者食用韭菜等蔬菜及瓜果导致中毒事件时有发生。因此，要解决蔬菜生产中的质量问题，只有通过推行无公害、绿色蔬菜生产，才能优化、提高蔬菜品质，保障消费者身体健康，保护生态环境。近几年我国无公害、绿色蔬菜生产面积迅速增加，得到认证的绿色蔬菜产品逐年增多。可以肯定无公害、绿色蔬菜将成为今后蔬菜生产的方向。目前，一些发达国家人们的饮食结构已逐步向保健型过渡。美国和欧洲各国正在迅速调整饮食结构，由过去以肉食为主转化为素荤搭配，其中蔬菜对人类健康的作用是其他任何食品都不可代替的。因此，全世界蔬菜年贸易额不断增加。我国是世界上蔬菜种类最多，种植面积最大的国家，加之我国自然条件优越，劳动力资源丰富，蔬菜生产成本较低，国内菜价仅为国外的1／5－1／8，因此有较强的竞争力。但我国蔬菜与国际市场对蔬菜的高档化和无害化的要求尚有很大差距。为了解决这一问题，我们认为在种植环节中，农药应使用低毒，低残留的，在施肥方面应使用经微生物复合菌群充分发酵的有机肥再配合适量无机养分，或使用生物有机无机复混肥。这样，既能使作物充分吸收利用而又无不良影响。据有关资料表明，我国每年因施用未经腐熟的农家肥而导致作物减产30%以上。针对这种状况，我所按照绿色食品的质量要求研制出生物有机肥、生物有机复混肥在茄果类蔬菜上进行试验，通过测定各项指标结果表明，与无机肥料对比，生物有机复混肥可以提高茄果类蔬菜的品质，产量不低于无机肥，而且能够达到绿色食品标准；施用生物有机复混肥料还可以培肥地力，改良土壤，经济效益较高，深受广大农民欢迎。二、国内外发展现状及发展趋势：当前，同时面临日益严重的环境和资源问题，世界各国将在实施可持续发展战略的基础上采取大规模的实质性行动，而作为第一产业部门的农业和食品工业将是采取行动的重点领域。美国政府已认识到过度依赖现代化商品投入的常规农业对资源、环境、食品卫生、人体健康造成的潜伏性、3累积性、扩散性的危害，如土壤板结、地下水污染、生物多样性减少等。欧盟国家已开始对化学农药的使用进行更加严格的管理，如荷兰作为一个畜牧业十分发达的国家也对兽药使用制定了严格要求。瑞典政府已做出决定，从2000年开始把10％的耕地转为生态种植，以推动本国生态农业和生态食品的发展。澳大利亚联邦政府提出了可持续发展的国家农林渔业战略，并推出了“洁净食品”计划，首要目标是占领亚洲市场。日本也不甘落后，农林水产省现已推出了“环保型农业”发展计划。我国在种植环节中，农药、化肥是关键，农药使用低毒、低残留的农药，在施肥方面则要求以经有益微生物菌群分解腐熟的畜禽粪便为主。但我国每年因施用未经腐熟的畜禽粪便而使作物遭受损失在30％以上，尤其在苗期烧苗现象尤为严重。因此利用快速分解菌群充分降解发酵畜禽粪便后配制成生物有机肥料，培肥土壤，改良土壤，使之达到作物直接吸收利用而对环境无不良影响是十分必要的。农作物的生长需要各种营养元素的供给，而营养元素的来源主要是施用各种肥料。化肥在农作物增产中起着主要的作用，据联合国粮农组织多年统计资料表明，化肥对农作物增产所起的作用占40％左右，可见在农业生产中，化肥起着举足轻重的作用。但是，化肥施入土壤后，由于化肥自身的性能和土壤环境条件等因素的制约，其当季作物的化肥利用率较低。以用量最大的氮肥为例，我国氮肥利用率只有30％～35％，比发达国家低10个百分点左右；磷肥的当季利用率只有20％～30％；钾肥的当季利用率为35％～40％。化肥利用率低，不仅造成了化肥的大量浪费，而且还会给生态环境带来不良影响。70年代1个纯养分可增产粮食19.6公斤，但到90年代1个纯养分只增产粮食11.4公斤可见并不是施用量与增产成正比关系。实践证明当农业的投入与产出比较低时，会直接影响农民增加投肥的积极性。经测算，当增产的粮食价值与购买化肥的费用的比值VCR2时，才能调动农民增加投肥的积极性。我国投入产出比VCR≈2，所以较难激发农民增施肥料的积极性。总的来看，当今国内外肥料的发展趋势是“四化和两个结合”。“四化”是，肥料的高浓度、多元复合化，专用化，长效化，无公害化；“两结合”是，化学肥料与有机肥料结合，有机、无机肥料与生物肥料结合。即：（一）肥料的高浓度、多元复合化4化肥的高浓度、多元复合化，就是提高肥料中养分的含量，采取多种养分配制成多元复合（混）肥料，以适应现代农业生产的需求。目前世界各国都重视发展高浓度、多元复合（混）肥料的生产，其主要品种有：尿素、重钙、磷酸铵、硝酸磷肥、不同含量的氮、磷、钾复合肥等等。在一些发达国家的肥料用量中，有60％的氮肥，70％～90％的磷肥和钾肥都是以复合（混）肥料的形式提供的。如日本、西欧一些国家，复合（混）肥料用量约占肥料总量的70％～80％以上；美国、南斯拉夫、挪威、英国和丹麦等国占80％以上。我国复合（混）肥料起步较晚，目前复合（混）肥料产量只占化肥总量的20％左右，亟待大力开发和推广应用。复合（混）肥的兴起与发展，能一次施用多种养分的肥料，以充分发挥养分间的交互效应，以取得高产高效的效果。据全国各省的农业试验结果证明，施用复合（混）肥料比施用单一元素肥料，其化肥利用率可提高10％以上，其原因是各种元素在一起可以起到相互配合、相互增效的效果。（二）肥料的专用化当前复合（混）肥料生产中一个重要趋势是，从普通型向专用型方向发展。因为专用复合（混）肥料具有三大特点：一是丰产性，其养分配比是根据不同土壤、不同作物的需肥特点而确定的，针对性强，增产效果好；二是适用于某一作物在某种土壤类型上使用，而不适用于所有作物和所有地区的不同土壤，其它地区若需用这种专用肥料，则应根据当地土壤养分丰缺情况而进行调整；三是灵活性，其氮、磷、钾的配比不是一成不变的，经过多年的应用，某种土壤养分发生了变化，则配方应随之调整。专用肥料是配方施肥、测土施肥的最好体现。（三）肥料的长效化人们对肥料的肥效要求稳而长，也就是肥料施入土壤后，其养分的释放规律要与作物生长期间的需肥规律相协调，并趋于一致，以减少肥料的淋溶及对生态环境的污染，以求取得少投入多产出的效果。同时，肥料的长5效化，实现一次性底施肥，即可保证作物全生育期的养分需要，不需再追施化肥，这样可取得省工、省时、增产等效果。长效肥料技术有以下特点：1.肥效期长，具有一定可控性。长效肥料的供给养分有效期可在120天，可以满足我国绝大多数地区农作物生育期各阶段对养分的需求，并且肥效期的长短在50～120天内可调控，可以按作物及地域的要求进行调整。2.养分利用率高。长效肥料采用了控制释放与保护有效性相结合的技术，使养分释放与作物生长需求相协调，因而提高了利用率。一般可提高化肥利用率10%以上。全国目前化肥总产量（纯养分计）2700万吨，按化肥利用率提高10％计算，则一年可节约出能够被作物直接利用的有效纯养分270万吨，相当于330个4万吨小尿素厂和100个3万吨小磷铵厂一年提供的化肥量，可见实施提高化肥利用率的措施，能给社会带来的经济效益是非常巨大的，而且从另一方面说明了提高化肥利用率的潜力也是巨大的。3.增产幅度大，长效肥料在农作物上的应用增产效果明显，主要有：玉米10％－15％；水稻9％－18％；棉花18.4％－22％；苹果13.5％－20％等平均增产幅度均在10%-15%以上。4.减少对环境污染。长效肥料提高了养分利用率，降低了硝酸盐、亚硝酸盐等对水体与大气的污染，同时也解决了包膜材料的一次性污染。长效肥料已在辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古、天津、广东、新疆、青海等省、自治区推广使用，取得了良好的效果，受到了社会各界的普遍关注和农民的欢迎。最近公布的国家中长期规划中明确提出要发展专用复混型、缓控型肥料。（四）肥料的无公害化改革开放以来，人民的生活水平普遍提高，对生活质量的要求也越来越高，所以发展无公害农产品(绿色食品)是农产品重要的发展方向，特别6是我国加入WTO以后农产品的出口是解决农产品相对过剩的一大出路，但肥料、农药等都要符合国际标准，否则难以打出国门。近些年来由于大量施用化肥，虽然作物产量有了大幅度的增长，但作物的产品品质确呈现出下降的趋势，出现了稻米不香、瓜果不甜、菜炖不烂的情况，目前各种疾病的发生可以肯定的说与人们平时吃的粮食与蔬菜有很大的关系，当然各种化学农药的大量施用更使人们担心食品的安全性，这是当前农业生产出现的新情况、新问题。为此，人们要求肥料不仅要有使作物增产的作用，还要有改善作物品质、提高品质和防病虫害的功能，以及培肥地力、改良土壤等多种功能和作用。（五）化学肥料与有机肥料的结合有机质在土壤中的作用是任何其它元素养分所不能替代的。发达国家在农业上采用休耕法、回归制，即耕地间断种植作物，使耕地有休闲期；收获庄稼时，只收果实，随后将秸杆粉碎后还田施入土壤中。这样作的结果，不仅增加了土壤中有机质含量，而且还改良了土壤。我国由于种种原因，土壤中有机质含量逐年减少，搞好化学肥料与有机肥料结合更有其重要意义。目前，国家颁布了有机无机复混肥料国家标准，说明有机无机结合是肥料施用的必然。（六）生物活性菌与有机无机营养的