堆肥的作用和意义！

堆肥具有多种功能，包括废物利用、减少污染、改良土壤、提高产量、改善品质等。最重要的有两个:一是可以将大量的有机废弃物变成有用的产品，降低环境风险；第二，它可以创造有价值的堆肥产品，可用作土壤改良剂或有机肥产品。

堆肥资源化利用预计我国每年将产生高达55亿吨的有机废弃物，主要是畜禽粪便和秸秆，还有城市和食品工业废弃物，如有机垃圾、生活污泥、糖渣、酒糟等。数据显示，2017年，我国秸秆收集量为9亿吨，秸秆综合利用率约为80%，20%的秸秆未得到有效利用。在一些地区，秸秆焚烧现象仍然严重。据测算，目前我国养殖业每年产生的畜禽粪便总量约为38亿吨。按照70%的收集系数计算，每年需要处理的畜禽粪便量为27亿吨。此外，每年还有约2亿吨有机垃圾、5000万吨城市污泥和数千万吨食物残渣。

有机废物含有丰富的养分。据估计，全国有机肥资源中氮、磷、钾养分储量高达7000万吨，理论上完全可以替代化肥的投入。如果这些有机废弃物的利用率达到50%，可以替代一半左右的化肥。

2017年第二次全国污染源普查公报结果显示，化学需氧量、氨氮、总氮、总磷分别为1067.1万吨、22.44%、46.52%、67.21%，占总量的49.77%、22.52%、67.21%。

因此，科学利用这些有机固体废弃物，不仅可以防止它们污染环境，还可以加快资源的循环利用，减少资源的浪费。当然，开发54人与生物圈129-130期的各种有机废弃物，需要一定的方法、技术和设备，使其达到“减量化、无害化、资源化”的要求。堆肥是各种有机废弃物无害化处理和资源化利用的最有效途径之一，是一种集处理和资源化利用于一体的生物方法。由于其彻底无害，资源利用率高，目前受到广泛关注。

堆肥与农业生产、堆肥与农业密切相关。自古以来，人们就将有机废弃物混合沤制，产品回归土壤，这不仅符合农业可持续发展的方向，也有利于促进农牧业的共同发展，提高人们的生活质量。

将有机废弃物还田到土壤中，首先可以为作物提供一定的养分，促进其生长，因为堆肥中不仅含有大量的氮、磷、钾、钙、镁等营养元素，还含有铁、铜、锌、锰、硼等微量元素，因此是一种全面综合的植物养分供应源；其次，可以改善土壤的理化性质，连续施用有机肥可以逐步增加土壤有机质含量，使土壤生物活性旺盛，提高土壤养分供应能力，抑制土壤病害的发生。而且可以提高作物产量，保证稳产高产。大量施肥试验表明，有机肥与化肥配施能进一步提高不同作物的产量和农业的持续生产力。

据不完全统计，目前我国有机肥的使用比例仅为25%左右，远低于欧美等发达国家的50%。近年来，中国农业主管部门出台了一系列指导意见，如有机肥替代化肥行动计划、高标准农田建设规划等，对有机肥的使用给予了大力支持。从1993年开始，中国农业大学在河北省曲周试验站进行了有机肥在粮田的长期定位试验。27年后，土壤有机质从1.3%增加到3%，平均每亩每年增加0.063%。从1995年到2016年，小麦平均产量增长29.4%，玉米平均产量增长25.4%。中国农业科学院在山东禹城进行了31年的长期定位试验，发现施用有机肥能显著降低土壤容重，增加土壤有机质的含量和储量。

目前，堆肥技术已成为发展生态农业、改善农村环境的重要技术支撑，在秸秆和尾菜综合治理、畜禽粪便资源化利用、商品有机肥开发、有机肥替代化肥等方面发挥着越来越重要的作用。

二、堆肥的历史使命

据史料记载，用有机固体废弃物堆肥的历史已有两千多年。据古籍记载，中国在公元6世纪就出现了“跺粪”，即厌氧粪肥的生产和应用；好氧堆肥的方法最早记载于公元1149年的南宋。这些史料记载也反映出，在中国古代，为了保持土壤肥力，提高农业生产力，满足粮食需求，现代人在有机废弃物的循环利用方面取得了惊人的成就，其利用的范围和程度远超当代。

中国不同历史时期对有机原料的农业利用经历了一个逐步认识和发展的过程。西汉、北魏、南宋、元朝、明朝、清朝等不同阶段的主要农业著作对此都有详细记载。由此可见，中国农民在长期的生产实践中，尤其是南宋和清末，挖掘出了越来越多的有机肥资源。由于人口爆炸，农村各种有机肥资源的综合利用达到了前所未有的水平。挖掘和揭示这些传统堆肥方法的作用，目的不是为了还原这些技术，而是为了警示当代人学习物尽其用的古老思想，珍惜资源，保护环境。相信在乡村振兴再造循环经济的大背景下，现代技术装备将不断发展，取代传统落后的手工做法；也相信会有更多的村庄设立适合自身特点的各类废弃物回收设施，青山绿水也天然。

据美国公共事业协会(APWP)介绍，最早的堆肥技术始于1925年的印度，其方法被称为Indore。1932年，荷兰VAM公司建立了欧洲第一个大型堆肥厂，以改进Indore工艺。其工艺称为范曼宁工艺，是将废水进行调节，在室外堆放4~8个月(厌氧分解)，然后粉碎、分选，得到堆肥产品。1933年丹麦出现了Dano堆肥工艺，这是一种利用滚筒进行好氧发酵的方法。其特点是发酵温度高，发酵周期短，只需3-4天即可基本无害。

自20世纪70年代以来，许多堆肥工艺不断得到改进，并发展了一些新的工艺，如美国农业部马里兰农业研究中心于1972-1973年开发的充气静态堆肥工艺，也称为BELTSVILLE工艺。这种方法在美国已被广泛使用，1990年，超过76台设备投入运行。其他堆肥工艺包括立式通风搅拌床(EARP-THOMAS)工艺、日本的立式多层搅拌床工艺(塔式工艺)、EWESON转鼓反应器系统和Beard silo工艺等。

现代堆肥技术始于20世纪50年代的中国。在此期间，堆肥大多是露天堆放，用表土覆盖保温，自然通风供氧。没有专门的机械设备，堆肥的维护和管理也很少进行。大多数堆肥产品是厌氧或兼氧好氧堆肥，堆肥产品主要用于农田、果园或苗圃。20世纪70-80年代，各种有机废弃物的堆肥成为研究热点，大量堆肥专用机械设备被引进和开发，涌现出大量新工艺和新技术，堆肥机理也得到深入研究。该阶段主要采用二次发酵工艺，堆肥方式为静态堆肥。1987年开始了翻堆动态堆肥过程的研究。20世纪90年代以来，我国已经掌握了基本的堆肥技术，主要堆肥技术趋于成熟，具备了产业化发展的条件。

三、堆肥下降加速环境污染。

在中国农村快速城市化和非农化的40年间，生态环境也经历了一个污染退化和治理困难的过程。

农村生态环境的变化畜禽养殖是农村环境污染的主要来源。目前，我国畜禽养殖业化学需氧量、氨氮、总氮和总磷排放量分别为1000.53万吨、11.09万吨、59.63万吨和11.97万吨，占农业源排放量的93.8%、51.3%、42.1%和56.5%，成为农业面源污染的最主要“贡献者”。近年来，国家不断加强对规模化畜禽养殖污染的监管和控制，大中型畜禽养殖场污染问题基本得到控制。而规模以下养殖场(户)小本经营，环保意识不高，粪便处理设施不完善，养殖与养殖分离，导致流通不畅。导致粪便随意堆放或直接排入沟渠、坑塘，对生态环境造成严重威胁，成为畜禽养殖污染防治的难点和短板。

从20世纪50年代到70年代，堆肥在中国农村地区广泛开展。当时农村都是有机垃圾堆肥，几乎看不到生活垃圾，所以污染很少。但近40年来，由于化肥的大量使用、农村环保投入不足、农村劳动力转移、结构性短缺等原因，堆肥在农村越来越稀缺，农村堆肥一直在走下坡路。相反，各种垃圾造成的环境污染随处可见。

缺少堆肥的后果堆肥这一传统技术的衰落，不仅加剧了废弃物对环境的污染，也影响了耕地质量的提高。我国农田特别是粮田长期不施用有机肥，导致土壤质量退化，基础地力显著降低。中国中低等级耕地面积占69%；旱地不施肥作物产量与施肥作物产量之比从80年代的60%下降到40%；水田从80%下降到60%，即农田基本土壤肥力逐渐恶化；造成这种现象的主要原因是只种不养，让土地越来越“薄”。

研究表明，用有机肥替代30%的化肥，可以使土壤更加健康，减少土壤病虫害的发生。江西红壤稻田长期定位试验始于1984年。结果发现，与单施化肥相比，有机肥替代30%和50%化肥的处理，水稻产量分别增加7.7%和6.5%，有机肥替代率为30%时的稳产效果最好。施用有机肥还可以减缓土壤酸化，增加土壤养分和土壤微生物生物量，改善土壤结构。与不施肥相比，不同有机肥替代下土壤微生物碳和微生物氮分别增加了17.0%~71.1%和104.1%~267.0%。此外，长期施用有机肥还能抑制土传病害。长期施用化肥的辣椒疫病发病率为81.3%，施用有机肥的辣椒疫病发病率降至54.2%。

四、未来堆肥趋势

土壤是农业的基础。肥沃的土壤可以保证食物的产量和质量，进而满足人类对食物和健康的需求。土壤有机质是耕地最重要的属性之一，被认为是土壤质量和功能的核心。经过30多年的努力，我国农田表层土壤有机质含量整体呈上升趋势，比第二次全国土壤普查时提高了24.49%，但与欧洲国家相比仍有待提高。目前我国土壤有机质水平只有欧洲的30%~50%。

提高土壤有机质的关键是有机废物的循环利用。在这方面，德国和日本有很好的经验。德国是世界上循环经济发展最早(20世纪50-60年代)和水平最高的国家之一。德国的综合农业发展模式是欧洲国家发展农业循环经济的典型代表。目前德国城市垃圾回收利用率高达66%，焚烧率高达34%。由于垃圾处理用地紧张，卫生填埋率处于“零状态”。

目前我国有机垃圾产生量大，回收利用率低，造成生态失衡。这种不平衡主要体现在三个方面:土地和水之间的物质流动不平衡，城市和农村之间的物质流动不平衡，种植和养殖物资流通脱节。所谓水陆物质流动不平衡，是指清水进入城市，污水回到水体，污染水体产生的大量蓝藻、淤泥无法回到陆地，造成反复循环污染；所谓城乡物质流动不平衡，是指营养元素通过食物进入城市，最终成为餐厨垃圾，留在城市里。大部分都是简单焚烧填埋，资源利用率低，土壤无法带着营养回归。所谓种植养殖物资流通脱节，就是养殖场缺乏土地吸收粪肥，种植业由于有机肥投入不足，过度依赖化肥，造成面源污染。

针对以上三种生态失衡，需要构建多尺度的废弃物循环利用模式，如:小农场循环、地方(县)循环、区域(省)循环；有必要建立有机废物管理全链条的回收技术。具体来说，针对种养脱节的物质循环，可以通过种养的高效结合来实现重构，这也是农业绿色循环发展的核心内容。例如，通过匹配耕作和种植土地消耗，增加了处理和利用有机废物的方式。同时，当粮食和经济作物有机肥替代化肥的比例达到40%~50%时，粪肥的氮素循环效率提高40%，氮肥用量减少32%，实现了化肥投入的减少和物质的循环利用效率。针对城乡物质流和水陆物质流的不平衡，可以通过构建多尺度循环模式来实现重构，前者可以就地循环(县/城乡)，后者可以通过区域(省/水陆)循环来实现。这个物资回收体系的建设横跨城市和乡村，涉及很多部门和行业，也需要沿着整个废弃物链进行整体设计。

看似简单、古老、无足轻重的废物利用命题，却关系到一个国家的土壤、环境和人民的健康。我们希望经过几十年的不懈努力，我们的农村环境能够恢复到鱼多水浅、生机勃勃的美好局面，人们又可以直接从河里喝水了！

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