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李季:如何让废弃物回归土地?|观点

采访人/王见

受访人/李季(中国农业大学资源与环境学院生态科学与工程系教授、博导)

导 读

自古堆肥讲究的就是一个循环,即废物的养分回归。养分从土壤中来,最后这些养分还要安全干净地回归到土壤中去。目前看,有机养分从废物向土壤回归已经势在必行。

问:李老师好,我看到有文章讲到,中国已经成为全世界最大的有机废弃物产生国,而我们的有效利用率却很低?

李季:是的。我国目前每年有机固体废弃物产生量大概是40亿吨,包括城市及农村各类有机固体废弃物。其中农业废弃物大概有36亿吨,包括畜禽粪便和农作物秸秆,其中畜禽粪便占的比重是最大的。这些有机废弃物其实也是宝贵的资源,如果不加以合理利用,不仅会导致有机物资源的大量浪费,还会带来环境的严重污染。所以摆在我们面前的是如何将这些宝贵的有机废弃物资源利用起来,实现废弃物资源的再生利用,保障我们的城乡环境。

根据国内外发展经验,有机固体废弃物的处理以资源化利用为主导方向,主要的技术途径之一就是通过生物堆肥处理,实现废弃物的减量化、无害化和资源化,进而使废弃物养分可以真正地回归土地。

问:这其中赋予堆肥的使命,除了关系到解决城乡环境污染问题,还关系到资源化的利用,这份资源利用与土壤紧密相关?

李季:是的。堆肥的目的就是通过一系列的工艺步骤,把各种各样的有机废弃物分解转化成为一种稳定的、无害化的、适合于土壤培肥及环境修复的有机类肥料产品。

从物质循环以及养分平衡角度讲,这些有机废弃物的养分最终还是要回到农田,回归土地是主要的方向。我们的土壤光靠化肥是不够的,因为化肥只能带来氮磷钾,别的营养是带不进去的。比如有机肥料里面的碳很重要,如果碳回不去,整个土壤就会失衡,土壤微生物就会受到影响。土壤有机碳的增加不仅意味着物质的归还,更重要的还关系到农业生产能力的稳定提高。中国农科院有数据表明,土壤有机质平均提高0.1%,粮食产量的稳定性就会提高10%-20%。

曲周有机肥长期定位试验(2002-)

曲周有机肥长期定位试验(2002-)

同时我们还发现堆肥的另一个贡献,就是对土壤病害的控制。美国OHIO大学的HOITINK教授在1970年就发现堆肥处理过的有机质对土壤真菌病害具有显著的抑制作用。国内近些年开展的大量功能有机肥的研究与实践对此也有普遍关注。我们在曲周开展的10多年有机蔬菜的长期定位研究,表明长期施用堆肥可以显著控制土传病害的发生。因此,有机养分从废物向土壤的回流有很重要的实践意义。

问:堆肥承担着有机废弃物养分回归土地的重要任务,那么我们国家的堆肥行业,目前是一个怎样的状况?您说到,中国目前正处在农家堆肥逐渐衰退和工业化堆肥刚刚起步的阶段?

李季:对。传统堆肥是一种操作简单、时间漫长、自产自用的劳动实践,现代堆肥则是以有机废弃物的资源化利用为基础、产业化生产为途径、产品的商品化转化为目的,体现了循环经济的理念。
过去近二十年来,我们一直在开展堆肥工业化的研究与实践。总体讲,就是用工业化、机械化的科学方法和技术来改造传统堆肥产业,这是一个总的方向。

客观来说,我们国家的堆肥工艺和设备水平还是比较低的,需要大量引进国外先进的技术和工艺,并开展国际堆肥产业合作,这其中有很大的发展空间。

不同于欧美国家的是,我们国家的堆肥及有机肥的发展基本上走了一条独具特色的市场化道路,包括自主技术和设备的开发,堆肥菌剂的应用,快速堆肥工艺的提出和有机-无机复合肥工艺和设备的建立。这些技术模式对世界各国都有借鉴意义。

问:这条堆肥与有机肥独具特色的市场化道路,在工业化堆肥刚刚起步的阶段,问题多吗 ?

李季:目前我们国家堆肥行业的方向主要是往商品有机肥发展,商品有机肥的企业必须要到农业部去注册登记,在农业部登记之后,这些企业才能生产和销售商品有机肥。除此之外还有很多是农民自己进行的简单粗放式的堆肥,是一类厌氧堆肥或简单晾晒,这部分目前还很难管理。

我们了解的情况是,目前有机废弃物中很大部分约40%还是农户在简单处理,比如羊粪、鸡粪,农户只简单晒一晒,即可直接运走。再比如有些种菜的农户,就在自家大棚前用塑料布覆盖来进行堆肥,原料就是其他养殖户家拉来的牛粪或者鸡粪,也不进行原料配比就单一的进行堆沤,没有任何技术,而且堆沤之后就直接用在地里,那这样肯定是不行的。回到地里的相当于还是生粪,会出现杂草种子、病原菌等等问题。基本上农户自家的堆肥,就是一种简单的处理,并没有达到有机废弃物的无害化,所以用在地里后,要么生病,要么烧苗,要么土壤性质变差了,最后农户还觉得有机肥不好用有问题,用了效果不好,让农户对有机肥的使用失去信心。

国内目前注册登记的商品有机肥企业一共有3000余家,年产能在3000万吨左右,也就是平均每家企业1万吨的产量,这个量是比较少的。这些企业总体来讲技术还比较落后,生产规模小,产品质量参差不齐,市场需求不足,加之目前有机肥价格比较高,农民通常不愿意使用。

但总体讲,随着国家对环境保护治理和生态农业的不断重视以及社会资金对该行业的关注,有机固体废弃物的生物堆肥以及有机肥生产必将进入蓬勃发展的阶段,也预示着该领域推广前景将十分广阔。

问:按照目前40亿吨的有机固体废弃物总量来计算,完全处理和利用是否有困难?我们是否有一个计划的量呢 ?

李季:完全处理掉,目前讲还不太现实。因为这40亿吨有机废弃物,大部分来自农业,要进行处理和利用牵涉到很多环节。我们提出将这些有机废弃物的50%回归到土地,就意味着需要对20亿吨的有机废弃物进行堆肥的无害化处理,处理后能产生约6亿吨的堆肥和有机肥。按每吨600元估算就是3600亿元的市场规模,同时20亿吨有机废弃物处理需要的设施投入按我们估算要超过5000亿。因此总体讲有机废弃物的堆肥处理今后会是很大的一块产业。

问:从科学角度讲,堆肥是一门传统又颇具现代特点的生物科学,也是一门综合性和应用性很强的工程科学。那么在堆肥工业化、产业化发展进程中,科学化的堆肥工艺建设和使用应该说非常重要,我们如何推动呢 ?

李季:是的。现在大家已经逐步认识到,只有工业化、标准化、科学化的堆肥才可以从根本上解决废弃物处理的问题。

根据堆肥技术的使用情况,目前主要分三类堆肥工艺系统:条垛堆肥、槽式堆肥和反应器堆肥。

条垛堆肥

条垛堆肥

槽式堆肥

槽式堆肥

反应器堆肥

反应器堆肥

在堆肥工艺和技术应用过程中,一定要有标准及技术规程,才能形成工业化的生产。具体讲需要几方面工作:一是标准,要为这个行业定标准;第二是做示范,好多人进入这个行业不知道该怎么做,所以你必须要有一个可以给大家看的示范性的样板;第三要靠国家的政策推动,需要国家支持处理设施的建设,需要财政补贴来建设这些堆肥厂,完全靠民间或市场来推动是不太现实的。

我们现在做了一项工作,就是堆肥标准的制定。结合目前我们国家有机废弃物的实际产生情况,这个标准主要针对养殖场中的畜禽粪便。我们近期负责组织、起草了《畜禽粪便堆肥技术规程》,规程中涉及了原料、工艺、过程控制、产品检验等技术要求。规模化养殖场、种植基地的农户以及堆肥或肥料企业完全可以按照里面的技术流程来操作,让大家有规可循。

我们的思路是分两步,第一步是养殖场通过堆肥来实现废弃物的无害化处理,并生产出堆肥产品;第二步是对堆肥产品进行进一步的加工和开发。养殖场生产出来的堆肥产品可以自用或者卖给周边有需求的农户,也可卖给堆肥或肥料企业。这样就实现一种社会分工,为什么要这样做?因为你让养殖企业去做商品有机肥会很难,后续的有机肥产品开发,可以交给肥料企业来做。这样我们把堆肥产业分成两段,第一段做堆肥产品实现无害化即可,第二段做商品有机肥实现产品价值的提升。

从大的方面说,这份《规程》可以让大家系统地了解如何将有机废弃物变成资源,让大家知道在什么要求下,我们可以达到废弃物资源可利用的目的。我们希望通过这份《规程》来推动科学的堆肥技术普及,大概下个月就会推出。

问:您对堆肥做了很多研究工作,对于堆肥的科学研究,您是怎样一个思路呢 ?

李季:我们过去二十年,一直在做堆肥的工业化研究。堆肥工业化过程中遇到的技术问题,我们都在做。在堆肥研究方面,我们开展的主要是以下内容:第一是堆肥的微生物研究;第二就是堆肥的过程研究,研究堆肥过程中的碳氮转化、温室气体排放等;第三是堆肥设备的研究,比如现在我们推出的堆肥反应器;第四就是我们进行的堆肥长期定位试验,地点在河北曲周实验站。

那么在开展有机固体废弃物堆肥及生产有机肥料的过程中,我们发现由于缺乏技术指导,很多生产企业不同程度地面临一些技术难题,所以我们还开展了一些科学普及和技术推广方面的工作,比如中国堆肥网、全国堆肥技术与工程研讨会。全国堆肥会议每年都会进行,到目前已举办了11届。通过这些研究和实践活动,我们希望可以建立起来一个科学的、工业化的堆肥产业。

问:在堆肥和有机肥产业中,您觉得会出现哪几个类型的发展?

李季:目前国内基本存在三种类型:一是养殖场自己建堆肥厂,这个目前来看应该是趋势,因为规模化养殖场一来解决了废弃物污染的问题,二来又多了一项收入,经过无害化处理后的堆肥产品可以卖钱。第二是种植大户或者种植基地自己建堆肥厂,比如种植大户有1000亩蔬菜,需要用到1000吨有机肥,这些肥料若到市场上买,一个是成本高,再一个可能质量很不稳定,所以干脆自己建一个小堆肥厂自产自用,一来节省成本,二来保证质量。

再一种是肥料企业建的堆肥厂,包括一些化肥企业。这些肥料企业建的堆肥厂,基本都是规模化的,目的是生产商品有机肥。

所以未来一部分是就地处理和使用的堆肥,一部分是集中生产的商品有机肥。按目前废弃物处理数量及比例来看,未来产业空间还是很大的。

但由于目前开展废弃物堆肥处理的企业普遍经验不足,今后需要加强对有机肥料的监管,以保障有机肥的质量和安全。否则资源浪费了,污染还照旧。

问:有机肥的质量安全问题,应该说关乎到整个堆肥及有机肥产业的发展?那么有机肥的质量安全受哪些方面的影响呢?

李季:是的。有机肥的质量安全关乎到整个堆肥及有机肥产业的发展。那么有机肥的安全性一般受这么几方面影响:第一是病原菌,因为原材料如生粪里面还是有不少病原菌的,如果处理不好,病原菌带入土壤会导致土壤产生病害;第二是腐熟度,没有腐熟的肥料会烧苗,腐熟度很重要;第三是杂草,粪便中会有杂草的种子,如果不处理掉,进入土壤就会出现很多杂草,会很麻烦;第四是重金属,原料中的重金属,通过堆肥工艺,我们也没有办法减量,只能做到钝化,就是降低重金属的活性。重金属的问题还要从源头上来解决;第五是抗生素,如果没有经过处理或处理不当,这些抗生素就跟着进入土壤。经过科学堆肥处理的话,畜禽粪便中70%到80%的抗生素是可以降解掉的。但抗生素的问题与重金属一样,同样需要从源头上来解决。第六是pH值,生粪的pH值一般比较低,个别也有高的,进入土壤会导致土壤酸化或碱化。第七是盐分,盐分会导致土壤的盐渍化,如果不处理,盐分会进入土壤带来负面影响。

那么这些都是风险因素。我们所说的堆肥无害化就是把这些风险降低在标准以下,因此掌握科学的堆肥方法达到堆肥产品无害化要求非常重要。

问:从产品角度讲,堆肥、有机肥有何区别?二者在今后的使用比例中,谁占的比例会更大呢?

李季:堆肥、有机肥都是有机物。从有机养分回归土地角度而言,他们的作用是一样的,只是目前大家对有机肥家族还未形成一致的认识。

我想未来会形成堆肥、有机肥等不同的产品系列出来,养殖场自己堆肥处理后可以把无害化的堆肥产品卖出去,由于堆肥是初级产品,成本比较低,价格也肯定便宜,所以我个人觉得未来堆肥的使用比例会比商品有机肥的要大,但堆肥产品一般仅限于就地或本区域使用。而在堆肥产品基础上通过加工生产商品有机肥,更多的将由专业化的肥料企业来做。所以堆肥是属于就地处理、就地使用的产品,而商品有机肥则可以开发更多的产品,可以远距离运输。

问:今年的中央1号文件其中有一个明确要求:要深入推进化肥农药零增长行动,开展有机肥替代化肥试点,促进农业节本增效。农业部在上个月面向各级农业部门下发了《开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案》的具体通知。有机肥替代化肥,也是在加大有机肥的使用量。这个过程中堆肥与有机肥要承担起怎样的作用呢 ?

李季:通过这些示范县进行果菜茶种植基地的有机肥替代化肥行动,既培肥了土壤,又提高了这些经济作物的产品品质,大家积极性都很高。那么涉及有机肥方面主要有两项任务,一是保证有机肥的供应,二是保证有机肥的安全和质量。

比如在一个县里面,当地有机固体废弃物资源的量有多少?能生产多少有机肥,目前有机肥的生产质量怎么样?经过我们的了解,目前看每个县的资源量总体上是够的,一般每个县都有200万吨以上的有机废弃物,也就是说每个县有机肥的原料是可以自给自足的。但是每个县的有机肥生产企业是不够的,因此需要建设生产有机肥的设施,来生产有机肥。

具体分情况进行,可以在养殖场建立堆肥设施,或在大的种植基地建立堆肥设施,也可以依托当地的有机肥企业来供应有机肥,这样三条途径来保证数量。因为有机肥替代一半的化肥,从养分角度讲也是一个不小的量,每个县每年至少需要几万吨左右的有机肥。当然,有机肥替代不可能一年就完成,它有一个逐步替代的过程。但从数量上来说,必须能供应上才可以。

第二就是有机肥的质量,这里就需要有标准,不单是商品有机肥的标准,还需要有我们刚才说的堆肥过程的标准来保证产品的质量安全。

我想通过这些示范县有机肥替代化肥的行动,也会对堆肥和有机肥今后的发展形成一些好的经验和做法。

问:从目前我们国家的农业生态转型发展来看,未来肥料的使用方向会是怎样的呢?

李季:化肥和有机肥,相当于两大支柱,在这两大支柱上面会产生出很多品种,有机肥方面可以有商品有机肥、生物有机肥、有机无机复合肥等,方面可以有、未来肥料的主体还是基础肥料。

我们国家肥料未来的发展方向是有机加无机,也就是减一部分化肥,增加一部分有机肥,两个一起用,这是未来最重要的方向。但有机加无机的使用是在企业层面实现,还是在用户层面实现,我觉得都可以。用户层面通过科学配肥,成本会低一些。

问:堆肥使养殖业进行了废弃物处理,不但解决环境污染问题还产出了有机肥料,同时种植业形成了有机肥料的市场驱动,增加有机肥的需求。从这个角度讲,堆肥将养殖业和种植业连接了起来?

李季:是的。农业生态转型很重要的一个内容是种养结合。应该说也是目前面临的一大难题。客观上,种植业离不开养殖业,养殖业也离不开种植业,但是我们过去三十年来把它们分开发展了。所以现在农业领域很重要的一个课题就是种养结合的问题。

总的来讲都要进行农业与环境的协调,种植的要考虑怎么转型,养殖的也要考虑怎么转型,但是难度挺大,因为养殖企业很多地方没有地,或者土地流转成本很高。种养结合的过程中会出现大量的服务产业,类似堆肥就是一个服务业,沼气也是服务业,还有将来可能会出现很多施肥技术咨询公司,实际上这也带动了环保和生态的产业。

所以堆肥在农业生态转型这个过程中是很重要的一个组成部分,或者说是很重要的一个纽带,它连接了种植业和养殖业,将来也是很重要的一个产业。它既是一个环保产业也是一个肥料产业。

在我们国家农业生态转型发展过程中,我们希望堆肥能起到重要的支撑作用,一边支撑养殖业的粪污处理,另外一边支撑生态种植的发展,逐步推动农业的生态转型。

问:李老师在去年拿到了“农业废弃物好氧发酵技术与智能控制设备研发”的国家重点专项?您接下来有怎样的工作计划,对堆肥行业的发展您有怎样的期望呢?

李季:对。我们去年拿到了科技部“十三五”重点研发专项“农业废弃物好氧发酵技术与智能控制设备研发”项目。主要是开展一体化堆肥设备及关键技术的研究,包括产业化的示范,要研制大型的反应器进行堆肥,一天的处理量大概在5吨左右。

我希望中国的堆肥能发展成为一个科学、规范的行业,并且应该是一个有活力、高效率的产业,包括强大的研究队伍,卓越的设备制造能力以及经济高效的工程运营体系,后面还要有堆肥及有机肥的产品应用及推广体系,还有政府有力的政策和监管措施。大家一起来发力,把我国的堆肥产业建设成为能引领世界的这样一个产业。

文章来源: 土壤观察

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