吳大付,任秀娟,馬學(xué)軍,朱磊,黃中文

（1.河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003；2.新鄉(xiāng)市牧野區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站,河南新鄉(xiāng)453003；3.安陽市農(nóng)業(yè)局植保植檢站,河南安陽455000）

我國農(nóng)業(yè)固體廢棄物帶來的危害與防治對策

吳大付1,任秀娟1,馬學(xué)軍2,朱磊3,黃中文1

（1.河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003；2.新鄉(xiāng)市牧野區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站,河南新鄉(xiāng)453003；3.安陽市農(nóng)業(yè)局植保植檢站,河南安陽455000）

目前農(nóng)業(yè)大量的廢棄物未能得到合理利用,使得我國寶貴的農(nóng)業(yè)資源成為農(nóng)業(yè)面源污染,加上化肥的大量甚至超量使用,造成水體硝酸鹽污染和水體富營養(yǎng)化,并導(dǎo)致蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品中硝酸鹽積累,給人民生活和健康帶來一定的威脅.針對農(nóng)業(yè)廢棄物帶來的種種弊端,必須合理綜合利用農(nóng)業(yè)廢棄物,轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,從無機農(nóng)業(yè)向有機農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變,才能實現(xiàn)不以犧牲農(nóng)業(yè)和糧食、生態(tài)和環(huán)境為代價,確保我國農(nóng)業(yè)持續(xù)生產(chǎn)力,保障我國糧食安全.

農(nóng)業(yè)；固體廢棄物；危害；防治；對策

農(nóng)業(yè)固體廢棄物是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)副產(chǎn)品加工以及農(nóng)村居民生活活動排出的廢物,主要包括農(nóng)田和果園殘留物、畜禽糞便和欄圈墊物、農(nóng)副產(chǎn)品加工后的剩余物和農(nóng)村居民生活廢棄物,包括人糞尿和生活垃圾.這些廢棄物不僅碳、氫和氧含量高達65%～90%,而且還含有豐富的氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等多種營養(yǎng)元素以及微量元素.近20 a來,隨著大量的青壯年農(nóng)民工進城,有機肥也逐漸從中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中淡出,造成中國糧食生產(chǎn)大量地使用化肥,形成化肥依賴癥；而大量的秸稈和畜禽糞便到處堆積,既造成資源的浪費,又污染環(huán)境.因此,重視農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合利用,才能促進我國農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展.

1 我國農(nóng)業(yè)廢棄物總量估計

1.1 農(nóng)作物秸稈總量及其氮磷鉀量的估算

自2004年以來,我國糧食“十連增”,糧食總量超過了5億t.糧食作物收獲指數(shù)約為50%,即每生產(chǎn)1 t糧食就要生產(chǎn)1 t秸稈.如果考慮到花生等經(jīng)濟作物,其農(nóng)作物秸稈量更多.稻谷中稻殼的質(zhì)量約占25%,每年可提供1億t.全世界花生每年的產(chǎn)量約1 000萬t,而花生殼的質(zhì)量約占45%.一般說來,任何干的農(nóng)產(chǎn)品中25%的物質(zhì)是廢棄物.我國農(nóng)作物秸稈量是十分可觀的,秸稈總量達6億多t.據(jù)此可推算出,我國秸稈中含氮300多萬t、磷70多萬t、鉀近700萬t,約相當于我國目前化肥使用量的25%,且還含有大量的有機質(zhì)和微量元素,是寶貴的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源[1].

1.2 畜禽糞便中氮磷鉀量的估算

自20世紀60年代以來,中國畜禽養(yǎng)殖業(yè)始終保持高速發(fā)展的勢頭,畜、禽存欄量每10年增加1～2倍.2010年,我國養(yǎng)牛量10626.4萬頭,馬677.1萬匹,驢639.7萬頭,騾269.7萬頭,肉豬出欄量達66686.4萬頭,年底存欄量達46 460.0萬頭,羊28 087.9萬只.1988年中國畜禽糞便產(chǎn)生量為18.8億t,是當年工業(yè)固廢量的3.4倍；1995年達24.9億t,約為當年工業(yè)固廢量的3.9倍；2000年達36.4億t,相當于同期工業(yè)固廢產(chǎn)生量（9.5億t）的3.8倍.根據(jù)有關(guān)估算參數(shù)[2-3],可以估算出我國畜禽業(yè)每年排泄物中氮磷鉀量分別為1 676.05萬t、528.19萬t、1 269.74萬t.

1.3 人糞尿中氮磷鉀量的估算

2011年,我國人口總數(shù)為134 735萬,按照8.5折換算成成人數(shù),再乘以參數(shù),就可以估算出我國人糞尿中氮磷鉀含量分別是618.4萬t、65.3萬t、105.4萬t.

綜上所述,我國農(nóng)業(yè)廢棄物中含有大量的營養(yǎng)元素,還有大量的有機質(zhì)和比較豐富的微量元素.若能全部還田,對提升我國耕地持續(xù)生產(chǎn)力具有重要意義.

2 我國農(nóng)業(yè)廢棄物利用現(xiàn)狀及其存在的問題

2.1 我國農(nóng)業(yè)廢棄物利用率較低

目前我國農(nóng)作物秸稈利用情況因作物差異較大.小麥基本實現(xiàn)了機械化收獲,平原地區(qū)可達95%以上,秸稈直接還田量達60%～100%；玉米大部分實現(xiàn)了機械化收獲,秸稈直接還田一般在70%左右.玉米產(chǎn)量較高,一般在6 000 kg/hm2以上,但因秸稈切碎度有限,加上玉米收獲后就要種小麥,現(xiàn)在一般耕深只有10 cm左右,而豫北地區(qū)冬春季溫度低,雨水少,秸稈腐爛慢；在玉米秸稈分解過程中,還會和麥苗爭氮,導(dǎo)致小麥苗期出現(xiàn)缺氮癥狀.這些都會影響到玉米秸稈直接還田.

2.2 家庭養(yǎng)牛羊等飼草家畜量減少,導(dǎo)致秸稈過腹還田量不足

目前我國養(yǎng)殖業(yè)從農(nóng)戶散養(yǎng)向?qū)I(yè)戶養(yǎng)殖或公司集約化養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變,特別是我國主要養(yǎng)殖生豬和家禽,牛、羊、馬、驢等飼草動物養(yǎng)殖量有限,而收集秸稈消耗大量的人力,農(nóng)村勞動力不足,嚴重影響了作物秸稈過腹還田量.

2.3 秸稈直接還田,在一定程度上加劇了害蟲的危害

秸稈直接還田量大,分解慢,在田間保存時間長,為害蟲的越冬提供了場所和食物.遇到比較溫暖的冬季,增加了越冬期害蟲種群,為小麥春季害蟲的發(fā)生提供了有利的條件,也為麥田春季管理增加負擔(dān).

2.4 農(nóng)業(yè)廢棄物的亂堆亂放,加劇了我國農(nóng)業(yè)面源污染

大多數(shù)農(nóng)民都把秸稈收集起來,堆放在田間地頭和村莊周圍.不僅影響農(nóng)村環(huán)境和景觀,還因秸稈風(fēng)吹日曬雨淋,氮磷等營養(yǎng)元素被礦化出來,從有機態(tài)向無機態(tài)轉(zhuǎn)變,隨水徑流或下滲淋溶,進入地表水或地下水,導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化或硝酸鹽污染.秸稈堆放還被人為點燃,既浪費了秸稈中營養(yǎng)元素,又造成大氣污染,影響交通.

我國現(xiàn)在發(fā)展規(guī)模化養(yǎng)殖,而畜禽排泄物不能及時處理,成為面源污染的主要來源.根據(jù)我國有關(guān)統(tǒng)計資料,在2004—2010年間,COD和氨氮總量中,來自于農(nóng)業(yè)方面的分別占60%和70%左右.目前,高氮、磷肥料用量的菜果花農(nóng)田面積大幅度增長,農(nóng)村地區(qū)畜禽養(yǎng)殖業(yè)密集發(fā)展,基礎(chǔ)設(shè)施差的城鄉(xiāng)結(jié)合部地帶城鎮(zhèn)建設(shè)快速擴展[4],是我國水體富營養(yǎng)化中面源污染的三大重要原因.

2.5 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重?zé)o機輕有機,嚴重影響了我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

2.5.1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中只注重化肥投入,不注重有機肥投入,形成化肥依賴癥目前我國糧食生產(chǎn)中,氮磷鉀大量營養(yǎng)元素主要依靠化肥,形成化肥依賴癥.自2004年以來,我國糧食“十連增”,化肥用量連年增加,從2004年的4 636.6萬t增加到了2011年的5 704萬t,8 a間化肥總量增加了23.0%,氮肥從2 221.9萬t增加到了2 381.4萬t,增加了7.2%；而同期糧食總產(chǎn)從46 946.9萬t增加到了57 120.8萬t,增加了21.7%. 2.5.2化肥利用率低我國化肥利用率低,只有發(fā)達國家肥料利用率的60%.究其原因,一是與我國肥料結(jié)構(gòu)不合理有關(guān),我國仍以氮肥施用為主,磷肥和鉀肥偏低.在農(nóng)戶調(diào)查中發(fā)現(xiàn),還有農(nóng)戶不用磷肥或鉀肥.二是施用技術(shù)不當.在追施氮肥時,配合灌溉,直接撒施,導(dǎo)致氮肥損失.2004年我國農(nóng)田化肥氮通過損失進入環(huán)境的數(shù)量高達493.4萬t,其中,有28.4萬t以硝態(tài)氮形態(tài)、284.1萬t以銨態(tài)氮形態(tài)進入大氣,有129.1萬t氮通過淋洗進入地表水,有51.7萬t氮通過徑流進入地下水[5].

2.5.3 化肥的不合理使用,造成水體硝酸鹽污染日益加劇根據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院在北方5省20個縣集約化蔬菜種植區(qū)的調(diào)查,在800多個調(diào)查點中,45%的地下水硝態(tài)氮含量超過11.3mg/L,20%的超過了20mg/L,個別點超過了70 mg/L[5].中國超過85%的湖泊面臨富營養(yǎng)化威脅,532條河流中82%含有過量的氮,其中大部分的氮來自農(nóng)田流失的氮肥.在一些農(nóng)業(yè)集約化地區(qū),化肥流失造成的地下水硝酸鹽污染也非常嚴重,威脅著飲用者的身體健康.

對北京市郊縣氮肥與地下水污染問題的研究結(jié)果表明,田間地下水中硝酸鹽含量與氮肥使用量呈正相關(guān)[6].張維理等在北京、天津、河北和山東等省（直轄市）調(diào)查了69個點,其中有半數(shù)超過飲水硝酸鹽含量的最大允許量,70%的菜地、11.1%的糧田地下水含量超標[4,7].對北京市平原農(nóng)區(qū)481眼深層井硝態(tài)氮含量進行的調(diào)查分析結(jié)果表明,平原農(nóng)區(qū)深層地下水硝態(tài)氮含量平均為5.74 mg/L,其中48.4%的調(diào)查機井受到人類活動的影響不低于2 mg/L,21.0%的機井超過國際安全允許上限（硝態(tài)氮10 mg/L）,8.1%的機井超過我國飲用水上限（硝態(tài)氮20 mg/L）[8].趙同科等曾對環(huán)渤海7個?。ㄖ陛犑校┑叵滤南跛猁}含量進行了大面積調(diào)查,結(jié)果顯示,7個?。ㄖ陛犑校┑叵滤械南鯌B(tài)氮含量平均值為11.9 mg/L,約34.1%的地下水超過WHO制定的飲用水標準[9].

2.5.4 大量施用化肥給土壤生態(tài)系統(tǒng)帶來一定的影響在我國施肥結(jié)構(gòu)中,化肥占據(jù)主導(dǎo)地位.不注重有機肥與化肥配合施用,導(dǎo)致土壤有機質(zhì)含量下降,降低了我國農(nóng)業(yè)持續(xù)生產(chǎn)力.應(yīng)該注重農(nóng)業(yè)廢棄物的利用,若還田玉米秸稈4 500～7 500 kg/hm2,可增產(chǎn)糧食375 kg/hm2,連續(xù)還田3 a,提高土壤有機質(zhì)0.2%～0.4%[1].

化肥特別是氮肥的大量使用,導(dǎo)致土壤酸化.根據(jù)我國土壤肥力監(jiān)測體系多年監(jiān)測結(jié)果,我國土壤pH值下降,導(dǎo)致土壤酸度增加.從20世紀80年代早期至今,幾乎在中國發(fā)現(xiàn)的所有土壤類型的pH值都下降了0.13～0.80,土壤的酸化還有不斷發(fā)展的趨勢.同時,化肥常年大量使用使得土壤板結(jié),造成土壤固液氣三相結(jié)構(gòu)比例失調(diào)和土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化.

2.5.5 大量施用化肥對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響由于我國在蔬菜生產(chǎn)中主要依靠化學(xué)氮肥,造成蔬菜中硝酸鹽含量增加甚至超標,通過食物鏈,增加了人類飲食攝入硝酸鹽含量,給人類健康帶來一定的威脅,以至人們談硝酸鹽色變.表1是我國部分蔬菜中硝酸鹽和亞硝酸鹽含量[10].

表1 我國不同蔬菜中硝酸鹽含量Fig.1 Nitrate content of different vegetables in Chinamg/kg

3 對策

針對我國農(nóng)業(yè)廢棄物嚴重浪費現(xiàn)象,必須轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)理念,加大對農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合利用,從對化肥依賴癥向低碳農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變,從無機生產(chǎn)方式向有機生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境優(yōu)美同步發(fā)展.

3.1 加大宣傳力度,強化人們秸稈資源意識

讓農(nóng)民牢固樹立焚燒秸稈和浪費農(nóng)業(yè)廢棄物就是破壞環(huán)境、浪費資源的意識,珍惜農(nóng)業(yè)廢棄物,為生態(tài)文明建設(shè)做貢獻.

3.2 多管齊下,提高農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用率

首先,作物秸稈可以通過直接還田或間接還田,讓秸稈中含有的營養(yǎng)元素重新回歸大田.就秸稈直接還田而言,還需要對玉米秸稈直接還田機械進一步改造,把玉米秸稈切得更碎,秸稈段達到3～5 cm,加深土壤耕深,才能保證小麥播種質(zhì)量.其次,結(jié)合我國養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,大力發(fā)展青貯飼料,調(diào)整養(yǎng)殖業(yè)結(jié)構(gòu),增加草食動物在養(yǎng)殖業(yè)中的比例,進一步改善我國膳食結(jié)構(gòu)中的肉類構(gòu)成,提高人民生活水平.如果我國1/3的秸稈加工成飼料,可增加1億頭牛的載畜量,節(jié)約飼料糧5 300萬t.通過過腹還田,進一步利用秸稈剩余營養(yǎng)元素.再次,結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)和我國大力推廣沼氣工程,充分挖掘我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源,生產(chǎn)沼氣,讓農(nóng)村用上再生能源.如果1/3的秸稈被合理而高效地用作能源,可以替代6 000多萬t煤炭,減少大氣污染和二氧化碳的排放；沼氣工程還為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)的肥料,可減少化肥的投入,達到凈化、美化農(nóng)村環(huán)境的目的.

3.3 在技術(shù)層次上給予支持和指導(dǎo)

一是隨著我國土地流轉(zhuǎn)進程的加快,讓更多的土地向種植大戶和種植協(xié)會集中,形成家庭農(nóng)場或種植業(yè)聯(lián)合公司.這樣就可以借鑒歐美等發(fā)達國家的做法,根據(jù)環(huán)境氮磷的負荷,制定有關(guān)的施肥政策.給出施肥量上限,對于大田使用氮肥給予上限限制.結(jié)合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際,特別是對于我國多熟制地區(qū),結(jié)合地表水和地下水硝酸鹽含量情況,各地應(yīng)因地制宜,嚴格控制氮素化肥的使用量,逐漸改變我國目前對化肥依賴的生產(chǎn)局面.以目前北方的生產(chǎn)條件和生產(chǎn)水平而言,對于高產(chǎn)地區(qū)來說,二熟制的糧食作物氮肥年施用量不宜超過400 kg/hm2,而蔬菜作物也不宜超過500 kg/hm2.產(chǎn)量水平較低的地區(qū)氮肥施用量則應(yīng)酌情減少.二是針對我國目前養(yǎng)殖區(qū)建設(shè),根據(jù)土壤、水資源及水體硝酸鹽含量、畜禽糞便處理加工規(guī)模等實際情況,對養(yǎng)殖小區(qū)的規(guī)模給予限制,不能讓養(yǎng)殖小區(qū)隨意擴大規(guī)模,防止畜禽糞便通過滲漏和淋洗進入地下水,加重水體硝酸鹽、有機污染物和重金屬的污染.三是在新農(nóng)村建設(shè)和城鎮(zhèn)化過程中,對于人糞尿的收集系統(tǒng)專門設(shè)計,集中在一個區(qū)域,然后鼓勵果農(nóng)、菜農(nóng)、糧農(nóng)充分利用人糞尿,讓有機肥逐漸替代化肥,可以減少人糞尿?qū)λh(huán)境的污染.

3.4 國家出臺鼓勵政策

國家出臺相關(guān)政策,鼓勵多渠道投資開發(fā)以農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的有機肥料的開發(fā)和推廣應(yīng)用,讓農(nóng)業(yè)廢棄物最終還田,走有機無機結(jié)合之路,保證我國土壤肥力在利用中得到逐步的提高,保證科學(xué)發(fā)展觀在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到落實.

總之,隨著我國經(jīng)濟條件的改善,人口的增加,生活水平的提高,對農(nóng)產(chǎn)品的需求剛性增加,不僅保證數(shù)量安全,更要保證我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全,改善我國食品不安全的局面.一定要加大對作物秸稈、人糞尿、畜禽糞便的綜合利用,最終還田,讓氮磷鉀等營養(yǎng)元素重新回到物質(zhì)循環(huán)中.尋找具有中國特色的低碳農(nóng)業(yè),走有機農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)之路,才能促進我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展.

[1]劉巽浩,高旺盛,朱文珊.秸稈還田的機理與技術(shù)模式[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,2001.

[2]魯如坤.土壤—植物營養(yǎng)學(xué)原理和施肥[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1998.

[3]卞有生.生態(tài)農(nóng)業(yè)中廢棄物的處理與再生利用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2000.

[4]張維理,武淑霞,冀宏杰,等.中國面源污染形勢估計及控制對策：Ⅰ.21世紀初期中國農(nóng)業(yè)面源污染的形勢估計[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,37（7）：1008-1017.

[5]朱兆良,David N,孫波.中國農(nóng)業(yè)面源污染控制對策[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社,2006.

[6]朱濟成,田應(yīng)錄.化學(xué)氮肥與地下水污染[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),1986（5）：60-65.

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[9]趙同科,張成軍,杜連鳳,等.環(huán)渤海七省（市）地下水硝酸鹽含量調(diào)查[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2007,26（2）：779-783.

[10]吳大付,朱統(tǒng)泉,張建立,等.氮肥與我國糧食安全[M].西安：西安地圖出版社,2012.

（責(zé)任編輯：鄧天福）

The harm and prevention countermeasures of agricultural solid wastes in China

Wu Dafu1,Ren Xiujuan1,Ma Xuejun2,Zhu Lei3,Huang Zhongwen1
（1.Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China；2.Agricultural Technology Extension Station of Muye District,Xinxiang 453003,China；3.Plant Protection and Quarantine Station of Agricultural Bureau,Anyang 455000,China）

For the irrational use of large amounts of agricultural waste,these valuable agricultural resources have become the non-point pollution source.On the other hand,much more chemical fertilizer application or overload use in the agricultural production,the nitrate pollution and eutrophication of water body are ubiquitous in China.At the same time,the nitrate accumulation of vegetables and other agricultural products have taken place,so that people's lives and health have been threaten.As for these problems that were brought by the agricultural waste,it will be necessary for comprehensive utilization of agricultural waste,the agricultural production patterns must be changed, inorganic agriculture must be translated into organic agriculture and eco-agriculture.The aim of not to sacrifice of agriculture and food,ecological and environmental cost would be realized.Chinese agricultural sustainability could be gradually enhanced,the Chinese food security would be ensured.

agriculture；solid waste；harm；prevention；countermeasure

X71

A

1008-7516（2014）04-0021-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2014.04.005

2014-03-20

吳大付（1967-）,男,河南確山人,博士,教授.主要從事農(nóng)業(yè)資源管理與利用研究.