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堆肥的作用和意义！广告导读 看似一个简单的、古老的、不值一提的废物利用命题，却关系到一个国家的土壤、环境和人民健康作者：李季、王越（本文作者系中国农业大学研究人员）来源： 人与生物圈（2021年第 3—4期）堆肥是一门既传统又现代的学科，堆肥的目的就是通过一系列科 学的工艺步骤，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的有机肥产品堆肥一般分为好氧堆肥和厌氧堆肥好氧堆肥指在有氧气情况下 有机物料的分解过程，其代谢产物主要是二氧化碳、水和热；而厌氧 堆肥则是在无氧气条件下有机物料的分解，厌氧分解最后的代谢产物 是甲烷、二氧化碳和许多低分子量的中间产物，如有机酸等传统堆 肥以厌氧堆肥为主，而现代堆肥系统则大都采用好氧堆肥好氧堆肥从我国南宋时期即已肇始，是在北方人口大批向南方转 移、水稻种植开始出现两熟制以及土壤肥力不足以维持高产的情形下 出现的，由此解决了千年来我国土壤的地力常新壮问题现代堆肥技 术开始于 20 世纪 20~30 年代的欧洲，以机械化堆肥为特色，目前工 艺有上百种、技术也形形色色，并成为城乡有机废弃物处理领域的一 个重要方向，受到众多城建、环卫、农业等部门与企业的欢迎。

笼统地讲，堆肥也是有机肥广义上的有机肥范围很宽，包括所 有施用到农田的有机物料，如人畜粪便、绿肥、河泥、骨粉等，也包 括规模化有机肥厂生产的商品有机肥在我国农民的传统智慧里，新 鲜的水分含量高的废弃物均要经过一个熟化的过程才可还田，而熟化 就是一个堆肥的过程；现代商品有机肥标准里也要求秸秆、畜禽粪便 等有机废弃物一定要经过发酵腐熟这样一个过程令人遗憾的是，经过40 年的城市化和工业化发展，我国城乡许多 有机废弃物不再用来堆肥，而是被送到一个个垃圾填埋场、焚烧厂， 或者被简单堆放在田间，随着雨水流入水体，加速了全国范围水质的 严重恶化乡间堆肥已远离我们，不再是农村冬春季节的一道道独特 的风景，这对于我们这样一个有着几千年传统文化的农业大国而言， 悲乎痛哉！堆肥的作用和意义 堆肥有很多作用，包括废物利用、减少污染、改良土壤、提高产 量、改善品质等，最重要的有两点：一是可以把大量的有机废弃物转 变为有用的产品，降低环境风险；二是能创造有价值的堆肥产品，可 作为土壤改良剂或有机肥产品等堆肥与废物资源利用据估算，我国每年都会产生高达55 亿吨的有 机废弃物，其中主要是畜禽粪便和秸秆，还有城市及食品工业等的废 弃物，如有机垃圾、生活污泥、糖渣、酒糟等。

资料显示，2017 年全 国秸秆可收集量为 9 亿吨，秸秆综合利用率约 80%，还有 20% 的秸 秆未得到有效利用，一些地区秸秆焚烧现象依然严重根据估算， 目 前我国养殖业每年产生的畜禽粪污总量约为 38 亿吨，按收集系数 70% 来计，每年需要处理的畜禽粪污量达27亿吨除此以外，每年还有约 2 亿吨的有机垃圾、5000 万吨的市镇污泥以及数千万吨的食品下脚料 等有机固体废弃物中蕴含着丰富的养分据估算，全国有机肥料资 源中氮磷钾养分储量高达7000万吨，理论上可以完全替代化肥投入， 若这些有机废弃物利用率达到50%，则可替代约一半的化肥据2017年全国第二次污染源普查公报的结果显示，来自农业源水 污染物排放量中，化学需氧量为1067.13万吨， 氨氮为21.62万吨， 总氮为 141.49 万吨，总磷为 21.20 万吨，分别占总量的 49.77%， 22.44%，46.52%和67.21%，是主要的污染来源因此，科学利用这些有机固体废弃物，既可防止其污染环境，同 时又可以加快资源的循环利用，减少资源的浪费当然，开发各类有 54 MAN AND THE BIOSPHERE Issue 129 -130机废弃物需要有一定 的方法、技术和设备，使之达到“减量化、无害化和资源化”要求， 而堆肥就是处理各类有机废弃物无害化与资源化最有效的途径之一， 是集处理和资源化利用于一体的生物方法，由于其无害化比较彻底， 资源化率比较高，目前广受关注。

堆肥与农业生产 堆肥与农业密不可分，自古以来，人们将有机废 弃物进行混合堆沤处理，并将产物再归还于土壤，这既符合农业可持 续发展的方向，也有利于促进农业和畜牧业的共同发展，提高人民生 活质量把有机废弃物归还到土壤，首先可以为作物提供一定的养分促进 作物生长，因为堆肥中不仅含有氮、磷、钾、钙、镁等大量营养元素， 也含有铁、铜、锌、锰、硼等微量元素，因此是一种全面的、综合的 植物养分供应源；其次可以改善土壤的理化和生物学性状，连续施用 有机肥，可逐步提高土壤有机质含量，使土壤生物活性旺盛，土壤养 分供应能力提高，抑制土壤病害的发生；再者可以提高作物产量，并 保证稳产高产大量的施肥试验表明，有机肥与化肥结合施用还能进 一步提高不同农作物的产量，并提高农业的可持续生产力据不完全统计，我国目前有机肥使用比例仅约25% 左右，远低于 欧美等发达国家 50%的使用比例近年来，我国农业主管部门发布了 一系列有机肥替代化肥行动计划、高标准农田建设规划等指导性意见， 对有机肥的使用给予了大力支持中国农业大学自 1993 年起在河北 省曲周实验站开展有机肥的粮田长期定位实验，经过27年的时间，土 壤有机质从1.3% 提高到 3%，每亩年均提高0.063%。

1995~2016 年间，小麦平均产量提高了 29.4%，玉米平均产量提高了 25.4%中 国农业科学院在山东省禹城开展31年的长期定位试验发现，施用有机 肥能够显著降低土壤容重，增加土壤有机质的含量及储量目前，堆肥技术已成为发展生态农业和改善农村环境的重要技术 支撑，在秸秆、尾菜综合处理、畜禽粪便资源化利用、商品有机类肥料的开发、有机肥替代化肥等行动计划中发挥着越来越重要的作用 堆肥的历史使命 据史料记载，人类利用有机固体废弃物生产堆肥的历史已延续两 千余年据古书记载，我国公元六世纪就出现了“踏粪法”，即厌氧 厩肥的生产应用；公元1149年南宋时期则最早记录了好氧堆肥的方法 这些历史记录也反映出我国古代为了保持土壤肥力、提高农业生产力 以及满足粮食需要，在有机废物的循环利用方面做出了令现代人叹为 观止的成就，其利用范围和利用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渐认识发 展的过程不同阶段如西汉时期、北魏时期、南宋时期、元朝时期、 明朝、清朝的主要农学著作对此均有详细的记录我们从中可以看出， 我国农民在长期的生产实践中发掘出越来越多的有机肥资源，特别是 在南宋和清末，由于人口的激增，全面利用农村各类有机肥资源达到 了空前的水平。

我们挖掘和揭示这些传统堆肥方法的作用，目的不是 为了恢复这些技术，而是警示当下的人们要学习古人物尽其用的理念， 珍惜资源、爱护环境相信在乡村振兴中重建循环经济的背景下，现 代的技术、装备会不断开发出来，用来取代传统的落后手工做法；也 确信会有更多村庄建立起适合自身特点的各式各样的废物循环利用设 施，还自然于绿水青山根据美国公用事业协会（APWP ）报道，最早的堆肥工程技术开 始于1925年的印度，其方法被称为印多尔法（Indore ）1932年， 荷兰VAM公司建立了欧洲第一个改良印多尔法的规模化堆肥厂，其工 艺称为范曼奈法（VanMannen），是将垃圾用水调节后，在室外堆积 4~8个月（厌氧分解） ，然后破碎、分选得到堆肥产品 1933 年，丹 麦出现了丹诺（ Dano ）堆肥工艺，这是一种运用滚筒进行好氧发酵的 方法，特点是发酵温度高、发酵周期短， 一般只需3~4 天即可以基本20 世纪 70 年代以后，许多堆肥工艺不断得到完善，一些新的工 艺也被开发出来，如 1972~1973 年间美国农业部马里兰州农业研究 中心开发的通气静态堆工艺，也称贝特斯维勒（BELTSVILLE ）工艺。

该工艺在美国得到了广泛应用，1990 年已有超过 76 座设备在运行 其他堆肥的工艺还有垂直通风搅拌床托马斯（EARP-THOMAS ）工艺， 日本的立式多层搅拌床式工艺（即塔式工艺），爱温森（ EWESON） 转鼓式反应器系统以及比尔德（Beard ）筒仓工艺等现代堆肥技术在我国起始于20 世纪 50 年代，这一时期的堆肥多 为露天的堆垛，采用表面土壤覆盖保温，自然通风供氧，没有专用的 机械设备，也很少进行堆体的维护管理，多为厌氧或者兼性好氧堆肥 过程，堆肥产品主要用于农田、果园或苗圃 70~80 年代，堆肥化处 理各种有机废弃物成为研究热点，堆肥专用机械设备得到大量引进与 开发，涌现出大量新工艺、新技术，堆肥机理也得到了深入研究这 一阶段主要采用二次发酵工艺，堆肥方式还是静态堆肥方式，1987 年 开始了配合翻堆的动态堆肥工艺的研究90 年代开始，国内已掌握了 堆肥基本技术，主要堆肥工艺趋向成熟，具备了产业化发展的条件堆肥衰退加速环境污染我国乡村在经历40 年高速城镇化和非农化过程中，生态环境也经 历了一个污染退化和艰难治理的过程乡村生态环境变迁 畜禽养殖是农村环境污染的主要来源。

当前， 我国畜禽养殖业化学需氧量、氨氮、总氮、总磷排放分别为 1000.53 万吨、11.09 万吨、59.63 万吨、11.97 万吨，占农业源排放的93.8%51.3%、42.1%、56.5%，成为农业面源污染的最重要“贡献者”近 年来，国家不断加大对畜禽规模养殖污染的监管和治理力度，大中型 畜禽养殖场污染问题基本得到控制但规模以下养殖场（户）因小本 经营、环保意识不高，粪污处理设施配套不完善，加之种养分离，循 环不畅，致使粪污被随意堆放或直接排入沟渠、坑塘，给生态环境带 来严重威胁，已成为畜禽养殖污染防控的难点和短板化肥农药过量使用也是部分地区的重要污染2018 年，我国化肥 用量达 5653.4 万吨，农药用量 26.88 万吨，均占全球用量的三分之 一，居世界第一位世界主要发达国家的经验表明，人均 GDP 在 8000~13000 美元区间时，化肥使用量开始呈现从增长到稳定甚至降 低的趋势2019年，我国人均GDP达到1万美元，预计我国化肥使 用量将进入稳中有降阶段但是，随着我国人口数量增长、城乡一体 化推进和居民消费结构升级，粮食需求仍将呈现刚性增长态势，化肥 农药使用量也难有较大降幅，一定时期内仍将处于高位。

当前，我国 化肥农药利用率还不到 40%，距离欧美发达国家 50%~65% 的平均 水平还有较大差距，流失风险不容小视；特别是一些重点区域如露地 蔬菜种植的氮磷流失、保护地蔬菜的氮素地下淋溶及南方水网地区水 稻种植的氮磷流失，对水体环境影响尤其突出此外，农村生活污水和生活垃圾处理不当也造成农村生态环境恶 化据统计，我国废水每年总排放量大约为 600 亿立方米，其中我国 农村每年产生生活污水约90 多亿吨，人粪尿年产生量约为2.6亿吨 目前我国工业废水及城市生活污水都得到了较好的处理，但农村生活 污水由于治理资金短缺和对农村水环境保护意识的淡薄，96% 的村庄 都没有排水渠道和污水处理系统，生活污水处理率很低，大部分农村 的生活污水放任自流，任意排放到河流，是农村 56 MAN AND THE BIOSPHERE Issue 129 -130环境问题的根源从农村生活垃圾来看， 有学者估计年产生量约为 1.8~2 亿吨虽然美丽乡村建设中对农村垃 圾进行了清理，但由于农民落后的生活方式，加上大多数村镇没有专 门垃圾处理系统，农村“脏、乱、差”现象及地下水和地表水污染现 象依然严重农村污染防治是一项长期、复杂的工作，虽然污染治理取得了一 定成效，但长效机制尚未有效建立，农村环境改观或恢复到 20 世纪 60~70年代的水平还需很长一段时间。

乡村堆肥之衰退 过去，农村几乎家家户户门口都会有一个堆沤池， 用来处理日常产生的人粪尿、养殖粪污、作物秸秆等；而在田间，。