电话: 业务咨询:0596-3553869;技术咨询:吴先生15260616479;
理论创新 理论创新
有机碳肥理论和产业概述
2020-04-28 浏览量:841 分享:

概要  农作物的问题在土壤,土壤的问题在肥料,土壤肥料问题路在何方?传统的植物营养学和土壤肥料学到底哪里出了问题?创新的有机碳肥理论作出了回答。有机碳肥是堪与化肥并立的、作为土壤肥料阴极的新肥种,值得举国家之力而推之。

一、前言

我国“化学农业”已经走了三十几个年头。目前我国化肥总产量、消费总量和单位面积施肥量均排名世界第一。我们取得了农业生产的巨大成就,以占全世界9%的耕地养活了占世界22%的人口。但同时我们也付出了巨大的代价:耕地贫瘠化(板结、沙化和盐渍化)日趋严重,农产品质量下降、食品不健康成为各级政府不得不花大力气来抓的问题。此外,化肥利用率越来越低,农作物病害频繁,化学农药用量不断加大,农业污染造成的环境问题日益凸显。“化学农业”的路子再走二十年,我国现有耕地中将有50%以上不能再种庄稼!

为了解决“化学农业综合症”,我国大量专家学者作出了巨大努力,例如提倡应用有机肥、推行“缓释控化肥”、研制二氧化碳气体肥、秸秆裂解炭等等,但这一切措施都不能根本阻挡“化学农业”惯性运动;于是开始掀起“有机食品”风潮。有机食品可供部分富裕市民之需,却解决不了全国十三亿人民的食物问题,且在这种风潮掩盖下的假有机食品和不健康有机食品很快就粉墨登场,扰乱市场,令消费者无所适从。

问题出在哪里?就出在传统的化学植物营养学和土壤肥料学上。 这套经典理论创建于170多年前的小农经济有机农业时代,当时土壤不缺有机质,就缺化学元素氮、磷、钾等矿物质营养,所以按照这套学说生产和使用化肥,农业就获得空前丰收,农产品质量也不错。当今土壤有机质丰富的耕地适量使用化肥,情况亦是如此。但从上世纪八十年代开始,我国农村土地的短期承包机制和农民大量进城务工,使土地失去使用有机肥的动机和劳力,偏施或单施化肥的情况已持续近三十年,我国大量耕地的有机质含量降到1.5%以下。化肥作为土壤肥料的阳刚一族,失去了有机营养的阴柔滋润,其“狂暴”的一面便显现出来,于是也就暴露出经典化学植物营养学和土壤肥料学的缺陷,这就是真理的相对性。而在这套存在重大缺陷的理论指导下形成的化肥工业(包括对化肥的“改良”措施)和传统的有机肥工业,当然都无法从根本上解决我国当今的“化学农业综合症”。

植物营养理论和肥料产业大变革的时代到了。

二、对植物营养学和土壤肥料学的理论创新

变革已势在必行。变革必须从理论突破和理论创新开始。

(一)传统化学植物营养学和土壤肥料学的两大识判和两项疏漏

首先是对植物碳营养来源的误判。植物的干物质中,碳元素(C)占35%左右,是植物所必须的大量元素之首。这么大量的碳积累从何而来?“经典”说:由空气中的CO2经叶片吸收和叶绿素光合作用转化而来。“经典”还说:即使是有机肥和腐植酸,其有机质也要经微生物分解为H2OCO2CO2上升被叶片吸收转化……“经典”不承认植物必须而且能够由根部吸收水溶有机碳。也就是说,只承认植物碳营养一“通道”,不承认还有其他“通道”。

其次是对矿物质营养进入原理的误判。“经典”认为:化肥中矿物质营养以“离子态”进入植物内部。这不符合植物原生态中矿物质营养进入的原理。实践证明:矿物质营养的有机化合态比离子态(零电价)更具生物活性。

植物除了需要吸收营养物质之外,还需要新陈代谢的能源物质。每积累一个碳,同时就消耗两个碳。所以碳对植物既是营养物质,又是能源物质,这是氮、磷、钾等矿物质营养所不能比拟的,这一点被“经典”忽略了。

土壤微生物(B)是土壤的“生产力”中一支重要力量,有机碳(C)是B的能源,CB结合,产生1+1>2的生化效应,可导致土壤小生态和农作物生长态势发生剧烈变化,这也被“经典”忽视了。

以上基础理论的四大缺陷以及由此衍生的一系列理论、技术和农业措施,就把农业一步步引向“化学农业”之路,从而导致土壤和农作物“阳盛阴衰”,由此造成“化学农业综合症”。

(二)植物碳营养“二通道说”

实际上植物碳营养从两个通道进入植物内部:空气中的无机态CO2由叶片吸收经叶绿素“加工”(以光为能)成碳的有机化合物而被吸收;土壤中的小分子水溶有机碳(即“有效碳”EC)由根系吸收进入植物内部。EC的分子粒径平均700-800纳米,在植物根系分泌物的粒径区间,分泌得出就吸收得进。EC是有机物,在植物内部转化为有机营养物质,不须经光合作用,比CO2的转化更为节能。

EC促进根系生长, 促进B的繁殖而改良土壤,EC使化肥转化为有机化合态,利用率得到提高,这些因素就使叶片叶绿素得到充分的肥水供应,光合作用能力加强,大大提高了CO2吸收转化率,使植物物质积累增加。所以EC不但自身直接增加植物碳积累,还间接增加更多碳积累。这就是“四两拨千斤”的作用,是植物碳营养两“通道”之间的关系。

(三)碳是当今农作物营养元素中最普遍、最严重的“短板”。

“经典”认为植物碳营养来自于空气中的CO2,而CO2是取之不尽的,就想当然认为碳不会成为“短板”。实践证明:只有象新疆吐鲁番这样低海拔盆地,在白天晴天的条件下,植物才不缺碳。而以下情况植物都缺碳,缺碳严重称为“碳饥饿”。

●农作物环境CO2浓度为0.1%时,光合作用处于最佳值。一般农田,日间CO2浓度为0.03%左右,所以实际上农作物普遍缺碳。

●夜间和阴雨天无光合作用,农作物无碳输入,而新陈代谢又在消耗碳,这就产生“碳饥饿”而转为消耗碳积累,这是在“透支”。长时间或反复“透支”,农作物就出现亚健康状态,这相当于让喝稀饭的运动员去跑马拉松。

●大棚种植,由于难以得到外界CO2流动补给,CO2浓度低,又加上塑料膜阻挡了30-50%的阳光,使叶绿素这些“碳转化机器”处于低速运转,农作物“碳饥饿”更为频繁。北方春寒和秋季寒露风,都使有农作物消耗更多的碳积累以抵御寒气,也造成缺碳低产。

●从全国地理分布来说:南方部分地区的某些季节,西南山区的大部分季节,“天无三日晴”,农作物长时间缺碳,是低产的主因;而高原草场,CO2浓度普遍低于0.02%,牧草再生量少,造成单位面积草场载畜量很低。

传统的植物营养学认为:植物生物量就如木桶中的水量,取决于木桶最短的板条,由于对碳营养的误判,这块植物营养“板条”中最宽最短的“短条”几十年被视而不见!

(四)缺碳病是当今农作物的壹号病

缺碳病导致农作物出现如下症状:

●早衰:未老先衰、生长慢、生育年龄大大缩短;

●根系衰弱:作物根系弱小、株势差、低产;

●黄叶和失绿症:这在大棚种植和长时间阴雨时最常见;

●亚健康:作物萎顿无生机,纤薄虚长或倒伏;

●防病抗逆机能差:受灾时损失重,病虫害多发;

●农作物种质退化快:缺碳的农作物不能正常传递DNA,导致种质退化。

农作物缺碳病还具有如下三种特性:

■全局性——不论东西南北,几乎所有农作物都可能发生此病。

■系统性——不但造成农作物直接病害,还间接产生更多病害,这不但造成减产,还造成化学农药用量增加,更导致化肥利用率进一步下降,带来生产成本上升和土壤、食品安全等一系列问题。因为缺了一个“碳”,生出一大堆环境问题、社会问题和民生问题。

■长期性——造成生态循环链条破坏,农业环境恶化、土地不能持续耕作、种质资源退化等问题,都是难以修复和不断延续的。

所以当今农作物缺碳病造成的损失和危害,是农作物其他任何一种病害所不能相比的,是“当之无愧”的农作物壹号病!正视并根治缺碳病,修补碳“短板”,不但能根本上解决当今土壤、肥料和农作物的大量问题,还将把农业带进一个新的发展周期。要获得农作物单产的重大突破,不一定靠转基因!

(五)有机营养的“双核”和土壤板结问题

由于缺碳,土壤中C/N值(碳氮比)太低,导致微生物生存障碍和生物多样性出了问题。这是土壤板结的根本原因。当大量耕地有机质含量下降到1%(EC仅为0.005%),我们的学者们还在人云亦云地遣责化肥,说“由于长期使用化肥造成土壤板结……”,这就文不对题了。

EC是土壤有机营养的一个“核”,功能微生物B是土壤有机营养的另一个“核”,EC和B结合发生了生化“聚合反应”,使土壤疏松,土传病害受到抑制,土壤肥力和叶绿素工作效率大大提高,从而优化土壤生态和植物植物状态,使农作物增产。

(六)有机营养是肥料之母

在植物原生态情况下,矿物质营养在植物根部分泌的有机酸和土壤腐植酸的水溶物(FA)的共同溶蚀下,以有机配位“零电价”态被植物根系吸收。在贫瘠土地或大量施用化肥时,矿物质营养才以离子态被吸收。矿物质营养正离子在植物根端吸收点间互相排斥(竞争吸收),正离子与另一些肥料的负离子结合成水不溶物,这两种现象是化肥利用率低的重要原因。所以化肥以离子态被吸收是无可奈何的,是不合理态!

实践证明:矿物质营养不论是有机配位态还是离子态进入植物内部,都要与植物内部的有机碳以特定的比例和结构进行组合,以有机化合态进入植物细胞,进而形成植物各部分组织。矿物质营养在植物内部移动有着强烈的“趋有机碳性”,哪里有机碳浓度高就往哪里移动。得不到足够有机碳营养“配位”的矿物质离子,就留在胞外液中,这不仅使农作物质量下降口感差,还是引发食物不安全的一个重要原因。反过来推论,当植物内外有机碳浓度高,足以将所有吸收的矿物质营养“配位”组合成植物的物质积累时,植物生长发育的DNA表达是最为完美的,真正达到植物最健康最丰产状态。这应该是农业专家们追求的境界,排斥化肥是没有理论根据的。那种营养元素组成不齐全不均衡、发育并不完美的有机食品,未必是最健康的食品。

实践还证明:在土壤有机碳营养匮乏时,豆科植物连自身根瘤菌所固定的氮都不能利用!这颠覆了豆科植物“自制自用”根瘤氮的传统观点。

综上所述:有机碳是植物营养的基础物质。它不但自身是“肥”,还影响矿物质营养的有效性和土壤生态的质量。如果说以氮磷钾为代表的化学植物营养是肥料之父,那么以有机碳为主要成份的有机植物营养就是肥料之母。长期偏施化肥,土壤和植物“阳盛阴衰”,是当今农业问题的主要病根。“阴阳和谐”应该成为肥料工业和施肥技术的指导方针。

三、我国有机肥料产业的问题和对策

“经典”认为:有机肥料加工目标是“矿化腐殖质”,这是一种作物幼苗直接种在上面都不会死的肥料。这种肥料中不刻意保留水溶有机碳。因此加工工艺就是:“好氧高温发酵,多次翻堆,高温烘干。”在长达20多天的折腾中,把大量的有机碳“燃烧”成CO2排掉,得到缺乏有机营养的“矿化腐殖质”。 这种有机肥厂实际上就是一个巨型CO2发生器!实测起来,这种制成品水溶有机碳仅1%左右,EC含量仅0.5%左右。也即1吨有机肥中可被根系直接吸收的有机碳仅5公斤。而肥料中的活体微生物更折腾光了。结果有机营养的“双核”没有了,只剩下一个“腐殖化”的空壳!

可见传统的土壤肥料理论使有机肥生产盲人骑瞎马,在黑暗中走了几十年!

由于以上原因,有机肥料产业没有一个描述其有机营养浓度的指标。现行国家执行标准中唯一与有机营养相关的指标是“有机质含量”,不涉及水溶有机碳,更不是EC。难怪多年来众多“李鬼”用泥炭或风化煤粉碎造粒充有机肥卖!而农业管理部门却无法靠标准去执法,只能无奈地下发一个文件,“禁止”用风化煤和褐煤做有机肥原料。测不出又如何“禁”?而真正老老实实做有机肥的人,花了大力气,用“真材实料”却造不出肥效好的有机肥。终于李逵还是打不过李鬼,我国有机肥产业一直在艰难中爬行,传统的有机肥沦为仅仅是土壤改良剂和化肥增效剂。不能为农作物提供足够的有机碳,更不能充当土壤肥料的“阴极”。

有机肥料另一个重要功能应该是“打扫卫生”,把城乡人类生产生活产生的有机废弃物收拾干净。可是由于传统有机肥生产设备繁多,工艺复杂,加工时间长,不能适应大量不规则的有机垃圾,大量有机废弃物只能被再度“废弃”,从而上演一出出“垃圾围城”、“垃圾围村”。

当有机碳肥理论框架形成并被验证后,我们就能对有机肥的生产进行彻底改造了。

首先,把有机肥生产目标定为:生产富含水溶有机碳(即“高碳”)和功能微生物的植物有机营养肥料。这就要实行好氧厌氧连续、不翻堆发酵,避免高温烘干。

其次,把有机肥生产原材料进行分类:规则的固体料、不规则的固体料、高浓度液体料、低浓度液体料等等,尽量使用最简单的设备,主要靠微生物能或生物化学工程进行加工,利用自然条件(日照、自然风等)辅助加工。

依据以上思路,已开发出如下四种新型的工艺路线:

微信截图_20200428123513

在相同物料配比的情况下,以“经典法”有机肥为对照(CK),“高碳法”有机肥的几个指标都是优异的:

设备投资是CK的三分之一,发酵周期是CK的三分之一,耗能是CK的四分之一,单位产品加工费是CK的二分之一,碳排放是CK的三分之一,EC值是CK的1.5-2倍,B含量是CK的几十至几百倍,有机营养肥力是CK的2倍。

颠覆传统的有机肥理论,低耗能低排放地制造出有机营养肥力高的有机肥料,并最大限度地收拾干净城乡环境,把大量有机废弃物转化转移到农田去,就能实现贮碳于土的物质大循环。

四、有机碳肥的原理、功能和开发应用的意义

我国科技工作者在有机碳肥理论基础上,将植物有机营养的精华要素进行科学“组装”,成功开发了系列有机碳肥。自然界的单质碳都以十分稳定的结构存在,开发其成为碳肥没有任何意义。象植物矿物质营养元素一样,有机碳肥中的碳同样以可水溶化合态存在。这也是制造和使用有机碳肥最经济可行的方式。但由于有机分子结构的不同,不同有机物质的特性就有很大的差别,并不是所有可水溶有机化合物都能成为有机碳肥。在狭义的表达中,仅将展现出10倍以上普通有机肥肥力的有机植物营养制品称为有机碳肥。

将有机废渣、有机废液浓缩液,通过生物发酵法、氧化催化法、化学降解法、冲击波氨化法或C—B组合法等等工艺,都可加工成富含有效碳(EC)的有机碳肥或有机碳复合肥。

普通有机肥缺少一个类似化肥的N、P2O5K2O那样可计量应用的植物营养指标,而有机碳肥做到了。它有了一个可检测、可计量应用的、含5%-20%“有效碳”(EC)的指标,有些有机碳肥产品还加功能微生物(B)的含量指标。

所以不能将有机碳肥视为传统的有机肥,也不是有机肥简单的“升级版”或“浓缩版”。它是与氮肥、磷肥、钾肥等肥料并立的高效植物有机营养新肥种。

现在,创新的有机碳肥理论的框架已经形成、多个品种的有机碳肥已经开发,世界上第一套有机碳肥技术标准已经制订。有机碳肥的产业化已具备了技术基础。

大量实验和田间应用试验证明:有机碳肥具备“超级有机肥”的功能特点:

(一)可向土壤和农作物直接提供有机碳营养,它取代有机肥,而单位面积用量仅为普通有机肥的5-20%。

(二)肥效既具速效性,又有持续性。多数农作物施用后5-10天可见显效,而改良土壤的效果可持续数茬。

(三)与化肥搭配更灵活方便。

(四)液体有机碳肥可兑水管道输送和喷施,解决了有机肥不能管道输送的难题,避免设施农业和信息化管理的农业重走“化学农业”的老路。

(五)“施肥防病”效果明显。用含B有机碳肥做基肥,可抑制多种土传病害。

(六)“施肥减灾”,可防止作物冻伤,减少旱、涝灾害造成的损失,加快灾后恢复。

(七)可浸泡种子或苗木,提高成活率,壮旺幼苗株势。

(八)可长距离营运和出口贸易。

有机碳肥的开发应用具有如下意义:

(一)使对土壤有机营养的补给精细化、高效化和可计量应用,一如三大化肥。从而形成有机营养供应的常态化机制,逐步消除“化学农业综合症”。

(二)增产增收效果显著,每亩耕地全年使用2.5公斤EC,平均增产20%。全国常态化应用有机碳肥,一年消费量约150万吨EC(工业产值450亿元),将新增农业产值约8000亿元,这将使我国农业整体水平跨上一大台阶!

(三)全国使用150万吨EC,相当于生产1500万吨有机碳肥,按其所回收利用的有机废弃物计,相当于减排1900万吨CO2,或减排1400万吨COD,这是贮碳于土的巨大功绩。

(四)应用有机碳肥可使化肥利用率提高40-50%,产生巨大增产效果,还大大减少化肥的流失,从源头减轻农业面源污染。

(五)促进肥料工业、食品加工业、药村工业、造纸工业、大养殖场等产业的结构调整和技术改造,为环保工程更加节能减排开拓了新的技术路线。

(六)有机碳肥是我国自主创新项目,将增加我国在世界上“碳交易”的一张“王牌”中的话语权,并有助于对发展中国家的技术援助。

五、有机碳肥的产业化前景

我国耕地补碳已是刻不容缓。补碳最基础最常规的措施就是施足普通有机肥。但有机肥肥力低用量大,受原材料和运输成本(或运输难度)的限制,大量耕地无法施到或施足有机肥,这就必须求助于有机碳肥。

耕地地有机质含量1.5-2%为中度缺碳,有机质含量1.5%以下为重度缺碳,必须大量补有机碳。我国需用有机碳肥的耕地面积最少6亿亩。以每亩耕地每年使用2.5公斤EC计,国内市场每年需使用150万吨EC,相当于有机碳肥(各品种平均)1500万吨。如果把高原草场的修复纳入目标市场,有机碳肥的年产量可达到1800万吨以上。另一方面,有机碳肥还是极有竞争力的出口肥料。我国是有机废弃物产生大国,我们不能学现在西方某些发达国家偷偷向发展中国家转移垃圾,我们要把自家的垃圾转化为比化肥更宝贵更有价值的有机碳肥出口,造福全世界。综上所述,我国有机碳肥产业将发展成与三大化肥并立的规模,年产量达2000万吨,年工业产值700亿元。

如此大规模的新型肥料产业的原材料,几乎全利用工农业生产的有机废弃物,这是巨大的可再生“矿藏”。据资料统计,目前我国几大“产废大户”及其年产生量分别是:

畜禽粪便  1.73亿吨、农林废弃物  15亿吨、食品工业污水  10亿吨、城市有机生活垃圾  3亿吨、发酵行业污水  0.4亿吨、造纸废弃物  0.3亿吨。年产有机碳肥2000万吨,每年需固体有机废弃物(按含水50%计)1800万吨,有机废水(按干物质含量10%计)5000万吨。这些原材料需求不足上述几个“产废大户”年总产生量的百分之二。所以有机碳肥的原材料供应完全不成问题。在此要说明一点:消化如此大量的有机废弃物主要应靠“大众化”的肥种——有机肥,以及未来应大力兴办的“有机水肥”两个途径,这些将在后续内容作介绍。

有机碳肥是一个高回报率的产业项目,原因如下:

一是产成品价值高。有机碳肥的“双核”及其“聚合反应”产生的综合作用,使土壤的物理肥力、化学肥力和生物肥力都得到提升,并提高了作物叶绿素对二氧化碳的转化效率。同时有机碳还是植物的“能源物质”,植物每积累一个碳,就要消耗两个碳。这一切都显示EC对植物作用的“量级”,非N、P、K等矿物质营养可比。如果按市面上每吨化肥价位,一个百分点的矿物质营养为60元,那么每吨有机碳肥中一个百分点的EC的价位就应该是60元的数倍!  

二是原材料成本低。考虑运费在内,每吨有机碳肥原材料成本约等于其工业产值的八分之一。

三是生产工艺比较简单,生产设备投资少,单位产品能耗低,这些综合表现为加工成本低。

以上三方面,就保证了有机碳肥项目的高回报、低风险。

正是由于有机碳肥“扎根”于有机废弃物,这就为有机碳肥产业“注定”了一个联姻对象:在有机废弃物“产生大户”附近建厂,或与它合作建厂,既帮助合作者进行技术改造,又使有机碳肥企业起步快,还可进一步降低生产成本。其中有些企业,本身就有农业基地,例如糖厂,每个厂自身就“捆绑”着数以十万亩计的甘蔗基地,这就是有机碳肥产品最直接的市场。这是有机碳肥产业化的特殊条件,应该善加利用。

有机碳肥项目是为社会“打扫卫生”的项目,其自身生产中不产生二次污染,还为农业环境修复和农产品安全产生正面作用,因此将逐渐引起各级政府的重视和支持,该产业的快速发展是指日可待的。这是有机碳肥产业化又一个有利条件。

第三部分所述的有机废弃物四种处理技术,涵盖了几乎各类有机废弃物,这就埋下一个隐患:一哄而上。原材料遍地都是,大家都搞“有机碳肥”,实则在扩散污染。这就形成比有机肥行业更严重的李鬼打败李逵的局面,使“有机碳肥”刚诞生就声名狼藉,死于襁褓之中。这将不但是一个产业的悲哀,也是国家无可挽回的损失。所以该产业发展的第一要务,就是工艺路线要严格科学,技术标准要高要统一。要做到这些,除了国家的重视和保护之外,有机碳肥产业的联盟化、集团化也是必走之路。在集团的统一规划下,短时期内在各资源大省和用肥大省布局多家有机碳肥生产基地,利用集团优势进行规范生产,严格管理,统一标准,统一认证,进军对国计民生有重大影响的农产品基地,参与“城乡物质大循环”大业。如此坚持数年,一个与三大化肥并立的世界性有机碳肥产业必定形成。这将改变全世界肥料结构,影响农业发展方向。这是继化肥之后农业发展史上又一个里程碑!

六、新农村循环经济模式

在新农村建设中,要充分体现农民就业和有机废弃物回收利用两大元素。这是农村越发展,群众越富裕,环境越优美的保障。

新农村建设如果搞得“家家住洋楼,田间静悄悄”,那就是失败。新型农村只是农业生产形态和科技水平转变,“农”的本质不能变,它仍然是向社会提供农副产品的生产基地,同时也是我国几亿劳动力就业的主要领域。在这个“变”与“不变”当中,起主要作用的是两条:一是政府的规划引导和资金投入,二是科技和信息水平的提高。在新农村建设规划中要有超前五十年的眼光。使农民适当集中居住,过现代化居民的生活,又要组织他们人尽其才地从事现代化农业、畜牧渔业和农副产品深加工。社会对碳水化合物和蛋白质的需求由大企业专业经营供给,以及农村人口“大迁徙”的现象,应该随着新农村建设的展开而消减下来,而不是继续加剧。让数以亿计的基本劳动力在家乡附近的城镇和农村就业,让广大农民新手建设自己的美丽家园,这应该是新农村建设的内涵。

有机废弃物与耕地之间循环不起来,乡村就会逐渐被垃圾所包围。与此同时土地贫瘠化加剧,土壤板结,化肥利用率递减,化学农药用量递增,农产品安全问题日益突出。这一切说明:农村必须坚持循环经济模式。

农村有机废弃物回收是否彻底,除了生活垃圾分捡外,还有一件要事,就是马桶粪水与家庭洗涤污水要分开。如此一来排放污水中的COD大大降低,对于大部分农村来说,洗涤污水与雨水合流直接排到附近的湿地或河流,不会出现环境污染。而马桶粪水得到回收经沼气池产生沼气,又把沼液(或化粪池液)再处理成液体有机肥输到农田,实现回收利用,使附近农田得到有机质源源不断的补充,节省大量化肥。实际上,新建城镇和大城市新区,都应实行粪污与涤污分流,以实现粪污回收转化归田,并减轻污水处理厂的压力。

下图所示是农村有机废弃物回收转化循环示意图。

微信截图_20200428123635

为了实现有机废弃物就地转化利用,农村周边的畜禽养殖场的规模应以中小型但却适当集中为宜,因为当地农田果园的面积有限。实际设计中可以用反推法根据农田规模和其他有机废弃物的生成量来计划。例如一个10000人口的居民区,周围农田面积约为2万亩,计划如下:

微信截图_20200428123714

2万亩农田果园年需16000吨有机肥,除了10000人口居民区生活有机垃圾生成量和农副产品加工下脚料及沼渣等资源化利用,还需增加12000吨畜禽粪便。通过常理计算可推断,这个居民区能容纳1200头肉牛加15000头猪和数万羽禽类的存栏量。这就是该居民区畜禽承载量的极限。有机肥厂的设计规模则应按年产2万吨,以便应对畜禽养殖随市场增减的波动。

2万亩农作物及其加工品年产值可达到2.5亿元,畜牧业年产值可达到5000万元,合计农牧业总产值3亿元,该区年产值人均3万元。

在这种有机物质大循环的框架内,农业实现肥料基本自给,而畜牧业则可利用大量低成本辅助饲料,该区农副业生产成本比普通“专业经营”方式同产值的生产成本下降30%左右。把这3亿元收入分摊到该区占人口60%的基本劳动力,每个劳动力年均收入达50000元,比在城市里打工收入多出35%以上。

所以科学地规划新农村建设中的循环经济,以物质循环推动“新沃土工程”,农副业并举,农工商联合运转,未来农村的经济效益将大大提高,群众的生活水平比城市一般居民还要高!农村产业的现代化,应充满信心地立足于“农”字来搞。农村不务农同城市竞争。非涉农的工业项目不但在经济方面不可取,还会使农村有机废弃物无法循环利用,使环境不断恶化,长远来说得不偿失,对国家整体产业布局也不利。

推行循环经济机制的“新沃土工程”,以乡镇或大居民区为单位布局有机肥厂,使当地有机垃圾和畜禽粪便就近转化为有机肥,有机肥就近下田,则国土甚幸,共和国甚幸!

七、构建物质大循环的“城市型农业”

随着城市人口快速膨胀,废弃物生成量与日俱增,城市“垃圾围城病”从一个城市“传染”到另一些城市,至今这个势头仍未衰减。多年来我们的政治体制和执政理念,使各级官员把GDP看做压倒一切的大事,把迎来送往和上传下达当作日常工作的“主旋律”,而把包括环境治理在内的民生问题和生态问题当作小事,就是要抓,也让领导班子内“分量”最轻的成员去抓。这种恶症在基层政权至今依然不改!由此欠下许多帐,这些帐一任传一任,越积越多。现在垃圾围城了。没有了洁净的环境,没有了甘甜的清水,没有了清新的空气,没有了放心的食品,财富多了也没有幸福。这是现今许多人共同的感概。

所以环境治理的根本问题,首要的是执政理念要转变。这个问题不解决,其他问题都无法进行下去。其次是技术路线问题。老的方法试过了:焚烧、填埋?事实证明:这两种老办法的作用是有限的。焚烧法最先进的是焚烧发电,但投资非常巨大,而运行效益却不佳。这对于大多数城市来说都不好接受。填埋法哪个国家都在搞,我国今后也还得搞,但就目前这种所有垃圾“一股脑儿填埋掉”法,再多的土地都不够用,何以为继?还有大量有机废水,要么不处理就排掉,要么用化学法和氧化法分解掉,前者扩散污染、后者耗能严重。因此我们不能沿着这些老套路,一条道走到黑。我们必须寻找新的技术路线,走节能减排之路。

当我们城乡都在与垃圾(其中50%左右是有机垃圾)艰苦搏斗的同时,我们的大面积农田却因缺乏有机质而“贫病交加”,痛苦呻吟。我们每天吃到的食物正因“缺碳”而不安全,许多人中年就“富贵病”缠身,正在或准备在晚年消耗国库大量“医保”金!

我们把两个大问题拉在一起:垃圾——农田,如果把农田变成有机垃圾的填埋场,这两个问题就都消解了!当然,这种“填埋”必须是经过科学加工转化的。这种工艺技术目前最节能最简易可行的就是高碳有机肥和有机碳肥生产技术,这在之前已多有论述。

“垃圾—农田”问题为什么扯到官员的执政理念呢?因为这种事没有政府的介入搞不好,“转化”不成。垃圾资源化利用首先就要分捡,把可再生化学料转去化学工厂做成再生料或用品,把建筑杂物等无机料转去“强力”部门强制“再生”成建筑构件,把有机垃圾转到肥料厂做有机肥,把有机废水转到处理站,通过多种不同措施转化成液态肥或液态有机碳肥。只要做到这些就可以把非填埋不可的垃圾减量到20%以下!但要做到这些,就牵涉到宣传、教育、立法、督查执法和技术指导以及行政措施、环卫运作,还有政府资金的投入等等,一年一年坚持下去,就像治行人闯红灯。由于立法、执法行政和资金不到位,教育宣传不坚持,居然在中国几十年就治不了闯红灯。难道治闯红灯就比推翻“三座大山”还难吗?南宋朱熹在漳州府上班一年半,身体力行倡导程朱理学,几乎达到“忘我”的境界,使当时的新儒学迅速在闽南普及,漳州府“施教化重礼数”的风气闻名于世几百年,这就是执政理念使然!现在我们有的“首长”在一个地方执政五年八年,人走了连气味都没留下,何也?亦执政理念使然!相信执政理念的转变,国家机器运转方式和国民风气的行为方式都会跟着变,就治得了闯红灯,同样也治得了垃圾分捡的难题。在许多发达国家垃圾分类已经成了全民的自觉行为和生活习惯,以“五千年文明的传承人”自居的中国人当然也做得到。

基于“干净城市”和“培肥地力”的城乡物质大循环,与几十年前农村物质小循环本质是一样的,是合天道的。物质不循环,人类生产生活产生的垃圾去烧掉、埋掉、排掉,是违天道的,不可持续的。

现在我们来分析中小城市的垃圾,分捡处理和可资源化利用的成果如何。一个100万生活人口的城市,平均每天产生生活垃圾1200吨,其中:

1、可再生化学品200吨

2、可利用建筑废料(不包括建筑工地产生物)100吨

3、必须填埋料300吨

4、可转化的有机物料600吨

我们把第1、2、3项交给其他专家去处理,单讲这600吨有机废弃物。600吨有机废弃物,含水率约为70%,通过工厂加工可产出合格有机肥料280吨,全年共可生产10万吨,可使15万亩农田得到足够有机肥的补充,其价值相当于8000万元。这10万吨可分给数家规模农场去做,政府补贴设备资金补贴和技术指导。假如15万亩农田都种蔬菜和水果,每年可收获约20万吨优质果蔬,等于这座城市每人得200公斤,这相当于这座城市全年果蔬的消耗量三分之一!

通过官民同心,坚持不懈地践行,就能构成有机垃圾由产生者到农田到果蔬市场又回到产生者餐桌的一个大循环,请看图2所示。

微信截图_20200428123800

这个循环的意义大了!不但解决了该城市50%垃圾的回收利用,同时使其他垃圾回收利用变得简单,真正须填埋的只剩下20%左右,节省一大笔环保开支,还使这座城市周边的农场(也是肥料厂)节省了大量肥料款(化肥用量可以减少50%以上)。同时就近解决了这座城市几乎三成果蔬的供给,节省了外地每年向本市调运大量果蔬的物流资源。

古代的清官廉吏为百姓做好事,大多在修桥铺路,缉盗安民,而如今我们的政府官员要做好官,就得干这一类科技含量高,有利民生有利生态文明建设大局的事!哪个市政府做到这一点,共和国应该给他颁发“最佳执政奖”!

对于大城市来说,应建立物质大循环理念的“城市型农业”,并将其切实纳入城市经济发展和市政府建设两个范畴进行规划,否则“城市型农业”就会被做成空洞的口号和新的形象工程。

大城市有机废弃物主要有污水处理厂污泥、大酒楼大餐厅的厨余、社区有机生活垃圾、厕所化粪池粪水、果菜集散地下脚料、近郊工厂有机排放物,还有郊区养殖粪便污水、远郊农田秸秆等等。下面将主要以这些物质的科学循环利用,与“城市型农业”的建立,作一个整体模型设计。

微信截图_20200428123904

真正意义上的“城市型农业”其本质是把可利用的城市废弃物最大限度地转化成农业资源,达到城市干净,农产品成本下降,食品更健康安全。在这个基本方针下,力争提高城市农副产品的自给率,提高周边农业对本城市的依存度,组成“城乡共同体”,产生一种新的“近距离”供求关系,减少农民种养殖的市场风险,使市场保持稳定繁荣。

从图3可见,要达到这个目标,政府必须在废弃物收集方面加大资金投入和监管力度,使专业循环转化企业能运转起来。没有行政力量的多方介入,专业企业用钱也买(收)不来那么多分散的资源;收来转化的产品也不容易被农业企业认可使用。

实施循环转化的公司必须应用先进、节能、高效的有机废弃物转化技术,转化过程不能产生新的污染,才有存在下去和发展起来的条件。对此政府有关部门也应该适度干预(方案把关)和指导,因地制宜地制定转化工程的技术规范和工艺方案。

每个大中城市都应该把建立“城市型农业”作为节能减排和建设幸福家园的大事对待。如何充分利用社会主义制度的优越性,把扶持农业和环保投入的资金用到点子上,用到“城乡物质循环大业”上,是对政府行政能力的挑战和考验。下决心持续地把物质大循环抓好,我们就能建设起一座又一座城乡繁荣、百业兴旺、水清气净、人民幸福的大中城市。我国城市化建设就能避免走入“边发展,边污染,再治理”的怪圈,使发展付出最小的代价,发展的步子走得更快更稳健。

“城市型农业”的出现还将促使我国农业科研院校的科研体制和研究方向发生剧烈变革和进步,为国家培养大量二十一世纪新型农业技术人才,并反过来加快“城市型农业”向工业化、信息化蜕变。

“城市型农业”作为最先进、最高效的农业,将进一步加强我国农业的基础,并成为全国农业现代化的领头雁,从而加快农业现代化的进程。

有了成功创建“城市型农业”的经历和经验,再结合类似新疆石河子农垦区和黑龙江北大荒农垦区几十年城市建设的经验,我们就能在各大农业区域逐步创建“农业型城市”,使社会主义新农村建设有着更科学、更现代化的模式和方向。如此,我国大地一场新的更深刻的变革就能真正展开,这将奠定我国作为世界农业强国的基础,我国人民一百多年来的强国梦就能加快实现。