有機肥與化肥的生產能耗、投入成本和環境效益比較分析
摘要：針對目前國內肥料生產和施用現狀，分別從能耗、成本和污染物排放等三個方面對有機肥和化肥進行比較分析。化肥生產呈現高能耗和高污染排放，而有機肥則表現為低能耗、無污染的特點，同時還可消納廢棄物，減輕污染負荷。從投入成本上分析，化肥相對于有機肥具有一定優勢，其單位面積和折純養分投入分別是有機肥的53%和 26%。有機肥相對于化肥，其污染物排放負荷很低。從節能減排和降低投入的角度，提出支持基于廢棄物資源化的有機肥產業化發展。
利用有機廢棄物生產有機肥是一條充分利用廢棄物養分和價值的資源化途徑，并在一定程度上減輕了因廢棄物棄置排放造成的環境污染壓力，在當今全社會重視和倡導節能減排的大環境下，充分利用有機廢棄物發展有機肥體現了未來肥料行業的必然趨勢。但國內肥料行業的現狀是化肥生產與消費規模較大，有機肥產業發展緩慢，與化肥相比仍處在邊緣位置。 這種局面的出現除了與國情和肥料行業現狀有關之外，與目前國內有機肥規模化效益較低和運施不便等因素也有一定關系。首先，有機肥生產企業產值和利潤均低于化肥。化肥生產企業作為當地的利稅大戶，在地方政府更受到重視，因此在政策配套上獲得支持力度更大，如電價優惠、增值稅優惠和運輸優惠。同時，我國農業施肥結構以化肥為主，也直接限制了有機肥產業的快速發展。據2007 年的最新統計數據表明， 目前國內從事化肥(包括氮肥、磷肥、鉀肥和復合肥)生產的企業累計1900家，而同期運行的有機肥企業只有180家；化肥當年的銷售收入額達到3600億元[1] ，而有機肥只有60億元左右[2] 。目前業內已逐步認識到化肥與有機肥合理配施，才能達到培肥地力，保持土地產出和養分需求的平衡與持續發展。但現實肥料生產情況是，有機肥生產企業技術不夠完善和規范，低水平生產企業比重較大，導致絕大部分有機肥生產企業規模偏小、產能嚴重偏低，缺少規模效益而難以盈利，因此現階段有機肥行業水平與農業可持續發展要求相去甚遠。
化肥與有機肥在能耗、投入和環境方面的效應比較報道較少，這也是造成目前缺乏對化肥與有機肥全面而客觀認識的原因所在，本研究以污泥堆肥制有機肥和尿素生產為模式案例，對化肥與有機肥的綜合效應進行全面比較分析，以期為深入了解化肥與有機肥的能耗、成本與環境效應的真實差異提供參考依據。 1 化肥與有機肥的化石能源消耗比較 化肥產業是典型的高耗能產業，特別是氮肥，其所需的原料和燃料均嚴重依賴包括煤、天然氣和石油在內的各種化石能源。以氮肥主要品種——尿素為例，其能源組成的 60%來源于煤炭，25%來源于天然氣，其余 15%來源于重油[3] 。每噸煤基尿素的耗煤系數為 1.55 t，耗電系數達到 1030 kW⋅h；氣基尿素噸消耗天然氣達到 1000 m3 ，耗電系數比煤基略低，但也達到 900 kW⋅h；而油基尿素噸消耗重油約為 0.8 t，耗電系數為 600 kW⋅h。從單位質量(g) 折純養分所消耗的化石能源來看(表 2)， 每克化肥養分所消耗的煤為 3.44 g，天然氣 2220 cm3 ，油 1.78 g，電 0.001 8 kW⋅h。從以上數據不難看出，生產化肥所需化石能源投入和能耗系數均較高。 相比較而言，有機肥生產的原料主要來自于城市污泥等生物質類型廢棄物，不存在大量化石原料投入問題，而生產過程消耗的油、電能耗很低，如采用自動控制好氧發酵堆肥技術，利用城市污泥等廢棄物生產有機肥涉及的作業機械只有混料機、勻翻機和風機等設備。如表 1所示，生產每噸有機肥消耗的柴油僅為 2.5 L、耗電 155 kW⋅h，與化肥相比，其油和電的能耗只為單位化肥能耗的 3%和 18%。但從折純養分消耗系數分析(表 2)，有機肥在油電消耗上甚至略高于化肥，這主要是有機肥養分含量較低所致，而化肥盡管能耗系數較高。
基金項目：國家科技支撐計劃項目(2007BAD87B01)；國家高技術研究發展計劃(863)項目(2008AA062402) 作者簡介：劉洪濤(1978年生), 男, 助理研究員，博士，主要從事廢棄物資源化技術產業政策研究。E-mail: liuht@igsnrr.ac.cn 收稿日期：2010-06-22
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