有机肥与化肥的生产能耗、投入成本和环境效益比较分析
摘要：针对目前国内肥料生产和施用现状，分别从能耗、成本和污染物排放等三个方面对有机肥和化肥进行比较分析。化肥生产呈现高能耗和高污染排放，而有机肥则表现为低能耗、无污染的特点，同时还可消纳废弃物，减轻污染负荷。从投入成本上分析，化肥相对于有机肥具有一定优势，其单位面积和折纯养分投入分别是有机肥的53%和 26%。有机肥相对于化肥，其污染物排放负荷很低。从节能减排和降低投入的角度，提出支持基于废弃物资源化的有机肥产业化发展。
利用有机废弃物生产有机肥是一条充分利用废弃物养分和价值的资源化途径，并在一定程度上减轻了因废弃物弃置排放造成的环境污染压力，在当今全社会重视和倡导节能减排的大环境下，充分利用有机废弃物发展有机肥体现了未来肥料行业的必然趋势。但国内肥料行业的现状是化肥生产与消费规模较大，有机肥产业发展缓慢，与化肥相比仍处在边缘位置。 这种局面的出现除了与国情和肥料行业现状有关之外，与目前国内有机肥规模化效益较低和运施不便等因素也有一定关系。首先，有机肥生产企业产值和利润均低于化肥。化肥生产企业作为当地的利税大户，在地方政府更受到重视，因此在政策配套上获得支持力度更大，如电价优惠、增值税优惠和运输优惠。同时，我国农业施肥结构以化肥为主，也直接限制了有机肥产业的快速发展。据2007 年的最新统计数据表明， 目前国内从事化肥(包括氮肥、磷肥、钾肥和复合肥)生产的企业累计1900家，而同期运行的有机肥企业只有180家；化肥当年的销售收入额达到3600亿元[1] ，而有机肥只有60亿元左右[2] 。目前业内已逐步认识到化肥与有机肥合理配施，才能达到培肥地力，保持土地产出和养分需求的平衡与持续发展。但现实肥料生产情况是，有机肥生产企业技术不够完善和规范，低水平生产企业比重较大，导致绝大部分有机肥生产企业规模偏小、产能严重偏低，缺少规模效益而难以盈利，因此现阶段有机肥行业水平与农业可持续发展要求相去甚远。
化肥与有机肥在能耗、投入和环境方面的效应比较报道较少，这也是造成目前缺乏对化肥与有机肥全面而客观认识的原因所在，本研究以污泥堆肥制有机肥和尿素生产为模式案例，对化肥与有机肥的综合效应进行全面比较分析，以期为深入了解化肥与有机肥的能耗、成本与环境效应的真实差异提供参考依据。 1 化肥与有机肥的化石能源消耗比较 化肥产业是典型的高耗能产业，特别是氮肥，其所需的原料和燃料均严重依赖包括煤、天然气和石油在内的各种化石能源。以氮肥主要品种——尿素为例，其能源组成的 60%来源于煤炭，25%来源于天然气，其余 15%来源于重油[3] 。每吨煤基尿素的耗煤系数为 1.55 t，耗电系数达到 1030 kW⋅h；气基尿素吨消耗天然气达到 1000 m3 ，耗电系数比煤基略低，但也达到 900 kW⋅h；而油基尿素吨消耗重油约为 0.8 t，耗电系数为 600 kW⋅h。从单位质量(g) 折纯养分所消耗的化石能源来看(表 2)， 每克化肥养分所消耗的煤为 3.44 g，天然气 2220 cm3 ，油 1.78 g，电 0.001 8 kW⋅h。从以上数据不难看出，生产化肥所需化石能源投入和能耗系数均较高。 相比较而言，有机肥生产的原料主要来自于城市污泥等生物质类型废弃物，不存在大量化石原料投入问题，而生产过程消耗的油、电能耗很低，如采用自动控制好氧发酵堆肥技术，利用城市污泥等废弃物生产有机肥涉及的作业机械只有混料机、匀翻机和风机等设备。如表 1所示，生产每吨有机肥消耗的柴油仅为 2.5 L、耗电 155 kW⋅h，与化肥相比，其油和电的能耗只为单位化肥能耗的 3%和 18%。但从折纯养分消耗系数分析(表 2)，有机肥在油电消耗上甚至略高于化肥，这主要是有机肥养分含量较低所致，而化肥尽管能耗系数较高。
基金项目：国家科技支撑计划项目(2007BAD87B01)；国家高技术研究发展计划(863)项目(2008AA062402) 作者简介：刘洪涛(1978年生), 男, 助理研究员，博士，主要从事废弃物资源化技术产业政策研究。E-mail: liuht@igsnrr.ac.cn 收稿日期：2010-06-22
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