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2010年中央一号文件《中共中央、国务院关于加大统筹城乡发展力度，进一步夯实农业农村发展基础的若干意见》指出，“支持农村开发利用新能源，推进农林废弃物资源化、清洁化利用”。废弃物的资源化、循环利用是发展循环经济的有效途径。同时，农业废弃物的循环利用又是《北京都市型现代农业基础建设及综合开发规划》中的一项重要内容。
在绿色北京、宜居城市的目标定位下，必须解决农业废弃物问题。因此，了解北京农业废弃物的现状，探讨北京适用的农业废弃物循环利用模式与技术，是当前急需解决的课题。本文利用统计数据和前人的研究成果，对北京农业废弃物进行估算，并对农业废弃物的循环利用模式进行探讨，以推动北京农业废弃物的循环利用进程。
1材料与方法
农业废弃物是指在整个农业生产过程中被丢弃的有机类物质，主要包括：农林生产过程中产生的植物残余类废弃物；牧、渔业生产过程中产生的动物类残余废弃物；农业加工过程中产生的加工类残余废弃物和农村城镇生活垃圾等[1]。通常所指的农业废弃物主要是指种植业生产过程中产生的作物秸秆和养殖过程中产生的畜禽粪便。
1.1农作物秸秆数量估算方法
中国历史上对作物秸秆资源量没有专门进行统计，因此，在各类统计资料上直接查不到农作物秸秆数量的数据。作物秸秆资源数量通常是通过与作物经济产量的关系—秸秆籽粒比计算得到[2]。本文采用文献[3]的秸秆数量估算方法进行计算，其计算公式为：
式中：St为作物秸秆资源总量（风干基），Cri为第i种作物经济产量，Rai为第i种作物秸秆籽粒比值。Si为第i种作物秸秆资源数量，SN为作物秸秆N素（N）资源总量，Ni为第i种作物秸秆N素养分含量，SP为作物秸秆P素（P2O5）资源总量，Pi为第i种作物秸秆P素养分含量，2.29为单质磷折算为P2O5的系数，SK为作物秸秆K素（K2O）资源总量，Ki为第i种作物秸秆K素养分含量，1.2046为单质钾折算为K2O的系数。
1.2畜禽粪便数量估算方法
畜禽粪便数量根据文献[4]的方法进行估算，计算公式如下，
式中：Q为区域畜禽粪便总量，Ni为第i种畜禽的饲养数量，T为该畜禽的饲养时间，Pi为第i种畜禽的粪便排泄系数。
1.3数据来源
主要农作物产量数据和牲畜饲养数据来源于《北京统计年鉴2009》[5]。作物产量数据直接取自北京统计年鉴中的作物总产量，统计计算的农作物包括稻谷、冬小麦、玉米、薯类、大豆、棉花和油料。畜禽饲养量在统计年鉴中没有直接的数据，对应的是畜禽的出栏量和存栏量。牛、马、骡、驴、羊等牲畜由于其生长期长于一年，用年末存栏数代替年内饲养量，肉猪用全年出栏量代替年内饲养量，肉猪的生长期平均按照199天估算[6]。家禽类由于年鉴上仅有年末存栏数据，故只能用该数据代替年内家禽的饲养量，肉鸡按照55天的生长期估算[6]，兔有年末养兔数据。作物秸秆籽粒比系数来源于文献[3]，作物秸秆中养分含量来源于文献[7]以及实验测定。
2结果与分析
2.1北京作物秸秆数量及其养分含量
北京农作物秸秆种类虽多，但秸秆总量的分布非常集中。2008年北京主要农作物秸秆数量及其养分含量如表1所示，北京全年农作物秸秆总量约220万吨，其中以玉米秸秆最多，约176万吨，占当年秸秆总量的80%，其次为小麦秸秆，为36万吨，占秸秆总量的16%，玉米和小麦秸秆占到总秸秆数量的96%以上，其他作物的秸秆较少，总量不足4%。
表1北京2008年主要农作物秸秆数量及其养分含量
表2北京2008年畜禽粪便量及其养分含量估算表
从养分含量看，全年秸秆总养分含量达58069吨，仍以玉米秸秆和小麦秸秆的养分含量为主，分别占到总养分含量的84.2%和11.0%。从N、P、K含量看，农作物秸秆中的养分以含K量最多，为26613吨，其次为含N量，为20147吨，含P量最低，为11309吨。2008年北京全市化肥施用量（氮肥、磷肥、钾肥折纯量）为136318吨，作物秸秆中的N、P、K养分数量占到当年化肥施用量的42.6%，因此，如果能将这些废弃物充分利用起来，不但避免农业秸秆的环境污染，还能大大减少化肥的施用。
2.2北京畜禽粪便数量及其养分含量
北京养殖的畜禽种类繁多，有牛、羊、马、猪、鸡、鸭、鹅、兔等，养殖数量最多的是鸡，2008年年末存栏2259.15万只，其次鸭，年末存栏量达414.89万只，再次是猪，肉猪全年出栏292.69万头。畜禽粪便的产生量也相当大，如表2所示，2008年全年产生的畜禽粪便约786万吨，其中以牛的粪便最多，约312万吨，约占当年畜禽粪便总量的40%，猪的粪便几乎和牛相差无几，为309万吨，牛和猪的粪便占当年畜禽粪便总量的79%，形成了北京畜禽粪便以牛粪和猪粪为主的特点。再次是鸡粪，总量约为78.2万吨，约占畜禽粪便总量的10%。羊粪的总量约占8%，其余所有畜禽的粪便量较少，总量不足4%。
2008年北京畜禽粪便中氮含量为54682吨，由于不同种类的畜禽粪便养分含量差异较大，因此，各畜禽粪便中的养分贡献亦有较大差异。其中猪粪贡献量最高，占总氮量的30.9%，其次为牛粪占21.8%，再次为驴粪占18.4%。北京畜禽粪便中磷的总量为15860.9吨，其中猪粪中磷含量占绝对优势，约占总磷含量的47.7%，其次为鸡粪，占20.4%，再次为牛粪，占18.7%。北京畜禽粪便中钾的总量为26521.1吨，以猪粪、牛粪和鸡粪的含量最多，分别占到总量的34.2%、27.2%和21.1%。畜禽粪便中总养分含量为97064.4吨，以牛粪、猪粪和鸡粪的含量最多，三者约占畜禽粪便总养分含量的75%。
2.3北京农业废弃物循环利用模式
北京农业废弃物中农作物秸秆最主要的是玉米秸，其他作物秸秆数量少而分散，难以收集利用，畜禽粪便主要是猪粪、牛粪和鸡粪，除此之外林地和果园每年产生的剪枝也是农业废弃物的一个重要组成部分，如怀柔区九渡河镇杏树台村每年修剪下来的板栗树枝多达280吨[8]。因此，北京农业废弃物的循环利用以玉米秸秆、猪粪、牛粪、鸡粪、园林剪枝为主。利用循环经济的理念，根据这些废弃物的特点设计以下循环利用模式：
2.3.1以堆肥为纽带的循环利用模式
模式的适宜区域为：同时具有规模养殖业和大面积的种植业的地区。该模式主要是将种植业产生的作物秸秆、瓜蔬藤蔓等废弃物和养殖业产生的畜禽粪便等废弃物按照一定的比例进行混合，通过堆肥发酵处理，杀灭废弃物中所含有的病原菌、寄生虫卵、杂草种子等对农作物有害的物质，并生成腐熟的有机肥。有机肥的使用，能改善土壤结构、减少化肥和农药的使用。这样以堆肥工程为纽带的循环农业发展区，全区内种植业和养殖业的废弃物通过堆肥全部消纳，变成了资源，不再产生废弃物，可有效改善当地的生态环境。同时，堆肥形成的有机肥，还是一种高档的商品肥，可带来相当的经济效益。堆肥工程的建设与运行需要一定数量的劳动力，能有效解决农村就业问题。因此，以堆肥工程为纽带的循环农业具有明显的经济效益、生态效益和社会效益。该模式的循环利用示意图如图1所示[9]。
2.3.2以太阳能沼气为纽带的循环利用模式
以沼气为纽带的循环利用模式有多种，如南方的猪—沼—果、北方的四位一体、西北的五配套模式等。本文设计了一种北方适用的太阳能沼气工程，保证了冬季低温期正常运行。形成的以太阳能沼气为纽带的农业废弃物循环利用模式，如图2所示。太阳能沼气工程通常建设在养殖区，以畜禽养殖产生的粪便为原料，通过厌氧发酵产生的沼气作为能源，沼液、沼渣是很好的有机肥，可返还给种植业，形成种养业的良性循环，如大兴区的留民营村、平谷区的西柏店村。
随着北京农业产业结构的调整和人民消费需求的不断提高，蔬菜种植，特别是设施蔬菜种植面积不断扩大，随之产生的蔬菜废弃物不断增多，这些蔬菜废弃物多未被利用。蔬菜秧含有很高的养分，不利用不但造成了资源浪费还产生了环境污染。蔬菜种植区仍可以发展以太阳能沼气为纽带的废弃物循环利用模式。该模式是将蔬菜采收后的废弃菜叶、菜秧为原料，投入到沼气池中，经厌氧发酵，产生的沼气可供蔬菜园区炊事能源、温室加温、沼气灯杀虫灯；沼液可滴灌，沼渣做肥料。这种模式使整个蔬菜产区无废弃物，实现生产的良性循环。
2.3.3以食用菌为纽带的循环利用模式
北京林地、园地面积广，每年产生大量的剪枝等废弃物。这些剪枝多数未被有效利用，根据循环经济理论，设计出适合北京林区和园区适用的循环利用模式，该模式是以林地、园地生产中产生的剪枝等枝条废弃物，粉碎灭菌后作为食用菌生产的基质，生产食用菌菌棒，利用生产的菌棒进行食用菌栽培，生产食用菌后的废弃菌棒，一部分废弃菌棒可直接压块制作成燃料，供给食用菌生产，剩余的废弃菌棒作为堆肥的原料进行有机肥生产，生产的有机肥再返还林地或园地，提高地力，形成良性循环。模式示意图如图3所示。
3结论与讨论
北京农业废弃物种类虽多，但主要是玉米秸秆、猪粪、牛粪、鸡粪以及园林剪枝。农业废弃物数量大，2008年北京农作物秸秆总量达220万吨，畜禽粪便总量达786万吨，同时这些废弃物蕴含着很高的资源潜力，其中农作物秸秆中含有养分约5.8万吨，畜禽粪便中含有养分9.7万吨。2008年全年北京全市化肥施用量（折纯）为13.6万吨，而同年产生的作物秸秆和畜禽粪便中养分含量达15.5万吨，如果这些废弃物充分利用，将有效减少化肥施用量、改善农村生态环境。各地可根据实际选择发展以堆肥、以太阳能沼气或食用菌生产为纽带的农业废弃物的循环利用模式。
参考文献：
[1]孙振钧，袁振宏，张夫道，等.农业废弃物资源化与农村生物质资源战略研究报告[R].国家中长期科学和技术发展战略研究，2004.
[2]全国农业技术推广中心.中国有机肥料养分志[M].北京：中国农业出版杜，1999：53~81.
[3]高利伟，马林，张卫峰，等.中国作物秸秆养分资源数量估算及其利用状况[J].农业工程学报，2009，25（7）：173~179.
[4]王方浩，马文奇，窦争霞，等.中国畜禽粪便产生量估算及环境效应[J].中国环境科学，2006，26（5）：614~617.
[5]北京市统计局，国家统计局北京调查队.北京统计年鉴2009[M].北京：中国统计出版社，2009：206~207.
[6]张克强，高怀有.畜禽养殖业污染物处理与处置[M].北京：化学工业出版社，2004，22~23.
[7]李季，彭生平.堆肥工程实用手册[M].北京：化学工业出版社，2005：163.
[8]隗永青，曹均，曹庆昌.北京郊区板栗林下栗蘑栽培技术及效益分析[J].中国食用菌，2010，29（2）：21~23，53.
[9]袁顺全，韩洁，张俊峰，等.以堆肥工程为纽带的循环农业模式[J].畜牧与饲料科学，2009，（5）：103~104.
作者简介：袁顺全（1975~），男，博士，助理研究员，主要从事资源安全、生态环境与循环农业等方面的研究。
