土壤改良剂：固体废弃物处置与资源化的有效途径

2农业废弃物
随着我国集约化农业和加工业的迅速发展，大量农业和加工业的固体有机废弃物被浪费，如水稻、小麦、玉米、油菜等作物秸秆被就地焚烧、规模化养殖后的畜禽粪便和加工业的下脚料等被随地弃置。这不仅严重影响环境卫生，而且极大地浪费了有机肥的原料，造成大量的养分资源（C、N、P、K、S及微量元素）流失于土壤-植物系统之外，明显削弱了我国农业可持续发展能力。自20世纪90年代中期以来，露天焚烧作物秸秆和自然排放畜禽粪便已成为我国广大农村生态环境所面临的严峻问题，并影响城乡居民的生活环境。2.1植物纤维性废弃物我国是农业大国，农作物秸秆的年产生量约6亿t，其中稻草1.8亿t，玉米秆2.2亿t，小麦秸1.1亿t，还有甘薯蔓、油菜秸、大豆秸、甘蔗秸、高粱秸、花生秧及壳等。而焚烧是处理废弃秸秆最常用的方式。据统计，每年约5亿t秸秆被烧掉。
2.1.1危害。绝大多数土壤微生物在15～40℃活性最强。表层土壤过火以后，地下5cm处温度可达65～90℃。高温抑制土壤中微生物的生长，影响农作物养分的转化和供应，导致土壤肥力下降。刚收割的秸秆尚未干透，经不完全燃烧会产生大量氮氧化物、二氧化硫、碳氢化合物及烟尘，氮氧化物和碳氢化合物在阳光作用下还会产生二次污染物（臭氧等）。在城市“热岛效应”的作用下，城郊四周产生的大气污染物自然向市区流动，造成严重的大气污染。农作物秸秆中不仅含有大量纤维素、木质素，而且含有一定量的粗蛋白、粗脂肪、磷、钾等营养成分和大量微量元素。6亿t秸秆相当于300多万t氮肥,700多万t钾肥和70多万t磷肥，约为全国每年化肥施用量的1/4。在田间焚烧农作物秸秆，仅能利用所含钾的40%，其余氮、磷、有机质和热能则全部损失。
2.1.2秸秆还田与土壤改良。将秸秆转化为土壤改良剂的方法一般是利用高温型菌种制剂将小麦、玉米、水稻等秸秆快速发酵成高效、优质有机肥。其原理是利用速腐剂中菌种和各种酶类在一定湿度（秸秆持水量65%左右）和一定温度（50～70℃）下的剧烈活动，释放能量，一方面将秸秆的纤维素快速分解，另一方面形成大量菌体蛋白，可被植物直接吸收或转化为腐殖质。在实际应用中，速腐剂可采用动物粪便、生活垃圾、污水厂污泥等。
在堆肥过程中，农作物秸秆、植物残枝中除粗纤维外，其他组分都较易降解，因此，粗纤维降解速度是决定秸秆腐熟快慢的关键。关于加快纤维素、木质素降解的研究，国内外已有大量文献报道，主要方法有：①物理法，如。或汗射线辐照、微波处理等；②化学法，如强酸或碱或氧化剂处理；③生物方法，如接种纤维降解细菌、放线菌、真菌或直接加酶进行处理等。另外，也有将物理、化学及生物方法相结合进行处理，还有用化学-生物联用技术进行处理，提高腐熟速度，并降低成本和劳力。从处理的经济可行性和技术可操作性分析，发现秸秆的生物发酵腐解处理是研究的热点。
秸秆作肥料具有以下优点：机械化程度高，易实现产业化；腐熟周期短，产量高；采用好氧发酵，无环境污染；肥效高且稳定。但是，秸秆作肥料还存在以下问题：优良微生物复合菌种筛选困难；操作条件需要严格控制；秸秆需严格预处理；设备成本和运行费用较高。腐熟秸秆有机肥由于含有大量的易分解的速效养分，施用后还能增加土壤电导率，降低由施用化肥导致的土壤次生盐渍化对植物生长的抑制程度，从而提高作物产量。
2.2畜禽粪便废弃物
随着畜禽养殖业集约化、规模化、工厂化发展，畜禽养殖业粪便废弃物的产生量急剧增加，已成为我国农业有机固体废弃物的主要生产源。据2000年全国畜禽养殖统计资料，全国畜禽粪便年产生量已达20.10亿t,其中猪粪4.83亿t、牛粪10.90亿t、羊粪2.29亿t、禽粪2.01亿t。各种污染物成分的年产生量分别是氮约0.114亿t、磷约0.047亿t、CODcr约0.694亿t、BOD5约0.650亿t。生产的高度密集，使畜禽粪便量大大超出周围环境的处理和合理使用能力。
2.2.1危害。畜禽粪尿中所含的大量氮、磷和药物添加剂的残留物，是污染空气、土壤和水源的有害物质。其中，氮和磷是导致水体富营养化的2种主要元素。畜禽粪便处置不当，其中的氮、磷以及有害微生物等随地表径流进入江河，使水中硝态氮、磷和细菌总数超标，造成水体污染和富营养化，导致水体缺氧，鱼类等水生动物窒息死亡，水体腐败变质，使人类赖以生存的生态环境受到破坏。
由于集约化饲养畜禽密度较高，栏舍内潮湿，粪尿排出体外后在微生物和细胞外酶的作用下产生的降解产物与灰尘、霉变垫料及呼出的二氧化碳等混合后，散发出恶臭气味。据分析，含有臭味化合物168种，其中含量最多的有硫化氢、二氧化碳、氨气、脂肪族的醛类、粪臭素（甲基吲哚）、甲烷和硫醇类等。这些气体进入大气后，不但刺激畜禽呼吸道，引起呼吸道疾病，影响畜禽生长发育，而且是形成温室效应和酸雨的大气污染源之一。