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2017-11-01臺灣農業廢棄物的特性及再利用
575 期
Author 作者
黃裕銘／國立中興大學土壤環境科學系副教授兼主任。
回顧文章敘明和人類懂得栽種作物的歷史相比，使用化學肥料的歷史相當短，一般相信人類栽培作物始於6000~10000年前。中國有栽種作物記錄已有7000 年以上，挪威亦有相近年代記載。直到1840 年代才有少量天然商業肥料，例如祕魯鳥糞及智利硝石（硝酸鈉）首先為西方國家使用。中國化肥網也敘明中國在歷史上長期處於古老農業大國的地位，先民用自己的智慧與實踐經驗獲得了用肥養地的知識，逐步形成了用地與養地相結合的耕種傳統，使我國幾千年的土壤肥力與糧食生產得到相對的穩定。早在2、3千年以前就有了鋤草 肥田、茂苗的文字記載。隨後在漫長的封建社會時期，編寫了不少有關農事的書籍，如戰國時期的《禮記》、漢代的《汜勝之書》、晉朝郭義恭的《廣志》、 唐朝韓鄂拼的《四時纂要》、宋朝陳敷的《農書》、元朝王楨的《農書》、明朝徐光啟的《農政全書》以及清朝楊出的著作等。
尿素早在1773年由尿液結晶物鑑定得 知其化學式，於1828年維勒（Friedrich Wohler）用氨和三聚氰酸合成，現代 用氨和二氧化碳合成尿素之理論建立於 1868年，其商業生產則1922年德國開始。由氮和氫合成氨是1913年由德國成功製成，第一次世界大戰後有許多國家建立製氨工廠。直 到1950年代前化學氮肥一直很貴而 多利用豆科作物之固氮作用，1960年代氨工廠產能提高後氨才漸普遍化。在約1840年用硫酸處理磷礦粉製成 過磷酸鈣。1842年英國勞施（John Bennet Lawes）取得專利商業生產過磷酸鈣。最早鉀肥為草木灰（Ashes），到1860年德國的鉀礦問世壟斷世 界75年。化學合成之肥料因養分濃度高、價格較便宜，使農民偏好使用。然而化肥合成需消耗高能量尤其氮肥合成，以氨態氮生產為例能源消耗在1966 年為48.2 MJ Kg-1 N、在 1991 年為34.1 MJ Kg-1 N。磷肥雖然不是經化學合成，但是在處理過程所耗費能源，約5.1 MJ Kg-1 P2O5 到26.4 MJ Kg-1 P2O5。鉀肥雖然也不是經化學合成，但是其製程所耗約4.0 MJ Kg-1 K2O到13.7 MJ Kg-1 K2O。
農業廢棄物之再利用價值，近半世紀以來，每當有能源危機時，就再被重視，而有機農業的推展更依賴農業廢棄物的循環利用。肥料三要素中除了氮肥無蘊藏量問題，磷及鉀礦的過度消耗會是未來農業嚴重問題。磷礦預估可再用100~250 年，若提煉技術提昇全量也只能再用600~1000年；鉀礦預估高品質鉀肥存量一般預估有90~200 億公噸（K2O），依現有鉀肥消耗速率可再用350年，以全鉀存量1500億公噸計則可再用幾千年。
顏式輕研究員早在1989 年估算當時臺灣的雞、豬及牛的糞便中所含氮、磷酐及氧化鉀成分，已佔化學氮、磷 酐及氧化鉀肥料消費量的45.5%、173.7% 及 90.1%。農業廢棄物的利用需要了解其各別成分特性方能取其利去其弊。
農業廢棄物量及養分含量
一、植物性殘體
1. 殘體量：臺灣地區每年約有600萬噸農作物廢棄物，67萬公噸果菜廢棄物，1632萬公噸畜產廢棄物，724萬公噸垃圾，以及數百萬公噸之林產廢棄物、漁產廢棄物。筆者於2011年依據農委會農業統計資料顯示各種農作物的生產面積及產量，農作物種類中綠肥、牧草、花卉、果品、蔬菜、菇類、特用作物及雜糧等，其中廢棄物較容易估算且較有回收利用的就只有稻桿、稻殼、蔗渣、菇類廢包、茶渣等，依民國97年（農業統計年報， 2009）資料顯示估算分別約146萬公噸（稻穀產量的1~1.3 倍，採用1倍值）、28 萬公噸（稻穀產量減 去糙米產量）、23萬公噸（甘蔗產量的33%）、5萬公噸（每一太空包0.3 公斤）、1.7 萬公噸（茶葉產 量）。其他作物的廢棄物基本上很少收集利用，較大宗的有玉米桿飼料玉米約4萬公噸（桿∕玉米粒比約1.07）、食用玉米約8.6萬公噸、落花生藤約11萬公噸（5公噸∕公頃）、香蕉20萬公噸（殘體和香蕉比約1:1），其他很難估算。……【更多內容請閱讀科學月刊第575期】