泥炭類和腐殖酸類肥料
（一）泥炭
泥炭又叫草炭、草煤、土煤、泥煤、草筏子等。我國泥炭資源豐富，分佈面積在300萬hm2以上。泥炭是古代低溼地帶生長的植物，在積水條件下由未完全分解的植物殘體形成的有機物層，植物殘體在分解過程中可形成腐殖質和礦物質。
1、泥炭的類型
（1）低位泥炭。一般分佈在地勢低窪處，植物群落以沼澤植物為主，如薹屑、蘆葦屬、赤楊屬、樺屬等，分解程度和養分含量較高，呈微酸性到中性，適宜直接利用，我國的泥炭多屬此類型。
（2）高位泥炭。一般分佈在高寒山區的森林地帶的分水嶺上，植被以水蘚類為主。分解程度差、養分含量少、呈酸性，不宜直接做肥料。但其吸收能力強，宜做墊圈材料。
（3）中位泥炭。又稱過渡型泥炭，分佈的地形部位與植被類型均介於二者之間。
可通過泥炭的物理狀況來鑑別其分解程度（見表15）。分解程度好的可直接利用，否則需經過適當處理（如堆制）後方可利用。
泥炭分解程度的簡易鑑別（表15）
2、成分和性質泥炭一般含有機質40％～70％，腐植酸含量在20％～40％之間，還含有氮、磷、鉀等養分（見表16）。
我國各地泥炭的成分和化學性質％（表16）
由於泥炭是在積水條件下形成的，水溶性養分大部分流失，磷、鉀不多，速效性氮很少。據報道，吉林、浙江、黑龍江的泥炭中速效性氮含量僅為全氮的0.7％、1.1％及3.1％。泥炭的C/N雖然不大，但分解緩慢，因為所含氮化物多以蛋白質態與雜環態形式存在，不易分解；含碳化合物又多為結構複雜的木質素、纖維素、半纖維素、瀝青、樹脂、蠟質和脂肪酸等。泥炭適合作為牲畜欄的墊料、細菌肥料的載體、營養體、混合肥料和腐植酸類肥料的原料，較少直接施用。
（二）腐植酸類肥料
1、種類：腐植酸類肥料是以含腐植酸較多的泥炭、褐煤、風化煤為主要原料，加入適量氮、磷、鉀及微量元素製成的肥料總稱，例如，腐植酸銨、硝基腐植酸銨、腐植酸鈉、腐植酸鉀、腐植酸磷、高氮腐肥等等，其中以前兩種較為普遍。
2、性質：腐植酸類肥料的共同點是含有較多的腐植酸類物質，它是黑色或棕色的高分子有機化合物，其結構以芳香核為主體，含有羧基、酚羥基、醌基等多種官能團，顆粒直徑在0.001～0.1nm之間，交換量較大。腐植酸不溶於水，可溶於鹼和有機溶劑，與銨、鉀、鈉等形成相應的可溶性腐植酸鹽，也可與鈣、鎂、鐵、錳等生成相應不溶性的腐植酸鹽。
由於腐植酸中含有酚基和醌基，可形成一個氧化還原體系，參與作物體內的氧化還原過程。促進多酚氧化酶、過氧化物酶和抗壞血酸氧化酶等的活性，從而促進作物的呼吸作用，有利於作物的生長髮育。腐植酸中的活性基團，對土壤中的陰、陽離子具有較強的吸附作用和交換能力，在鹽鹼地上施用，可降低土壤中鹽分的含量，有利於鹽鹼地的改良。
腐植酸有活化土壤中磷素的作用，並能與土壤中的微量元素（錳、鉬、鋅、銅等）形成配合物，往往有利於作物的吸收，但在某種情況下。還在預防重金屬的危害方面也有一定的作用。
合理施用這類肥料，對改良低產田、提高化肥利用率、刺激作物生長、增強作物抗逆能力、提高作物產量和改善產品品質等方面均有一定的作用。
六、海藻肥類
我國海岸線長達約3.2萬km，海肥資源豐富，海肥指海產品加工的廢棄物和一些不能食用的海生動物、植物及礦物性物質等。按其成分與性質可分為動物性、植物性和礦物性海肥3類，其中以動物性海肥的種類最多，數量最大。
（一）動物性海肥
這類海肥中有魚雜肥類、蝦蟹類、貝殼類和海星類、腔腸類和軟體類動物等。在養分含量上各有特點，魚雜肥和蝦蟹類含氮磷較多；貝殼類除含氮磷鉀外，富含碳酸鈣，海星類中氮、磷、鉀較多（見表17）。
這類肥料中的氮大多以蛋白態存在，大部分磷為有機態，貝殼類中的磷以磷酸三鈣為主。同時它們均含有一定數量的有機質，其中以魚雜肥和蝦蟹類較多。這類肥料需經漚制後方能施用，屬遲效性肥料，宜做基肥施用。
（二）植物性海肥
通常以藻類為主，除食用、工業用外，也可作為肥料。此外，還包括淺灘上生長的植物（見表18）。
（三）礦物性海肥
主要是海泥和滷水。海泥是江河衝來的泥土和海中動植物殘體的淤積物，其性質與泥肥相似，但有約0.35％的鹽分，其養分含量與沉積條件有關。若是泥底，江河人海處又有避風港時，則養分較多；若是沙底，江河人海處淤成的，則養分較少。一般海泥含有機質為1.5％～2.8％，氮為0.15％～0.61％，磷酸為0.12％～0.28％，氧化鉀為0.72％～2.25％，可溶性的氮、磷很少，並含有較高的鹽分，還有一定數量的還原性物質，施用時需經暴曬以除去還原性物質，腐熟後方可施用。滷水是生產鹽的殘餘滷液，主要成分為NaCl、KCl、MgCl2、MgSO4等，可作為提取鉀鹽的原料。
七、粉煤灰類
粉煤灰是火電工業特有的固體廢棄物，年排放量極大。每燃燒“煤產生粉煤灰250～300kg。我國1985年粉煤灰排放量已達6800萬t，隨著火電工業的迅速發展，到2010年，粉煤灰的預期年產量將達到1.2億t。粉煤灰雖不屬於有機廢棄物類別，但粉煤灰也可在農業中利用，既可用於改土，又可提供植物需要的某些元素，因此，也將粉煤灰歸於本章進行介紹。
多年來，我國在粉煤灰農用方面已取得不少研究成果，部分已應用於生產，主要有以下方面：
（1）做平整土地的填充料。對一些低窪地、廢坑、深溝等廢棄地，用粉煤灰鋪填作底，再覆土造田，以恢復土地的農用價值。
（2）做土壤改良劑。粉煤灰呈鹼性或強鹼性，並含鈣、鎂等元素（見表19），可做酸性土改良劑。粉煤灰顆粒組成中含蜂窩體結構，其中>0.01mm的物理性砂粒佔85％，物理性狀類似於砂壤土，施用於黏質土可改善耕性和通透性。粉煤灰用量要大，累計施用量通常要達到300—450t·hm-2，同時要配施多量有機肥。粉煤灰中含一定數量的重金屬，過量施用可能會使土壤積累過多重金屬而汙染環境。另外，粉煤灰含硼較高，農用時注意硼毒害。為此要對農用粉煤灰中汙染物含量按“農用粉煤灰有害物質控制標準”加以限制（見表20）。
（3）製成硅鈣肥等。施用這些肥料能為農作物提供鈣、鎂、鉀及多種微量元素，使營養均衡、減少缺素症。在一定條件下可增強作物的抗逆性，提高對氮、磷肥的利用率，促進高產穩產。但是它不能代替有機肥和化肥的正常施用。
（4）作為冬小麥等越冬作物或水稻秧田的蓋種肥，以提高土溫，改善作物苗期的土壤環境，有利於壯苗。
八、市政有機廢棄物
（一）生活垃圾
生活垃圾是指在居民日常生活中或為日常生活提供服務的活動中產生的固體廢物，主要產自居民家庭、商業、餐飲業、旅遊業、旅館業、服務業和文教行業等。垃圾產量平均每人每天已超過1kg。解決垃圾出路，已成為非常迫切的任務。
1、成分與性質城市垃圾的來源廣泛，成分複雜，其主要成分包括廚餘物、廢紙、廢塑料、廢織物、廢金屬、廢玻璃陶土碎片、磚瓦渣土、糞便、庭院廢物、廢舊電器及廢家用什具等。其組成性質與經濟發展、生活水平、消費方式、地理環境和季節等關係密切。
從表21北京市城市垃圾成分變化中可以看出20世紀90年代初以前我國居民生活垃圾中煤灰渣所佔比例很大，因此，無機成分灰土所佔比例較高。隨著城市煤氣化的實現和區域供熱的實施，城市垃圾中灰土等無機成分到20世紀末所佔比例已從先前的50％以上下降到5％左右。而紙類、食品、金屬、塑料、玻璃和織物等相對經濟價值較高可直接回收的成分明顯上升。其他城市也有類似趨勢。垃圾成分的這種變化趨勢將有利於生活垃圾的資源化。
北京市城市垃圾成分構成表％（表21）
由於我國城市垃圾產生量和構成的變化，其理化屬性也發生了很大變化。
其一，容重迅速下降，由10年前的0.6～0.8t·m-3下降到0.3～0.4t·m-3；
其二，熱值上升，1991—1996年北京城市垃圾熱值增長了2839kJ·kg-1。據調查，國內主要城市的垃圾成分和理化屬性的變化基本與北京相同。
城市垃圾的化學成分很複雜，除含有植物營養物質外，還含有一些有毒元素。從北京市環衛所1983—1985年3年調查的平均值來看，垃圾中含碳為12％~38％、氮為0.6％～2.0％、磷為0.14％～0.2％、鉀為0.6～2.0％、鐵為2.57％、硅為19.9mg·kg-1、錳為350mg·kg-1、鉻為52.47mg·kg-1、鋁為14.51mg·kg-1、砷為10.21mg·kg-1、汞為0.062mg·kg-1、鎘為0.0044mg·kg-1。
2、生活垃圾的處置方式城市生活垃圾主要有3種處置方式：衛生填埋，焚燒和堆肥。各地社會經濟條件和垃圾構成上的巨大差異，是導致選擇不同處置方式的原因。
衛生填埋：用來直接處置未分選垃圾，也處置經焚燒後垃圾餘灰和垃圾堆置過程中分選出來的雜物。垃圾填埋場選址，除需考慮地質、地貌、垃圾收運方便外，還要估計對大氣環境、水環境，對附近居民健康和衛生方面的影響，並採取相應的技術措施，儘量減少這些不利影響，例如，分層填埋、底層防滲、嫌氣發酵和沼氣回收等。對填埋場地今後的重複利用也要做出規劃。
焚燒：是利用垃圾中的熱值來取暖或發電，用作焚燒處理的垃圾熱值需要高於 4187kJ·kg-1，可燃物含量要達到60％。這種標準在發展中國家通常達不到(垃圾中紙張，塑料等可燃物少)。再則，建廠投資大，供料、廢熱利用、除塵環保等一系列設備的技術要求高，也是限制因素。本方法在發達國家已相當普遍，特別是在國土面積狹小、能源緊缺的日本，焚燒垃圾已佔垃圾生產總量的2/3以上。
垃圾經堆置腐熟後農用：是處理費用較低、處理和利用相結合的途徑。在發展中國家廣泛採用。我國城郊農民有利用城市垃圾的歷史傳統，並積累了經驗。再則，我國城市生活垃圾組成中廚餘物含量高，雜物含量較低，也適合做堆肥處理。今後，我國在城市生活垃圾處理途徑上，大多數地區仍宜以堆肥為主，衛生填埋和焚燒為輔。
垃圾堆肥農用效果據研究，土壤條件是影響肥效的主要因素。在中、低肥力土壤上，垃圾堆肥有較高的增產效果，特別在配施適量氮肥後，增產幅度可達66％～79％之間。而高肥力土壤上增產效果要低得多，一般都小於9％。用無錫市高溫堆肥二次發酵工藝的垃圾堆肥進行試驗發現，施用於多種蔬菜和大田作物上均得到了良好的增產效果和經濟效益。蔬菜的適宜用量為45t·hm-2，增產率為11％~27％。
垃圾堆肥在提高土壤肥力上的作用也很明顯。據研究報道，施垃圾堆肥75t·hm-2，土壤有機質提高0.07％~0.27％，全氮提高0.003％。土壤容重下降0.02～0.16g·cm-3，土壤孔隙度增加了0.3％～5.3％，土壤保水、保肥力也有相應提高。無錫市蔬菜研究所的研究發現，施用垃圾堆肥全面改善新菜地土壤的物理性狀，在試驗用量範圍內，改善程度與肥料用料量問呈正相關。
施用垃圾堆肥對農產品品質有多方面的有利影響，例如，番茄和馬鈴薯薯塊的單個重量增加，番茄提早上市，大白菜單株重、淨產率、包心率也有所提高。施垃圾堆肥可降低青菜和蘿蔔的硝酸鹽濃度，由單施尿素的274mg·kg-1降到45～119mg·kg-1。在9種蔬菜試驗中還發現產品中礦物質和維生素含量有所提高。另有報道，施150t·hm-2垃圾肥的小麥子粒蛋白質和麵筋含量，均有增加趨勢。
3、垃圾堆肥的合理施用垃圾施用於土壤，帶來的環境問題主要是：如使用前不分選，易使土壤“渣化”，造成漏水漏肥；其中的病原物和重金屬如不處理，會汙染土壤和水體，進入食物鏈，危及人和動物的健康。因此，施用有機廢棄物前，要進行分選，然後經過厭氧發酵或好氧堆肥等處理後，按國家規定的標準有控制地施用。按我國城鎮垃圾堆肥農用控制標準（表22），表22中1～9項全部合格者方能施用於農田；在10～15項中，如有一項不合格，其他5項合格者，可適當放寬，但不合格項目的數值，不得低於我國垃圾的平均數值。即有機質不少於8％，總氮不少於0.4％，總磷不少於0.2％，總鉀不少於0.8％，pH值最高不超過9，最低不低於6，水分含量最高不超過40％。施用符合該標準的垃圾，每年每公頃農田用量，黏性土壤不超過60t，砂性土壤不超過45t，提倡在花卉、草地、園林和新菜地、黏土地上施用。大於lmm粒徑的渣礫含量超過30％及黏粒含量低於15％的渣礫化土壤、老菜地、水田不宜施用。對於表22中1—9項都接近本標準值的垃圾，施用時其用量應減50％。
城鎮垃圾農用控制標準GB8172—87（表22）
（二）汙水汙泥
1、汙水的處理工藝與汙水汙泥的形成汙水汙泥是指汙水處理廠在淨化汙水過程中產生的沉澱物。它不同於江、河、湖、海、塘、溝、渠的底泥（常稱之為淤泥），也不同於上水（飲用水）處理後的汙泥。根據汙水處理程度又分為一級、二級和三級處理。
一級處理是指汙水通過格柵截留粗大雜物，再經曝氣沉沙池除去砂粒，流人初沉池沉降分離汙水中懸浮物，從而使水質得到部分淨化的工藝。
強化一級處理則是在普通一級處理的基礎上結合添加化學絮凝劑來使汙水得到更好的淨化。
二級處理則是指通過一級處理後的出水進入接種有活性汙泥(指含大量好氣微生物的絮狀菌體膠團)的生物反應池（如曝氣池，氧化溝等），在不斷供氧條件下，經6~8h生化處理再流人二次沉澱池，泥水靜止分離後，汙水得到淨化的處理工藝。
三級處理則是在二級處理工藝上附加脫磷脫氮生化處理的工藝。目前，我國汙水處理廠汙水處理工藝以二級為主。從二次沉澱池中排出的汙泥稱為二沉汙泥，但多數汙水廠排出的汙泥都是一沉汙泥和二沉汙泥的混合物。對於採用活性汙泥法處理工藝的汙水處理廠，汙泥（含水97％左右）的產生量通常佔汙水量的0.3％～0.7％。汙泥經過厭（好）氧消化處理後，稱之為厭（好）氧消化汙泥。這些消化的或未消化的汙泥通常需要進一步採用壓濾或離心脫水形成含水75％～80％的脫水汙泥，以利於後續處理處置，目前，我國城市汙水處理廠約450座，年產生汙泥300萬t（幹物質計）。
2、汙水汙泥的基本組成與性質不同的汙水處理廠由於採用的汙水處理工藝，汙水來源與性質的不同，產生的汙泥組成與性質差異極大。一般來說，工業汙水所佔比例越大，汙染物含量越高；而生活汙水所佔比例越大，有機質和植物養分含量高，汙染物含量低。汙水二級處理後產生的汙泥其有機質和養分含量比一級處理的：汙泥要高。表23列舉了江蘇省5家城市汙水處理廠全年汙泥基本組成。
注：全年的平均值，幹基。
我國絕大多數城市汙泥中有機質含量在20％~60％之間，全氮在2％～7%全磷（P）在0.7％~1.4％，比一般的農家肥養分豐富，而與雞糞相似。但汙泥中鉀含量通常較低，多數在0.2％～0.5％之間。此外，汙泥中重金屬種類較多，含量也較高，是汙泥農用最大的障礙因素。汙泥中還存在各種病原物，以大腸桿菌為指標，其數量相當於10MPN，蛔蟲卵可達l～7個／500g液體汙泥。近年來，一些研究者還從汙泥中檢出一些微量的難降解持久性有機汙染物，如多環芳烴（PAHs）、多氯聯苯（PCBs）等。因此，汙泥農用必須謹慎。
汙水汙泥在物理性質上與其他有機肥如畜禽糞便完全不同。由於二級汙水處理廠排出的汙泥主要由微生物菌體膠團組成，顆粒細小，蛋白質含量高，親水性強，因此，脫水汙泥（含水75％～80％）可塑性高，進一步採用機械脫水十分困難，而汙泥幹化後卻又變得十分硬結，因此脫水汙泥土地利用前常需要改良其不良的物理性質，如採用堆肥化方法。
3、汙泥農用的肥料效果與環境問題汙泥農用能明顯提高土壤肥力。由於汙泥有機質、氮、磷養分高，其中80％左右的氮磷均為有機態，養分供應具有緩速兼備的特點，因此，施用汙泥明顯促進作物長勢長相，表現在生物量和株高增加，葉片肥厚。對於糧食作物，用當季，汙泥氮至少可替代80％化肥氮，而不會造成作物的減產。而且汙泥的殘效明顯，對後季作物的生長有好的促進作用。與施用化肥的處理相比，施用汙泥還明顯使土壤容重下降，孔隙率、土壤有機質、全氮磷及有效態氮磷等均有明顯升高，提高了土壤肥力。
由於汙泥中含有有機無機及生物性汙染物，因此，汙泥不合理應用會造成土壤、植物和水體汙染，其中重金屬汙染是汙泥農用過程中監測的重點。研究發現，汙泥農用會使重金屬在土壤施用層大量聚集，而且由於汙泥本身帶人以及汙泥在分解過程中產生水溶性有機物，通過其絡合作用，會導致少量重金屬向下遷移，例如，在連續施用汙泥2年的糧食地中發現，汙泥中鋅可遷移到60cm下的土層。施用汙泥的土壤重金屬化學活性通常比對照土壤高得多，前者為後者的1.2～4倍，也比其他重金屬汙染類型（如礦山附近的汙染土壤）的土壤為高。有研究者發現，汙泥停施15年後，汙泥處理土壤中重金屬的有效性依然高於對照區土壤。
長期不合理施用汙泥或一次大量施用汙泥必然會造成作物的重金屬汙染，特別是對於葉菜類蔬菜汙染尤其嚴重。利用蘇州城西汙水處理廠汙泥所做的一項研究表明，施用汙泥的處理，包菜中外包葉重金屬鋅含量比施化肥的對照處理高4倍，包球（可食部分）中高2倍。北京市1994年調查，北京東南郊部分農地由於過去長期施用汙泥，導致小麥和玉米中重金屬汞和鎘超標。
4、汙泥的安全農用為防止汙泥農用過程中造成重金屬汙染，許多國家都制訂了相應的控制標準，例如，美國於1983年制訂了汙泥土地利用條例（40FCR Part 503），1993年再度修訂了該條例，對汙泥重金屬含量進行了限定，並同時規定了土壤對汙泥重金屬的最高負荷量和年負荷量。我國在1995年曾頒佈了農用汙泥中汙染物控制標準（見表24）。規定有害物質超標的汙泥不能作為農肥施用於農地，本標準的其他的規定是：
①施用符合控制標準的汙泥，每年最大施用量不得超過30t·hm-2（幹物質計）。汙泥中任何一項無機化合物含量接近本標準時，連續在同一塊土壤上施用，不得超過20年；
②為了防止對地下水的汙染，在砂質土壤和地下水位較高的農田上不宜施用汙泥；在飲水水源保護地帶不得施用汙泥；
③生汙泥須經高溫堆腐或消化處理後才能用於農田。汙泥可在大田、園林和花卉地上施，在蔬菜地和當年放牧的草地上不宜施用；
④在酸性土壤上施用汙泥除了必須遵循在酸性土壤上汙泥的控制標準外，還應該同時年年施用石灰以中和土壤酸性；
⑤對於同時含有多種有害物質而含量都接近本標準值的汙泥，施用時應酌情減少用量。
農用汙泥中汙染物控制標準（GB4284—84）單位mg·kg-1幹物質（表24）
為避免汙泥中重金屬對食物鏈的汙染，糧食作物直接大量地施用汙泥或汙泥堆肥應該特別謹慎，最好將之應用於不進入食物鏈的園林綠化地。 將汙泥製成有機無機複合肥，由於大幅度提高了汙泥複合肥中養分的含量，使單位面積土壤實際接受的汙泥量少（150～450kg·hm-2），可有效避免由於汙泥集中大量施用所帶來的汙染風險。
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