前 言
在饱受食品安全困扰的情况下，随着有机农业和生态农业的兴起，有机农场、生态农场如雨后春笋般地出现在全国各地，许多人选择了自己种菜种粮，还有许多投资机构也开始大举进军生态有机农业，但是其中蕴含的风险不仅仅是资金和市场，更多的是技术。
目前国内的有机农场或生态农庄，不论是什么流派，基本上都遵循不用农药、化肥、激素、抗生素的“四不用”底线，既然不用化学产品就要有替代产品，于是有机肥（包括农家肥）替代了化肥，生物和植物农药等代替了化学农药，让作物自然生长代替了激素，用中草药和植物提取物代替抗生素，人们在寻找安全的生产方式上各显神通，为安全农业的发展进行着有益的探索和尝试。
本文仅就有机肥代替化肥谈谈其中的风险、问题和解决办法。
什么是有机肥？有机肥是专指以各种动物废弃物（包括动物粪便、动物加工废弃物）和植物残体（饼肥类、作物秸秆、落叶、枯枝、草炭等），采用物理、化学、生物或三者兼有的处理技术，经过一定的加工工艺（包括但不限于堆制、高温、厌氧等），消除其中的有害物质（病原菌、病虫卵害、杂草种籽等）达到无害化标准而形成的，符合国家相关标准（NY 525-2011）及法规的肥料。
既然通过无害化处理达到国家有关标准，怎么还会有风险呢？请注意，这个有机肥料标准里并没有关于抗生素残留的规定。其次关于重金属的残留仅有五项重金属残留限值，对于目前养殖场大量使用的铜制剂和锌制剂的残留也没有限制。
目前国内有机肥生产原料基本上都来源于规模化养殖场的畜禽粪便，笔者在很多场合说过：长期使用常规养殖场畜禽粪便作为有机肥料来源的“生态”农场，其土地在十年之后，很可能就是生态重灾区。这并非危言耸听，且让我们从源头、过程和结果来层层分析。
现 状
2003年全国畜禽粪便排放量达到了31.8亿吨，据估算, 到2010 年, 全国畜禽粪便的排放量将达45 亿吨。
化学工业学会和制药工业学会2005年统计数据显示，我国每年抗生素原料生产量约为21万吨，其中有9．7万吨(占年总产量的46.1％)用于畜牧养殖业。有研究表明, 抗生素药物只有15%可被动物吸收利用, 85%未被代谢而通过粪便被排放至环境中。按以上数据测算，每年通过畜禽粪便排放到环境中的抗生素高达8.2万吨。
某地养殖场的32个猪粪样本中，土霉素、四环素、金霉素的平均含量分别为9.09、5.22、3.57 mg/kg；23个鸡粪样中，土霉素、四环素、金霉素的平均含量分别为5.97、2.63、1.39 mg／kg。而据中国农科院食品安全检测研究所研究，有的猪粪样品中金霉素等残留的抗生素含量竞达到200 mg／Kg。对某省北部地区畜禽粪便样本和施用畜禽粪肥的农田土壤调查也表明，施用畜禽粪肥的农田表层土壤中，土霉素、四环素和金霉素的检出率分别为93％、88％和93％。【1】
据统计，全国畜禽养殖行业每年使用微量元素添加剂15-18万吨，其中约有10万吨未被动物利用而随着粪便排出体外，在各类微量元素添加剂中，以铜制剂、锌制剂和砷制剂使用最多，因此排放造成的重金属污染也最严重。
对某省集约化养殖场61个禽畜粪样本进行调查的结果表明，鸡粪中铜、锌和砷的平均含量分别为107.5、366.6和21.6 mg/kg，猪粪分别为765.1、1128.0和89.3 mg/kg，按不同肥料重金属限量标准，鸡粪和猪粪重金属超标以铜、锌和砷为主，其中锌的超标最为普遍。【2】
风 险
让我们看看常规养殖场畜禽粪便中抗生素和重金属污染可能带来什么风险。
抗生素的设计本身就是抑制和杀灭某些细菌的，因此它们随粪便进入土壤之后必然破坏土壤微生物的菌群平衡结构和功能群落的的多样性，使土壤微生物呈现“定向富集”趋势，且对土壤环境中微生物、动物、植物的生长发育均具有明显的抑制作用。
抗生素进入土壤导致一些致病菌产生耐药抗性基因，并通过植物、动物、水源等途径进入到食物链。
人为添加到畜禽养殖饲料中的重金属，进入到土壤之后，形成累积。有研究试验表明，连续10年施用猪粪的菜地，其土壤重金属含量可超过国家农田二级土壤标准而变为重污染农田。最终这些超标的重金属或被富集（植物或草食动物），或通过地下水迁移进入到人类食物链。
最终，这些畜禽粪便中携带的抗生素和重金属，都将通过各种途径进入到我们的食物链，从而对人类的健康带来潜在的危害。
它们可以在土壤中自然分解吗？
国内外有很多的研究表明，抗生素进入土壤之后的分解是极其缓慢的，例如丹麦的科学家研究了丹麦沙地土壤中氯霉素和泰乐菌素的降解，发现降解50％所需要的时间分别为25～34天和49～67天。另外的一项研究表明，施用了含抗生素的畜禽粪便土壤中, 土霉素降解一半约需44天, 四环素约需105天, 金霉素约需160天。
在环境中，一些抗生素的代谢物甚至能重新转变为最初的活性药物。曾有文献报导在液体肥料中氯霉素糖苷酸可转变为氯霉素，N- 4- 乙酰基磺胺甲嘧啶转变为磺胺甲嘧啶。
在某大城市采集的83 个市售蔬菜样品中，96% 的样品中不同程度地检出了喹诺酮抗生素，平均为146.6微克/公斤（鲜重），而儿童每日安全的摄入值（ADI）为60微克。另外，在检出的抗生素残留中，无公害、绿色和有机蔬菜的含量普遍高于常规蔬菜。【3】
而那些随畜禽粪便排放的重金属则长期滞留在土壤中。
长期施用规模养殖场猪粪和未施猪粪土壤调查结果表明，施猪粪土壤及蔬菜(韭菜、青菜、芹菜、萝卜)中铜、锌、砷含量均显著高于对照组。土壤中铜、锌、砷含量最高分别为对照组的11倍、5倍和2倍，蔬菜中铜、锌含量最高均为对照组的4倍，砷为对照组的3倍；施猪粪土壤中铜超标最高达133．98％．锌为52．05％，砷为12．04％；施猪粪蔬菜锌超标最高达117％。【4】
堆肥能解决问题吗？
畜禽粪便最常见的处理技术便是堆肥，堆肥的目的就是通过一系列科学的工艺步骤，把各种各样的有机废弃物降解成为一种稳定的、无害化的、适合于土壤培肥及环境修复的有机类肥料产品。
高温堆肥就是将人粪尿、禽畜粪尿和秸秆等堆积起来，使细菌和真菌等大量繁殖，细菌和真菌等可以将有机物分解，并且释放出能量，形成高温，可以杀死各种病菌和虫卵。
关于规模化养殖场畜禽粪便的处理，很多的研究试验都集中在如何使堆肥快速腐熟，即用各类方法快速将堆肥中的有机质转化，对于目前规模化养殖场畜禽粪便中含有的大量抗生素和重金属残留的处理则研究试验很少，从已经开展的一些研究试验结果来看，情况不容乐观。常规的堆肥技术，即使是高温堆肥也无法有效地去除畜禽粪便中的抗生素和重金属。
1、堆肥去除抗生素的效果
鉴于抗生素本身就是微生物的代谢产物，堆肥中的微生物菌群不可避免要受到抗生素的干扰甚至抑制，期望通过堆肥微生物把这些抗生素再分解，需要根据不同种类的抗生素分别选育能够对应分解的菌种，这是一项极其困难的工作，目前尚未有商业化的能够对付多种抗生素的微生物菌种。
目前对于畜禽粪便中抗生素的堆肥降解研究主要集中在四环素类，样本数量也较少并且都是在实验室条件下进行的，尽管显示了堆肥对于畜禽粪便中抗生素的降解具有一定的作用，但是目前畜禽养殖场所使用的抗生素种类几乎包括了所有在产的种类而不仅仅限于早期较多使用的四环素类。
堆肥对于多种抗生素残留的分解效果令人怀疑，例如有研究对含磺胺甲嘧啶的畜禽粪便，堆肥几乎不能分解；对于稳定性极强的β-内酰胺类抗生素（头孢类）是否能够用堆肥的方法降解尚未找到任何依据；氟喹诺酮类抗生素（常用的有氧氟沙星、诺氟沙星和恩诺沙星）在避光条件下几乎不降解，其半衰期可达一年之久，即使在光照后再高温45天堆肥能够达到80%的降解，但是对于规模化养殖场畜禽粪便原料中每公斤毫克级含量的氟喹诺酮类抗生素而言，其处理后的残留量仍然大大超过欧盟规定的0.1mg/Kg的限量值。
一项对养殖场常用的四环素、土霉素和金霉素残留粪便的高温堆肥35天的试验表明，在猪粪、鸡粪和麦秸分别混合堆制条件下，高温堆肥对四环素类抗生素主要种类具有不同程度的降解效果。由于这些抗生素难溶于水的特性以及对堆肥微生物发酵菌的抑制作用，在添加辅料（麦秸和风化煤）和辅助菌剂的情况下，最好的结果可以达到85.97%（四环素），最差仅为40.23%（土霉素）。【5】
2、去除重金属的效果
一般来说，畜禽粪便的堆肥处理对重金属的含量没有任何明显的影响，甚至浓度还有增加的趋势，但对其存在形态或者生物有效性有所影响。
一项研究表明，堆肥处理对重金属绝对量减少的意义不大。取自某蛋鸡养殖场的鸡粪与秸秆等有机物料经堆肥处理之后, 8 种重金属（Ni、Cd、Hg、Pb、Cr、As、Cu 和Zn）的含量较堆肥前均有所增加, 重金属绝对量变化不明显。【6】
重金属的生物有效性与重金属的形态有密切关系。通过高温堆肥发酵可以使其中的重金属生物有效性降低，但是降低的程度并不理想。
取自某有机肥生产工厂的畜禽粪便的重金属含量如下：
鸡粪：铜150.35、锌350.38、铬9.67、 砷1.26mg/Kg
猪粪：铜134.4、 锌418.54、铬18.82、砷4.25mg/Kg。
对猪粪堆肥来说，铜、锌、铬、砷在对照在猪粪+麦秸处理中的水溶态含量，堆肥后比堆肥前分别减少了5.09%、6.13%、2.92%和1.11%。对鸡粪堆肥来说，分别减少了5.90%、5.50%、3.65%和1.47%。【5】
经过对堆肥去除重金属的研究实验效果统计分析，降低重金属的生物有效性效果最多不超过10%，对于规模化养殖场畜禽粪便较高的重金属含量背景下，常规堆肥无法胜任去除重任。
后 果
既然堆肥不能够有效地去除粪便中的重金属和抗生素，那么常年使用常规养殖场粪便（无论是否堆沤处理）的土壤，形成抗生素和重金属的污染就是必然的趋势。
土壤中的抗生素极易向植物体内富集, 富集率可高达万倍以上。综合近年来的研究成果, 多种作物可吸收抗生素, 例如：大麦、玉米、马铃薯、莴苣、豌豆、菜豆、萝卜、胡萝卜、黄瓜等。植物对抗生素的吸收与富集依抗生素、植物和土壤类型不同而有很大差异，氟喹诺酮类、磺胺类和氯四环素等可直接被植物吸收。玉米、叶用洋葱和甘蓝等3种农作物能够吸收氯四环素, 但不吸收泰乐菌素, 且3种作物体内氯四环素的含量随着肥料(畜禽粪便)中氯四环素含量的增加而增加。生菜和胡萝卜均可吸收土壤中的氟苯尼考和甲氧苄啶, 但生菜吸收左旋咪唑, 而不吸收恩诺沙星, 胡萝卜却与之相反。
在施有含金霉素、磺胺嘧啶和甲氧苄嘧啶的猪粪的土壤上种植冬小麦发现, 金霉素和磺胺嘧啶能被植物根部吸收, 并转移至植物的茎叶, 金霉素甚至可以进入果实中。【7】
一项专门的研究表明，土壤重金属含量与所种植蔬菜中重金属含量呈现显著地正相关关系。【8】
结果显而易见，即使是正规厂家生产的以鸡猪粪为原料的有机肥，都无法有效地解决其中的抗生素和重金属残留，而那些使用外购养殖场畜禽粪便土法堆肥的“生态”农场，尽管不再使用化肥，避免了土壤板结和农产品硝酸盐超标的风险，但是这样的“有机肥料”施入土壤后，却带来了土壤的抗生素和重金属污染。
对 策
1、 减少养殖场使用抗生素和重金属制剂，控制源头污染
2006年4月1日开始，欧盟已禁止在饲料中添加抗生素类添加剂，除了对抗性治疗以外，禁止在饲料中添加抗生素和重金属制剂。我国近年来也制定规范，限制在饲料中添加抗生素和重金属制剂。
丹麦是最早开始在养猪饲料中分批禁用抗生素的国家，到2000年已经全部禁止使用，除了刚开始的几年用于疫病的对抗性治疗使用抗生素有所增加，后来逐步减少。在禁用抗生素饲料后，丹麦目前的养猪行业不但未受影响反而成为世界公认的“养猪王国”，2004年全年生猪出栏量2516万头，屠宰量2291万头，其猪产品90%外销欧盟、美日和中国。
依靠人工添加这些物质促进畜禽生长，不但违反其自然生长规律，畜禽产品的品质也严重下降，同时又给环境带来严重的危害。使用科学改良优质品种，结合对环境无害化的饲养技术（例如采用益生菌和中草药制剂）和现代管理技术手段，一样能够规模化生产出安全健康的畜禽产品。
2、 使用正规有机肥厂产品或者建立标准化的好氧堆肥设施
在源头暂时还无法控制而不得不使用含有抗生素和重金属的畜禽粪便原料时，最好使用正规有机肥厂生产的有机肥产品，正如前面所述，虽然高温堆肥对于抗生素和重金属的去除效果不很理想，但是毕竟比土法堆肥和低温堆肥的效果好很多。在不具备生态循环的农场中，这也不失为一种过渡性措施，尽可能减少含有有害物质的畜禽粪便带来的生态风险。
3、 厌氧发酵
厌氧发酵是一种比较彻底去除抗生素和固化重金属的处理技术，厌氧发酵设施甚至能够直接处理生产抗生素的废水，实现达标排放。厌氧发酵过程中的铁锰氧化结合作用和硫化作用可以使重金属几乎全部成为失去生物有效性的稳态形式，沉降在厌氧污泥中。
常规的厌氧发酵在农业上常见的有小型沼气池和大型UASB沼气罐，能够处理含有抗生素和重金属的畜禽粪便，缺点是发酵周期较长（一个月以上），如果采用特石生物循环处理装置可以在14个小时内完成消化过程。
4、 发展种养结合为基础的生态循环农业
解决本文所述问题的根本的出路还是种植养殖一体化，实现养殖废弃物的循环利用。
实施有机养殖或生态养殖，生产过程不添加任何抗生素和重金属制剂，收集所产生的安全的畜禽粪便，经过好氧堆肥或厌氧发酵处理，可以从源头上避免抗生素和重金属对于土壤和种植产品的污染。
发展生态有机农业，必须建立在种养结合的生态循环基础上，做到生物量的全循环，才能真正避免环境污染，实现安全生产，否则空有生态其名，实则毁坏生态。
结束语
目前国内大多数的城郊生态农场属于小型化的简单生产者，以蔬菜水果生产为主，不具备自身生产与种植产品匹配需要的有机肥料，只好从常规养殖场购置畜禽粪便，并经过不太专业的堆肥处理。个别种养结合的小农场，也只是概念上的种养循环，实际上所产生的粪便，或者由于散养的缘故无法收集粪便，或者养殖的规模与种植规模不匹配，无法产出足够的畜禽粪便，故而也会从外部常规养殖场购置畜禽粪便补充。
经过对国内南北各地几十家农场的考察得知，基本上都采用堆肥的方法处理畜禽粪便，且多数属于不规范的土法堆肥方式，结果可想而知。
目前，国家尚未建立农作物抗生素残留的标准，有机肥料中抗生素的残留限量也未规定，蔬菜水果大多只是检测农药残留，国内销售的农产品也不检测抗生素和重金属的残留，这就为一些心存侥幸的投机者以可乘之机。
既然是从事安全农业，不管是哪种类型的农场，只要使用了可能对消费者健康有危害或者对生态环境有破坏的投入物，都要有警惕之心和防范手段，切不可以无知以避之，更不可明知故犯。与化肥对环境的破坏相比，抗生素和重金属污染有过之而无不及，如果常年使用不合格的畜禽粪肥，必然对土壤带来严重的影响，随着土壤中抗生素和重金属本底值的提高，不可避免要转移到种植产品中，给消费者带来健康风险，给环境带来破坏，这与从事生态安全农业的初衷就是背道而驰了。
2014年6月23日 于特石深圳有机农场
参考文献：
【1】【浙北地区畜禽粪便和农田土壤中四环素类抗生素残留，张慧敏等，生态与农村环境学报2008，24 (：3)】
【2】【广州市蔬菜中喹诺酮类抗生素污染特征及健康风险初步研究，李彦文等，环境科学，2010年10月】
【3】【集约化养殖禽畜粪中主要化学物质调查，姚丽贤等，应用生态学报2006年10月】
【4】【饲料中重金属和抗生素对土壤和蔬菜的影响，王瑾，韩剑众，生态与农村环境学报2008，24(4)】
【5】【高温堆肥对畜禽粪中抗生素降解和重金属钝化的作用，张树清等，中国农业科学 2006,39(2)】
【6】【鸡粪堆肥处理对重金属形态的影响，王玉军等，环境科学，2009年3月】
【7】【土壤中的抗生素污染及其生态毒性研究进展，王敏等，农业环境科学学报2010, 29（增刊）】
【8】【土壤与蔬菜中重金属含量及其相关性，仝磊等，黑龙江科技信息，2008年4月】