6场半全场胜负12137期:農業發展中的有機肥利用現狀及問題

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6场半全场11087 www.lqpceq.com.cn 有機肥料主要是含有豐富的有機質, 包含有氨基酸、有機酸, 多肽等有機成分, 其次也含有一定量的氮、磷、鉀等無機養分[1]。有機肥原料多來自于植物殘渣或動物排泄物, 也常被稱為農家肥。隨著經濟水平的提升, 消費者對農產品的安全重視性的也得到提升。因此, 農業發展中有機肥利用范圍不斷擴大, 由此引發的問題, 也越來越受到人們的關注。

1 我國有機肥資源及利用現狀

1.1 有機肥分類

目前有機肥主要分為4類, 最主要分為糞尿肥:一般是由人或禽畜糞尿經過簡單堆漚后直接利用;堆漚肥:包括堆漚肥, 秸稈還田、和沼肥;綠肥:野生綠肥和栽培綠肥, 如紫云英、苕子、毛蔓豆等;雜肥:包括城市垃圾、泥炭、腐植酸類、油粕類、污水污泥。

1.2 有機肥原料資源現狀

1.2.1 植物性殘體或殘渣

包括人工栽植綠肥、秸稈及其它枯枝落葉。目前我國引種并培育的綠肥共計約100多種左, 其中豆科占7成以上、非豆科3成以下。目前我國農作物秸稈的每年產量約為6億t, 對其不合理的處理極易造成資源浪費和環境污染

1.2.2 人畜、家禽的排泄物及飼料殘屑

人畜、家禽的排泄物是食物經消化后排出的殘渣, 其主要成分是木質素纖維和半纖維素、氨基酸、有機酸和某些鹽類。隨著畜禽養殖規?;⒄? 我國每年禽畜糞便產量約為17.3億t, 其實際利用率占有7成。

1.2.3 油料作物種子榨油后的殘渣

在我國主要包括菜籽餅、豆餅, 花生餅、柏籽餅等, 俗稱油餅, 含有豐富的有機營養成分。據測算, 其中含有機質75%~85%、N1.1%~7.0%、P2O50.4%~3.0%、K2O0.9%~2.1%[2]。

1.2.4 生活垃圾及廢棄物

每年城市垃圾產量為1.2億t, 以10%的速度遞增。生活垃圾及廢棄物構成成分復雜, 其中如廚余物為代表, 含有有富含有機物質;如粉塵等, 能被利用的養分則較低;還有不提供養分的物質, 如塑料、玻璃等。由于垃圾分類困難, 篩選利用更是難上加難, 其利用率一直很低。

1.2.5 泥炭、泥土類

泥炭是古代低濕地帶生長的植物在積水條件下, 由未分解的植物殘體形成的有機沉積層。我國泥炭資源豐富, 分布面積約為300萬hm以上。泥炭一般含有機質40%~70%、腐植酸20%~41%, 還有氮、磷、鉀等養分[3]。

1.3 有機肥的資源利用

1.3.1 農業秸稈利用情況

秸稈還田, 通常有炭化還田、過腹還田、堆漚還田、直接還田、翻壓還田焚燒還田、機械還田等方式。有數據統計, 2015年我國糧食總產量為6.1億t, 隨之產生的各類秸稈量約9億t, 而且秸稈產量以每年1200萬t增長。但是總體上秸稈利用率不算很高, 有數據分析2008年秸稈還田總量約為為4.4億t, 占比秸稈資源總量的50%, , 直接還田的方式約有2.5億t, 占到近60%。

1.3.2 綠肥利用情況

我國的綠肥主要是壓青還田量和經濟綠肥2種, 兩者目前有4500萬t和890萬t, 占綠肥資源總量的87.7%。綠肥種植種結構中, 冬綠肥和春夏綠肥還田量約為3100多萬t;春夏綠肥壓青還田約為980多萬t。

1.3.3 禽畜糞便利用情況

畜禽糞便的有機肥處理方式主要有工廠化處理、堆漚方式、沼氣發酵處理3種形式。有數據2016畜禽糞便共計6.5億t, 占規?;吵⌒笄莘啾闋芰康?0%。3種主要處理方式中, 傳統堆漚處理占到禽畜糞便資源的50%, 而工廠化處理則不到10%;各種禽畜糞便中, 羊場糞便的利用率可以達90.3%[5], 遠遠高于豬糞、牛糞等。

1.3.4 商品有機肥利用情況

農業種以商品有機肥的使用量約為2200多萬t, 占到生產總量的近90%。以有機肥形式的用量約為1000萬t, 占有機肥生產總量的90%;以有機無機復混肥形式的用量約為850萬t;以生物有機肥形式的用量約為270萬t。從以上數據看, 農業中有機肥仍然以最基礎的方式進行利用, 市場對生物有機肥的接受度還不夠。

2 有機肥使用特性

2.1 有機肥與土壤養分的關系

有機肥料施入土壤后, 能夠明顯提高土壤有機質含量, 進而能增加土壤有機態氮。土壤有機氮組分中的氨基酸態氮、氨態氮、氨基糖態氮等在使用了有機肥后會明顯增加。為了保證土壤易礦化氮的水平, 應當持續給土壤補充有機質肥。

有機肥料在施用與土壤后, 在微生物分解活動下會產生有機酸、酚類等有機物, 使Fe沉, Al, Ca等與磷的結合受到影響[6], 從而減少施肥過程中磷肥被土壤的固化, 提升有機磷含量及磷肥利用率。

在有機肥中, 秸稈和綠肥類有機肥, 因其原料特點, 自身鉀含量較高, 應用于土壤中直接增加鉀元素養分的含量。與活化土壤磷原理類似, 在使用郵寄費后, 會使得相當部分土壤貯存的含于礦物中的鉀向可利用態鉀轉化。

不管是禽畜糞便來源的有機肥, 還是植物秸稈類的有機肥原料, 均含有一定量植物所必須的微量元素養分[7], 還含有一定量的有意元素, 如來自于禾本科水稻秸稈的有機肥, 其硅的含量較高, 對提升作物的抗病性能有一定的作用。

2.2 有機肥料與土壤理化性的關系

2.2.1 修復土壤團粒結構改

施用有機肥后, 土壤中<2μm粒級的腐殖質品質首先得到改善, 在此基礎上, 改善和影響整個土壤腐殖質的品質構成?;適褂檬迸湟允柿康慕嶄牙嚶謝? 可降低土壤容重和增加非毛管孔隙度[8]。土壤不同粒級的組成, 2~10μm粒級顆粒是土壤團聚體的主要構成, 由于有機肥中的有機酸、酚類等活性物質的膠結作用, 使在2μm以下的粒級土壤顆粒逐漸結合變大, 這一過程將持續改善土壤的團聚體結構, 使得土壤的透氣性能, 保水性能得到改善, 更利于作物生長。

2.2.2 提升土壤微生物的活性

土壤肥力的另一個標志就是微生物的活性, 很多土壤的養分釋放轉化, 都依賴于土壤微生物的活動。有機肥料施入土壤后, 給微生物的活動提供生活物料和生存環境, 即使是秸稈還田方式, 也能給土壤增加微生物種類和數量, 而商品有機肥或生物有機肥[9], 將微生物添加于有機肥中, 直接增加土壤有益微生物的數量和種類。也有有機肥對土壤酶活性研究, 施肥能增加水稻田脲酶活性, 其他如磷酸酶及ATP酶的活動也得到改善[10]。

2.3 有機肥料對作物的影響

2.3.1 有機肥料增加作物產量

有機肥使用后, 土壤的氮、磷、鉀被活化釋放, 土壤供給能力增加, 同等條件下, 給作物能提供更多的養分而提高產量。郭勝利等研究, 施用化肥基礎上增加有機肥的使用, 能使早稻增產68.6%, 晚稻增產72.0%[11]。

2.3.2 有機肥料對作物品質的影響

有機肥對于作物品質的改善, 主要在其影響作物的營養生長階段。劉世亮等人研究表明, 化肥使用中配合施用有機肥, 小麥的營清蛋白、球蛋白含量, 醇蛋白和谷蛋白含量都有得到增加[12]。前著是影響小麥的口感, 后者則影響其加工品質。

2.4 有機肥料對作物抗逆性的影響

有機肥料對于施入土壤的酸堿性無機肥料, 具有一定的的緩沖作用。在使持續使用有機肥的地塊中, 能明顯降低氨害的發生和減緩氨害的毒害作用, 這一點李絮花等在大麥中已經證實。使用禽畜堆漚有機肥, 其中的有機酸等能對土壤鋁、重金屬進行洛合, 有助于降低鋁、重金屬等毒害作用。小麥根系中MDA含量能提升根系的膜脂過氧化作用, 使根系的衰老加速[13], 而施用有機肥后的小麥根系, SOD活性增加, 能抑制這1過程的發生。

3 有機肥存在的問題

有機肥使用最基本的要求是要達到無害化標準。通常簡單的經過20d左右的堆漚, 只能達到這一水平。工廠化生產的商品有機肥, 堆漚發酵周期一般在60d左右。這一過程的能控制和殺滅蟲卵、致病菌、雜草種子等有害物質。

3.1 有機肥無害化難以保證

所謂有機肥的無害化保證, 包括有生產和產品的無害化。有機肥的原料來源多種多樣, 而其中以糞便為主的原料, 因其味道大、蟲卵多、含致病菌多是主要問題[14]。此類型原料生產的有機肥, 工藝上如果不經過嚴格的無害化處理, 使用后對農業生產產生更多的危害。

3.2 有機肥完熟性保證

有機肥生產需要經過有氧和無氧衛生的活動, 分別將各類原料完全腐熟轉化, 經過這過程之后形成的小分子有機物才能被植物吸收利用。這一轉化過程就是有機肥的熟化過程[15]。目前有機肥的生產過程中, 不管哪種形式的生產工藝, 都將要經歷此過程。

簡單經過烘干處理的禽畜糞便, 對含水量和微生物生長有一定的控制作用, 但仍然需要經歷完熟化過程。與簡單堆漚相比, 工廠化操作過程中利用翻堆機、發酵架等設備, 能很好的實現完熟化要求。

3.3 有機肥對土壤和環境的污染

大量污染物質因環境污染以及集約化農業的發展, 進入有機肥生產的各個環節, 主要存在于原料中。直接導致重金屬、病原微生物、有機類污染物有毒有害物質進入土壤和水體, 這對農業可持續發展帶來不利的影響。因動物的富集作用, 來源于畜禽糞便的有機肥中, Cu、Hg、Cd、As、Cr等重金屬殘留量與20世紀90年代初相比, 顯著增加[16];一些獸藥殘留和病原菌殘存問題也比較突出。目前, 部分畜禽糞便未經無害化處理而直接農用[17], 加上沒有嚴格處理的有機肥在農業中大量應用, 導致近年來重金屬超標問題和病害爆發問題突出。

隨著生態農業、綠色農業大快速發展, 對有機肥的需求不斷提升, 在我國的有機肥料資源豐富的背景下, 如何進一步提高有機肥料生產工藝, 如何縮短有機肥的生產時間, 提升有機肥養分含量降低肥化過程中養分損失等, 都是有待進一步研究的問題。

【文】馮小亮,劉秀秀,呂東波.農業與技術

2018年1月8日 14:35
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