有机无机肥料的研究现状与发展趋势

有机无机肥料的研究现状与发展趋势

有机肥料对提高肥料的肥力，尤其是在改善食品质量方面，具有不可比的优势。国内外发展有机农业和无公害农业,十分强调有机肥的应用,国内在制定绿色食品的肥料标准中规定AA级绿色食品只准施用有机肥料和微生物肥料。近年来,广西林业发展迅猛,用肥量也越来越大。例如,八角和桉树是面积比较大的经济林和用材林树种,据不完全统计,八角现有面积约35万hm2,桉树林面积80多万hm2,正常经营管理每年这两类树种需肥料40万t左右。如果纯粹施用化学肥料,对土壤结构和产品质量或多或少有不利的影响,尤其是速丰桉,长势较快,需肥量大,这方面的情况更为突出。发展工厂化商品有机无机肥料,是国内外新型肥料研究的重要方向,因此,开发利用林用有机质肥源意义重大。1一些有机肥料的性质1.1有机质含量测定饼肥是油料种子经榨油后剩下的残渣,内含大量有机质、蛋白质、油脂以及一些维生素等。据广西林科院土化室对桐麸的分析测定,一般在80%～90%(灼烧法),粗蛋白质含量在4%～5%,含2%～7%的氮,1%～3%的磷,1%～2%的钾,并含有一定的微量元素。用重铬酸钾氧化法测定桐麸有机质,其有机质含量约为50%～60%。广西主要饼肥的养分大致含量见表1。饼肥中氮主要存在于蛋白质中,磷以植酸、卵磷酯形态为主,钾大都是水溶性。有机态的氮和磷,必须经过微生物分解后才能被作物吸收利用。但因饼肥的碳氮比(C/N)较小,施入土中分解较快,所以比其它有机肥料易见效。目前广西复混肥料厂主要采用桐麸作为有机质的来源,主要是因为广西油桐、油茶面积大,产量多,桐麸质优价廉。1.2泥的主要性质泥炭是一种重要的有机质肥源,对提高土壤肥力,增加作物产量有一定作用。自然状态下的泥炭一般含水量在50%以上,干物质中含有纤维素、半纤维素、木质素、树脂、脂肪酸、沥青和腐殖酸等有机物,此外还含有磷、钾、钙等部分灰分元素。据测定,广西陆川的泥炭pH值为4.6、灰分为59.8%,有机质40.2%,N1.21%、磷(P2O5)0.12%、钾(K2O)0.42%。泥炭具有以下主要性质:(1)富含有机质和腐殖酸。泥炭中有机质含量达40%～70%(灼烧法),个别高达80%～90%,最低也有30%,腐殖酸含量为20%～40%。故泥炭具有改良土壤、供给养分、促进作物生长的作用。(2)全氮含量高,速效氮、磷、钾含量较低。泥炭含氮量较高,一般为1.5%～2.5%,个别可达2.8%以上,但速效氮、磷及钾的含量都较低,故在施用泥炭时应配合施用速效氮、磷、钾肥料。(3)酸度较大。泥炭多呈酸性至微酸性反应,pH4.5～6.0。故在酸性土地区施用时应配合施石灰或碱性肥料。(4)具有较强的吸水性和吸氮力。泥炭含有大量的腐殖酸,因而具有较强的吸附力,保水保肥力较强。(5)分解程度。各种泥炭因形成的条件不同,有机质、氮及碳氮比则不同,因而分解程度有很大差异,因此可将其分为高位泥炭、低位泥炭和中位泥炭。目前广西发现的泥炭多为低位泥炭,属营养型泥炭,呈黑色或深灰色,分解程度较高,氮素和灰分元素含量较多,酸性较低,稍加风干,就可直接做肥料。1.3各主要营养成分家畜、禽粪尿是我国农村中主要的有机肥料。其成分比较复杂,粪的主要成分是纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质及其分解产物、脂肪类、有机酸、酶以及各种无机盐类;尿的主要成分为尿素、尿酸、马尿酸、以及钾、钠、钙、镁等无机盐类。禽粪中的养分含量比家畜粪高,而且养分比较均衡。养分中N、P、K之间的比例约为5∶3∶2,以氮为主,是一种易腐熟的有机肥料。1.4土壤养分资源可减少或恢复其资各种秸秆如稻草、玉米秆等以及杂草绿肥,经过沤制或堆制后施入土壤中,具有改善土壤结构,固定和保存氮素养分并促进土壤中养分的转化等作用,当然也可增加土壤中有机质和养分的含量。还可以作有机质肥源的如糖厂的甘蔗渣和滤泥、中药厂的药渣、剑麻厂的剑麻渣、木薯渣、锯木屑、枯枝落叶等。由于对其没有作更多的详细分析测定,今后在研究中应该关注。2林有机肥源处理技术2.1堆垛法发酵堆制发酵是在好气条件下堆制而成的;沤制发酵是在嫌气条件下沤制而成的。2.1.1堆制发酵的方法堆制发酵是一个腐解过程,是一系列微生物活动的复杂过程,包含着堆制材料的矿质化和腐殖化过程,可分为高温堆制发酵和普遍堆制发酵,其中高温以纤维素多的原料为主(如木屑、甘蔗渣、木薯渣、杂草绿肥、秸秆等),发酵温度较高,有明显的高温阶段(50～60℃),堆制时间较短,对杀灭病菌、虫卵和杂草种子均有一定作用,是目前采用比较多的堆制发酵方法。发酵时以下几个因素必须控制好。(1)水堆制发酵原料的干湿程度显著影响分解速度,其水分以60%～75%为好,并且事先浸透。(2)有机质及氮损失通气良好,有利于好气性微生物活动,有机物分解快,但有机质及氮损失较多;通气差,有利于嫌气微生物活动,分解慢,但氮和有机质损失少。因此,堆制时要松紧适当,可用通气沟或通气管来调节其氧气。(3)低温中温期对有机质分解的影响高温堆制要维持55～65℃的高温期一周,促使高温性微生物强烈分解有机质后,再维持40～50℃的中温期,以利纤维素的分解,促进氨化作用和养分的释放。(4)好酸度，好合成试剂大部分微生物适合在中性或微碱性条件下活动,注意控制好酸碱度。对于秸秆类堆制原料,可加入原料重的2%～3%的石灰或5%的钙镁磷肥,也可加入5%的草木灰,既可中和酸度,又可软化堆制材料,以利腐烂分解。(5)秸秆的碳氮比一般微生物分解有机质的适宜碳氮比为25∶1,而作物秸秆的碳氮比比较大(60～100∶1)。因此,在堆制中要适当加入粪尿或含氮较多的物质,调节碳氮比,以利微生物的活动,促进有机质的分解,缩短其腐熟时间。2.1.2制而成景沤制是利用有机物与泥土混合,在淹水条件下通过微生物进行嫌气分解积制而成。由于沤制分解速度较慢,有机质和氮素损失较少,腐殖质积累较多,肥料质量较高。沤制的腐解过程,是低温、嫌气条件下分解有机物的过程,肥料腐熟时间较长,对以下条件要求较高。(1)成嫌气发酵一般保持4～6cm的浅水层,造成嫌气发酵条件,使坑内温度维持在常温(12～20℃)条件下,对腐熟,保肥均有利。切忌时干时湿。(2)注意原材料的合作沤制材料要因地制宜,就地取材,C/N比值大小不同的材料互相搭配,混合沤制,以促进腐熟。(3)定期堆叠高温季节沤制7～10天翻堆1次,低温季节约半个月翻堆1次,一般翻堆2次即可。2.2添加调查剂或有益微生物菌群根据堆制发酵的原理,可以就其条件进行工厂化堆制。在通气、通风、控温等外部设施条件下,人为有意添加腐熟剂或有益微生物菌群进行发酵,以便加快发酵过程,增加肥料有益微生物菌的含量,提高有机肥的质量。此类发酵方法很多,比较常用的有以下两个方法。2.2.1肥料堆的制作EM(EffectiveMicroorganism)是一种活性很强的好氧和嫌氧性有效微生物群,主要是由光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌等多种微生物组成,具有除臭、杀虫、杀菌、净化环境、促进植物生长等多种功能,用它可以作为良好的堆制发酵方法中的微生物菌群。具体操作如下:(1)购买EM原液,按表2进行配制稀释液使用。(2)将家禽粪便风干使其含水量达30%～40%。(3)取稻草、玉米秆、青草等物,切成1～1.5cm长的碎片,加少量米糠拌和均匀,作为堆制时的膨松剂。(4)将稻草等膨松物与粪便等重量按1∶10混合搅拌均匀,并在水泥地上铺成长约6m、宽约1.5m、厚约20～30cm的肥堆。(5)在肥堆上薄薄地撒上一点米糠或麦麸等物,然后再洒上配备好的EM稀释液,每1000kg肥料洒1000～1500mL。(6)按同样的方法,上面再铺第2层,每一堆肥料约铺3～5层,最后上面盖好塑料布使之发酵,当肥料堆内温度升到50～70℃时翻动1次,一般要翻动几次才能完成。完成发酵后的肥料堆中长有许多白色的霉毛,并有一种特别的香味,这样就可以使用了。发酵时间一般夏天7～15天,春天15～25天,冬天要更长时间。水分过多会使堆肥失败,产生恶臭。各个地方要根据原料的情况和当地气候季节进行摸索。中途要时常检查温度和水分情况,并对其肥料进行分析测定,以便随时掌握其情况。2.2.2自制发酵和加速粉堆制备其步骤如下。(1)原料和充料米糠:稻米糠、小米糠等各种米糠均可。油饼:油料作物经榨油后的残渣。豆渣:制造豆制品后的残渣,无论原料是什么均可。填充料:草炭粉、风化煤粉、黑炭粉或沸石粉。酵母粉:市售酵母粉。糖类:红糖或白糖。(2)米糠、油饼、豆渣、米糠油饼的制备具体操作:按配方,先将糖类添加于水中,搅拌溶解后,加入米糠、油饼、豆渣和酵母粉,再经充分搅拌混合后,堆放于30℃以上的温度下,保持30～50天进行发酵。(3)生产发酵和加速粉发酵催熟粉用草炭粉或沸石粉按1∶1的比例进行掺和吸收,仔细搅拌均匀,风干后即制成堆肥催熟粉。(4)堆肥熟化试验先将粪便等物质风干,使含水量达30%～40%。将粪便与稻草(木屑)等膨松剂按重量100∶10混合,每100kg混合肥中加入0.5～1kg催熟粉,充分拌和使之均匀,然后在堆成高1.5～2m的肥堆进行发酵腐熟。随时测定温度,以便了解堆肥熟化程度。当气温≥15℃时,堆积后第3～7天堆积肥料表面以下30cm处的温度可达50℃～70℃,经过几次翻动,待堆肥的含水量在30%左右,再后熟3～5天便可施用。整个过程约需30～40天即可结束。3林用有机肥的制备和利用技术研究开展林用有机质源的调查、采样、分析测定,确定其性质和最大利用程度;通过筛选适宜的原材料配比与微生物组合发酵菌共同进行堆制发酵后风干、粉碎、检测、包装生产优质的有机肥料;再与一定量的轻便基质或疏松基质等配比研制成特种植物的栽培营养基质和营养液配方;另与适宜的氮、磷、钾及微量元素肥料加工造粒生产速丰桉专用肥和经济林木专用肥。通过1～2年的应用试验研究和田间施肥对比试验,确定其最优的基质配比和肥料配方,总结出一整套林用有机肥施用技术。其加工利用技术路线见下图1。4畜禽废弃物处理