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          生物有機肥 前途大有發(fā)展

          • 發(fā)布時(shí)間:2019-04-10
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          生物有機肥是指特定功能微生物與主要以動(dòng)植物殘體(如畜禽糞便、農作物秸稈等)為來(lái)源并經(jīng)無(wú)害化處理、腐熟的有機物料復合而成的一類(lèi)兼具微生物肥料和有機肥效應的肥料。生物有機肥對實(shí)現資源節約型、環(huán)境友好型社會(huì )具有重要意義,是實(shí)現農業(yè)可持續發(fā)展的必然選擇。


          1
          生物有機肥的研究背景


          1.1
          中國肥料行業(yè)現狀


          肥料是重要的農業(yè)生產(chǎn)資料, 農業(yè)的持續穩定發(fā)展離不開(kāi)肥料?;室蚱?/span>速效養分含量豐富,增產(chǎn)效果顯著(zhù),在生產(chǎn)中被廣泛應用。目前,中國的化肥生產(chǎn)量和使用量位居世界第一。在生產(chǎn)方面,除氯化鉀外,其他主要化肥品種均已呈現過(guò)剩狀態(tài)。在應用方面,存在肥料使用結構不合理,過(guò)量施用和利用率低的問(wèn)題, 具體表現為農民在生產(chǎn)過(guò)程中只注重化肥的使用,對有機肥和微生物肥料則十分輕視,且為了獲得更好的肥效,盲目加大化肥的施用量。
          當前世界農作物化肥施用量為120 kg/hm2, 中國農作物化肥施用量為328.5 kg/hm2,遠高于世界平均水平?;蔬^(guò)量施用、盲目施用帶來(lái)了成本的增加、環(huán)境的污染、土壤的退化等一系列問(wèn)題。
          土壤是一個(gè)國家最重要的自然資源。沈其榮認為土壤基礎地力是實(shí)現作物產(chǎn)量潛力的關(guān)鍵因素, 就每千克化肥在不同作物上的平均增產(chǎn)效果而言,1975 年為25 kg 谷粒/kg 化肥、15 kg 油料/kg 化肥、10 k
          g 棉花/kg 化肥;2008 年為8~9 kg 谷粒/kg化肥、6~7 kg 油料/kg 化肥、5~6 kg 棉花/kg 化肥?;蕡蟪甑募眲∠陆当砻?,隨著(zhù)化肥的長(cháng)期使用,土壤的基礎地力正在逐漸減弱, 而土壤基礎地力的減弱已成為影響中國農業(yè)可持續發(fā)展和農作物高產(chǎn)、穩產(chǎn)的重要限制因素。


          隨著(zhù)民眾對環(huán)境問(wèn)題和土壤循環(huán)利用認知的逐步提高,傳統的化肥已不能滿(mǎn)足農業(yè)發(fā)展的需要,為實(shí)現農產(chǎn)品可持續發(fā)展,發(fā)展高效環(huán)保肥料勢在必行。


          1.2
          中國農業(yè)廢棄物基本狀況


          農業(yè)廢棄物是指在整個(gè)農業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中被丟棄的有機類(lèi)物質(zhì),主要包括農作物秸稈和畜禽糞便等。中國是農業(yè)大國,農業(yè)廢棄物數量巨大。這些廢棄物既是寶貴的資源,又是嚴重的污染源,若不經(jīng)妥善處理進(jìn)入環(huán)境,將會(huì )造成環(huán)境污染和生態(tài)惡化。


          中國是秸稈資源最為豐富的國家之一, 根據專(zhuān)家的估計,每年可產(chǎn)生9 億多t 的秸稈。然而,秸稈的資源化利用率并不高,每年約有20%的秸稈腐爛或焚燒,不僅造成了資源的浪費,而且給環(huán)境造成了極大的危害。


          隨著(zhù)中國畜禽養殖業(yè)的快速發(fā)展, 畜禽糞便的產(chǎn)生量也在迅速增加。研究表明, 中國畜禽糞便產(chǎn)生量1980 年超過(guò)了14 億t,2011 年達21.21 億t,預計到2020 年和2030 年將分別達到28.75 億t 和37.43 億t。然而,現階段絕大部分畜禽糞便得不到充分利用。調查表明,目前中國大型畜禽養殖場(chǎng)的畜禽糞便無(wú)害化處理技術(shù)和能力不足, 再加之主觀(guān)上也不想因處理糞便和廢液增加更多的生產(chǎn)成本,致使養殖場(chǎng)所產(chǎn)生的畜禽糞便和廢水多為直接排放,給環(huán)境帶來(lái)了極大的負面影響, 威脅著(zhù)人類(lèi)的安全與健康。


          因此,積極探索農業(yè)廢棄物資源化利用的方式,使其化害為利、變廢為寶,對中國農業(yè)的可持續發(fā)展具有重要意義。


          1.3
          生物有機肥是農業(yè)可持續發(fā)展的必然選擇


          基于目前化肥使用和農業(yè)廢棄物現狀, 積極尋求高效環(huán)保的化肥替代品, 積極探索農業(yè)廢棄物資源化利用的方式,已成為國內外農業(yè)研究的熱點(diǎn)。在此背景下, 生物有機肥以其獨特的優(yōu)勢為農業(yè)廢棄物和作物生長(cháng)搭建起一座橋梁,開(kāi)辟出一條以“農業(yè)廢棄物-生物有機肥-作物”為循環(huán)模式的可持續發(fā)展道路。


          首先,施用生物有機肥是提高土壤基礎地力、改善農產(chǎn)品品質(zhì)的重要途徑。生物有機肥研制和生產(chǎn)的初衷是集有機肥料和生物肥料優(yōu)點(diǎn)于一體, 既有助于提高作物產(chǎn)量,又能培肥土壤、調控土壤微生態(tài)平衡、減少無(wú)機肥料用量, 從根本上改善農產(chǎn)品品質(zhì), 符合中國農業(yè)可持續發(fā)展和綠色農產(chǎn)品生產(chǎn)的方向。

          其次, 生產(chǎn)生物有機肥是農業(yè)廢棄物資源化利用的重要手段。農業(yè)廢棄物中含有豐富的作物生長(cháng)必需的營(yíng)養元素和有機養分, 將其資源化利用制成生物有機肥,通過(guò)微生物的作用使有機物礦質(zhì)化、腐殖化和無(wú)害化,以供作物吸收利用,不僅可以緩解農業(yè)廢棄物對環(huán)境的壓力,也可以變廢為寶,獲得一定的經(jīng)濟效益。

          綜上所述, 生物有機肥作為一種高效無(wú)污染環(huán)保型產(chǎn)品,是農業(yè)可持續發(fā)展的必然選擇。

          2 生物有機肥的優(yōu)勢與作用機理
          2.1 生物有機肥的優(yōu)勢

          生物有機肥是在堆肥的基礎上, 向腐熟物料中添加功能性微生物菌劑進(jìn)行二次發(fā)酵而制成的含有大量功能性微生物的有機肥料。它與其他肥料相比具有培肥土壤、改善產(chǎn)品品質(zhì)等優(yōu)勢。

          與化肥相比,生物有機肥的營(yíng)養元素更為齊全, 長(cháng)期使用可有效改良土壤,調控土壤及根際微生態(tài)平衡,提高作物抗病蟲(chóng)能力,提高產(chǎn)品質(zhì)量。

          與農家肥相比,生物有機肥的根本優(yōu)勢在于: 生物有機肥中的功能菌對提高土壤肥力、促進(jìn)作物生長(cháng)具有特定功效,而農家肥屬自然發(fā)酵生成,不具備優(yōu)勢功能菌的特效。

          與生物菌肥相比,生物有機肥包含功能菌和有機質(zhì),有機質(zhì)除了能改良土壤,其本身就是功能菌生活的環(huán)境,施入土壤后功能菌容易定殖并發(fā)揮作用; 而生物菌肥只含有功能菌, 且其中的功能菌可能不適合有的土壤環(huán)境,無(wú)法存活或發(fā)揮作用。另一方面,生物有機肥比生物菌肥價(jià)格更為便宜。

          2.2 生物有機肥的作用機理

          2.2.1 發(fā)酵菌和功能菌的作用

          作物施用生物有機肥后, 其中的發(fā)酵菌和功能菌大量繁殖, 對改良土壤、促進(jìn)作物生長(cháng)、減輕作物病害具有顯著(zhù)效果。主要原因在于:

          一、肥料中的有益微生物會(huì )在土壤中大量定殖形成優(yōu)勢種群, 抑制其他有害微生物的生長(cháng)繁殖,甚至對部分病原微生物產(chǎn)生拮抗作用,以減少其侵染作物根際的機會(huì )。

          二、功能菌發(fā)揮功效增進(jìn)土壤肥力,比如施用含固氮微生物的肥料,可以增加土壤中的氮素來(lái)源;施用含解磷、解鉀微生物的肥料,其中的微生物可以將土壤中難溶的磷、鉀分解出來(lái),以便作物吸收利用。

          三、肥料中的許多微生物菌種在生長(cháng)繁殖過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生對作物有益的代謝產(chǎn)物,能夠刺激作物生長(cháng),增強作物的抗病抗逆能力。

          2.2.2 生理活性物質(zhì)的作用

          生物有機肥富含多種生理活性物質(zhì),比如維生素、氨基酸、核酸、吲哚乙酸、赤霉素等生理活性物質(zhì), 具有刺激作物根系生長(cháng)、提高作物光合作用的能力,使作物根系發(fā)達,生長(cháng)健壯;比如各種有機酸和酶類(lèi),可以分解轉化各種復雜的有機物和快速活化土壤養分, 使有效養分增加,供作物吸收利用;比如其中的抗生素類(lèi)物質(zhì),能提高作物的抗病能力。

          2.2.3 有機無(wú)機養分的作用

          生物有機肥中既含有氨基酸、蛋白質(zhì)、糖、脂肪等有機成分,還含有N、P、K 以及對作物生長(cháng)有益的中量元素(Ca、Mg、S 等)和微量元素(Fe、Mn、Cu、Zn、Mo 等)。這些養分不僅可以供作物直接吸收利用, 還能有效改善土壤的保肥性、保水性、緩沖性和通氣狀況等,為作物提供良好的生長(cháng)環(huán)境。

          3 生物有機肥的發(fā)展現狀

          3.1 生物有機肥的生產(chǎn)現狀

          3.1.1 生產(chǎn)企業(yè)

          南京農業(yè)大學(xué)沈其榮教授在2014 年底的一次訪(fǎng)談節目中提到,目前中國生物肥或生物有機肥企業(yè)300 多家,登記產(chǎn)品2058 個(gè),平均每個(gè)企業(yè)年生產(chǎn)量較小。其中大部分企業(yè)沒(méi)有菌種生產(chǎn)條件,而且各廠(chǎng)家的生產(chǎn)條件、技術(shù)水平及生產(chǎn)工藝不盡相同,產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。

          3.1.2 生產(chǎn)用菌種

          生物有機肥質(zhì)量的優(yōu)劣主要取決于其中所含益生菌的作用強度和活菌數量, 目前生物有機肥的生產(chǎn)中通常使用活性強且耐高溫、高滲、干旱等抗逆性較強的菌種,且在生產(chǎn)過(guò)程中要考慮各種菌劑之間的相互作用,不可隨意混合。根據微生物在生產(chǎn)中的作用可分為發(fā)酵菌和功能菌。發(fā)酵菌多由復合菌系組成,具有促進(jìn)物料分解、腐熟、除臭的功能,常用菌種有酵母菌、光合細菌、乳酸菌、放線(xiàn)菌、青霉、木霉、根霉等;功能菌是指能在產(chǎn)品中發(fā)揮特定的肥料效應的微生物,以固氮菌、溶磷菌、硅酸鹽細菌等為主,在物料腐熟后加入。

          3.1.3 生產(chǎn)工藝

          生物有機肥的生產(chǎn)主要包括發(fā)酵菌促進(jìn)物料腐熟過(guò)程、添加功能菌二次發(fā)酵過(guò)程和成品加工過(guò)程。通過(guò)發(fā)酵使物料完全腐熟是整個(gè)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節,在發(fā)酵腐熟階段,多數企業(yè)采用槽式堆置發(fā)酵法。水分、C/N 比、溫度、pH、通風(fēng)情況等過(guò)程參數直接影響物料腐熟的程度和發(fā)酵周期。待物料完全腐熟后,添加固氮菌、溶磷菌、解鉀菌等復合功能菌群進(jìn)行二次發(fā)酵, 通過(guò)控制發(fā)酵條件提高產(chǎn)品中的有益活菌數, 從而達到增強生物有機肥肥效的目的。發(fā)酵結束后,為了提高產(chǎn)品的商品性和保證產(chǎn)品中有益微生物的存活率, 成品加工多以圓盤(pán)造粒后低溫烘干工藝為佳。

          3.2 生物有機肥的應用現狀

          現階段, 國內種植戶(hù)施用生物有機肥的積極性不高,生物有機肥使用率相對較低,主要在蔬菜、水果、中草藥、煙草等附加值較高的經(jīng)濟作物上應用。但隨著(zhù)人們消費水平和安全意識的提高, 對綠色有機農產(chǎn)品的需求日益增強, 生物有機肥將會(huì )成為農業(yè)生產(chǎn)的必然選擇。

          目前,生物有機肥在一些生態(tài)示范區、綠色和有機農產(chǎn)品基地應用取得了較好的效果, 這對生物有機肥今后的推廣應用起到良好的示范作用。

          3.2.1 生物有機肥對作物產(chǎn)量的影響

          與施用等價(jià)的化肥相比,施用生物有機肥可使西瓜、番茄、大白菜、菜心分別增產(chǎn)25.5%、35.9%、41.6%、50.6%,達到極顯著(zhù)水平,對辣椒、花菜、棉花、水稻等也有顯著(zhù)的增產(chǎn)效果(表1)。據夏飚報道,與施用等價(jià)的磷酸二銨相比, 施用阿姆斯生物有機肥
          可使花生增產(chǎn)33%。

          3.2.2 生物有機肥對作物品質(zhì)的影響

          與單施化肥相比, 生物有機肥的施用可顯著(zhù)增加大白菜和西瓜的直徑、單株(果)質(zhì)量;還可改善番茄、辣椒的品質(zhì),使番茄和辣椒中維生素C 及還原糖的含量增加。通過(guò)研究不同施肥方式對生菜品質(zhì)的影響, 發(fā)現施用阿姆斯生物有機肥可使生菜維生素C 含量增加,總酸降低,糖酸比顯著(zhù)增加,同時(shí)可顯著(zhù)降低易誘發(fā)癌癥的硝酸鹽含量(表2),在改善生菜口感、提高產(chǎn)品安全性方面具有重要作用。

          3.2.3 生物有機肥對土傳病害的防治效果

          國內外大量研究表明, 施用生物有機肥可以有效防治土傳病害。利用對枯萎病有拮抗作用的多黏類(lèi)芽孢桿菌制成的生物有機肥, 其田間防治效果達到73%。由枯草芽孢桿菌Ⅱ-36 和Ⅰ-23 分別制成的茄子專(zhuān)用生物肥BIO-36 和BIO-23, 經(jīng)盆栽試驗驗證,這兩種肥料均能有效抑制茄子青枯病, 防病率分別為96%和91%。目前,生物有機肥在防治蔬菜、水果、煙草等作物土傳病害方面效果十分顯著(zhù), 是防治土傳病害的一條重要且有效的生態(tài)調控防病途徑。

          4 生物有機肥的發(fā)展趨勢

          4.1 發(fā)展對策

          目前世界各國對農業(yè)的可持續發(fā)展問(wèn)題高度關(guān)注, 不斷加大對生物有機肥的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)及應用力度。中國生物有機肥產(chǎn)業(yè)雖然有了一定的發(fā)展,但由于多方面的原因, 仍存在一些不足和亟待改進(jìn)完善的地方。未來(lái),中國生物有機肥的發(fā)展還需從以下3 個(gè)方面進(jìn)行努力。

          4.1.1 提高產(chǎn)品質(zhì)量

          提高生物有機肥產(chǎn)品質(zhì)量,主要從菌種選育、工藝優(yōu)化和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品3 個(gè)方面入手。

          在菌種選育方面,應加大對促進(jìn)根系生長(cháng)、轉化土壤養分、防控土傳病害、消減與鈍化根際有毒有害物質(zhì)等特定功能的農業(yè)微生物菌種資源的挖掘與利用。另外,為保證產(chǎn)品在加工、運輸、儲存等過(guò)程仍保持較高的生物活性, 應加強對抗逆性強的芽孢桿菌屬的應用。

          在工藝優(yōu)化方面, 研發(fā)與建立不同固體有機廢棄物堆肥資源化利用技術(shù)與工藝,根據不同來(lái)源的廢棄物,建立配套工藝與技術(shù),以滿(mǎn)足變化多端的有機廢棄物資源化利用產(chǎn)業(yè)需求。同時(shí),優(yōu)化工藝參數,進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本。

          在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品方面,結合生產(chǎn)實(shí)際,加大創(chuàng )新力度。沈其榮教授在2014 山東微生物肥料發(fā)展高峰論壇上提到, 未來(lái)應加強對新型肥料產(chǎn)品——全元生物有機肥的研發(fā)生產(chǎn)力度。全元生物有機肥指的是集有機肥、化肥(包括速效化肥、控緩釋化肥、穩定性化肥)、生物肥為一體的新型生物有機肥料。簡(jiǎn)單說(shuō),就是含有無(wú)機養分、功能菌和有機質(zhì)3 種養分的肥料。它既可以給當季作物提供足夠的養分,還能為土壤中增加有益菌和有機質(zhì), 改良土壤中的微生物區系,使得原來(lái)有病害的土壤、養分轉換慢的土壤,逐漸變成健康的土壤、養分轉化快的土壤。未來(lái)應加強對新型全元生物有機肥的復配技術(shù)與工藝的研發(fā),生產(chǎn)出適合不同土壤、不同作物和不同氣候條件的新型全元生物有機肥料產(chǎn)品。

          4.1.2 規范產(chǎn)品管理

          目前市場(chǎng)上生物有機肥產(chǎn)品品種繁多,包裝豐富多樣,質(zhì)量良莠不齊,針對這些問(wèn)題, 相關(guān)行業(yè)管理部門(mén)應加強對產(chǎn)品的檢測和監管,對于市場(chǎng)上的假冒偽劣行為,必須嚴厲打擊,嚴懲不貸。

          4.1.3 加大推廣力度

          政府、企業(yè)和相關(guān)農業(yè)技術(shù)部門(mén)應合力加強對生物有機肥的宣傳、推廣,可通過(guò)示范、講解、現場(chǎng)指導等方式,向農民展示生物有機肥的應用效果, 讓農民從根本上了解生物有機肥的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益, 提高農民使用生物有機肥的積極性。

          4.2 展望

          生物有機肥的開(kāi)發(fā)應用不僅能為綠色農業(yè)、有機農業(yè)的發(fā)展創(chuàng )造條件,還能將有機廢棄物“變廢為寶”實(shí)現資源化利用,具有較高的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會(huì )效益,是實(shí)現農業(yè)可持續發(fā)展的有力保障。未來(lái)生物有機肥必將成為肥料行業(yè)生產(chǎn)和農資消費的熱點(diǎn),具有廣闊的發(fā)展前景。

          文章來(lái)源:中國化肥網(wǎng)

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