詳解有機(jī)肥料原理,分類,工藝,檢測(cè),應(yīng)用
有機(jī)肥不僅養(yǎng)分比較全面,有機(jī)質(zhì)含量高,同時(shí)還能疏松土壤,提高培肥能力,改良土壤結(jié)構(gòu),提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)等作用。但是目前市場(chǎng)上的商品有機(jī)肥種類繁多,產(chǎn)品價(jià)格質(zhì)量參差不齊,更有部分農(nóng)戶對(duì)有機(jī)肥認(rèn)識(shí)和使用上存在一些誤區(qū),今天我們從分類、原理、工藝、檢測(cè)、比較、優(yōu)劣、應(yīng)用等方面探討一下!
有機(jī)肥的定義
有機(jī)肥的全稱是“有機(jī)肥料”,意指經(jīng)過(guò)發(fā)酵腐熟的有機(jī)物料,主要原料為各種植物、和(或)動(dòng)物以及微生物。根據(jù)是否購(gòu)買所得,可分為商品有機(jī)肥和自制有機(jī)肥,它們的質(zhì)量判斷標(biāo)準(zhǔn)和加工過(guò)程基本一致,即所有能分解的有機(jī)質(zhì),如:
①蛋白質(zhì)
②各種脂類
③多糖(簡(jiǎn)單多糖、淀粉、纖維素、半纖維素、幾丁質(zhì)、海藻多糖等)
④芳香及雜環(huán)含氮有機(jī)物(木質(zhì)素、核酸、果膠、單寧、樹(shù)脂、生物堿等)
被各種微生物代謝利用、徹底分解后,有機(jī)質(zhì)完全礦質(zhì)化和腐殖化,形成兩大類終產(chǎn)物:其一是能被植物根系吸收利用的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng),其二是極難被微生物再分解的腐殖質(zhì)(穩(wěn)定有機(jī)質(zhì))。
有機(jī)肥的分類
根據(jù)有機(jī)肥根據(jù)有機(jī)物料的來(lái)源,可分為:糞肥、餅肥、綠肥、渣肥、泥肥、沼肥、藻肥、糟肥、菌肥等。
根據(jù)加工過(guò)程以及是否直接利用,可分為:堆肥、廄肥、漚肥、綠肥、秸稈肥、沼氣肥、泥肥、泥炭肥、海藻肥、餅肥以及各種商品有機(jī)肥。
根據(jù)有機(jī)物料的產(chǎn)業(yè)來(lái)源,還可以分為:種植業(yè)廢棄物、畜禽糞便(養(yǎng)殖業(yè))、工業(yè)廢棄物(食用油加工、面粉及大米加工、薯類加工、豆制品加工、肉類加工、果汁廠、其它食品加工、海產(chǎn)品養(yǎng)殖及加工、酒類加工、酒精制造、醬油及制醋、食用菌種植、生物制藥、其它發(fā)酵工業(yè)、中藥材加工、煤礦及加工、造紙工業(yè)、生活垃圾、城市污泥等)。
種植業(yè) 廢棄物 |
食品加工 農(nóng)副產(chǎn)品 |
養(yǎng)殖業(yè) 畜禽糞便 |
其他工業(yè) 廢棄物 |
生活垃圾 城市污泥 |
稻草 麥稈 玉米桿 玉米芯 薯蔓 豆秧 油菜桿 棉桿/麻桿 煙桿/藥桿 果枝/瓜蔓 |
麥麩 稻殼 玉米皮 淀粉渣 豆腐渣 各種油粕 菇渣/菌渣 油渣 魚(yú)粉/貝殼粉 |
豬糞 雞糞 牛糞 羊糞 兔糞 蚯蚓糞 蠶糞 |
酒糟 醋糟 濾泥 醬油渣 糖醛渣 中藥材渣 抗生素渣 腐植酸 煙渣 |
餐廚垃圾 河道淤泥 下水道污泥 池塘污泥 |
中國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)非常發(fā)達(dá),是全球豬肉消耗大的國(guó)家,中國(guó)的養(yǎng)蠶業(yè)是全球不可多得的風(fēng)景線,蠶糞(也稱蠶沙)更是難得的有機(jī)肥原料,不需要添加任何碳源、氮源即可直接發(fā)酵。牛糞、豬糞因?yàn)樗趾扛撸荒苤苯影l(fā)酵,稱為涼性肥料;馬糞、羊糞、兔糞發(fā)酵時(shí)升溫迅速,稱為熱性肥料,故而中國(guó)民間有說(shuō)法:“羊糞當(dāng)年富,豬糞年年強(qiáng)”, “豬糞肥,羊糞壯,牛馬糞肥跟著逛”, “雞糞肥效高,不發(fā)燒死苗”。當(dāng)然,個(gè)別不良廠商以假充真的行為,不在此討論的范圍以內(nèi)。
畜禽糞種類 |
水分% |
有機(jī)質(zhì)% |
N |
P2O5 |
K20 |
豬糞 牛糞 馬糞 羊糞 雞糞 鴨糞 鵝糞 |
82.0 83.0 76.0 65.0 50.0 56.6 77.1 |
15.0 14.5 20.0 28.0 25.5 26.2 23.4 |
0.56 0.32 0.66 0.65 1.63 1.10 0.55 |
0.40 0.25 0.30 0.50 1.54 1.40 0.50 |
0.44 0.15 0.24 0.25 0.85 0.62 0.95 |
隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),對(duì)農(nóng)業(yè)、工業(yè)有機(jī)廢棄物的無(wú)害化處理和資源再利用,日漸提上日程,也為有機(jī)肥的發(fā)展提出了更高的要求。中國(guó)白酒的產(chǎn)量接近全球的一半,啤酒產(chǎn)量占全球的1/5,醬油和食醋的銷量更是遙遙領(lǐng)先,哪怕是小小的味精,也占全球的70%多,是不折不扣的全球食品制造和消費(fèi)大國(guó)。
中國(guó)蔬菜的人均消費(fèi)是全球的3倍,2018年中國(guó)消費(fèi)了全球蔬菜的75%,相對(duì)應(yīng)的是產(chǎn)生的有機(jī)廢棄物更是天文數(shù)字,套用“是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)”的俗語(yǔ),中國(guó)有機(jī)肥將迎來(lái)一個(gè)前所未有的發(fā)展機(jī)會(huì)。僅從氮磷鉀的總含量來(lái)看,這些有機(jī)廢棄物的總量已經(jīng)超過(guò)了中國(guó)目前化肥的總產(chǎn)量。
有機(jī)肥的原理
根據(jù)有機(jī)肥的定義,有機(jī)肥的制成過(guò)程主要為礦質(zhì)化和腐殖化,因?yàn)橛袡C(jī)物的分子大小和分解難易不一樣,從頭到尾大約可分四個(gè)階段,需要的時(shí)間,大約為一個(gè)半月,為便于理解,可總結(jié)為“四段六周”。以動(dòng)物和植物為主要原料的有機(jī)物料,要完全分解腐熟,微生物活動(dòng)和繁殖所要求的適宜C/N比一般為25:1,因?yàn)槲⑸锩亢铣?/span>1份有機(jī)物質(zhì),需要利用5份碳素和1份氮素,同時(shí)還需要利用20份碳素作為能量來(lái)源。
第一階段:升溫階段(15-45℃)
從15℃開(kāi)始不斷升溫至45℃,主要分解對(duì)象為可溶性有機(jī)物以及簡(jiǎn)單糖類、淀粉和蛋白質(zhì),發(fā)酵微生物以嗜溫性好氧細(xì)菌如無(wú)芽胞細(xì)菌和絲狀真菌為主。此階段因?yàn)槎逊实牧己帽刈饔,升溫迅速?/span>
第二階段:高溫階段(50-70℃)
嗜熱真菌的微生物種群是相互交替的,50℃左右活躍的是微生物為嗜熱性真菌和放線菌,如嗜熱真菌屬、褐色嗜熱放線菌、普通小單胞菌,當(dāng)溫度上升到50℃的時(shí)候,嗜熱性絲狀真菌幾乎完全停止活動(dòng),僅剩下嗜熱性放線菌和細(xì)菌的活動(dòng),纖維素、半纖維素和果膠開(kāi)始強(qiáng)烈分解,此階段腐殖質(zhì)開(kāi)始形成。
第三階段:降溫階段(45℃以下)
嗜溫微生物代替嗜熱微生物重新成為優(yōu)勢(shì)種群,纖維素和果膠類大部分分解完成,剩下很難分解的復(fù)雜成分如木質(zhì)素以及新形成的腐殖質(zhì),此時(shí)產(chǎn)熱減少,溫度逐漸降低。
第四階段:腐熟階段(略高于氣溫)
此階段的溫度稍高于氣溫,微生物活動(dòng)大為降低,耗氧量大大減少,含水量降低,植物性物質(zhì)大部分腐解完畢,堆肥物孔隙度增大,氧擴(kuò)散能力增強(qiáng)。此時(shí)堆肥過(guò)程完成,礦物營(yíng)養(yǎng)豐富、保肥能力較強(qiáng)。
有機(jī)肥的工藝
有機(jī)肥加工工藝的核心是通過(guò)微生物分解有機(jī)物,但是形式上差別極大。在非專業(yè)人士看起來(lái),可以說(shuō)是眼花繚亂,但是如果抓住現(xiàn)象看本質(zhì),從微生物發(fā)酵的角度來(lái)看,找出:
①發(fā)酵底物(有機(jī)質(zhì)來(lái)源與種類、構(gòu)成)
②發(fā)酵主體(細(xì)菌、真菌、放線菌的種類與組合)
③發(fā)酵過(guò)程(好氧、厭氧、兼厭氧)
④發(fā)酵條件(水分、溫度、含氧量、pH、C/N比)
⑤發(fā)酵結(jié)果(礦質(zhì)化、腐殖化)
商品有機(jī)肥考慮到銷售成本,會(huì)通過(guò)各種設(shè)備、腐熟劑、物料調(diào)配、加溫措施加快有機(jī)物料的腐熟,并且通過(guò)各種手段幫助物料腐熟徹底。
一般而言,商品有機(jī)肥的制作工藝可分為:
①物料選擇與調(diào)配;
②物料去雜預(yù)處理及混合;
③接種腐熟劑或自然腐熟;
④物料通氣發(fā)酵或者翻拋;
⑤物料降溫冷卻;
⑥物料粉碎、造粒、加菌、過(guò)篩、包裝等
常見(jiàn)的商品有機(jī)肥工藝可分為條垛式、靜態(tài)垛和發(fā)酵倉(cāng)等。
條垛式是古老的堆肥工藝,可以是一條或者幾條,橫斷面是梯形、三角形或不規(guī)則四邊形,通過(guò)機(jī)械或者人力的定期翻堆實(shí)現(xiàn)有氧狀態(tài)。普遍是2-3米高,3-5米寬,但尺寸根據(jù)氣候條件、翻堆設(shè)備、堆肥原料而定。
靜態(tài)垛的堆肥過(guò)程不進(jìn)行翻堆,有氧狀態(tài)的維持是通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)向堆體內(nèi)通風(fēng)來(lái)達(dá)成。通氣系統(tǒng)由一系列管路組成,在管路上鋪設(shè)有木屑等填充料,堆肥物料堆放于填充料上,在外層覆蓋隔熱材料保溫。
發(fā)酵倉(cāng)系統(tǒng)將物料置于部分或者全部封閉的容器內(nèi),控制通氣和水分,使之進(jìn)行生物降解和轉(zhuǎn)化的體系。該系統(tǒng)高度機(jī)械化和自動(dòng)化,整個(gè)工藝包括通風(fēng)、溫度控制、無(wú)害化控制、堆肥腐熟等。可分為水平、豎直流向反應(yīng)器。
有機(jī)肥的有機(jī)質(zhì)是不是越高越好呢?有機(jī)肥優(yōu)劣如何區(qū)分?有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥、生物有機(jī)肥、微生物肥料、微生物菌劑到底有何差別?雖然有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)NY-525有所規(guī)定,但是依然有投機(jī)者打擦邊球,市面上的有機(jī)肥魚(yú)目混珠,農(nóng)戶眼花繚亂,下面我們對(duì)有機(jī)肥的檢測(cè)、優(yōu)劣、用法做了一個(gè)整理!
有機(jī)肥的檢測(cè)
一直以來(lái),對(duì)于有機(jī)肥的檢測(cè)爭(zhēng)議頗多,很多人認(rèn)為有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)NY 525-2012中對(duì)于有機(jī)質(zhì)的檢測(cè)過(guò)于草率,使得投機(jī)者有機(jī)可乘,比如在有機(jī)肥中添加泥炭,就可以快速提高有機(jī)肥的含碳量,這對(duì)于老老實(shí)實(shí)、認(rèn)認(rèn)真真做好有機(jī)肥發(fā)酵的廠家顯得不公平!
其實(shí)嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō),優(yōu)質(zhì)的泥炭也是不錯(cuò)的穩(wěn)定有機(jī)質(zhì),只不過(guò)是因?yàn)槟嗵块L(zhǎng)時(shí)間留存于土壤,含有的微生物次生代謝產(chǎn)物少,可直接利用的礦物質(zhì)也不多,田間效果大大次于自然腐熟的有機(jī)肥而已。
關(guān)于有機(jī)肥的檢測(cè)的爭(zhēng)論焦點(diǎn),還在于一個(gè)范氏系數(shù)(Van Bemmelen),這個(gè)系數(shù)是假定土壤中有機(jī)質(zhì)(SOM)含碳58%計(jì)算的,100/58=1.724,這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值。
有機(jī)肥檢測(cè)的爭(zhēng)議,也可能是因?yàn)橥寥烙袡C(jī)質(zhì)的概念復(fù)雜性,國(guó)際上越來(lái)越多的使用“土壤有機(jī)碳”(SOC),也就是直接用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定的數(shù)值來(lái)表示,不乘以任何因數(shù)。不過(guò)這個(gè)方法要求比較高,一般的有機(jī)肥廠無(wú)論是設(shè)備還是人力都需要較高的水平。
目前與有機(jī)肥相類似的肥料品種有生物有機(jī)肥、微生物肥料、微生物菌劑,有很多人不清楚他們之間的區(qū)別,首先他們采用的標(biāo)準(zhǔn)是不同的,在這里做個(gè)簡(jiǎn)單的分析:
1、有機(jī)肥就是向土壤補(bǔ)充穩(wěn)定有機(jī)質(zhì)的。
2、生物有機(jī)肥則是同時(shí)提供微生物活體和供其食用的活性有機(jī)質(zhì)的。
3、微生物菌劑的目的是向土壤中提供高含量、高活性的土壤良性微生物。
4、復(fù)合微生物肥料是微生物活體和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的簡(jiǎn)單加成。
5、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥則更是有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)養(yǎng)分的簡(jiǎn)單混合。
項(xiàng)目 |
有機(jī)肥 |
生物有機(jī)肥 |
復(fù)合微生物肥料 |
農(nóng)用微生物菌劑 |
標(biāo)準(zhǔn)號(hào) |
NY525-2012 |
NY884-2012 |
NY/T798-2015 |
GB20287-2006 |
有機(jī)質(zhì) |
≥45% |
40% |
無(wú)要求 |
無(wú)要求 |
氮磷鉀總養(yǎng)分 |
≥5% |
無(wú)要求 |
8-25% |
無(wú)要求 |
活菌數(shù)(億/克) |
無(wú)要求 |
≥0.2 |
≥0.2 |
粉/粒2.0 液1.0 |
有效期 |
無(wú)要求 |
≥6個(gè)月 |
≥6個(gè)月 |
3個(gè)月 6個(gè)月 |
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