生物有機(jī)肥是指特定功能微生物與主要以動(dòng)植物殘?bào)w(如畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈等)為來(lái)源并經(jīng)無(wú)害化處理、腐熟的有機(jī)物料復(fù)合而成的一類兼具微生物肥料和有機(jī)肥效應(yīng)的肥料。生物有機(jī)肥對(duì)實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)具有重要意義,是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
1 生物有機(jī)肥的研究背景
1.1 中國(guó)肥料行業(yè)現(xiàn)狀
肥料是重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料, 農(nóng)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展離不開肥料?;室蚱?/span>速效養(yǎng)分含量豐富,增產(chǎn)效果顯著,在生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。目前,中國(guó)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(xiàn)過(guò)剩狀態(tài)。在應(yīng)用方面,存在肥料使用結(jié)構(gòu)不合理,過(guò)量施用和利用率低的問題, 具體表現(xiàn)為農(nóng)民在生產(chǎn)過(guò)程中只注重化肥的使用,對(duì)有機(jī)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(dāng)前世界農(nóng)作物化肥施用量為120 kg/hm2, 中國(guó)農(nóng)作物化肥施用量為328.5 kg/hm2,遠(yuǎn)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題。
土壤是一個(gè)國(guó)家最重要的自然資源。沈其榮認(rèn)為土壤基礎(chǔ)地力是實(shí)現(xiàn)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 kg 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?bào)酬的急劇下降表明,隨著化肥的長(zhǎng)期使用,土壤的基礎(chǔ)地力正在逐漸減弱, 而土壤基礎(chǔ)地力的減弱已成為影響中國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要限制因素。
隨著民眾對(duì)環(huán)境問題和土壤循環(huán)利用認(rèn)知的逐步提高,傳統(tǒng)的化肥已不能滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要,為實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品可持續(xù)發(fā)展,發(fā)展高效環(huán)保肥料勢(shì)在必行。
1.2 中國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物基本狀況
農(nóng)業(yè)廢棄物是指在整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中被丟棄的有機(jī)類物質(zhì),主要包括農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便等。中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),農(nóng)業(yè)廢棄物數(shù)量巨大。這些廢棄物既是寶貴的資源,又是嚴(yán)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(guó)是秸稈資源最為豐富的國(guó)家之一, 根據(jù)專家的估計(jì),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(fèi),而且給環(huán)境造成了極大的危害。
隨著中國(guó)畜禽養(yǎng)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(guó)畜禽糞便產(chǎn)生量1980 年超過(guò)了14 億t,2011 年達(dá)21.21 億t,預(yù)計(jì)到2020 年和2030 年將分別達(dá)到28.75 億t 和37.43 億t。然而,現(xiàn)階段絕大部分畜禽糞便得不到充分利用。調(diào)查表明,目前中國(guó)大型畜禽養(yǎng)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(yǎng)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(fù)面影響, 威脅著人類的安全與健康。
因此,積極探索農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的方式,使其化害為利、變廢為寶,對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
1.3 生物有機(jī)肥是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇
基于目前化肥使用和農(nóng)業(yè)廢棄物現(xiàn)狀, 積極尋求高效環(huán)保的化肥替代品, 積極探索農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的方式,已成為國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)研究的熱點(diǎn)。在此背景下, 生物有機(jī)肥以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)為農(nóng)業(yè)廢棄物和作物生長(zhǎng)搭建起一座橋梁,開辟出一條以“農(nóng)業(yè)廢棄物-生物有機(jī)肥-作物”為循環(huán)模式的可持續(xù)發(fā)展道路。
首先,施用生物有機(jī)肥是提高土壤基礎(chǔ)地力、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的重要途徑。生物有機(jī)肥研制和生產(chǎn)的初衷是集有機(jī)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(diào)控土壤微生態(tài)平衡、減少無(wú)機(jī)肥料用量, 從根本上改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì), 符合中國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和綠色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的方向。
其次, 生產(chǎn)生物有機(jī)肥是農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的重要手段。農(nóng)業(yè)廢棄物中含有豐富的作物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素和有機(jī)養(yǎng)分, 將其資源化利用制成生物有機(jī)肥,通過(guò)微生物的作用使有機(jī)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(nóng)業(yè)廢棄物對(duì)環(huán)境的壓力,也可以變廢為寶,獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。
綜上所述, 生物有機(jī)肥作為一種高效無(wú)污染環(huán)保型產(chǎn)品,是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
2 生物有機(jī)肥的優(yōu)勢(shì)與作用機(jī)理
2.1 生物有機(jī)肥的優(yōu)勢(shì)
生物有機(jī)肥是在堆肥的基礎(chǔ)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(jī)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(shì)。
與化肥相比,生物有機(jī)肥的營(yíng)養(yǎng)元素更為齊全, 長(zhǎng)期使用可有效改良土壤,調(diào)控土壤及根際微生態(tài)平衡,提高作物抗病蟲能力,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
與農(nóng)家肥相比,生物有機(jī)肥的根本優(yōu)勢(shì)在于: 生物有機(jī)肥中的功能菌對(duì)提高土壤肥力、促進(jìn)作物生長(zhǎng)具有特定功效,而農(nóng)家肥屬自然發(fā)酵生成,不具備優(yōu)勢(shì)功能菌的特效。
與生物菌肥相比,生物有機(jī)肥包含功能菌和有機(jī)質(zhì),有機(jī)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(jī)肥比生物菌肥價(jià)格更為便宜。
2.2 生物有機(jī)肥的作用機(jī)理
2.2.1 發(fā)酵菌和功能菌的作用
作物施用生物有機(jī)肥后, 其中的發(fā)酵菌和功能菌大量繁殖, 對(duì)改良土壤、促進(jìn)作物生長(zhǎng)、減輕作物病害具有顯著效果。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(shì)種群, 抑制其他有害微生物的生長(zhǎng)繁殖,甚至對(duì)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(jī)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(zhǎng)繁殖過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生對(duì)作物有益的代謝產(chǎn)物,能夠刺激作物生長(zhǎng),增強(qiáng)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(jī)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(zhǎng)、提高作物光合作用的能力,使作物根系發(fā)達(dá),生長(zhǎng)健壯;比如各種有機(jī)酸和酶類,可以分解轉(zhuǎn)化各種復(fù)雜的有機(jī)物和快速活化土壤養(yǎng)分, 使有效養(yǎng)分增加,供作物吸收利用;比如其中的抗生素類物質(zhì),能提高作物的抗病能力。
2.2.3 有機(jī)無(wú)機(jī)養(yǎng)分的作用
生物有機(jī)肥中既含有氨基酸、蛋白質(zhì)、糖、脂肪等有機(jī)成分,還含有N、P、K 以及對(duì)作物生長(zhǎng)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(yǎng)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(zhǎng)環(huán)境。
3 生物有機(jī)肥的發(fā)展現(xiàn)狀
3.1 生物有機(jī)肥的生產(chǎn)現(xiàn)狀
3.1.1 生產(chǎn)企業(yè)
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)沈其榮教授在2014 年底的一次訪談節(jié)目中提到,目前中國(guó)生物肥或生物有機(jī)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)沒有菌種生產(chǎn)條件,而且各廠家的生產(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(jī)肥質(zhì)量的優(yōu)劣主要取決于其中所含益生菌的作用強(qiáng)度和活菌數(shù)量, 目前生物有機(jī)肥的生產(chǎn)中通常使用活性強(qiáng)且耐高溫、高滲、干旱等抗逆性較強(qiáng)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(jù)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(fù)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(xì)菌、乳酸菌、放線菌、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(yīng)的微生物,以固氮菌、溶磷菌、硅酸鹽細(xì)菌等為主,在物料腐熟后加入。
3.1.3 生產(chǎn)工藝
生物有機(jī)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(jié),在發(fā)酵腐熟階段,多數(shù)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(shù)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(fù)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(shù), 從而達(dá)到增強(qiáng)生物有機(jī)肥肥效的目的。發(fā)酵結(jié)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, 成品加工多以圓盤造粒后低溫烘干工藝為佳。
3.2 生物有機(jī)肥的應(yīng)用現(xiàn)狀
現(xiàn)階段, 國(guó)內(nèi)種植戶施用生物有機(jī)肥的積極性不高,生物有機(jī)肥使用率相對(duì)較低,主要在蔬菜、水果、中草藥、煙草等附加值較高的經(jīng)濟(jì)作物上應(yīng)用。但隨著人們消費(fèi)水平和安全意識(shí)的提高, 對(duì)綠色有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品的需求日益增強(qiáng), 生物有機(jī)肥將會(huì)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必然選擇。
目前,生物有機(jī)肥在一些生態(tài)示范區(qū)、綠色和有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品基地應(yīng)用取得了較好的效果, 這對(duì)生物有機(jī)肥今后的推廣應(yīng)用起到良好的示范作用。
3.2.1 生物有機(jī)肥對(duì)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(jī)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(dá)到極顯著水平,對(duì)辣椒、花菜、棉花、水稻等也有顯著的增產(chǎn)效果(表1)。據(jù)夏飚報(bào)道,與施用等價(jià)的磷酸二銨相比, 施用阿姆斯生物有機(jī)肥可使花生增產(chǎn)33%。
3.2.2 生物有機(jī)肥對(duì)作物品質(zhì)的影響
與單施化肥相比, 生物有機(jī)肥的施用可顯著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(duì)生菜品質(zhì)的影響, 發(fā)現(xiàn)施用阿姆斯生物有機(jī)肥可使生菜維生素C 含量增加,總酸降低,糖酸比顯著增加,同時(shí)可顯著降低易誘發(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(jī)肥對(duì)土傳病害的防治效果
國(guó)內(nèi)外大量研究表明, 施用生物有機(jī)肥可以有效防治土傳病害。利用對(duì)枯萎病有拮抗作用的多黏類芽孢桿菌制成的生物有機(jī)肥, 其田間防治效果達(dá)到73%。由枯草芽孢桿菌Ⅱ-36 和Ⅰ-23 分別制成的茄子專用生物肥BIO-36 和BIO-23, 經(jīng)盆栽試驗(yàn)驗(yàn)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(jī)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, 是防治土傳病害的一條重要且有效的生態(tài)調(diào)控防病途徑。
4 生物有機(jī)肥的發(fā)展趨勢(shì)
4.1 發(fā)展對(duì)策
目前世界各國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展問題高度關(guān)注, 不斷加大對(duì)生物有機(jī)肥的開發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用力度。中國(guó)生物有機(jī)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(guó)生物有機(jī)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(jī)肥產(chǎn)品質(zhì)量,主要從菌種選育、工藝優(yōu)化和開發(fā)新產(chǎn)品3 個(gè)方面入手。
在菌種選育方面,應(yīng)加大對(duì)促進(jìn)根系生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)化土壤養(yǎng)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(nóng)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(yùn)輸、儲(chǔ)存等過(guò)程仍保持較高的生物活性, 應(yīng)加強(qiáng)對(duì)抗逆性強(qiáng)的芽孢桿菌屬的應(yīng)用。
在工藝優(yōu)化方面, 研發(fā)與建立不同固體有機(jī)廢棄物堆肥資源化利用技術(shù)與工藝,根據(jù)不同來(lái)源的廢棄物,建立配套工藝與技術(shù),以滿足變化多端的有機(jī)廢棄物資源化利用產(chǎn)業(yè)需求。同時(shí),優(yōu)化工藝參數(shù),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。
在開發(fā)新產(chǎn)品方面,結(jié)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(yīng)加強(qiáng)對(duì)新型肥料產(chǎn)品——全元生物有機(jī)肥的研發(fā)生產(chǎn)力度。全元生物有機(jī)肥指的是集有機(jī)肥、化肥(包括速效化肥、控緩釋化肥、穩(wěn)定性化肥)、生物肥為一體的新型生物有機(jī)肥料。簡(jiǎn)單說(shuō),就是含有無(wú)機(jī)養(yǎng)分、功能菌和有機(jī)質(zhì)3 種養(yǎng)分的肥料。它既可以給當(dāng)季作物提供足夠的養(yǎng)分,還能為土壤中增加有益菌和有機(jī)質(zhì), 改良土壤中的微生物區(qū)系,使得原來(lái)有病害的土壤、養(yǎng)分轉(zhuǎn)換慢的土壤,逐漸變成健康的土壤、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化快的土壤。未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)新型全元生物有機(jī)肥的復(fù)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(jī)肥料產(chǎn)品。
4.1.2 規(guī)范產(chǎn)品管理
目前市場(chǎng)上生物有機(jī)肥產(chǎn)品品種繁多,包裝豐富多樣,質(zhì)量良莠不齊,針對(duì)這些問題, 相關(guān)行業(yè)管理部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)和監(jiān)管,對(duì)于市場(chǎng)上的假冒偽劣行為,必須嚴(yán)厲打擊,嚴(yán)懲不貸。
4.1.3 加大推廣力度
政府、企業(yè)和相關(guān)農(nóng)業(yè)技術(shù)部門應(yīng)合力加強(qiáng)對(duì)生物有機(jī)肥的宣傳、推廣,可通過(guò)示范、講解、現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)等方式,向農(nóng)民展示生物有機(jī)肥的應(yīng)用效果, 讓農(nóng)民從根本上了解生物有機(jī)肥的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益, 提高農(nóng)民使用生物有機(jī)肥的積極性。
4.2 展望
生物有機(jī)肥的開發(fā)應(yīng)用不僅能為綠色農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造條件,還能將有機(jī)廢棄物“變廢為寶”實(shí)現(xiàn)資源化利用,具有較高的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益,是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有力保障。未來(lái)生物有機(jī)肥必將成為肥料行業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)資消費(fèi)的熱點(diǎn),具有廣闊的發(fā)展前景。
文章來(lái)源:中國(guó)化肥網(wǎng)
聯(lián)系人 :
高經(jīng)理服務(wù)熱線:
15533500693聯(lián)系電話:
13031889068公司傳真:
0335-8077890E-mail :
qhdyibei@126.com聯(lián)系地址:
河北省秦皇島市開發(fā)區(qū)黑龍江西道34號(hào)掃一掃,關(guān)注我們
Copyright ? 2000-2019 秦皇島市億貝科技有限公司 版權(quán)所有