第一部分
有機肥的全稱是“有機肥料”,意指經(jīng)過發(fā)酵腐熟的有機物料,主要原料為各種植物、和(或)動物以及微生物。根據(jù)是否購買所得,可分為商品有機肥和自制有機肥,它們的質(zhì)量判斷標準和加工過程基本一致,即所有能分解的有機質(zhì),如:
①蛋白質(zhì)
②各種脂類
③多糖(簡單多糖、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)含氮有機物(木質(zhì)素、核酸、果膠、單寧、樹脂、生物堿等)
被各種微生物代謝利用、徹底分解后,有機質(zhì)完全礦質(zhì)化和腐殖化,形成兩大類最終產(chǎn)物:其一是能被植物根系吸收利用的礦物質(zhì)營養(yǎng),其二是極難被微生物再分解的腐殖質(zhì)(穩(wěn)定有機質(zhì),Stabilized Organic Matter)。
根據(jù)有機肥根據(jù)有機物料的來源,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肥。
根據(jù)有機物料的產(chǎn)業(yè)來源,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)。
中國畜禽養(yǎng)殖業(yè)非常發(fā)達,是全球豬肉消耗最大的國家,中國的養(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、豬糞因為水分含量高,不能直接發(fā)酵,稱為涼性肥料;馬糞、羊糞、兔糞發(fā)酵時升溫迅速,稱為熱性肥料,故而中國民間有說法:“羊糞當(dāng)年富,豬糞年年強”, “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,個別不良廠商以假充真的行為,不在此討論的范圍以內(nèi)。
各種動物糞便的養(yǎng)分表。
隨著環(huán)保意識的增強,對農(nóng)業(yè)、工業(yè)有機廢棄物的無害化處理和資源再利用,日漸提上議事日程,也為有機肥的發(fā)展提出了更高的要求。中國白酒的產(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大國。
中國蔬菜的人均消費是全球的3倍,2018年中國消費了全球蔬菜的75%,相對應(yīng)的是產(chǎn)生的有機廢棄物更是天文數(shù)字,套用“是機遇也是挑戰(zhàn)”的俗語,中國有機肥將迎來一個前所未有的發(fā)展機會。僅從氮磷鉀的總含量來看,這些有機廢棄物的總量已經(jīng)超過了中國目前化肥的總產(chǎn)量。
根據(jù)有機肥的定義,有機肥的制成過程主要為礦質(zhì)化和腐殖化,因為有機物的分子大小和分解難易不一樣,從頭到尾大約可分四個階段,需要的時間,大約為一個半月,為便于理解,可總結(jié)為“四段六周”。以動物和植物為主要原料的有機物料,要完全分解腐熟,微生物活動和繁殖所要求的適宜C/N比一般為25:1,因為微生物每合成1份有機物質(zhì),需要利用5份碳素和1份氮素,同時還需要利用20份碳素作為能量來源。
第一階段:升溫階段(15-45℃)
從15℃開始不斷升溫至45℃,主要分解對象為可溶性有機物以及簡單糖類、淀粉和蛋白質(zhì),發(fā)酵微生物以嗜溫性好氧細菌如無芽胞細菌和絲狀真菌為主。此階段因為堆肥的良好保溫作用,升溫迅速。
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℃的時候,嗜熱性絲狀真菌幾乎完全停止活動,僅剩下嗜熱性放線菌和細菌的活動,纖維素、半纖維素和果膠開始強烈分解,此階段腐殖質(zhì)開始形成。
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,氧擴散能力增強。此時堆肥過程完成,礦物營養(yǎng)豐富、保肥能力較強。
有機肥加工工藝的核心是通過微生物分解有機物,但是形式上差別極大。在非專業(yè)人士看起來,可以說是眼花繚亂,但是如果抓住現(xiàn)象看本質(zhì),從微生物發(fā)酵的角度來看,找出:
①發(fā)酵底物(有機質(zhì)來源與種類、構(gòu)成)
②發(fā)酵主體(細菌、真菌、放線菌的種類與組合)
③發(fā)酵過程(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)
商品有機肥考慮到銷售成本,會通過各種設(shè)備、腐熟劑、物料調(diào)配、加溫措施加快有機物料的腐熟,并且通過各種手段幫助物料腐熟徹底。一般而言,商品有機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、過篩、包裝等
常見的商品有機肥工藝可分為條垛式、靜態(tài)垛和發(fā)酵倉等。
條垛式是最古老的堆肥工藝,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,通過機械或者人力的定期翻堆實現(xiàn)有氧狀態(tài)。普遍是2-3米高,3-5米寬,但最佳尺寸根據(jù)氣候條件、翻堆設(shè)備、堆肥原料而定。
靜態(tài)垛的堆肥過程不進行翻堆,有氧狀態(tài)的維持是通過鼓風(fēng)機向堆體內(nèi)通風(fēng)來達成。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,在最外層覆蓋隔熱材料保溫。
發(fā)酵倉系統(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,使之進行生物降解和轉(zhuǎn)化的體系。該系統(tǒng)高度機械化和自動化,整個工藝包括通風(fēng)、溫度控制、無害化控制、堆肥腐熟等??煞譃樗?、豎直流向反應(yīng)器。
第二部分
一直以來,對于有機肥的檢測爭議頗多,很多人認為有機肥料標準NY 525-2012中對于有機質(zhì)的檢測過于草率,使得投機者有機可乘,比如在有機肥中添加泥炭,就可以快速提高有機肥的含碳量,這對于老老實實、認認真真做好有機肥發(fā)酵的廠家顯得不公平!
其實嚴格意義上來說,優(yōu)質(zhì)的泥炭也是不錯的穩(wěn)定有機質(zhì),只不過是因為泥炭長時間留存于土壤,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肥而已。
關(guān)于有機肥的檢測的爭論焦點,還在于一個范氏系數(shù)(Van Bemmelen),這個系數(shù)是假定土壤中有機質(zhì)(SOM)含碳58%計算的,100/58=1.724,這是一個經(jīng)驗值。
有機肥檢測的爭議,也可能是因為土壤有機質(zhì)的概念復(fù)雜性,國際上越來越多的使用“土壤有機碳”(SOC),也就是直接用重鉻酸鉀外加熱法測定的數(shù)值來表示,不乘以任何因數(shù)。不過這個方法要求比較高,一般的有機肥廠無論是設(shè)備還是人力都需要較高的水平。
土壤有機質(zhì)可分為四個類型,即新鮮殘體、活性有機質(zhì)、穩(wěn)定有機質(zhì)、土壤生物(主要是土壤微生物),它們的功能區(qū)別是很大的。
穩(wěn)定有機質(zhì)主要指的是土壤腐殖質(zhì),是很難分解的,如果一定要給個時間的話,那就是一萬年。
土壤微生物是土壤生物肥力的承載主體,主要功能是完成土壤礦質(zhì)營養(yǎng)的活化和形態(tài)轉(zhuǎn)換。
土壤活性有機質(zhì)則是作為土壤微生物的的食物而存在的。
新鮮殘體分解后會變成活性有機質(zhì)和穩(wěn)定有機質(zhì)。
目前與有機肥相類似的肥料品種有生物有機肥、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,首先他們采用的標準是不同的,在這里做個簡單的分析:
1、有機肥就是向土壤補充穩(wěn)定有機質(zhì)的。
2、生物有機肥則是同時提供微生物活體和供其食用的活性有機質(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)營養(yǎng)的簡單加成。
5、有機無機復(fù)混肥則更是有機質(zhì)和無機養(yǎng)分的簡單混合。
經(jīng)常會聽見朋友們告訴我,這個有機肥效果挺好的,一般來說,我都會問他怎么好?能說給我聽聽嗎?然后他就說就是效果好??!我呵呵一笑,估計他也確實是說不出來了。這個是有原因的,看完這篇文章的讀者,都知道好的有機肥一定是腐熟完全、沒有異味、含水量符合標準,重金屬不超標的。但是這些指標的體現(xiàn),在田間表現(xiàn)是不會非常明顯的。所以有機肥好不好,說實話,短期內(nèi)從田間是看不出來什么好壞的,然而好的有機肥,當(dāng)季作物下來,后期的兩到三年,作物的長勢會明顯的不一樣,肥料的利用率會大大增強,果實風(fēng)味獨特,作物抗旱、抗寒、抗病力強,病害發(fā)生率低。
說到這里,有人會提出來,為什么豆粕肥、花生枯的效果那么明顯呢,尤其是葉菜表現(xiàn)葉片肥大、厚實、長得快呢?那是因為餅粕類有機肥中含氮量高,施入土壤后能很快轉(zhuǎn)化為作物能吸收的速效氮。
檢驗的方法很多種:
①目前的有機肥標準,要想達到還是比較容易的,化學(xué)檢測也非常方便。
②肉眼的方法去直觀判斷,首先得有肥料登記證,符合國家標準GB18382-2001《肥料標識內(nèi)容和要求》。
③種子發(fā)芽試驗也是很好的判斷方式,畢竟對發(fā)芽的種子安全,也表示對作物是相對安全的。
其他有關(guān)問題:
1、至于有機肥的長毛問題,可以仔細觀察長毛的多少、顏色、快慢等,一般而言,如果施入土壤后,在溫濕度適合的時候,很快出現(xiàn)白毛,起碼說明這種有機肥中蛋白質(zhì)的含量還是比較高的。
2、很多時候,有機肥如果發(fā)酵不徹底,有機質(zhì)沒有完全變成穩(wěn)定有機質(zhì),施到土壤中,是會產(chǎn)生嚴重的問題的。
比方說,如果有機肥的碳含量高而氮不夠的話,施入到土壤中,有機肥中沒有完全分解的碳會繼續(xù)分解,從而和作物產(chǎn)生爭氮反應(yīng),使得苗期作物發(fā)生缺氮癥狀。而如果有機肥中的氮過高而碳不足的話,條件適宜時,多余的氮會很快的轉(zhuǎn)變成氨氣放出,對作物的下部葉片產(chǎn)生氨害。雞的消化道短,對食物中的蛋白質(zhì)吸收率不高,雞糞中含氮量高,如果雞糞腐熟不夠徹底,如果施入到大棚后馬上定植幼苗,就很容易發(fā)生熏棚現(xiàn)象。
無論是商品有機肥,還是關(guān)于自制的農(nóng)家肥,都是要作為基肥施用的,這是有機肥基本的應(yīng)用常識。一般而言,根據(jù)作物種類不同、土壤有機質(zhì)含量、追求的產(chǎn)量高低和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量要求,用量有所不同,但怎么來說用量也不應(yīng)少于每畝100千克,一畝地用到一噸有機肥也是常用的事情。在北方冬季寒冷地區(qū),大棚作物施用經(jīng)過充分發(fā)酵的鮮雞糞,用量在一個棚(1.5畝)30方。
在大田作物的機械施肥情況下,有機肥建議造粒,以便與顆?;瘜W(xué)肥料作為基肥混合施用??偠灾?,產(chǎn)量大、品質(zhì)要求高、經(jīng)濟價值高、化肥使用量大的的農(nóng)作物,建議用量應(yīng)該相應(yīng)加大。對于小麥、玉米、薯類等經(jīng)濟價值不高的作物,更多的建議采取秸稈還田并添加腐熟劑等措施,盡量提高土壤有機質(zhì)的含量。或者采取休耕、種植綠肥等促使恢復(fù)土壤地力。如果不考慮施肥的人工成本,也可以在冬季施用泥肥、廄肥、堆肥,在農(nóng)作物的營養(yǎng)生長階段,追施人糞尿、漚肥也是不錯的選擇。