農(nóng)業(yè)發(fā)展中的有機(jī)肥利用現(xiàn)狀及問(wèn)題

馮小亮++劉秀秀++呂東波

摘 要：本文介紹了近年我國(guó)有機(jī)肥料的資源利用現(xiàn)狀，分析有機(jī)肥特性，總結(jié)指出了有機(jī)肥市場(chǎng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題和采取的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：有機(jī)肥；利用；現(xiàn)狀；問(wèn)題

中圖分類號(hào)：S141 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20171132002

有機(jī)肥料主要是含有豐富的有機(jī)質(zhì)，包含有氨基酸、有機(jī)酸，多肽等有機(jī)成分， 其次也含有一定量的氮、磷、鉀等無(wú)機(jī)養(yǎng)分[1]。有機(jī)肥原料多來(lái)自于植物殘?jiān)騽?dòng)物排泄物，也常被稱為農(nóng)家肥。隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升，消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的安全重視性的也得到提升。因此， 農(nóng)業(yè)發(fā)展中有機(jī)肥利用范圍不斷擴(kuò)大，由此引發(fā)的問(wèn)題，也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。

1 我國(guó)有機(jī)肥資源及利用現(xiàn)狀

1.1 有機(jī)肥分類

目前有機(jī)肥主要分為4類，最主要分為糞尿肥：一般是由人或禽畜糞尿經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單堆漚后直接利用；堆漚肥：包括堆漚肥，秸稈還田、和沼肥；綠肥：野生綠肥和栽培綠肥，如紫云英、苕子、毛蔓豆等；雜肥：包括城市垃圾、泥炭、腐植酸類、油粕類、污水污泥。

1.2 有機(jī)肥原料資源現(xiàn)狀

1.2.1 植物性殘?bào)w或殘?jiān)?/p>

包括人工栽植綠肥、秸稈及其它枯枝落葉。目前我國(guó)引種并培育的綠肥共計(jì)約100多種左，其中豆科占7成以上、非豆科3成以下。目前我國(guó)農(nóng)作物秸稈的每年產(chǎn)量約為6億t，對(duì)其不合理的處理極易造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染

1.2.2 人畜、家禽的排泄物及飼料殘屑

人畜、家禽的排泄物是食物經(jīng)消化后排出的殘?jiān)?其主要成分是木質(zhì)素纖維和半纖維素、氨基酸、有機(jī)酸和某些鹽類。隨著畜禽養(yǎng)殖規(guī)模化發(fā)展，我國(guó)每年禽畜糞便產(chǎn)量約為17.3億t，其實(shí)際利用率占有7成。

1.2.3 油料作物種子榨油后的殘?jiān)?/p>

在我國(guó)主要包括菜籽餅、豆餅，花生餅、柏籽餅等，俗稱油餅，含有豐富的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分。據(jù)測(cè)算，其中含有機(jī)質(zhì)75%～85%、N1.1%～7.0%、P2O5 0.4%～3.0%、K2O 0.9%～2.1%[2]。

1.2.4 生活垃圾及廢棄物

每年城市垃圾產(chǎn)量為1.2億t，以10%的速度遞增。生活垃圾及廢棄物構(gòu)成成分復(fù)雜，其中如廚余物為代表，含有有富含有機(jī)物質(zhì)；如粉塵等，能被利用的養(yǎng)分則較低；還有不提供養(yǎng)分的物質(zhì)，如塑料、玻璃等。由于垃圾分類困難，篩選利用更是難上加難，其利用率一直很低。

1.2.5 泥炭、泥土類

泥炭是古代低濕地帶生長(zhǎng)的植物在積水條件下，由未分解的植物殘?bào)w形成的有機(jī)沉積層。我國(guó)泥炭資源豐富，分布面積約為300萬(wàn)hm2以上。泥炭一般含有機(jī)質(zhì)40%～70%、腐植酸20%～41%，還有氮、磷、鉀等養(yǎng)分[3]。

1.3 有機(jī)肥的資源利用

1.3.1 農(nóng)業(yè)秸稈利用情況

秸稈還田，通常有炭化還田、過(guò)腹還田、堆漚還田、直接還田、翻壓還田焚燒還田、機(jī)械還田等方式。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年我國(guó)糧食總產(chǎn)量為6.1億t，隨之產(chǎn)生的各類秸稈量約9億t，而且秸稈產(chǎn)量以每年1200萬(wàn)t增長(zhǎng)。但是總體上秸稈利用率不算很高，有數(shù)據(jù)分析2008年秸稈還田總量約為為4.4億t，占比秸稈資源總量的50%4]，，直接還田的方式約有2.5億t，占到近60%。

1.3.2 綠肥利用情況

我國(guó)的綠肥主要是壓青還田量和經(jīng)濟(jì)綠肥2種，兩者目前有4500萬(wàn)t和890萬(wàn)t，占綠肥資源總量的87.7%。綠肥種植種結(jié)構(gòu)中，冬綠肥和春夏綠肥還田量約為3100多萬(wàn)t；春夏綠肥壓青還田約為980多萬(wàn)t。

1.3.3 禽畜糞便利用情況

畜禽糞便的有機(jī)肥處理方式主要有工廠化處理、堆漚方式、沼氣發(fā)酵處理3種形式。有數(shù)據(jù)2016畜禽糞便共計(jì)6.5億t，占規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞便總量的70%。3種主要處理方式中，傳統(tǒng)堆漚處理占到禽畜糞便資源的50%，而工廠化處理則不到10%；各種禽畜糞便中，羊場(chǎng)糞便的利用率可以達(dá)90.3%[5]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于豬糞、牛糞等。

1.3.4 商品有機(jī)肥利用情況

農(nóng)業(yè)種以商品有機(jī)肥的使用量約為2200多萬(wàn)t，占到生產(chǎn)總量的近90%。以有機(jī)肥形式的用量約為1000萬(wàn)t，占有機(jī)肥生產(chǎn)總量的90%；以有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥形式的用量約為850萬(wàn)t；以生物有機(jī)肥形式的用量約為270萬(wàn)t。從以上數(shù)據(jù)看，農(nóng)業(yè)中有機(jī)肥仍然以最基礎(chǔ)的方式進(jìn)行利用，市場(chǎng)對(duì)生物有機(jī)肥的接受度還不夠。

2 有機(jī)肥使用特性

2.1 有機(jī)肥與土壤養(yǎng)分的關(guān)系

有機(jī)肥料施入土壤后，能夠明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，進(jìn)而能增加土壤有機(jī)態(tài)氮。土壤有機(jī)氮組分中的氨基酸態(tài)氮、氨態(tài)氮、氨基糖態(tài)氮等在使用了有機(jī)肥后會(huì)明顯增加。為了保證土壤易礦化氮的水平，應(yīng)當(dāng)持續(xù)給土壤補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)肥。

有機(jī)肥料在施用與土壤后，在微生物分解活動(dòng)下會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸、酚類等有機(jī)物，使Fe3+沉，Al3+，Ca2+等與磷的結(jié)合受到影響[6]，從而減少施肥過(guò)程中磷肥被土壤的固化，提升有機(jī)磷含量及磷肥利用率。

在有機(jī)肥中，秸稈和綠肥類有機(jī)肥，因其原料特點(diǎn)，自身鉀含量較高，應(yīng)用于土壤中直接增加鉀元素養(yǎng)分的含量。與活化土壤磷原理類似，在使用郵寄費(fèi)后，會(huì)使得相當(dāng)部分土壤貯存的含于礦物中的鉀向可利用態(tài)鉀轉(zhuǎn)化。

不管是禽畜糞便來(lái)源的有機(jī)肥，還是植物秸稈類的有機(jī)肥原料，均含有一定量植物所必須的微量元素養(yǎng)分[7]，還含有一定量的有意元素，如來(lái)自于禾本科水稻秸稈的有機(jī)肥，其硅的含量較高，對(duì)提升作物的抗病性能有一定的作用。

2.2 有機(jī)肥料與土壤理化性的關(guān)系

2.2.1 修復(fù)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)改

施用有機(jī)肥后，土壤中<2μm粒級(jí)的腐殖質(zhì)品質(zhì)首先得到改善，在此基礎(chǔ)上，改善和影響整個(gè)土壤腐殖質(zhì)的品質(zhì)構(gòu)成?；适褂脮r(shí)配以適量的秸稈類有機(jī)物，可降低土壤容重和增加非毛管孔隙度[8]。土壤不同粒級(jí)的組成，2～10μm粒級(jí)顆粒是土壤團(tuán)聚體的主要構(gòu)成，由于有機(jī)肥中的有機(jī)酸、酚類等活性物質(zhì)的膠結(jié)作用，使在2μm以下的粒級(jí)土壤顆粒逐漸結(jié)合變大，這一過(guò)程將持續(xù)改善土壤的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)，使得土壤的透氣性能，保水性能得到改善，更利于作物生長(zhǎng)。

2.2.2 提升土壤微生物的活性

土壤肥力的另一個(gè)標(biāo)志就是微生物的活性，很多土壤的養(yǎng)分釋放轉(zhuǎn)化，都依賴于土壤微生物的活動(dòng)。有機(jī)肥料施入土壤后，給微生物的活動(dòng)提供生活物料和生存環(huán)境，即使是秸稈還田方式，也能給土壤增加微生物種類和數(shù)量，而商品有機(jī)肥或生物有機(jī)肥[9]，將微生物添加于有機(jī)肥中，直接增加土壤有益微生物的數(shù)量和種類。也有有機(jī)肥對(duì)土壤酶活性研究，施肥能增加水稻田脲酶活性，其他如磷酸酶及ATP酶的活動(dòng)也得到改善[10]。

2.3 有機(jī)肥料對(duì)作物的影響

2.3.1 有機(jī)肥料增加作物產(chǎn)量

有機(jī)肥使用后，土壤的氮、磷、鉀被活化釋放，土壤供給能力增加，同等條件下，給作物能提供更多的養(yǎng)分而提高產(chǎn)量。郭勝利等研究，施用化肥基礎(chǔ)上增加有機(jī)肥的使用，能使早稻增產(chǎn)68.6%，晚稻增產(chǎn)72.0%[11]。

2.3.2 有機(jī)肥料對(duì)作物品質(zhì)的影響

有機(jī)肥對(duì)于作物品質(zhì)的改善，主要在其影響作物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段。劉世亮等人研究表明，化肥使用中配合施用有機(jī)肥，小麥的營(yíng)清蛋白、球蛋白含量，醇蛋白和谷蛋白含量都有得到增加[12]。前著是影響小麥的口感，后者則影響其加工品質(zhì)。

2.4 有機(jī)肥料對(duì)作物抗逆性的影響

有機(jī)肥料對(duì)于施入土壤的酸堿性無(wú)機(jī)肥料，具有一定的的緩沖作用。在使持續(xù)使用有機(jī)肥的地塊中，能明顯降低氨害的發(fā)生和減緩氨害的毒害作用，這一點(diǎn)李絮花等在大麥中已經(jīng)證實(shí)。使用禽畜堆漚有機(jī)肥，其中的有機(jī)酸等能對(duì)土壤鋁、重金屬進(jìn)行洛合，有助于降低鋁、重金屬等毒害作用。小麥根系中MDA含量能提升根系的膜脂過(guò)氧化作用，使根系的衰老加速[13]，而施用有機(jī)肥后的小麥根系，SOD活性增加，能抑制這1過(guò)程的發(fā)生。

3 有機(jī)肥存在的問(wèn)題

有機(jī)肥使用最基本的要求是要達(dá)到無(wú)害化標(biāo)準(zhǔn)。通常簡(jiǎn)單的經(jīng)過(guò)20d左右的堆漚，只能達(dá)到這一水平。工廠化生產(chǎn)的商品有機(jī)肥，堆漚發(fā)酵周期一般在60d左右。這一過(guò)程的能控制和殺滅蟲(chóng)卵、致病菌、雜草種子等有害物質(zhì)。

3.1 有機(jī)肥無(wú)害化難以保證

所謂有機(jī)肥的無(wú)害化保證，包括有生產(chǎn)和產(chǎn)品的無(wú)害化。有機(jī)肥的原料來(lái)源多種多樣，而其中以糞便為主的原料，因其味道大、蟲(chóng)卵多、含致病菌多是主要問(wèn)題[14]。此類型原料生產(chǎn)的有機(jī)肥，工藝上如果不經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的無(wú)害化處理，使用后對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生更多的危害。

3.2 有機(jī)肥完熟性保證

有機(jī)肥生產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)有氧和無(wú)氧衛(wèi)生的活動(dòng)，分別將各類原料完全腐熟轉(zhuǎn)化，經(jīng)過(guò)這過(guò)程之后形成的小分子有機(jī)物才能被植物吸收利用。這一轉(zhuǎn)化過(guò)程就是有機(jī)肥的熟化過(guò)程[15]。目前有機(jī)肥的生產(chǎn)過(guò)程中，不管哪種形式的生產(chǎn)工藝，都將要經(jīng)歷此過(guò)程。

簡(jiǎn)單經(jīng)過(guò)烘干處理的禽畜糞便，對(duì)含水量和微生物生長(zhǎng)有一定的控制作用，但仍然需要經(jīng)歷完熟化過(guò)程。與簡(jiǎn)單堆漚相比，工廠化操作過(guò)程中利用翻堆機(jī)、發(fā)酵架等設(shè)備，能很好的實(shí)現(xiàn)完熟化要求。

3.3 有機(jī)肥對(duì)土壤和環(huán)境的污染

大量污染物質(zhì)因環(huán)境污染以及集約化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，進(jìn)入有機(jī)肥生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，主要存在于原料中。直接導(dǎo)致重金屬、病原微生物、有機(jī)類污染物有毒有害物質(zhì)進(jìn)入土壤和水體，這對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)不利的影響。因動(dòng)物的富集作用，來(lái)源于畜禽糞便的有機(jī)肥中，Cu 、Hg、Cd、As、Cr等重金屬殘留量與20世紀(jì)90年代初相比，顯著增加[16]；一些獸藥殘留和病原菌殘存問(wèn)題也比較突出。目前，部分畜禽糞便未經(jīng)無(wú)害化處理而直接農(nóng)用[17]，加上沒(méi)有嚴(yán)格處理的有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)中大量應(yīng)用，導(dǎo)致近年來(lái)重金屬超標(biāo)問(wèn)題和病害爆發(fā)問(wèn)題突出。

隨著生態(tài)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)大快速發(fā)展，對(duì)有機(jī)肥的需求不斷提升，在我國(guó)的有機(jī)肥料資源豐富的背景下，如何進(jìn)一步提高有機(jī)肥料生產(chǎn)工藝，如何縮短有機(jī)肥的生產(chǎn)時(shí)間，提升有機(jī)肥養(yǎng)分含量降低肥化過(guò)程中養(yǎng)分損失等，都是有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題。

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