固體廢棄物生產生物有機肥的研究及應用進展

蔣高華，李宛晁，楊文坪，李鵬穎

(云南能源職業(yè)技術學院 資源與環(huán)境工程學院，云南 曲靖 655001)

我國是傳統(tǒng)的農業(yè)大國，生物有機肥在我國使用非常廣泛，它的使用不僅解決了廢棄物的資源再利用，也很好地降低了化肥的使用，同時改善了土壤板結等因使用化肥所帶來的影響和不足[1]。有機肥作為一種新型肥料，在農業(yè)生產中取得的良好效果是有目共睹的。

1 生產有機肥的主要原料

1.1 養(yǎng)殖業(yè)動物糞便生產有機肥

近年來，中國畜禽養(yǎng)殖業(yè)始終保持高速發(fā)展的勢頭，隨著畜、禽養(yǎng)殖增加，畜禽糞便產生量也逐漸增加[2]。養(yǎng)殖業(yè)畜禽糞便處置不當就會帶來嚴重的環(huán)境環(huán)境，同時會對大氣、土壤和水體造成嚴重的污染，給人民的身體健康帶來了一系列的社會問題。所以畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞便研究引起了諸多學者的關注。張波等[3]以牛糞為主要原料生產生物有機肥。結果表明：葡萄渣和中藥渣都適合與牛糞混合生產生物有機肥，并適合規(guī)?；茝V應用。盛貽林等[4]以農村奶牛糞便為基料生產有機肥，解決了奶牛養(yǎng)殖糞便污染的問題。何隨成等[5]利用自行篩選的快速分解菌對畜禽糞便進行發(fā)酵工藝處理。林先貴等[6]通過優(yōu)選獲得的微生物菌劑可有效提高發(fā)酵溫度，發(fā)酵肥可在一定程度增加作物的抗病性。谷均等[7]利用竹鼠糞便及飼料殘渣發(fā)酵制備有機肥，通過調節(jié)C/N比、溫度、濕度、酸堿度等條件使得充分發(fā)酵成有機肥。王鳳春等[8]利用板栗廢棄物和畜禽糞便不同配比進行研究，得出最優(yōu)配方為板栗廢棄物與畜禽糞便、發(fā)酵劑BFA、調理劑(尿素)的最佳發(fā)酵配方比例為120∶80∶2:1。易榮菲[9]通過研究牛糞堆肥，初始含水率在53%～64%間，含水率與堆肥過程中的銨態(tài)氮含量等因素之間都存在顯著性相關。王琦[10]從牦牛糞中篩選出具有高纖維素酶活性的綠色木酶和米曲霉，制成混合發(fā)酵微生物菌劑，確定菌種的最佳復配比例。通過試驗，最終確定牛糞發(fā)酵有機肥生產的各項主要工藝技術指標。

1.2 農作物廢棄物生產有機肥

我國農業(yè)廢棄物總量非常龐大，隨著農業(yè)生產水平和農民生活水平的不斷提高，已成為世界上農作物廢棄物產出量最大的國家。將農作物廢棄物變廢為寶是科研工作者的己任。鄧干然等[11]利用提取纖維后的新鮮菠蘿葉渣為主料，添加雞糞、木糠和過磷酸鈣等輔料生產生物有機肥。結果表明：利用菠蘿葉渣生產生物有機肥，可提高蔬菜產量和品質。蘭子平等[12]利用柑橘皮渣和豬糞、牛糞或豬牛混合糞及農作物秸稈生產有機肥料。結果表明：柑橘皮渣和農作物秸稈質量比約為(4～5)∶1，30d可達到腐熟有機肥。陳崗等[13]利用煙田廢棄生物質制備2個商品性系列產品。結果表明：使用產品使得煙田煙草炭疽病和赤星病發(fā)病株率較常規(guī)田塊低12%～15%，花葉病株率較常規(guī)田塊低2%～3%，兩黑病發(fā)病株率較常規(guī)田塊低5%～7%?？锸痰萚14]研究以香蕉菠蘿莖葉為原料生產復合生物有機肥。曾振基等[15]利用當地食用菌菌糠、羊糞、煙草廢料生產有機肥料，產品的有機質含量達到54%、全氮含量2.2%、全磷含量2.22%、全鉀含量4.92%、總養(yǎng)分含量9.34%。徐抗震等[16]研究蘋果廢渣發(fā)酵生產微生物有機肥料過程中腐植酸的變化規(guī)律。通過正交分析各單因素對提高腐植酸含量影響的大小，確定了最佳發(fā)酵工藝條件。夏文靜等[17]以中藥渣、玉米秸稈、麩皮和水按不同比例加上平菇生產有機肥。結果表明：中藥渣為5.0g時，氮、磷、鉀總含量超過5.0%，有機質含量能超過40.0%。陳婷等[18]研究巢湖取出物藍藻、水草和底泥高溫堆肥制作成有機肥。結果表明：施用藻-草-泥有機肥對大豆、花生有明顯增產效應。臧文霞[19]研究利用麻瘋果油粕為原料，通過添加有效微生物菌劑，通過優(yōu)化最佳發(fā)酵工藝生產有機肥。

1.3 工業(yè)及城市廢棄物生產有機肥

工業(yè)生產會產生較多廢棄物，將工業(yè)廢棄物和城市廢棄物綜合利用起來是非常重要的，從而達到資源的綜合利用。豆亞妮等[20]利用糠醛渣作為原料生產有機肥。張克賢等[21]通過微生物對紙漿廢渣降解和轉化作用生產生物有機肥料，使麥草制漿工藝成為無污水無廢渣排放的清潔制漿新工藝。王強義等[22]對煙用酒糟有機肥進行發(fā)酵研究。結果表明：酒糟有機肥經過35 d堆置腐熟后有機質為90.1%、全氮3.6%、全磷2.7%、全鉀2.0%(烘干基計)，水分為28.8%。肖瑛瓊等[23]利用金銀花露生產工藝過程中廢棄的固體殘渣為原料生產有機肥并分析檢測其有機物含量等重要指標。結果表明：金銀花固體殘渣中添加一定量的氧化鈣進行混合粉碎制備有機肥，其有機物平均含量為45.62%，氮、磷、鉀平均含量為0.60%、1.60%、2.85%。喬引莊等[24]利用造紙污泥生產有機肥。結果證明：造紙污泥與秸稈粉和雞糞合理搭配制成精制有機肥。譚宏偉[25]研究糖廠濾泥發(fā)酵生產生物有機肥的特征及肥效。結果顯示：采用功能菌發(fā)酵糖廠濾泥生產生物有機肥的腐熟速度快，發(fā)酵后的有機質含量和有機酸轉化率優(yōu)勢明顯。李秀穎等[26]以提取皂苷后的黃姜藥渣作為主要原材料制備生物有機肥料。結果表明：黃姜藥渣50%、沸石粉21%、豆餅17.5%、過磷酸鈣10%、腐植酸鉀1%、紅糖0.5%，可獲得發(fā)酵成品有機肥。周美紅[27]利用生活垃圾與污泥為原料，添加復合菌劑和有益菌群，通過二次發(fā)酵工藝，生產生物有機肥。

2 有機肥的應用效果

2.1 提高農作物產量和品質

趙慧軍等[28]對葡萄施加EM生物菌劑對土壤肥力、葡萄病害防治、果品品質等方面的應用效果進行研究。結果表明：施用EM生物有機肥葡萄單穗平均重750g，單位產量增加25%，平均重13.6g,含糖量增加26.7%，可溶性固體物含量增加30.67%。哈雪姣等[29]研究生物有機肥和生物菌劑在西瓜上的應用效果。結果表明：生物有機肥+生物菌劑處理小區(qū)西瓜長勢優(yōu)于其他處理，單瓜質量為1.678 kg、667 m2產量為3 376.19 kg，較對照分別提高26.53%、28.71%和19.79%。高亮等[30]對大白菜施用腐植酸生物有機肥進行效果試驗。結果表明：施用生物有機肥，大白菜葉綠素a含量增加0.02～0.05 mg/g· FW，葉綠素b含量增加0.06 mg/g· FW；大白菜單株重增加0.13～0.75kg，凈菜率提高5.3%～12.1%，最高增產率為26.27%。趙娟等[31]針對柑桔施用有機肥，結果表明：柑桔施用有機肥后總養(yǎng)分提高25%，果實維生素C增加5.5%，含糖量增加16.5%，可溶性固形物含量增加15%，產量明顯提高。吳海鴻等[32]對有機肥在蘭州百合種植進行試驗研究，結果表明：百合平均增產2500.05 kg/hm2，最大增產5400 kg/hm2，增產效果非常顯著。馮程龍等[33]研究木霉類生物肥料的促生效果。盆栽試驗結果表明，與單施化肥處理相比，發(fā)酵產物與化肥配施使黃瓜的地上部分生物量、株高和葉面積分別提高14.97%、16.75%和14.64%；與單施有機肥處理相比,發(fā)酵產物與有機肥配施使黃瓜的地上部分生物量、株高和葉面積分別提高10.62%、26.06%和9.53%。王晶[34]等通過對有機肥在枸杞上應用效果進行研究。結果表明：增施有機肥可提高枸杞單果重15.25%，枸杞果實縱橫徑提高8.19%和10.67%，產量提高了25.43%，其中總糖、枸杞多糖、粗脂肪和粗蛋白分別提高5.38%～7.69%。

2.2 改善土壤的生物環(huán)境

姜麗娜等[35]研究有機肥與化肥配合施用對提升高產稻田生產力有明顯作用，結果表明：配施有機肥料明顯提高土壤中細菌、真菌和放線菌數量，減少土壤中氨化細菌量，改善土壤氮的代謝特性。肖新等[36]研究生物有機肥施用對滁菊連作土壤微生物的影響。結果表明：合理輪作和增施生物有機肥可改善土壤酸化狀況、土壤肥力和土壤微生物群落結構。蘇婷婷等[37]研究生物有機肥與磷肥配施對新整理黃壤煙田土壤細菌群落結構和煙葉產質量的影響。結果表明：生物有機肥和磷肥配施可以改善新整理黃壤煙田土壤細菌群落結構。陳希等[38]比較研究了切花菊連作土壤中分別施用殺菌劑多菌靈、添加有拮抗微生物的有機肥及二者的聯(lián)合施用對切花菊品質及土壤酶活性的影響。結果表明：二者聯(lián)合處理對提高切花菊主要品質及土壤酶活性的綜合效果最佳。吳曉衛(wèi)等[39]篩選到4株能夠在鹽堿環(huán)境下生長的菌，并對這4株菌進行He-Ne激光誘變育種，經過復配后將其作為功能菌發(fā)酵生產生物有機肥。與對照相比，微生物復合菌劑對降低鹽堿地含鹽量、pH值效果顯著。林偉等[40]研究北京地區(qū)菜地有機肥和無機肥配施對土壤釋放N2O及同位素位嗜值SP影響。結果表明：施用無機肥釋放的N2O顯著高于有機肥，其累積排放量是有機肥的6.63倍。馮?，|等[41]將水稻秸稈降解灰略紅鏈霉菌JSD-1為研究對象。結果證實添加秸稈堆肥后土壤微生物群落的數量與結構均有較大改善。

2.3 防治和減少植物病蟲害

鐘書堂等[42]研究施用生物有機肥對香蕉枯萎病的抑制作用。結果表明：連續(xù)兩年施用生物有機肥能夠有效降低香蕉枯萎病發(fā)病率，能夠顯著提高土壤微生物生物量，能夠優(yōu)化連作蕉園土壤可培養(yǎng)微生物群落結構，防控香蕉枯萎病發(fā)生。馬玉琴等[43]多種生防菌劑配比的生物有機菌肥對黃瓜根結線蟲病的防治效果以及對黃瓜生長、產量的影響。結果顯示：多菌種復合菌肥對黃瓜根結線蟲病防治及增產促生長作用顯著。劉星等[44]研究土壤熏蒸和微生物有機肥聯(lián)用的方法對馬鈴薯連作障礙的防控效果。SFA+BOF 和 SFB+BOF 處理顯著影響土壤微生物的數量，處理后大幅度降低了鐮刀菌的數量。李江等[45]研究煙?；壹庸こ傻纳镏ヂ轱灧屎桶l(fā)酵菜籽餅肥對烤煙抗逆性、質量及產量影響。結果表明：增施煙梗灰生物芝麻餅肥最大可降低5.10%的發(fā)病率，可使發(fā)病的病情指數下降6.21%。高亮等[46]將生防菌劑與腐植酸生物有機肥結合，研究其對辣椒根腐病防治效果的影響。結果表明：腐植酸生防生物有機肥處理病情指數下降，防病效果明顯提高。梁宏等[47]研究解淀粉芽孢桿菌hj1防治西瓜枯萎病的效果。結果表明：菌株hj1可拮抗西瓜枯萎病尖孢鐮刀菌，含菌株hj1的新型生物有機肥對西瓜枯萎病防治效果顯著，發(fā)病率僅為16.8%，病情指數下降到0.9%，防治效果達到83.2%。孫立廣等[48]研究多種拮抗菌復配菌劑添加至生物有機肥對煙田土壤中有益微生物、病原微生物的影響及對青枯病的控制效果。結果顯示：30%茶枯+70%煙草秸稈粉碎物中添加的拮抗菌有較好的定殖率，枯草芽胞桿菌JK-4、解淀粉芽胞桿菌JK-10菌株在生物有機肥C中的定殖率分別達到了945.7%、1970%，鏈霉菌LC-7菌株在生物有機肥C中定殖率達到496.7%，在青枯病發(fā)病高峰期防治效果為37.11%。

2.4 其他

謝運河等[49]研究有機肥對土壤Cd、Zn活性及其交互作用的影響。結果表明：施用有機肥還增加了水稻莖Zn含量，施用豬糞、雞糞、稻草的水稻莖Zn含量比單施化肥分別增加53.4%、41.2%、13.9%，Zn、Cd在土壤、植株莖中皆表現(xiàn)出顯著的拮抗作用。田發(fā)祥等[50]研究重金屬修復劑應用效果。結果表明：北山點ZHW和ZHF處理的稻米鎘含量分別比常規(guī)施肥下降48.15% (P<0.05)和37.04% (P<0.05)，湘潭點則分別下降33.33% (P<0.05)和52.38% (P<0.05)。

3 發(fā)展趨勢

近年來，生物有機肥在我國發(fā)展非常迅猛，其產品種類也日趨增加，截止2019年6月，在農業(yè)部登記的產品達到1835個[51]，生產企業(yè)及產品應用遍及全國，產業(yè)規(guī)模不斷壯大。但也存在著很多急需解決的困難和問題，仍然需要我們的科技工作者做更深入的研究，將生物有機肥的功能充分發(fā)揮出來，為我國現(xiàn)代農業(yè)做出應有的貢獻，為農業(yè)的綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展盡綿薄之力。