農(nóng)業(yè)發(fā)展中的有機肥利用現(xiàn)狀及問題

馮小亮++劉秀秀++呂東波

摘 要：本文介紹了近年我國有機肥料的資源利用現(xiàn)狀，分析有機肥特性，總結指出了有機肥市場應用中存在的問題和采取的相關措施。

關鍵詞：有機肥；利用；現(xiàn)狀；問題

中圖分類號：S141 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20171132002

有機肥料主要是含有豐富的有機質(zhì)，包含有氨基酸、有機酸，多肽等有機成分， 其次也含有一定量的氮、磷、鉀等無機養(yǎng)分[1]。有機肥原料多來自于植物殘渣或動物排泄物，也常被稱為農(nóng)家肥。隨著經(jīng)濟水平的提升，消費者對農(nóng)產(chǎn)品的安全重視性的也得到提升。因此， 農(nóng)業(yè)發(fā)展中有機肥利用范圍不斷擴大，由此引發(fā)的問題，也越來越受到人們的關注。

1 我國有機肥資源及利用現(xiàn)狀

1.1 有機肥分類

目前有機肥主要分為4類，最主要分為糞尿肥：一般是由人或禽畜糞尿經(jīng)過簡單堆漚后直接利用；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 有機肥原料資源現(xiàn)狀

1.2.1 植物性殘體或殘渣

包括人工栽植綠肥、秸稈及其它枯枝落葉。目前我國引種并培育的綠肥共計約100多種左，其中豆科占7成以上、非豆科3成以下。目前我國農(nóng)作物秸稈的每年產(chǎn)量約為6億t，對其不合理的處理極易造成資源浪費和環(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)消化后排出的殘渣， 其主要成分是木質(zhì)素纖維和半纖維素、氨基酸、有機酸和某些鹽類。隨著畜禽養(yǎng)殖規(guī)?；l(fā)展，我國每年禽畜糞便產(chǎn)量約為17.3億t，其實際利用率占有7成。

1.2.3 油料作物種子榨油后的殘渣

在我國主要包括菜籽餅、豆餅，花生餅、柏籽餅等，俗稱油餅，含有豐富的有機營養(yǎng)成分。據(jù)測算，其中含有機質(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成成分復雜，其中如廚余物為代表，含有有富含有機物質(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的植物在積水條件下，由未分解的植物殘體形成的有機沉積層。我國泥炭資源豐富，分布面積約為300萬hm2以上。泥炭一般含有機質(zhì)40%～70%、腐植酸20%～41%，還有氮、磷、鉀等養(yǎng)分[3]。

1.3 有機肥的資源利用

1.3.1 農(nóng)業(yè)秸稈利用情況

秸稈還田，通常有炭化還田、過腹還田、堆漚還田、直接還田、翻壓還田焚燒還田、機械還田等方式。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2015年我國糧食總產(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t增長。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

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

1.3.3 禽畜糞便利用情況

畜禽糞便的有機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6.5億t，占規(guī)?；B(yǎng)殖場畜禽糞便總量的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，羊場糞便的利用率可以達90.3%[5]，遠遠高于豬糞、牛糞等。

1.3.4 商品有機肥利用情況

農(nóng)業(yè)種以商品有機肥的使用量約為2200多萬t，占到生產(chǎn)總量的近90%。以有機肥形式的用量約為1000萬t，占有機肥生產(chǎn)總量的90%；以有機無機復混肥形式的用量約為850萬t；以生物有機肥形式的用量約為270萬t。從以上數(shù)據(jù)看，農(nóng)業(yè)中有機肥仍然以最基礎的方式進行利用，市場對生物有機肥的接受度還不夠。

2 有機肥使用特性

2.1 有機肥與土壤養(yǎng)分的關系

有機肥料施入土壤后，能夠明顯提高土壤有機質(zhì)含量，進而能增加土壤有機態(tài)氮。土壤有機氮組分中的氨基酸態(tài)氮、氨態(tài)氮、氨基糖態(tài)氮等在使用了有機肥后會明顯增加。為了保證土壤易礦化氮的水平，應當持續(xù)給土壤補充有機質(zhì)肥。

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

在有機肥中，秸稈和綠肥類有機肥，因其原料特點，自身鉀含量較高，應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，在使用郵寄費后，會使得相當部分土壤貯存的含于礦物中的鉀向可利用態(tài)鉀轉化。

不管是禽畜糞便來源的有機肥，還是植物秸稈類的有機肥原料，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，如來自于禾本科水稻秸稈的有機肥，其硅的含量較高，對提升作物的抗病性能有一定的作用。

2.2 有機肥料與土壤理化性的關系

2.2.1 修復土壤團粒結構改

施用有機肥后，土壤中<2μm粒級的腐殖質(zhì)品質(zhì)首先得到改善，在此基礎上，改善和影響整個土壤腐殖質(zhì)的品質(zhì)構成。化肥使用時配以適量的秸稈類有機物，可降低土壤容重和增加非毛管孔隙度[8]。土壤不同粒級的組成，2～10μm粒級顆粒是土壤團聚體的主要構成，由于有機肥中的有機酸、酚類等活性物質(zhì)的膠結作用，使在2μm以下的粒級土壤顆粒逐漸結合變大，這一過程將持續(xù)改善土壤的團聚體結構，使得土壤的透氣性能，保水性能得到改善，更利于作物生長。

2.2.2 提升土壤微生物的活性

土壤肥力的另一個標志就是微生物的活性，很多土壤的養(yǎng)分釋放轉化，都依賴于土壤微生物的活動。有機肥料施入土壤后，給微生物的活動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，而商品有機肥或生物有機肥[9]，將微生物添加于有機肥中，直接增加土壤有益微生物的數(shù)量和種類。也有有機肥對土壤酶活性研究，施肥能增加水稻田脲酶活性，其他如磷酸酶及ATP酶的活動也得到改善[10]。

2.3 有機肥料對作物的影響

2.3.1 有機肥料增加作物產(chǎn)量

有機肥使用后，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，施用化肥基礎上增加有機肥的使用，能使早稻增產(chǎn)68.6%，晚稻增產(chǎn)72.0%[11]。

2.3.2 有機肥料對作物品質(zhì)的影響

有機肥對于作物品質(zhì)的改善，主要在其影響作物的營養(yǎng)生長階段。劉世亮等人研究表明，化肥使用中配合施用有機肥，小麥的營清蛋白、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 有機肥料對作物抗逆性的影響

有機肥料對于施入土壤的酸堿性無機肥料，具有一定的的緩沖作用。在使持續(xù)使用有機肥的地塊中，能明顯降低氨害的發(fā)生和減緩氨害的毒害作用，這一點李絮花等在大麥中已經(jīng)證實。使用禽畜堆漚有機肥，其中的有機酸等能對土壤鋁、重金屬進行洛合，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氧化作用，使根系的衰老加速[13]，而施用有機肥后的小麥根系，SOD活性增加，能抑制這1過程的發(fā)生。

3 有機肥存在的問題

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

3.1 有機肥無害化難以保證

所謂有機肥的無害化保證，包括有生產(chǎn)和產(chǎn)品的無害化。有機肥的原料來源多種多樣，而其中以糞便為主的原料，因其味道大、蟲卵多、含致病菌多是主要問題[14]。此類型原料生產(chǎn)的有機肥，工藝上如果不經(jīng)過嚴格的無害化處理，使用后對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生更多的危害。

3.2 有機肥完熟性保證

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

簡單經(jīng)過烘干處理的禽畜糞便，對含水量和微生物生長有一定的控制作用，但仍然需要經(jīng)歷完熟化過程。與簡單堆漚相比，工廠化操作過程中利用翻堆機、發(fā)酵架等設備，能很好的實現(xiàn)完熟化要求。

3.3 有機肥對土壤和環(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，進入有機肥生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，主要存在于原料中。直接導致重金屬、病原微生物、有機類污染物有毒有害物質(zhì)進入土壤和水體，這對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展帶來不利的影響。因動物的富集作用，來源于畜禽糞便的有機肥中，Cu 、Hg、Cd、As、Cr等重金屬殘留量與20世紀90年代初相比，顯著增加[16]；一些獸藥殘留和病原菌殘存問題也比較突出。目前，部分畜禽糞便未經(jīng)無害化處理而直接農(nóng)用[17]，加上沒有嚴格處理的有機肥在農(nóng)業(yè)中大量應用，導致近年來重金屬超標問題和病害爆發(fā)問題突出。

隨著生態(tài)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)大快速發(fā)展，對有機肥的需求不斷提升，在我國的有機肥料資源豐富的背景下，如何進一步提高有機肥料生產(chǎn)工藝，如何縮短有機肥的生產(chǎn)時間，提升有機肥養(yǎng)分含量降低肥化過程中養(yǎng)分損失等，都是有待進一步研究的問題。

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