详解有机肥料原理,分类,工艺,检测,应用
有机肥不仅养分比较全面,有机质含量高,同时还能疏松土壤,提高培肥能力,改良土壤结构,提高农作物产量和品质等作用。但是目前市场上的商品有机肥种类繁多,产品价格质量参差不齐,更有部分农户对有机肥认识和使用上存在一些误区,今天我们从分类、原理、工艺、检测、比较、优劣、应用等方面探讨一下!
有机肥的定义
有机肥的全称是“有机肥料”,意指经过发酵腐熟的有机物料,主要原料为各种植物、和(或)动物以及微生物。根据是否购买所得,可分为商品有机肥和自制有机肥,它们的质量判断标准和加工过程基本一致,即所有能分解的有机质,如:
①蛋白质
②各种脂类
③多糖(简单多糖、淀粉、纤维素、半纤维素、几丁质、海藻多糖等)
④芳香及杂环含氮有机物(木质素、核酸、果胶、单宁、树脂、生物碱等)
被各种微生物代谢利用、彻底分解后,有机质完全矿质化和腐殖化,形成两大类终产物:其一是能被植物根系吸收利用的矿物质营养,其二是极难被微生物再分解的腐殖质(稳定有机质)。
有机肥的分类
根据有机肥根据有机物料的来源,可分为:粪肥、饼肥、绿肥、渣肥、泥肥、沼肥、藻肥、糟肥、菌肥等。
根据加工过程以及是否直接利用,可分为:堆肥、厩肥、沤肥、绿肥、秸秆肥、沼气肥、泥肥、泥炭肥、海藻肥、饼肥以及各种商品有机肥。
根据有机物料的产业来源,还可以分为:种植业废弃物、畜禽粪便(养殖业)、工业废弃物(食用油加工、面粉及大米加工、薯类加工、豆制品加工、肉类加工、果汁厂、其它食品加工、海产品养殖及加工、酒类加工、酒精制造、酱油及制醋、食用菌种植、生物制药、其它发酵工业、中药材加工、煤矿及加工、造纸工业、生活垃圾、城市污泥等)。
种植业 废弃物 |
食品加工 农副产品 |
养殖业 畜禽粪便 |
其他工业 废弃物 |
生活垃圾 城市污泥 |
稻草 麦秆 玉米杆 玉米芯 薯蔓 豆秧 油菜杆 棉杆/麻杆 烟杆/药杆 果枝/瓜蔓 |
麦麸 稻壳 玉米皮 淀粉渣 豆腐渣 各种油粕 菇渣/菌渣 油渣 鱼粉/贝壳粉 |
猪粪 鸡粪 牛粪 羊粪 兔粪 蚯蚓粪 蚕粪 |
酒糟 醋糟 滤泥 酱油渣 糖醛渣 中药材渣 抗生素渣 腐植酸 烟渣 |
餐厨垃圾 河道淤泥 下水道污泥 池塘污泥 |
中国畜禽养殖业非常发达,是全球猪肉消耗大的国家,中国的养蚕业是全球不可多得的风景线,蚕粪(也称蚕沙)更是难得的有机肥原料,不需要添加任何碳源、氮源即可直接发酵。牛粪、猪粪因为水分含量高,不能直接发酵,称为凉性肥料;马粪、羊粪、兔粪发酵时升温迅速,称为热性肥料,故而中国民间有说法:“羊粪当年富,猪粪年年强”, “猪粪肥,羊粪壮,牛马粪肥跟着逛”, “鸡粪肥效高,不发烧死苗”。当然,个别不良厂商以假充真的行为,不在此讨论的范围以内。
畜禽粪种类 |
水分% |
有机质% |
N |
P2O5 |
K20 |
猪粪 牛粪 马粪 羊粪 鸡粪 鸭粪 鹅粪 |
82.0 83.0 76.0 65.0 50.0 56.6 77.1 |
15.0 14.5 20.0 28.0 25.5 26.2 23.4 |
0.56 0.32 0.66 0.65 1.63 1.10 0.55 |
0.40 0.25 0.30 0.50 1.54 1.40 0.50 |
0.44 0.15 0.24 0.25 0.85 0.62 0.95 |
随着环保意识的增强,对农业、工业有机废弃物的无害化处理和资源再利用,日渐提上日程,也为有机肥的发展提出了更高的要求。中国白酒的产量接近全球的一半,啤酒产量占全球的1/5,酱油和食醋的销量更是遥遥领先,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费大国。
中国蔬菜的人均消费是全球的3倍,2018年中国消费了全球蔬菜的75%,相对应的是产生的有机废弃物更是天文数字,套用“是机遇也是挑战”的俗语,中国有机肥将迎来一个前所未有的发展机会。仅从氮磷钾的总含量来看,这些有机废弃物的总量已经超过了中国目前化肥的总产量。
有机肥的原理
根据有机肥的定义,有机肥的制成过程主要为矿质化和腐殖化,因为有机物的分子大小和分解难易不一样,从头到尾大约可分四个阶段,需要的时间,大约为一个半月,为便于理解,可总结为“四段六周”。以动物和植物为主要原料的有机物料,要完全分解腐熟,微生物活动和繁殖所要求的适宜C/N比一般为25:1,因为微生物每合成1份有机物质,需要利用5份碳素和1份氮素,同时还需要利用20份碳素作为能量来源。
第一阶段:升温阶段(15-45℃)
从15℃开始不断升温至45℃,主要分解对象为可溶性有机物以及简单糖类、淀粉和蛋白质,发酵微生物以嗜温性好氧细菌如无芽胞细菌和丝状真菌为主。此阶段因为堆肥的良好保温作用,升温迅速。
第二阶段:高温阶段(50-70℃)
嗜热真菌的微生物种群是相互交替的,50℃左右活跃的是微生物为嗜热性真菌和放线菌,如嗜热真菌属、褐色嗜热放线菌、普通小单胞菌,当温度上升到50℃的时候,嗜热性丝状真菌几乎完全停止活动,仅剩下嗜热性放线菌和细菌的活动,纤维素、半纤维素和果胶开始强烈分解,此阶段腐殖质开始形成。
第三阶段:降温阶段(45℃以下)
嗜温微生物代替嗜热微生物重新成为优势种群,纤维素和果胶类大部分分解完成,剩下很难分解的复杂成分如木质素以及新形成的腐殖质,此时产热减少,温度逐渐降低。
第四阶段:腐熟阶段(略高于气温)
此阶段的温度稍高于气温,微生物活动大为降低,耗氧量大大减少,含水量降低,植物性物质大部分腐解完毕,堆肥物孔隙度增大,氧扩散能力增强。此时堆肥过程完成,矿物营养丰富、保肥能力较强。
有机肥的工艺
有机肥加工工艺的核心是通过微生物分解有机物,但是形式上差别极大。在非专业人士看起来,可以说是眼花缭乱,但是如果抓住现象看本质,从微生物发酵的角度来看,找出:
①发酵底物(有机质来源与种类、构成)
②发酵主体(细菌、真菌、放线菌的种类与组合)
③发酵过程(好氧、厌氧、兼厌氧)
④发酵条件(水分、温度、含氧量、pH、C/N比)
⑤发酵结果(矿质化、腐殖化)
商品有机肥考虑到销售成本,会通过各种设备、腐熟剂、物料调配、加温措施加快有机物料的腐熟,并且通过各种手段帮助物料腐熟彻底。
一般而言,商品有机肥的制作工艺可分为:
①物料选择与调配;
②物料去杂预处理及混合;
③接种腐熟剂或自然腐熟;
④物料通气发酵或者翻抛;
⑤物料降温冷却;
⑥物料粉碎、造粒、加菌、过筛、包装等
常见的商品有机肥工艺可分为条垛式、静态垛和发酵仓等。
条垛式是古老的堆肥工艺,可以是一条或者几条,横断面是梯形、三角形或不规则四边形,通过机械或者人力的定期翻堆实现有氧状态。普遍是2-3米高,3-5米宽,但尺寸根据气候条件、翻堆设备、堆肥原料而定。
静态垛的堆肥过程不进行翻堆,有氧状态的维持是通过鼓风机向堆体内通风来达成。通气系统由一系列管路组成,在管路上铺设有木屑等填充料,堆肥物料堆放于填充料上,在外层覆盖隔热材料保温。
发酵仓系统将物料置于部分或者全部封闭的容器内,控制通气和水分,使之进行生物降解和转化的体系。该系统高度机械化和自动化,整个工艺包括通风、温度控制、无害化控制、堆肥腐熟等。可分为水平、竖直流向反应器。
有机肥的有机质是不是越高越好呢?有机肥优劣如何区分?有机肥、有机无机复混肥、生物有机肥、微生物肥料、微生物菌剂到底有何差别?虽然有机肥标准NY-525有所规定,但是依然有投机者打擦边球,市面上的有机肥鱼目混珠,农户眼花缭乱,下面我们对有机肥的检测、优劣、用法做了一个整理!
有机肥的检测
一直以来,对于有机肥的检测争议颇多,很多人认为有机肥料标准NY 525-2012中对于有机质的检测过于草率,使得投机者有机可乘,比如在有机肥中添加泥炭,就可以快速提高有机肥的含碳量,这对于老老实实、认认真真做好有机肥发酵的厂家显得不公平!
其实严格意义上来说,优质的泥炭也是不错的稳定有机质,只不过是因为泥炭长时间留存于土壤,含有的微生物次生代谢产物少,可直接利用的矿物质也不多,田间效果大大次于自然腐熟的有机肥而已。
关于有机肥的检测的争论焦点,还在于一个范氏系数(Van Bemmelen),这个系数是假定土壤中有机质(SOM)含碳58%计算的,100/58=1.724,这是一个经验值。
有机肥检测的争议,也可能是因为土壤有机质的概念复杂性,国际上越来越多的使用“土壤有机碳”(SOC),也就是直接用重铬酸钾外加热法测定的数值来表示,不乘以任何因数。不过这个方法要求比较高,一般的有机肥厂无论是设备还是人力都需要较高的水平。
目前与有机肥相类似的肥料品种有生物有机肥、微生物肥料、微生物菌剂,有很多人不清楚他们之间的区别,首先他们采用的标准是不同的,在这里做个简单的分析:
1、有机肥就是向土壤补充稳定有机质的。
2、生物有机肥则是同时提供微生物活体和供其食用的活性有机质的。
3、微生物菌剂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、复合微生物肥料是微生物活体和矿质营养的简单加成。
5、有机无机复混肥则更是有机质和无机养分的简单混合。
项目 |
有机肥 |
生物有机肥 |
复合微生物肥料 |
农用微生物菌剂 |
标准号 |
NY525-2012 |
NY884-2012 |
NY/T798-2015 |
GB20287-2006 |
有机质 |
≥45% |
40% |
无要求 |
无要求 |
氮磷钾总养分 |
≥5% |
无要求 |
8-25% |
无要求 |
活菌数(亿/克) |
无要求 |
≥0.2 |
≥0.2 |
粉/粒2.0 液1.0 |
有效期 |
无要求 |
≥6个月 |
≥6个月 |
3个月 6个月 |
(内容转载自托布氏微信公众号)
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