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生物有机肥的简易堆制生产技术(一)简易农肥法技术
[ 日期:2016-03-23]   阅读:次 ]
生物有机肥的简易堆制生产技术(一)简易农肥法技术
(一)秸秆类的直接利用
   秸秆直接还田既能节约运输费用,又可机械作业,是“以田养田”的有效措施,在我国农业生产中已得到日益广泛的利用。1990年秸秆直接还田面积达0.243亿hm2次,并获得明显的培肥改土和增产效果。我国北方以玉米秸秆为主,其次为小麦、高粱和大豆秸秆等。南方以稻草为车,其次为小麦、蚕豆、油菜和玉米秸秆。
1.秸秆直接还田的作用
   (1)提高土壤有机质含量。经常施用秸秆能明显提高土壤有机质含量,有利于维持土壤有机质的稳定,改善土壤的理化性状。
   (2)促进土壤团粒结构的形成。土壤有机质、碳酸钙和多糖类物质对土壤结构的稳定性有良好作用。秸秆直接还田比施用厩肥更能增加土壤有机质的含量,尤其是能产生较多的五碳糖、六碳糖和多糖。这特别有利于水稳性团粒的形成,如使大于0.25mm的水稳性团粒明显增加。
   (3)提供养分。秸秆中含有作物需要的各种养分,秸秆直接还田能明显提高耕层土壤中养分,尤其是钾的含量。1995年农业部对全国12个省份耕地的调查,耕地中磷含量较之1990年以前有所增加,而缺钾和缺微量元素的耕地面积却有所扩大,因此大力提倡秸秆还田有利于部分归还土壤钾素。
   (4)调节土壤的氮素供应。微生物在分解C/N大的秸秆初期,要从土壤中吸收氮素组成自身的体细胞,导致土壤氮素的生物固定,起到了暂时保存氮素的作用。当微生物死亡后,这部分氮又分解释放。一般每1 000kg残体可保存L 8~8.2kg氮素。故在秸秆还田前期,由于生物固定会引起微生物和作物间竞争氮素,导致作物幼苗生长不良,为此,必须配合施用适量氮肥。
此外,秸秆直接还田增加了土壤中的能源物质,也有利于生物固氮,一般认为,每氧化1.0g碳素释放的能量,可供固氮微生物固定10~40mg氮素的需要。
   (5)提声土壤微生物和土壤酶的活性。施用秸秆后微生物的数量明显增加,距离施秸秆处近的土壤尤为明显,这对加速有机态养分的释放,活化土壤中的养分有良好的作用。
此外,秸秆还田还能减少某些作物的病害,例如,施3.75 t,hm-2麦秸、稻草或砻糠灰后,防止甘薯黑斑病的效果相应为77.9%、74.0%或75.8%。对棉花的枯萎病和禾本科作物的根腐病也有一定的效果。
2.秸秆直接还田技术
   (1)数量。还田数量因地区、栽培技术等而异。大型农场通常是全部秸秆还田。随联合收割机(康拜因)收获后,立即用重耙或圆盘耙纵横地耙两遍切碎秸秆,然后翻埋。江苏省淮北稻麦轮作地区,为维持土壤有机质的平衡每年用量以3.75 t·hm-2为宜。从经济效益出发,盐碱地区提出3—6t·hm-2较为理想。双季稻地区,一般将前季稻草全部还田作为后季稻的基肥。北方地区用玉米或小麦秸秆4.5 t·hm-2即可。有的通过留15~30cm的高茬结合耕作还田。用3~4.5t·hm-2秸秆直接盖在冬季作物上,也可取得良好的效果。
   (2)时间和方法。秸秆直接还田的时间与种植制度、土壤墒情和茬口等关系密切。力争边收、边碎、边耕翻,尤其是玉米秸秆,以利于保持土壤水分,加速分解。通常,旱地在播种前15—45d将秸秆耕埋入土;水田则可在插秧前7~10d施入。若用玉米秸秆或小麦秸秆做棉田基肥,宜在晚秋进行;夏闲地可尽早施用,以使秸秆充分腐解,及时为作物提供养分。还田秸秆宜切5—10cm长,以利于吸水分解,保证均匀分布与翻埋质量。耕埋深度以15~20cm为佳,土壤含水量较少,还田秸秆;数量多,以及土壤质地较粗者可深些,反之可浅些。
   (3)注意事项。秸秆直接还田能否获得预期当季养分供应与长期的改土效果等,需保证在微生物的参与下秸秆的正常矿质化和腐殖化,为此应做到以下几点:①土壤湿度掌握在田间持水量的60%~80%为宜,否则在翻埋后及时灌水;②必须配合施用适量氮肥。据报道,一般可按秸秆量(风干重)的1.5%~2.0%添加氮素,调节C/N,但不能选用硝态氮肥,以免发生还原脱氮作用引起氮素损失。水田中施用秸秆,C/N可略高些,配施的氮量可低于旱地。在缺磷的土壤上要配合施用适量磷肥。酸性土上配合施用适量石灰,以利微生物的活动;③预防有机酸的危害。秸秆在腐解过程中产生的有机酸,累积到一定浓度时会危害作物的生长。旱地通气较好,有机酸不易积累;嫌气条件下,尤其在透水性差的水田施用高量秸秆时易发生,其危害程度与有机酸及其种类有关。抑制水稻根系吸收养分的顺序为:丁酸>丙酸>乙酸和甲酸>草酸。稻草在水田中分解主要产生乙酸,其次为丁酸,其他有机酸较少。施用稻草后10~14d为乙酸产生的高峰期,易分解的秸秆7d内即达高峰。生产上常采用控制秸秆用量,力求撒施均匀,及时调节水分状况,提高翻埋技术,酌情使用碱性肥料及适当提早施用等措施,预防有机酸的危害。
   自上可知,科学地进行秸秆还田能提高作物的产量。但必须指出,病虫害严重田块的秸秆不能直接还田,以防病菌和虫卵的蔓延,这类秸秆只适于制作高温堆肥。
(二)农业有机废弃物简易积制方法
   1.沤制农业废弃物经适当配比,在嫌气条件下进行矿质化和腐殖化的腐熟制肥方式称为沤制。由于沤制场所、时期及方法的差异,各地沤制肥料的名称不一,江苏称草塘泥,浙江称草蒿泥,湖南称凼肥,江西和安徽称窖肥,湖北和广西称挡肥,河南称汤肥,北方地区称坑肥等。其共同点是都以厩肥、秸秆、绿肥、生活垃圾等为原料。制作方法相似,均是将材料投入深度不同的坑中,并适当翻动,在物料面上保持浅水层,嫌气条件下分解而成。肥料的成分和性质相近,含有机质和各种养分,为迟、速兼备的有机肥料。腐熟过程中塘温变幅为12~20℃,pH值6~7;腐殖化系数较高,氮素损失较少,均以做基肥为主。现以草塘泥和凼肥为例作一简要介绍:
     (1)草塘泥。草塘泥采用河、塘、沟、湖、渠、滨等的泥肥,加10%~15%紫云英或水生绿肥或青草,15%~20%的厩肥,2%~3%的稻草等沤制而成。其中绿肥分解较快,可提供较多的氮素。稻草分解缓慢,腐殖化系数高,维持有机质的平衡有一定的作用,也便于操作。厩肥对提供氮素和有机质均有重要意义。泥肥在保蓄养分土起重要作用。草塘泥的养分含量主要受配料的影响,不同地区,即使同一地区不同塘的泥肥质量也相差较大。江苏省太湖地区的草塘泥,含有有机质1.07%~8.9%,平均3.28%;含N为0.11%~0.57%,平均0.30%;含P2O5为0.14%~0.02%,平均0.27%;含K20为1.7l%~2.67%,平均2.21%;此外,还含Ca、Mg 等多种养分。
通常冬季在河边先将稻草切段拌人罱起的河泥中,翌年早春起,酌情分次将稻草、河泥与厩肥、青草、水草以及绿肥鲜草等分层加入挖好的带埂塘中沤制,每塘容肥约5 000kg。沤制草塘泥的成败关键在于沤制时物料面上要始终保持有浅水层,故塘不能漏水,下雨时肥液不外溢为好。分层加料要力求均匀,必要时可采用翻塘以促进腐熟。
     (2)凼肥。凼肥是华中地区,尤其是湖南农村中普遍使用的积肥方式。常用材料为厩肥,人、畜粪尿,稻草,草皮,山青野草,绿肥或生活垃圾等。凼肥因积制地点可分为大田凼和家凼。前者因沤制季节,又可分为常年凼、冬凼、春凼和夏凼。
   在沤制过程中,配料要齐全,力求混合均匀,适当翻动2或3次,为了加快腐熟,沤制时可加些已腐熟的凼肥作“凼引子”,物料上面保持浅水层。这种积肥方法可就地沤制,就地施用。
凼肥的养分含量主要受配料的影响,变幅较大(表25)。
表25 不同沤制材料的凼肥养分变动范围%

原 料
有机质
 
N
 
P2O5
 
K20
平均
变幅
 
平均
变幅
 
平均
变幅
 
平均
变幅
绿肥为主
18
7.8~18.5
 
0.29
0.12~0.40
 
0.15
0.14~0.16
 
----
----
草皮为主
6.5
3.2~12.6
 
0.18
0.01~0.32
 
0.012
0.002~0.028
 
0.053
0.016~0.087

   2.堆积
     (1)堆肥材料。在农村常用的堆肥材料为秸秆,落叶,山青野草,水草,绿肥,水生绿肥,垃圾,人、畜粪尿或氮素化肥及草皮泥等。各种材料均含有一定数量的养分。根据这些材料的性质和作用可分为三类:第一类是禾谷类的秸秆、根茬、杂萆和落叶等,它们是堆肥的主体。其特点是含氮较少,C/N宽,木质素含量较高,不易分解(表26)。第二类是促进分解的材料,包括调节C/N和酸度的材料。前者指含氮较多的物质,如人、畜粪尿、新鲜豆科绿肥和化学氮肥;后者指石灰。在农村进行简易高温堆肥时,还加入适量的骡、马粪或其培养液,以接种高温纤维分解菌。第三类是吸附能力强的材料,如泥土和泥炭等。堆制前酌情进行预处理。如粗大的玉米秆等应切碎10~15cm垃圾要进行分选,去除不可堆肥物;老熟的野草切短后用石灰水浸泡或堆积;含水过多的杂草需晾晒除去部分水分。
表26 几种堆肥材料的碳氮比和木质素含量

名称
C:N
木质素含量/%
干稻草
61.8~67.1:1
12.5
紫云英
10~17.3:1
8.58
小麦杆
98:1
21.6
玉米杆
63:1
9.46
老熟禾本科茎叶
80~100:1
----
青到斗
15~20:1
----
野生草类
25~45:1
----
稻根
39.3:1
17.4
麦根
49.3:1
20.7
蚕豆秆(根茎叶)
12.6:1
8.65
田青(根茎叶)
24.5:1
11.8
柽麻(根茎叶)
28.5:1
15.3
水葫芦(根茎叶)
16.3:1
10.2
大豆秆
37:1
----
豌豆秆
29:1
----
苜蓿秆
18:1
----
大麦秆
75:1
----
泥炭
1~21.9:1
----

     (2)堆制技术。通常有地面式、半坑式和地下式3种堆积形式。地面式适宜在温暖多雨和地下水位高的地区采用。肥堆尽量设在近材料和水源、地势较高、运输方便的场所,一般堆宽和堆高各2.Om,长度视材料而定。堆前夯实地面,铺9~10 cm厚的干细土或泥炭,以吸收肥液。开始先铺第一类材料,厚约20cm,然后加适量水和第二类材料,如此反复,堆积至所需高度,上用泥肥封顶。加堆积物的原则为:第一类材料的厚度,由下而上逐层变薄;第二类材料的用量,由下而上逐层增多,以利腐熟均匀。材料的配方因地而异,一般高温堆肥的配方为:植物性秸秆100份,人、畜粪尿10~20份,石灰或草木灰2~5份,水100~200份,骡、马粪适量。坑式又称地下式,适宜在较冷及较旱的地区,我国的河北、山西及四川等省均有采用。通常在田头或宅旁挖一深坑,堆积方式与地面式相似,优点是保水、保肥、保温,夏季1~2个月,冬季3~4个月即可成熟。半坑式适宜干旱和寒冷地区。堆积方法与地面式相似,全坑深约1.7m,其中地平线下1.0m,地平线上0.7 m(9—3a),坑底挖南北、东西向“十”字通气沟,深、宽各约20cm,沿坑壁至地面(9—3b)。沟面铺秸秆,以防沟堵塞。
   3,沼气发酵沼气发酵是科学综合多重利用有机废弃物的形式,因为在利用贮藏于其中的生物能以后,发酵残渣中的粗蛋白、粗脂肪、灰分及氨基酸和维生素可作饲料或生产食用菌的原料,最后作为肥料施用。沼气发酵后的残渣和肥液就是沼气肥,也可直接施用。
     (1)沼气发酵的原理。沼气发酵是有机物在严格嫌气条件下,由多种厌氧性异养型微生物参与,产生沼气的过程。一般认为,沼气发酵存在有机物分解反应和沼气生成反应。参与前一反应的微生物主要是厌氧性发酵细菌,包括纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质氨化菌、脂类水解菌和其他厌氧细菌及产乙酸细菌等。在这些微生物的作用下,复杂的有机物被转化为简单的有机酸、醇、酮、 H2和CO2等,为产甲烷细菌提供了生长基质和产生CH4的底物。参与后一反应的微生物是严格专一性厌氧细菌,即产甲烷细菌,将第一阶段产生的不同分解程度的产物(如乙酸、甲酸等低级醇酸类以及CO2和H2等)转变为沼气,例如:
     (2)沼气发酵的条件。
  嫌气:产甲烷细菌属绝对厌氧细菌,在空气中几分钟就会死亡,实践中通过水层和严密的沼气池来隔绝空气,为其创造生存条件。
  营养:厌氧性发酵细菌能从发酵材料中取得营养,但产甲烷细菌只能从简单的脂肪酸和醇中取得碳源和能源,从铵态氮中取得氮源。氮的最低需要量约为有机碳的2.5%,磷酸盐的需要量约为氮的20%。发酵液中氨的浓度宜在0.01%~0.10%之间,故要注意控制材料中的C/N,一般以25~30:l最佳。
  温度:沼气发酵有高温型(47~55℃)、中温型(30~38℃)和常温型(10~30℃,也称自然温度发酵)3种;发酵液日产气量相应为5~6m3、2—3m3及0.1—0.5 m3。当池温低于15℃产气就差,3℃以下基本不产气。故需从建池、配料、管理等方面人手,尽量提高池温,以利于产气。
  水分:足够的水分是创造严格嫌气条件的重要手段,但过多过少均不相宜。发酵材料和水的比例,夏季以8~10:92~90,冬季以15:85为宜。酸碱度:厌氧性发酵细菌能在pH 5~9之间生长,但产甲烷细菌以pH 6.7~7.6最佳,低于6.5或高于8.5几乎停止繁殖。故必要时可加入原料干重的0.1%一0.2%的草木灰或石灰加以中和。另外,在投料时加入适量污泥或老发酵池内的残渣,能起到维持适宜的pH值和接种产甲烷细菌的效果。接种产甲烷细菌:在新发酵池使用初期尤其注意接种产甲烷细菌,除加入老的发酵液或残渣外,可加5%~10%的屠宰场或酒精厂的阴沟泥,老池在换料时应保留1/3的底脚污泥。
     (3)沼气发酵肥的成分和性质。在沼气发酵过程中,材料中的有机碳仅消耗 40%,发酵后的残渣和液体为沼气发酵肥,分别占总量的13.2%与86.8%,养分含量主要取决于原料种类、比例和加水量,其变化幅度较大。沼液中全碳变幅在 0.42%~4.84%,平均2.03%;全氮在0.09%~0.99%,平均0.39%;全磷在 0.10%~0.99%,平均0.37%;全钾0.38%~3.90%,平均2.06%。沼渣中全碳变幅在20.82%~49.86%,平均36.35%;全氮在0.34%~297%,平均1.25%;全磷在0.07%~6.02%,平均1.90%;全钾0.53%~2.15%,平均1.33%。
   沼渣部分还含腐植酸9.80%~20.9%,平均10.9%,C/N窄,易分解。沼渣和沼液可以混合施用,也可分开施用,做基肥、追肥均可,但沼液宜做追肥,沼渣宜做基肥。对改良与培肥土壤,提高作物产量均有良好的作用。
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