Abstract:
Applying organic fertilizer is an important measure to fertilize soil fertility, improve soil physical and chemical properties, balance soil microorganisms, improve fertilizer utilization rate and the quality of agricultural products. The research on the application effect of organic fertilizer in China is summarized as well as the types of raw materials for organic fertilizer production and the classification of raw materials that can be used for production are introduced. In view of the problems existing in the popularization and application of organic fertilizer, the methods of "seeing", "smelling", "burning" and "soaking in water" are used to distinguish the raw materials of organic fertilizer production. The advantages and disadvantages of organic fertilizer products are also put forward from the content of nutrient element of raw materials and the degree of dryness and wetness, appearance, shape, smell and soil pollution of products.
2005—2014年间全国农业技术推广服务中心测土配方施肥调查结果显示,我国农田耕层土壤有机质的平均质量分数为24.65 g/kg,有机质质量分数高于40 g/kg、低于10 g/kg的耕层土壤分别占7.80%、8.34%,有机质质量分数为30~40 g/kg的土壤占14.55%,有机质质量分数为10~30 g/kg的土壤占69.31%,较全国第二次土壤普查时期有所提高,但有机质含量仍低于国外同类土壤水平[1]。近些年来,化肥的过量施用导致土壤中有机质含量不断降低,土壤出现板结、酸化、盐碱化等问题,国家对有机肥的发展越来越重视。农业农村部结合实施化肥减量增效、退化耕地治理试点、东北黑土地保护利用试点等项目,采用物化补贴的方式,鼓励和引导农民增施有机肥、秸秆还田和种植绿肥,以促进有机肥的大力发展。但在有机肥推广中也存在一些问题:夸大有机肥的施用效果,以商品有机肥代替农药;以生物肥料代替常规化肥;忽视有些商品有机肥可能对环境以及作物生长造成的危害;肥效机理宣传存在误区[2]。因此,科学认识和辨别有机肥尤为重要。
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有机肥施用效果的研究现状
国内对有机肥的施用效果开展了较多的研究。有机肥与过磷酸钙拌施,可使土壤疏松,保护土壤活性,提高磷的利用率[3]。辽西北风沙半干旱区在花生上施用生物有机肥与复混肥,可改善土壤结构、提升土壤地力、增加土壤有机质的含量,提高花生单产[4]。施用蚯蚓生物有机肥500 kg/亩(1亩=667 m2)以上时,可增加小白菜中维生素C(Vc)和蛋白质的含量,显著提高产量,并能有效减少小白菜中亚硝酸盐的累积[5]。黄州萝卜施用生物有机肥和复合肥,产投比最高为3.5,萝卜产量最高达2 921.5 kg/亩,且萝卜的粗纤维和可溶性糖含量也较高[6]。
马宜林等[7]的研究表明,用羊粪有机肥中的氮替代无机肥中40%、60%的氮,与单独施用无机肥相比,烟叶最大叶面积、地上部干质量、根干质量和净光合作用速率均大幅提高,有利于满足烟叶生长和维持烟区土壤肥力。勾真真等[8]开展有机肥、生物菌肥替代化肥对苹果种植影响的试验,发现减施化肥、增施有机肥能促进树体发育,提升苹果品质。
郭淑珍[9]通过在福安葡萄生产上开展有机肥+配方肥替代传统化肥施用,结果土壤中有机质含量提升了8.4%,全氮含量提升了34.9%,降低了土壤中氮素和磷素流失的风险,土壤潜在钾的供应能力增强,土壤质量得到改善,初步筛选出20%的有机肥替代比例。
郝玉波等[10]的研究表明,减少化肥20%~50%配施秸秆有机肥,可实现玉米减肥不减产,且能提高肥料偏生产力。
任廷虎等[11]开展了有机肥施用及合理密植对黄淮海地区夏大豆光系统性能与籽粒产量影响的研究,结果表明在开始施肥的第1~2年,以一半尿素和一半鸡粪为佳,后改为单施腐熟鸡粪,可满足大豆的高产需求。
有机肥富含有机质,不仅可提供作物生长所需的营养元素,还可改善土壤的物理、化学性能;增加土壤中微生物的活性,活化土壤;提高作物产量和品质,减少病虫害的发生和破除重茬障碍。合理利用有机肥资源,促进有机物料还田是提高耕地质量、缓解环境污染、保障粮食安全和农产品质量安全的重大举措,因此应重视有机肥的施用。
2
有机肥生产原料及鉴别
2.1
有机肥生产原料
影响有机肥肥效和价格的主要因素是原料。生产有机肥的原料较为复杂,市面上商品有机肥品种较多,真伪难辨。有机肥生产原料适用类目录见表 1[12]。如果购买的有机肥不是采用合格原料生产的,会对土壤环境造成潜在的污染和破坏。因此,农业农村部在制定有机肥料标准时,特别将用于生产有机肥的原料分为适用类、评估类、禁用类等,特别规定禁止选用粉煤灰、钢渣、污泥、生活垃圾(经分类陈化后的厨余废弃物除外)、含有外来物种的物料和法律法规禁止的物料等存在安全隐患的禁用类原料进行生产。
表 1
原料种类 |
原料名称 |
种植业废弃物 |
谷、麦及薯类等作物秸秆 |
豆类作物秸秆 |
油料作物秸秆 |
园艺及其他作物秸秆 |
林草废弃物 |
养殖业废弃物 |
畜禽粪尿及畜禽圈舍垫料(植物类) |
废饲料 |
加工业废弃物 |
麸皮、稻壳、菜籽饼、大豆饼、花生饼、芝麻饼、油葵饼、棉籽饼、茶籽饼等种植业加工过程中的副产物 |
天然原料 |
草炭、泥炭、含腐殖酸的褐煤等 |
虽然适用类原料用来生产有机肥不受限制,但绝大部分含碳,营养元素含量较低,虽可补充有机质,但营养元素比较缺乏。评估类原料主要是考虑到未经过处理或者处理不到位,可能会对土壤环境造成危害,但其中不少种类含有丰富的营养元素,如果处理妥当,可以用来生产有机肥。禁用类原料绝对禁止用来生产有机肥料,但农资市场上一些低价位的有机肥很有可能是用污泥或粉煤灰生产的,有些是用不合格的评估类原料生产的,因为这些原料无需花钱,甚至原料厂家倒贴钱。采用不合格的评估类原料或禁用类原料生产的有机肥,成本非常低廉,售价也很低,短期使用可能会有一定的肥效,但长期使用不仅会对土壤造成污染,而且会造成农产品质量下降;土壤一旦被严重污染,则几乎不可能被修复,代价巨大。
2.2
有机肥生产原料的鉴别
2.2.1
看
对于采用适用类原料生产的有机肥,如果没有经过特别的粉碎、造粒,很容易看出原料的来源。而对于用评估类原料生产的有机肥,由于原料一般都经过了加工,不容易看出原料的来源。
从有机肥包装袋中取样仔细观察:①对于未经造粒,用各种植物秸秆、枯叶、枯草、草炭所生产的颗粒有机肥,一般都是采用挤压造粒工艺,很容易识别出原料的来源;②无论是否进行造粒,用猪粪或禽类粪便生产的有机肥,很可能含有猪毛、羽毛、蛋壳;③用风化煤或褐煤生产的有机肥特别黑,表面不是很光滑,揉搓会染黑手,有滑腻感;④用蘑菇渣生产的有机肥,或多或少会含有蘑菇碎屑或没有发育好的蘑菇;⑤没有经过深加工造粒的、用各种饼类生产的有机肥,或多或少会含有一些植物种子或者种子外壳;⑥用泥炭生产的有机肥,颜色不是很黑,看起来像灰色泥球,用手揉搓像细土。
2.2.2
闻
有机肥闻起来如果有粪便的臭味,很可能是采用了畜禽粪便;如果有酱油的味道,很可能是采用了酱油糟或味精渣;如果有中药的味道,可能是采用了药渣;如果有特殊的香味,可能采用了饼类;如果有烧焦头发的味道,很可能是采用了烘烤的羽毛或其他动物的毛发;如果有鱼腥味,可能是采用了海产品加工的废弃物;如果有不知道的特殊味道,可能是采用了化工生产过程中发酵过的废弃物。各种有机物都有特有的味道,这需要专业人员来辨别。
2.2.3
烧
如果通过上述两种方法不能鉴别出有机肥的生产原料,可以通过烧的方法进一步鉴别。取一些有机肥放在金属器皿中并置于火上烧,如果很容易燃烧,烟气没有特别的味道,而且灰烬很少,说明是用有机质含量很高的原料生产的,可能采用的是各种秸秆;如果产生刺鼻的氨味,说明其中含有人为添加的化学氮肥;如果不容易燃烧或燃烧的时间较长,灰烬较多,且肥料很黑,很可能是用风化煤或褐煤生产的;如果产品颜色不深,像泥球一样,且几乎不燃烧,灰烬又特别多,很可能是用泥炭生产的;如果很容易燃烧,烟气有芝麻香味、大豆香味、菜饼香味、棉饼香味、烧焦羽毛味等,可以判断原料中含有上述成分。
2.2.4
泡水
如果采用上述几种方法仍无法识别出有机肥的生产原料,可以通过泡水的方式进行鉴别。把有机肥放在盛有水的容器中观察,如果有植物纤维,可能原料中含有植物秸秆;绝大部分植物经长时间浸泡后,水会变成浅棕黄色或棕色,如果出现此现象,说明原料基本是植物源的;如果浸泡后水的颜色很黑,而肥料本身又很黑,可判定原料主要是风化煤和褐煤;植物性原料浸泡在水中会吸水膨胀,在不搅拌的情况下会慢慢分散,如果还能看到花生壳、棉籽壳、瘪的芝麻、油菜籽、葵籽壳等,基本上可以判断出原料的来源。
3
有机肥优劣的鉴别
3.1
从生产有机肥的原料及其营养元素含量分析
3.1.1
秸秆类、树叶类、林草废弃物类有机物
该类原料经发酵所生产的有机肥,主要成分为有机质,大量营养元素的含量很低,如果不添加氮、磷、钾肥料,N+P2O5+K2O的质量分数一般不会超过3.5%;其中中微量元素含量也很低,达不到补充中微量营养元素的目的,与农户堆沤的农家肥几乎没有差别。如果购买的有机肥是用这些原料生产的,N+P2O5+K2O的质量分数≥4%,很可能是为了满足有机肥产品的标准而添加了速效的氮、磷、钾肥料。采用这些原料生产的有机肥,售价一般较低。
3.1.2
养殖业废弃物
以养殖业废弃物为原料生产的有机肥,主要是指用各种畜禽粪尿、畜禽圈舍垫料、废饲料所生产的有机肥。过去农村多为散户养殖,饲料主要来自自己生产的各种谷物,不添加其他东西,畜禽粪是很好的农家肥料。而现在绝大多数都是大规模工厂化养殖,饲料中含有各种各样的添加物,其中盐分、各种重金属和抗生素含量可能很高,没有经过彻底发酵等处理是不能用作肥料的。经常有农户提出,施用以猪粪、鸡粪为原料生产的有机肥后,土壤表面出现返盐碱现象,其实就是饲料中盐分含量过高造成的土壤盐渍化。猪、鸡、鸭、鹅一般是用各种谷物及蛋白饲料喂养,即精饲料喂养,其粪便的营养成分一般较高;牛、羊、马等草食家畜一般以草料为主,粪便的营养成分相对较差;圈舍垫料一般为秸秆、稻壳、干草或刨花锯末,这些原料的主要成分是木质素、纤维素,几乎不含氮、磷、钾营养元素,施入土壤中只能起到补充土壤有机质的作用。用这些原料生产的有机肥价格一般较低,且所生产的有机肥可能含有杂草种子、粪大肠杆菌、蛔虫卵等,因此行业标准《有机肥料》 (NY/T 525—2021)中限定粪大肠杆菌≤100个/g,蛔虫卵死亡率≥95%。
3.1.3
加工业废弃物类有机原料
此类原料品种很多,主要有菜籽饼、麸皮、稻壳、大豆饼、花生饼、芝麻饼、油葵饼、棉籽饼、茶籽饼等。除稻壳、麸皮外,其余主要成分都是植物种子,只是压榨出了其中的油脂,其含有的绝大部分营养成分都留在饼中,是很好的畜禽饲料。绝大部分农作物的一生都是为了通过种子繁殖后代而生存,最终将其所吸收合成的绝大部分营养物质都储存到了种子中,故植物种子中的营养元素含量较多、较丰富,用这些原料生产的有机肥无疑是好的,价格相对较高。
3.1.4
天然原料
生产有机肥的天然原料有草炭、泥炭以及含腐殖酸的风化煤和褐煤等。草炭、泥炭主要存在于我国东北地区,有机质含量较高,氮、磷、钾等营养元素的含量很低,甚至低于秸秆、枯叶等。市场上见到的呈黑色颗粒状的有机肥绝大部分是用含腐殖酸的风化煤和褐煤生产的。风化煤和褐煤几乎没有燃烧价值或燃烧价值很低,但因为其中腐殖酸类物质含量较高,可用来改良土壤,因此被不少有机肥厂用来生产有机肥;风化煤和褐煤几乎不含氮、磷、钾、钙和镁等大中微量元素,营养价值低,价格相对较低。市场上用这类原料生产、销售的有机肥,所含的氮、磷、钾营养元素几乎都是人为添加的化学肥料。在田地考察时,翻开土壤经常会看到黑色的颗粒,种植户认为是施用的有机肥料或生物有机肥,其实主要是以风化煤或褐煤为原料生产的含有腐殖酸的有机肥或者生物有机肥。由于风化煤和褐煤本身几乎不含营养成分,其所含的腐殖酸质量分数一般也只有30%~60%,而在造粒时又必须添加黏土作为黏结剂,因此成品中腐殖酸的含量较低。如果造粒工艺不过关,此类有机肥颗粒状产品在土壤中不易分散,几乎没有什么效果,这也是造成种植户不愿施用商品有机肥的原因之一。
市场上销售的看起来很黑且表面很光亮,闻起来有一股酱油味的有机肥,是用风化煤或褐煤与味精厂的发酵废液生产的,其中含有的氮、磷、钾等营养元素几乎都是人为添加的速效化学肥料,不过其肥效优于单纯用风化煤或褐煤生产的颗粒有机肥的。
3.1.5
评估类原料
市场上很多有机肥是采用评估类原料生产的,可能含有重金属、盐分、抗生素、有机挥发物、胺类、黄曲霉素等有害物质,如果未经严格处理,长期使用很可能会对土壤造成严重污染,影响作物产量和品质。
植物源性中药渣生产的有机肥闻起来可能会有中药的味道,其本身营养元素含量很低。还有一些有机肥是用酒糟、酱油糟、醋糟、味精渣、酱糟、酵母渣、薯渣、玉米渣、糖渣、果渣、食用菌渣等食品及饮料加工中的有机废弃物生产的,这样的有机肥料一般都有一股特殊的味道,如果没有特别添加化肥原料,其中氮、磷、钾的含量一般不高。这些废弃物一般都是免费的,用此类原料生产的有机肥质量较差,价格一般不会太高。
通过上述对有机肥生产原料的分析可知,用菜籽饼、大豆饼、花生饼、芝麻饼、油葵饼、棉籽饼、茶籽饼等种植业加工副产物为原料生产的有机肥质量较好。
3.2
从干湿程度分析
NY/T 525—2021要求有机肥产品中水的质量分数≤30%,如果有机肥产品用手摸起来明显潮湿,说明其中水分含量较高。在购买有机肥产品时,首先要查看水分含量,然后根据产品价格进行折算,计算出产品的真实价格。
将有机肥包装袋敞口或者将有机肥裸露在空气中,有机肥很快变潮湿或者粉化,说明含有的营养元素是人为添加的速效化学肥料。因为有机原料一旦脱水干燥后,在裸露的空气中很少能够吸收空气中的水分,除非浸泡在水中。施用有机肥料的主要目的是为土壤中的微生物提供营养物质,使其疏松活化土壤,只有有机原料本身含有的营养物质才能够真正为微生物提供营养。有机物在为微生物提供营养的同时,微生物也将有机质所含有的营养元素分解释放出来,供给植物吸收。因此,只有比较干燥且在空气中又不容易吸潮的有机肥,才是比较好的产品。
3.3
从产品外观形状分析
颗粒状、强度好、大小均匀的有机肥比较好,而粉状、块状或大小不均匀的有机肥不便于施用。粉状产品除了施用不方便外,一般含水量相对较高。颗粒状产品的生产要经过粉碎、造粒、烘干等工艺过程,一般比较干燥。如果原料相同,粉状有机肥产品要比颗粒状的便宜。
3.4
从气味分析
无臭味或者臭味很小,无霉味或者霉味很小,无其他难闻的异味或者异味很小的有机肥是较好的产品。如果有明显的氨气味道,则不是好的有机肥。
3.5
从对土壤污染方面分析
产品中重金属、盐分、蛔虫卵、粪肠杆菌、杂草种子、黄曲霉素的含量均符合NY/T 525—2021中规定的限值,这样的有机肥不会对土壤造成危害,属于好的有机肥产品。
另外,使用经过彻底腐熟发酵或者高温焙烤的有机原料生产的有机肥,机械杂质少,pH越接近中性,在土壤中越容易吸水分散,质量就越好。
4
结语
2017年以来,农业农村部组织在果菜茶种植优势突出、有机肥资源有保障、有机肥施用技术模式成熟、产业发展有一定基础的地方开展试点,集成推广有机肥替代化肥的生产技术模式,构建有机肥替代化肥长效机制。土壤是人类赖以生存和发展的物质基础,耕地质量的优劣关系到农产品品质、国家粮食安全和农业绿色可持续发展。增施有机肥是减少化肥用量、培肥耕地地力、改良土壤物化性能、平衡土壤微生物、提高肥料利用率和提高农产品品质的重要途径。应科学认识有机肥,“有机”不能完全替代“无机”,有机肥与无机肥科学配施才是最有效的措施;在选用有机肥产品时不要购买不合格的产品,避免出现作物减产和土壤污染等问题。