54生物有机肥料的主要原料种类与性质

生物有机肥料的主要原料种类与性质一、秸秆类随着复种指数的提高，优质良种的出现，施肥量的增加，栽培技术和栽培条件的改善等，农作物的产量会随之提高，秸秆的数量相应增多，它是重要的有机肥源之一。(一)秸秆的成分秸秆含有作物生长必需的无机营养成分(表1，表2)，属完全肥料。N、P2O5、K20表1:主要作物秸秆中几种营养元素的含量秸秆种类几种营养元素的含量(占干物重的%)NP2O5K20CaS麦秆0.50~0.670.2~0.340.53~0.600.16~0.330.123稻草0.630.110.850.16~0.440.112~0.189玉米秸0.43~0.500.38~0.401.670.39~0.800.203豆秸1.30.30.50.79~1.500.227油菜秸0.560.251.13----0.348表2一些作物秸秆的微量元素含量mg/kg(60摄氏度或80摄氏度烘干做基础)类别作物铁(Fe)锰(Mn)铜(Cu)锌(Zn)硼(B)豆类紫苜蓿130~100010~1204~514~1104~30红苜蓿100~130025~5406~2024~7036胡枝子100~100050~420------------谷类大麦秆----7------------玉米穗轴160~19050~2702~95~80----玉米叶--------8~17--------燕麦秆60~3704~16603~544~200----蔬菜甜菜(根)70~28020~1006~2725~69----卷心莱11~3005~4403~28----37水果梨(叶)40~35020~170----14~55----苹果(叶)40~54017~2204~306~4012~110不同种类秸秆含有的养分数量有差异，通常豆科作物和油料作物的秸秆含氮较多；旱生禾谷类作物的秸秆含钾较多；水稻茎叶中含硅丰富；油菜秸秆含硫较多，施用时应注意这些特点。秸秆中的养分绝大部分为有机态，经矿化后方能被作物吸收利用，因此肥效稳长。秸秆中的有机成分主要是纤维素、木质素、蛋白质、淀粉等(表3)，还含有一定数量的氨基酸，其中以纤维素和半纤维素为主，木质素和蛋白质等次之。表3几种作物秸秆的有机成分%种类灰分纤维素脂肪蛋白质木质素水稻17.835.03.823.287.95冬小麦4.334.30.673.0021.2燕麦4.835.42.024.7020.4玉米6.230.60.773.5014.8玉米芯1.837.71.372.1114.7豆科干草6.128.52.009.3128.3(二)秸秆分解的一般规律秸秆分解是微生物学过程，首先在白霉菌和无芽孢细菌为主的微生物作用下，分解水溶性物质和淀粉等；然后逐步过渡到以芽孢细菌和纤维分解菌为主的微生物区系，分解蛋白质、果胶类物质和纤维素等；后期在以放线菌和某些真菌为主的微生物作用下，主要分解木质素、单宁和蜡质等难分解的物质。故初期分解迅速，在适宜的条件下，分解强度较大的时期可维持12～45d，然后转入缓慢分解时期，如玉米秸，无论是在水浇地还是旱地，或是否调节碳氮比，只要环境条件适宜时，第一个月内分解最快，而后逐步减慢。(三)影响秸秆分解的因素1.化学组成在秸秆组分中，水溶性和苯醇溶性物质以及蛋白质物质分解最快，半纤维素次之，纤维素再次之，木质素最难分解。2．秸秆的碳氮比总体看，在相同条件下。C／N窄的分解快，腐殖化系数小；反之，分解较慢，但腐殖化系数较大。随着秸秆C/N的比值降低，分解速度加快，有机氮矿化增加，例如，成熟三叶草、羽扇豆、豌豆荚和苜蓿的C/N分别为26:1、20:1、13:1和12.7:1，施人土壤6个月后有机氮的矿化率则分别为14％、18％、40.5％和37.8％，二者呈明显负相关关系。3．土壤条件作物秸秆在土壤中的矿化和腐殖化过程，受土壤物理、化学和生物学性质直接或间接的影响，其中尤以温度和水分最为突出。土壤温度不但影响微生物的区系组成和活性，而且也影响酶的活性，一般田间在7—37℃范围内，不但淀粉和纤维素的分解迅速，而且木质素也开始被氧化。土温过低或过高都会抑制土壤中微生物的活动与酶的活性。在20～30℃时植物残体分解最快，低于l0℃分解较弱，到5℃时则基本上不分解。温度对秸秆前期分解的影响比水分明显。土壤水分以田间持水量的80％左右(含水量为20％～30％)最有利于秸秆的腐解，此时土壤中的CO2释放量最高，肥土、瘦土均如此。含水量过高或过低均不利于秸秆的分解。同类土壤中，水分适当有利于分解，腐殖化系数较小。影响秸秆分解的因素还有秸秆的数量、细碎程度、耕埋深度等。用量适中，比较细碎，全部埋人土中并分布均匀，土壤墒情好均有利于分解；反之，分解缓慢。二、粪尿类和厩肥二、粪尿类和厩肥粪尿类和厩肥一直是我国普遍施用的重要有机肥之一，其数量很大。据统计，1980年，猪粪、羊粪、牛粪和禽粪提供的N、P2O5、K20分别相当于1979年全国N、P、K化肥销售量的1.94倍、3.05倍和136.6倍。1995年，我国产生的猪粪、羊粪、牛粪、禽粪折合成养分，则N为715万t、P2O5为547万t和K20为424万t。这类肥源的数量将随着人口的增加和畜牧业的发展而增加，如能按其特性加以科学利用，对农业生产的发展具有重要作用。(一)人粪尿1．人粪人粪是食物经消化后未被吸收排出体外的物质，主要是纤维素和半纤维素、脂肪和脂肪酸、蛋白质和分解蛋白、氨基酸、各类酶，粪胆质及少量粪臭质吲哚、硫化氢、丁酸等臭味物质。约含5％的灰分，主要是硅酸盐、碳酸盐、氯化物及钙、镁、钾、钠等盐类。还含有大量已死亡的和活的微生物和寄生虫卵等。新鲜的人粪尿常显中性反应。此外还含有一定数量植物必需的多种养分，且多以有机态存在，由于C/N小，易分解，能较快地供应养分(表4)。表4人粪尿的养分含量％项目水分有机质矿物质NP2O5K20CaOC/N人粪75.022.12.91.51.10.51.07.3人尿97.02.01.00.60.10.20.31.32．人尿人尿是被消化后并参与新陈代谢后排出的液体，主要成分为水和水溶性物质。其中尿素占1％～2％，氯化钠约占1％，还有少量肌酸酐(C4H7N3O)、氨基酸、磷酸盐、铵盐等。此外，还有微量的生长素(如吲哚乙酸)和微量元素等。由于含有机酸和酸性磷酸盐(如KH2PO4，NaH2PO4等)，故显弱酸性。人尿含有植物必需的养分，惟有浓度不及粪高，但养分的总量并不低。而且尿中的养分为速效性的所含氮素中尿素态氮占87.0％，铵态氮占4.3％，分解较慢的肌酸态氮、马尿酸态氮、尿酸态氮和其他形态氮分别占3.6％，0.5％，0.8％和3.8％。故应重视尿的收集和利用。由上可知，人粪尿是含有机质较少的、偏氮的、速效性的有机肥料，习惯上作为氮肥施用。由于粪便中含有大肠杆菌等病原微生物及寄生虫卵，施用前，必需进行无害化处理。一般是在化粪池里进行厌氧发酵。（二)家畜粪便1．排泄量家畜的排泄量主要与家畜种类有关(表5)。牲畜的年龄、服役情况及饲料状况对其也有影响。由于猪繁殖快、数量多，因此粪尿的绝对量较大。表5猪、牛、马、羊的撑泄量kg／头种类项目排泄量每天每年猪粪3.5125.尿4.81750合计8.33000牛粪15.05475尿10.03550合计25.09125马粪10.03650尿5.01825合计15.05475羊粪1.5547.5尿0.5182.5合计2.07302．家畜粪尿的养分含量及其形态畜粪是饲料经消化后排出的物质，其成分主要是纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质及其分解产物，如脂肪酸、有机酸以及某些无机盐类。尿是经消化吸收后排出的液体，其成分是水和水溶性物质，主要含有尿素、尿酸、马尿酸和钾、钠、钙和镁的无机盐。粪尿中含有一定数量的有机质和氮磷钾及微量元素等(表6，表7)，还含钙0.11％一3.4％，镁0.07％～0.26％，硫0.05％—0.28％等。表6家畜粪尿的养分含量%水分有机质NP2O5K20猪粪8215.00.560.400.44尿922.50.120.120.95牛粪8314.50.320.250.15尿943.00.500.030.65马粪7620.00.550.300.24尿906.51.200.011.50羊粪6528.00.650.500.25尿877.21.400.032.10表7畜、禽粪中主要大量营养元素和微量元素含量项目牛粪猪粪羊粪鸡粪全氮／％1.732.912.232.82水解氮／(mg·kg-1)2000414021207350NH：—N／(mg·kg-1)1590262010406410全磷／％0.831.330.781.22有效磷／(mg·kg-1)2900314043106110有效磷占全磷／％35245551全钾／％0.741.000.781.40速效钾／(mg·kg-1)5490728043306750有效钾占全钾／％80735648全硼量22.821.730.824.0有效硼2.72.65.03.0全锌量187199146130有效锌11.916.232.229.0全锰量355261172141有效锰62.955.519.014.9全钼量3.73.03.44.2有效钼n.dn.dn.dn.d全铁量1952184519211901有效铁69.326019.229.3全铜量16.750.023.013.0有效铜3.49.05.03.3注：微量元素含量为mg/kg.粪尿中的养分形态，除钾素外，绝大部分为有机态。畜尿中含易分解的尿素不多，难分解的马尿酸和尿酸等较多，故其肥效较慢，必须腐熟后施用，尤其是牛尿。畜尿中还含有多种盐类和生长素。畜粪中富含有机质，从家畜粪的有机组成看，总腐殖质和阳离子交换量均较高，其中尤以猪粪的质量为优。畜粪中还含有可溶性糖、氨基酸、核酸等有机养料与酶类，是无机肥料所无法比拟的。3．不同畜粪的特点(1)猪粪。由于猪的饲料相对较细，粪中纤维素较少，含蜡质较多，质地较细，C/N较低。但含水量较多，纤维分解菌少，分解较慢，产生的热量较少。阳离子交换量高，吸附能力较强。(2)牛粪。牛是反刍动物，饲料可反复消化，粪质细密，含水量大。C/N约21:1，分解比猪粪慢，腐熟过程中产生的热量少，故有冷性肥料之称。(3)马粪和羊粪。马粪疏松多孔，纤维素含量高，并含有较多的高温纤维分解细菌，C/N约为13:1，含水分较少，腐熟过程中能产生较多的热量，故有热性肥料之称。羊粪的性质与马粪相似，粪干燥而致密，C／N约12:1，也属热性肥料。(三)其他动物粪肥1．兔粪兔粪含有丰富的有机质和各种养分，可作饲料和肥料。有报道指出，兔粪含有机质20.47％，全磷0.68％，全钾0.58％，全氮3.32％，其中蛋白态氮3.14％，碱解性氮2387mg·kg-1，铵态氮1827mg·kg-1。兔粪中氮多钾少，尿中氮少钾多，C／N窄，易腐熟，在腐解过程中能产生较多的热量属热性肥料。还含有蔗糖、阿拉伯糖、果糖、葡萄糖及氨基酸、核糖核酸和脱氧核糖核酸等，为作物提供有机养料。兔粪多用于茶、桑、瓜、果树及蔬菜等作物。2．禽粪禽粪通常指鸡、鸭、鹅的排泄物，其数量取决于饲养量及其排泄量，每只鸡、鸭、鹅和鸽的年平均排泄量分别为5～7.5kg，7.5～10kg，12.5～15.0kg及2～3kg。禽粪中含有丰富的养分和较多的有机质(表8)。按干重计，还含有3％～6％的钙，1％～3％的镁和微量元素。绝大部分养分为有机态，肥效稳长，表8新鲜禽粪中的养分平均含量％项目水分有机质NP2O5K20鸡粪50.525.51.631.540.85鸭粪56.626.21.101.400.62鹅粪77.123.40.550.500.95鸽粪51.030.81.761.781.003．蚕沙我国利用蚕沙做肥料已有2000多年的历史，古代就有“蚕矢熟粪”的记载。蚕沙是蚕粪、幼蚕脱的皮及残余桑叶碎屑的混合物，其成分受蚕龄、桑叶品质的影响。各龄蚕沙的养分不同(表9)，蚕沙的特点是有机物丰富和养分浓度高。所含氮素主要是尿酸态，C/N窄，易分解，腐熟过程中能产生较多