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(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％2．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3．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%表7畜、禽粪中主要大量营养元素和微量元素含量注：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。4．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。(二)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％3．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的热量，属热性肥料。表9各龄蚕的新鲜粪养分含量％，风干物4，海鸟粪海鸟粪是海鸟的粪便、尸体、剩余食物及枯枝落叶等的混合物，经长期堆积分解而形成的有机肥料。产于海岛区海鸟群居的场所，按其形成条件和养分种类可分为氮质海鸟粪和磷质海鸟粪两类。前者多在炎热干旱的条件下形成，鸟粪中的有机质和氮素不易分解，含氮量4％一8％，有的高达13％。氮素形态以尿酸为主，较易分解。后者多在高温多雨的条件下形成，鸟粪中的有机质易矿化，氮素转化为硝酸盐后被淋失，钾素也随降雨流失，磷酸盐被淋洗到下层，与土壤中的钙结合形成羟磷灰石而逐步聚集，故磷质海鸟粪以磷为主，含有少量有机质和氮钾，又可称为“鸟粪磷矿”，可作为磷肥施用。我国西沙群岛约有100万t的磷质海鸟粪，质量较好，其水溶性磷的含量高于一般沉积磷矿(表lO)，是重要的磷矿资源。表10西沙群岛鸟粪磷矿的养分含量％(三)厩肥1．厩肥的成分和性质厩肥是家畜粪尿、垫料和饲料残屑的混合物经腐熟而成的肥料。我国北方中多以土为垫料，故称为“土粪”或“圈粪”，南方多以秸秆或青；草为垫料。故称为“草粪”或“栏粪”。厩肥中含有丰富的有机质和各种养分(表11，表12)，属完全肥料。表11厩肥的平均肥分％表12厩肥中微量元素含量mg·kg-1，干基华北农村的土粪含有机质在10％以内，N为0.26％±0.14％．P2O5为0.3l％±0.17％，K20为0.77％±0.31％，影响厩肥质量的因素较多，主要有饲料的种类及配比，垫料的种类和用量，因此各地厩肥的质量相差较大。厩肥中的氮、磷大部分呈有机态，当季利用率不高。但肥效持久，最宜做基肥施用。2．厩肥的积制和腐熟积制厩肥的方式有坑式、平地式。厩肥施用前尚需堆积，使之腐熟，堆积方法则有紧密堆积法、疏松堆积法和紧密疏松堆积法等，其腐熟实质完全相同。厩肥堆腐是厩肥中有机物质，在数种微生物的相继作用下，进行矿质化和腐殖质化两个对立统一的过程。前者是复杂有机物逐步分解成为简单化合物，即养分有效化过程；后者是分解的中间产物重新合成腐殖质。即腐殖化过程，这是有机肥料腐熟的普遍规律。矿质化过程：众所周知，厩肥中的有机物包括淀粉、糖类、纤维素、半纤维素、木质素、果胶类物质等不含氮的有机物；尿素、马尿酸、尿酸、蛋白质等含氮有机物；核酸、植素、磷脂等含磷有机物以及胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸等含硫有机物。在好气或嫌气条件下，各类有机物质经逐步分解，放出热量，形成一些中间产物、水和二氧化碳等。最后释放出其中含有的氮、磷、硫等养分。腐殖化过程：这一过程极为复杂，迄今尚未研究清楚。通常认为可分两个阶段第一阶段是厩肥在矿质化过程中，部分有机物可能形成腐殖质中的若干组成分，其中主要有芳香族化合物，氨基酸或肽等含氮化合物及糖类物质等；第二阶段是利用已形成的上述化合物，经脱水缩合等一系列步骤形成腐殖质。3．厩肥腐熟的特征新鲜厩肥(或称生粪)在矿质化和腐殖质化过程中，外部形态上会发生一系列明显变化。通常可将厩肥腐熟分为生粪、半腐熟、腐熟和过劲4个阶段(图1)。当厩肥进入牛腐熟阶段时，有机物已部分矿质化，材料变软，并带有霉烂味，此时腐殖化过程比矿质化过程弱，形成的腐殖质较少，厩肥呈棕色，此阶段的形态特征可概括为“软、霉、棕”。在水气热适宜的条件下，继续进行矿质化和腐殖化。当进入腐熟阶段时，有机物已变烂，含氮有机物形成较多的氨而使厩肥有臭味，腐殖化过程较强烈，形成了较多的腐殖质而显黑色。此阶段的形态特征可概括为“烂、臭、黑”。腐熟阶段的厩肥再继续分解而进人过劲阶段，此时有机物和新形成的腐殖质将被彻底分解，厩肥几乎呈粉末状，同时伴有白色的放线菌菌落，肥料由黑色变为灰白色，并有特殊的泥土味，此时的形态特征可概括为“粉、土、灰”，肥效已大受损失。实践中应严防厩肥进入过劲阶段，半腐熟和腐熟时即可施用，否则应采取压紧肥堆、加水、密封等方式，抑制微生物的活动阻止其继续分解，以防厩肥肥分大量损失。三、饼肥、菇渣或糠醛渣类(一)饼肥饼肥是含油较多的种子提取油分后的残渣，俗名油饼，又叫油枯。它含有丰富的营养成分，做肥料用时称为饼肥。这类资源应提倡过腹还田和综合利用。我国的饼肥主要有大豆饼、菜子饼、花生饼、茶子饼、柏子饼等，饼中含有了5％一85％的有机质，氮(N)为L1％一7.0％，磷(P2O5)为0.4％一3.0％，钾(K20)为0.9％～2.1％，还含有蛋白质及氨基酸等(表13