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众所周知,中国占世界耕地的7%,人口占世界人口的22%,7%应对22%,付出的代价则是土壤的过度耗竭。我们更需要健康、肥沃的土壤用于可持续的植物生产,更需要解决畜禽废弃物的资源化利用来保驾动物的可持续生产。面对环境保护、可持续动植物生产加之国家政策的引导,大家的目光更多地汇聚在了商品有机(类)肥料产业,并且坚信它正在成为我们国家的一个新兴肥料产业。 中国每年会有6000万吨养分的农业有机废弃物产生,如果全部还田,至少能节省大约50%的化肥,减少化肥使用,增加有机肥料,也源于为降低土壤所承受的压力。我们国家的耕地质量形势不容乐观,土壤养分转化慢、污染物积累、作物土传病害频发成为了影响耕地质量的三大障碍,其中最核心的问题是土壤生物功能在下降。研究发现,调控(根际)土壤微生物区系对作物高产和安全生产能够起到“四两拨千斤”的作用。就是说微生物对培肥土壤、对作物高产的作用不可估量。问题是如何来调控土壤微生物区系,帮助我们同时实现当季作物高产优质、又能持续保育土壤的双重目标。——沈其荣
据不完全统计,近年来中国登记注册的有机肥企业数量已经超过了3000家,并还在大幅增长,其中用禽畜粪便做有机肥的厂家成为最大的增长极。中国禽畜粪便有机肥已然进入了快速爆发期,其最大的拉动力就在于政策支持。2016年农业部发布《关于推进农业废弃物资源化利用试点的方案》,2016年国务院发布《土壤污染防治行动计划》,2017年农业部印发《开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案》,均提出鼓励农民增施有机肥,对畜禽规模养殖集中区鼓励农作物种植与禽畜粪便综合利用相结合。此后,全国上下随即掀起一波利用禽畜粪便生产有机肥的热潮。有机肥的风口在政策推动下,越聚越大。据悉,目前农业部正在编制禽畜粪便堆肥标准,现已开始征集意见,该标准不仅将对堆肥过程和产品做出细致要求,更指出了禽畜粪便生产有机肥的政策方向:种养结合。中国农业大学资源与环境学院教授参与了该标准的制定,他坦言,规模养殖正在加快发展,但养殖与种植分离成两个主体,养殖的不种地,种地的不养殖,客观上阻隔了粪污还田的通道。他认为,种养结合模式有望成为禽畜粪便有机肥行业未来的发展方向,而正在征求意见的禽畜粪便堆肥标准正是体现了对种养结合的鼓励。
常用的农家肥,主要是指人粪尿、厩肥、堆肥、沤肥、饼肥、草木灰、石灰、老墙泥等。这些农家肥主要特点是:(1)数量巨大。它在农业生产上起着重要的作用,它的来源广泛,可以就地取材,降低农业生产成本。(2)养分。主要为有机态、如氮素呈蛋白质状态存在,磷素呈植酸、核蛋白和卵磷脂状态存在;有机养分绝大多数不能直接被植物吸收利用,因此,农家肥中的肥效比无机肥料缓慢而时间持久。(3)一般含有较多的有机质。农家肥中的有机质在土壤中被微生物分解腐烂放出二氧化碳和生成有机酸,这样可增强植物二氧化碳营养,又可促使土壤难溶性养分的溶解。(4)能改良土壤。农家肥中的有机质在土壤中经过微生物的作用形成腐殖质,腐殖质能促进土壤团粒结构的形成,使土壤疏松,易于耕作。同时热销扬粪车能改善土壤的通透性,有利于土壤微生物的活动,扬粪车促进土壤养分的分解和结构,增强土壤的保水保肥能力。
(1)直接参与植物新陈代谢。植物可以直接吸收简单糖类、氨基酸、腐殖酸等有机物,这些有机物直接参与到植物内部转化、代谢、合成等生物化学过程。(2)提高矿物质元素有效性和肥料利用率。腐殖酸中大量的有机酸类等,使土壤中难溶性矿物质养分转成可溶,有利于同亲脂性和细胞膜亲和,提高矿物质营养元素的有效性。(3)提高作物抗性。腐殖酸中水溶性多糖可调节植物细胞质浓度,降低冰点使植物抗寒,生物碱、酸类物质抵御或杀灭病原菌和有害昆虫,增强植物抗病虫能力。(4)激活、增加土壤有益微生物。腐殖酸为土壤微生物提供了充足的营养,使土壤微生物种群和数量增加。(5)改善土壤理化性质。腐殖酸中的活性有机物和土壤矿物质形成有机胶体,促使土壤团粒结构形成,可全面改善土壤水、肥、气、热状况。可以看出,它的优点是含有非常丰富的有机质、腐殖质和植物搜需要的很多种营养元素。有机肥它可以改良土壤和改善土壤中的重金属,可以提高土壤的结构、提高土壤的营养元素、增强土壤保肥保水能力、调节土壤酸碱度、促进土壤微生物活动、提高土壤养分有效性等都具有良好的作用。
中国地域辽阔,人口众多,有机肥料资源十分丰富。种类多,数量大,是中国农业生产的重要肥源,但它也是农业、畜牧业生产的副产物。可以说,哪里有农业、畜牧业、哪里就有有机肥源。城市中可以利用的有机生活垃圾,主要来自农产品和畜产品。所以农业、畜牧业越发展,有机肥资源就越丰富。根据全国各地区调查,使用的有机肥料就有14类100多种。人粪尿是一项重要有机肥源。平均每个成年人每年粪尿排泄量约为790公斤,折含氮素(N)4.4公斤,磷素(P2O5)1.36公斤,钾素(K2O)1.67公斤。如以人粪收集利用率按60%、人尿30%计算,中国农村人口有9亿,折合为成年人,每年就可积攒人粪尿1600多亿公斤,可为农业生产提供氮素90万吨,磷素28万吨,钾素34万吨。
目前,中国已经成为世界第一大马铃薯生产大国,我国马铃薯总产量位于全球首位,但单产水平却较低,合理的中耕管理施肥能有效提高马铃薯产量和质量,避免长期施肥不当造成的土壤酸碱不平衡、水土流失严重等一系列的环境问题。近年来,国外大多数采用圆盘式撒肥机进行撒肥作业,采用水平或锥形撒肥盘并安装若干个甩肥叶片调节撒肥宽幅,但国外的撒肥机械相对价格昂贵,配件供应不及时,撒肥均匀性有待提高;我国对的研究较晚,现处于初步阶段,现有的机具存在施肥精度不高、肥料抛撒均匀性差等问题,我国大多数变量撒肥机都是圆盘式撒肥机构,且多以水平圆盘为主,对锥盘式撒肥机的结构和相关的理论研究较少。针对现阶段中国大多数撒肥机械在作业过程中存在抛撒不均匀和施肥量调节精度较差、调节时间较长等问题,本文针对进行研究,并对其关键部件进行了设计与试验研究。