沈清清,田 洪,李 蕾,劉 芳,楊緒旺
(文山學(xué)院 生化系,云南 文山 663000)
肥料是一種能提高土壤肥力、為農(nóng)作物提供生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)要素的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料,中國(guó)早在西周時(shí)就已經(jīng)開(kāi)始利用腐爛的雜草作為肥料來(lái)促進(jìn)水稻的增產(chǎn),近代化學(xué)工業(yè)興起前無(wú)論是中、西方,糞肥一直是主要的肥料,自1838年世界上第一種化肥即磷肥誕生后,化學(xué)肥料就開(kāi)始被大規(guī)模推廣和應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。其應(yīng)用大大促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)增收,提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,但同時(shí)化學(xué)肥料的長(zhǎng)期施用也造成了難以挽回的嚴(yán)重后果。目前施用在農(nóng)田中的任何種類(lèi)和形態(tài)的化肥,都不可能完全被植物吸收利用,用量過(guò)大或即使用量正常,因許多自然或人為因素的存在,化肥都會(huì)大量流失,流失的化肥可導(dǎo)致河川、湖泊和內(nèi)海的富營(yíng)養(yǎng)化,飲用水中有毒成分增加;化學(xué)肥料中的某些有害物質(zhì)在自然界中是不可降解的,人類(lèi)作為食物鏈的頂級(jí)消費(fèi)者,勢(shì)必成為最終的受害者;另外化肥的反復(fù)施用,除了使土壤中原有的化學(xué)成分比例失調(diào)、土壤理化性質(zhì)惡化外,還使土壤生態(tài)環(huán)境與結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大改變進(jìn)而嚴(yán)重破壞土壤微生物區(qū)系,導(dǎo)致農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)顯著下降,從而造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的環(huán)境污染。為防止環(huán)境進(jìn)一步惡化,目前國(guó)家相關(guān)部門(mén)已開(kāi)始對(duì)化學(xué)肥料的施用進(jìn)行嚴(yán)格的管理與控制。
1992年聯(lián)合國(guó)在里約熱內(nèi)盧召開(kāi)了“環(huán)境與發(fā)展大會(huì)”,大會(huì)中提出的保護(hù)生態(tài)環(huán)境和提高食品安全性的“有機(jī)農(nóng)業(yè)”思潮影響了許多國(guó)家。英、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家和一些發(fā)展中國(guó)家開(kāi)始意識(shí)到環(huán)境保護(hù)與人類(lèi)的生存和發(fā)展息息相關(guān),良好的自然環(huán)境是保持經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長(zhǎng)、人類(lèi)社會(huì)生活穩(wěn)定安康的基本保障,農(nóng)業(yè)也應(yīng)走可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)農(nóng)業(yè)路線。在這一國(guó)際背景下,我國(guó)決定開(kāi)發(fā)無(wú)污染、無(wú)公害、安全、優(yōu)質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)型的“綠色食品”。在此之后農(nóng)業(yè)部曾多次召開(kāi)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)“綠色食品” 相關(guān)工作的會(huì)議。國(guó)家生態(tài)環(huán)境保護(hù)十大對(duì)策中也明確提出了推廣“生態(tài)農(nóng)業(yè)”的目標(biāo),為了達(dá)到環(huán)境資源保護(hù)和人民健康生活水平等方面提出的更高要求,要求科研人員開(kāi)發(fā)新的生產(chǎn)技術(shù),改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式,克服因化學(xué)肥料、農(nóng)藥等的過(guò)度使用而造成的污染,其中特別注重生產(chǎn)和發(fā)展生物有機(jī)肥料和采用微生物方法防治病蟲(chóng)害,逐步實(shí)現(xiàn)在農(nóng)田里少使用或不使用化肥和化學(xué)殺蟲(chóng)劑。
生物肥料是由一種或數(shù)種具有特殊效能的有益微生物,主要是細(xì)菌經(jīng)過(guò)發(fā)酵而配制成的肥料,簡(jiǎn)稱(chēng)菌肥,又稱(chēng)微生物接種劑,與化肥功效相同,可提供植物生長(zhǎng)的各種營(yíng)養(yǎng)要素。生物肥料施入土壤后,能固定空氣中的氮?dú)?,有效利用土壤中未消耗的含氮化合物,增加土壤有機(jī)物質(zhì),提高土壤肥力;能活化土壤中殘留的磷鉀等化學(xué)物質(zhì),松化土壤,促進(jìn)植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收與利用;能產(chǎn)生利于植物快速生長(zhǎng)的活性物質(zhì);可提高作物抗逆性以及抵御病蟲(chóng)侵害的能力;另外生物肥料還能降低多種有害物質(zhì)如硝酸鹽在作物體內(nèi)的積累,提高農(nóng)產(chǎn)品的蛋白質(zhì)、維生素等營(yíng)養(yǎng)成分的含量和比例。生物肥料的使用改變了過(guò)去因施化肥產(chǎn)生的“瓜不香、果不甜、茶無(wú)味”的情況,改善了農(nóng)產(chǎn)品的品嘗價(jià)值與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,使農(nóng)產(chǎn)品的安全性得到提高。因此生物肥料不僅具有肥料效應(yīng),還具有農(nóng)藥效應(yīng)和生態(tài)環(huán)保效應(yīng),以及人體保健效應(yīng)。[1-2]
首先,化肥主要是利用化學(xué)和物理方法制成,其原料來(lái)源主要是各種礦石資源,因此自然能源耗費(fèi)較大,目前礦石資源價(jià)格上漲使得化肥生產(chǎn)成本漲幅較大;其次,化肥加工過(guò)程排放的各種尾氣和污水對(duì)環(huán)境破壞較大、污染較嚴(yán)重,國(guó)家目前嚴(yán)格規(guī)定工廠廢水、廢氣的排放標(biāo)準(zhǔn),因此化肥產(chǎn)業(yè)相應(yīng)治理成本也有較大增加;再次,目前化肥生產(chǎn)方式效率低下、生產(chǎn)工藝陳舊,浪費(fèi)了大量的勞動(dòng)力;最后,化肥的物流成本較高,農(nóng)民不合理、不科學(xué)的施用化肥均導(dǎo)致化肥的農(nóng)業(yè)成本增加。
生物肥料的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,技術(shù)操作不復(fù)雜,無(wú)需高昂的大型生產(chǎn)設(shè)備,主要以有機(jī)肥和具生活力的微生物為原料進(jìn)行發(fā)酵處理后配制而成,在一般規(guī)模的生產(chǎn)車(chē)間便可投入生產(chǎn),而且投資少、成本低;生物肥料一般只需一次性施入田間,無(wú)需追肥,因此施入量不大,大大節(jié)省了勞力和投資費(fèi)用;另外生物肥料代替或結(jié)合化學(xué)肥料的使用減少了不可再生能源的消耗,同時(shí)也降低了肥料的運(yùn)輸成本。盡管生物肥料無(wú)需大型化生產(chǎn),但并不是沒(méi)有章程的游擊式、作坊式生產(chǎn)。相關(guān)管理部門(mén)已制定了嚴(yán)格的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),中國(guó)NY227-94農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)單位體積生物肥料中必須含有的活菌數(shù)、有效菌數(shù)、含水量、吸附劑細(xì)度、PH值、雜菌率、保質(zhì)期等做出了嚴(yán)格的規(guī)定。生產(chǎn)許可證由農(nóng)業(yè)部審核并發(fā)放,生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的上市必須要有市場(chǎng)準(zhǔn)入證,因此通過(guò)合法渠道購(gòu)買(mǎi)的生物肥料質(zhì)量和效果能得到保證[3]。
由于化學(xué)肥料的生產(chǎn)工藝比較特殊,使其中帶入了一些重金屬、F和As之類(lèi)的有毒有害化學(xué)物質(zhì),土壤中施用的化肥濃度一般較高,故土壤中的有毒有害物質(zhì)日益積累,因此不可避免地對(duì)農(nóng)作物造成毒害,使農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬、硝酸鹽、亞硝酸鹽等化學(xué)物質(zhì)含量超標(biāo)[4]。而生物肥料中的養(yǎng)分主要為微生物制造,不含有害的物質(zhì)或離子,且微生物能分解土壤中的各種生活垃圾及農(nóng)牧業(yè)廢棄物,降解有毒物質(zhì),將無(wú)機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為利于作物生長(zhǎng)的有機(jī)物質(zhì)、優(yōu)化土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu),因此使用生物肥料可逐漸清除施用化肥后土壤中殘留的毒性物質(zhì),改善農(nóng)作物的品質(zhì),不會(huì)因大量施用而造成土壤-作物-人類(lèi)的連鎖污染,減輕對(duì)人體健康的危害。另外與傳統(tǒng)農(nóng)家肥相比,生物肥料具有無(wú)臭、無(wú)病原菌、不含抗生素、荷爾蒙等優(yōu)勢(shì)。因此生物肥料是推行生態(tài)農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)和生產(chǎn)綠色農(nóng)產(chǎn)品的理想肥料。
針對(duì)目前農(nóng)村勞動(dòng)力缺乏的特點(diǎn),以生物肥料為主體的綜合性防治體系,可以只在關(guān)鍵時(shí)期進(jìn)行適當(dāng)病蟲(chóng)害防治,從而降低勞動(dòng)強(qiáng)度并減少工作量,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性。
生物肥料中的微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中可產(chǎn)生大量的抗氧化酶,作物在吸收肥料的同時(shí)也將抗氧化酶吸納,使農(nóng)作物產(chǎn)生耐儲(chǔ)存效應(yīng),產(chǎn)品不容易腐爛、變質(zhì),保質(zhì)期也明顯延長(zhǎng)。因抗氧化酶是生物酶類(lèi),安全無(wú)毒,與使用化學(xué)藥品延長(zhǎng)保存期的方法相比具有較高的安全性,對(duì)人體健康沒(méi)有任何危害。
文山州是云南省生物多樣性資源最為豐富的州市之一,近年來(lái),三七、重樓、石斛、半夏、紅豆杉、肉桂等23個(gè)中藥材品種的種植得到大力發(fā)展,面積達(dá)123萬(wàn)畝。2011年,在政府部門(mén)的規(guī)劃下,文山州提出了全力打造“文山·中國(guó)中藥生物谷”,建設(shè)4大基地、實(shí)施4大工程,力爭(zhēng)到2015年建成200多萬(wàn)畝中藥材生產(chǎn)基地,年產(chǎn)值達(dá)130億元的目標(biāo)。根據(jù)這一目標(biāo),文山州大力研究和實(shí)施無(wú)公害種植技術(shù),建立無(wú)公害保護(hù)體系,使用生物肥料、有機(jī)肥料等綠色藥材專(zhuān)用肥料代替化肥。在此基礎(chǔ)上實(shí)施和建立多品種藥材GAP基地,實(shí)現(xiàn)中藥材生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化是保證綠色藥材生產(chǎn)健康發(fā)展的迫切需要,也是保證政府目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的前提。伴隨這一前提,抓住契機(jī),開(kāi)發(fā)生物肥料產(chǎn)品并產(chǎn)業(yè)化發(fā)展無(wú)疑將獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
另外,文山多樣化的自然條件使得當(dāng)?shù)爻颂烊粍?dòng)植物資源極為豐富外,也蘊(yùn)含了巨大的微生物寶藏,各種真菌、細(xì)菌、放線菌等種類(lèi)豐富多樣,但其中大部分微生物資源尚未開(kāi)發(fā),菌種研究也幾乎空白,這為生物肥料的研發(fā)和創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)并提供了資源優(yōu)勢(shì)。因此在這一科研新沃土進(jìn)行生物肥料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展既可以開(kāi)發(fā)文山州的微生物資源,開(kāi)發(fā)新的生物肥料產(chǎn)品,也可為文山州建立一個(gè)新的科研平臺(tái)和發(fā)展方向。
文山州氣候條件得天獨(dú)厚,四季如春,適宜于植物生長(zhǎng)。文山州8個(gè)縣(市)各自都種植有獨(dú)特的道地藥材、水果、花卉、蔬菜,大部分產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良、性狀顯著,在國(guó)內(nèi)已建立了良好的聲譽(yù),基本已形成穩(wěn)定的生產(chǎn)規(guī)模,開(kāi)辟了相應(yīng)的銷(xiāo)售渠道,但目前大型產(chǎn)業(yè)化的不多,為了獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益,就必須對(duì)外拓展產(chǎn)、銷(xiāo)之路,對(duì)內(nèi)提高產(chǎn)品質(zhì)量,打出無(wú)公害、綠色、有機(jī)產(chǎn)品的王牌。因此用生物肥料替代化學(xué)肥料是保證文山州走綠色農(nóng)業(yè)的首要前提,施用生物肥料將改善文山州道地農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的無(wú)公害化;另外,施用生物肥料還可促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品的增產(chǎn)增收。因此開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)適合當(dāng)?shù)赝寥?、氣候、農(nóng)作物生長(zhǎng)特性等的生物肥料是既經(jīng)濟(jì)又可促進(jìn)地方綠色農(nóng)業(yè)持久發(fā)展途徑,也可解決文山州即將面臨的生物肥料缺口的狀況。
當(dāng)前,我國(guó)已提出將環(huán)境治理與產(chǎn)業(yè)化相結(jié)合的策略,通過(guò)將農(nóng)業(yè)下腳料、大中型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)糞污、工業(yè)有機(jī)廢棄物和城市生活垃圾進(jìn)行資源化加工處理,進(jìn)行廢料-肥料的轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)低成本、高收入的高效有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)。一方面能讓環(huán)境得到改善、另一方面工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活廢污廢料也有了處理渠道和去處,同時(shí)也促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,解決了部分就業(yè)問(wèn)題。文山州農(nóng)畜業(yè)廢棄物和生活垃圾一直是令環(huán)保部門(mén)頭疼、被農(nóng)業(yè)部門(mén)關(guān)注的問(wèn)題,利用微生物資源處理固體有機(jī)廢棄物還可生產(chǎn)出秸稈腐熟劑、畜禽糞便、有機(jī)垃圾發(fā)酵劑等生物肥料,能使廢棄的有機(jī)物得到合理利用,有效地變廢為寶,為生產(chǎn)生物肥料提供源材料,同時(shí)可治理和避免日益嚴(yán)重的環(huán)境污染,更為重要的是滿(mǎn)足了我國(guó)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展和“兩高一優(yōu)”的需要。
目前我國(guó)農(nóng)作物播種面積約20多億畝,年需化肥量約1億4萬(wàn)t,而我國(guó)年產(chǎn)化肥不足1億t,尤其是優(yōu)質(zhì)化肥產(chǎn)量更低;另外雖然中國(guó)的化肥總產(chǎn)量居世界第1位,但由于我國(guó)部分農(nóng)村不合理、不科學(xué)的施用化肥,造成了化肥資源的浪費(fèi),難以滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求,這就給其它新型肥料的使用帶來(lái)了很大的市場(chǎng)空間;同時(shí),化肥是一種高耗能產(chǎn)品,隨著原材料漲價(jià)和環(huán)境污染,許多小型化肥廠瀕臨倒閉,而國(guó)家由于受經(jīng)濟(jì)和能源等諸多條件的限制,目前沒(méi)有能力改造這些化肥廠,因此大大限制了我國(guó)肥料生產(chǎn)總量的增加?;谶@些限制專(zhuān)家們呼吁盡量減少化肥使用量,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中多施用新型生物肥和有機(jī)肥。另一層面上,廣大農(nóng)業(yè)勞動(dòng)者也迫切需要新型肥料來(lái)滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。生物肥料的使用效果雖然已被無(wú)數(shù)的田間實(shí)踐所驗(yàn)證,但是由于相關(guān)科普知識(shí)的宣傳和引導(dǎo)不夠,所以在我國(guó)還沒(méi)有推廣開(kāi)來(lái)。目前,我國(guó)僅有300多家企業(yè)生產(chǎn)生物化肥,年產(chǎn)量為150萬(wàn)t,約占商品肥料使用量的1%左右,銷(xiāo)售額約為40億元,與同期化肥產(chǎn)量相比非常低,如將該數(shù)額與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)施用生物肥料的量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)處于落后地位。據(jù)專(zhuān)家測(cè)算,我國(guó)生物肥料的市場(chǎng)前景極為廣闊[5]。文山州所處的云南省是農(nóng)業(yè)大省、各地州都有富有地方特色的農(nóng)產(chǎn)品銷(xiāo)往省內(nèi)、省外乃至國(guó)外。例如著名的云南普洱茶、玉溪煙草、紅河燈盞花等產(chǎn)量很大。因此對(duì)生物肥料的需求量也比較大。另外,文山州與越南接壤,越南是以農(nóng)業(yè)為主的國(guó)家,對(duì)肥料的需求也較大,2011年,越南市場(chǎng)化肥總需求量為850萬(wàn)t,國(guó)內(nèi)產(chǎn)量?jī)H能滿(mǎn)足68%的需求,其余仍需進(jìn)口[6]。因此文山州特殊的地理優(yōu)勢(shì)為其發(fā)展生物肥料產(chǎn)業(yè)提供了廣闊的銷(xiāo)售市場(chǎng)。
文山州還可發(fā)展生物肥料產(chǎn)業(yè)與中藥材產(chǎn)業(yè)形成產(chǎn)業(yè)互補(bǔ),在化肥價(jià)格暴漲的今天,實(shí)現(xiàn)生物肥料自給自足。為大面積種植中藥材提供安全、綠色、經(jīng)濟(jì)的生物肥料,既保證自己產(chǎn)品的銷(xiāo)量,也使文山州道地藥材產(chǎn)品的安全性和品質(zhì)得以保障。中藥材產(chǎn)業(yè)中藥劑提取后剩余的藥渣、廢料也可作為生物肥料的源材料。兩種產(chǎn)業(yè)互相補(bǔ)充,實(shí)現(xiàn)雙贏產(chǎn)業(yè)化,為企業(yè)帶來(lái)了雙重的經(jīng)濟(jì)效益。
盡管目前生物肥料的比例在商品肥料中的比例較低,但已有越來(lái)越多的投資人意識(shí)到生物肥料的商業(yè)潛力和其蘊(yùn)含的不可低估的價(jià)值,許多企業(yè)已開(kāi)始投入生產(chǎn)或準(zhǔn)備投產(chǎn),科研人員研發(fā)出的生物肥料品種也日益豐富,再加上一些不合法或另類(lèi)渠道的生物化肥的生產(chǎn),使得該產(chǎn)業(yè)必將面臨劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。文山州要在這一行業(yè)中嶄露頭角、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力就必須拓展生物肥料的產(chǎn)品類(lèi)型,研發(fā)出獨(dú)特與高效的新產(chǎn)品。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售量較大的幾種生物肥料施用效果仍然受到土壤、氣候等條件的限制。因此文山州生物肥料開(kāi)發(fā)研究的目標(biāo)和方向應(yīng)是顯著提高其適應(yīng)性,在此基礎(chǔ)上不斷開(kāi)發(fā)出應(yīng)用范圍更廣的新產(chǎn)品;在生物肥料單一產(chǎn)品中加入多種類(lèi)型的微生物,由單一劑型品種向多元化產(chǎn)品轉(zhuǎn)化,增強(qiáng)其微生物的活性與協(xié)同生長(zhǎng)的能力,使其具有比較全面的功效;拓寬產(chǎn)品的適宜范圍,或研發(fā)出適合不同地區(qū)、地域的配套產(chǎn)品??傊褪情_(kāi)發(fā)出復(fù)合型、高效性與廣譜型的產(chǎn)品,生產(chǎn)出液體劑型、草炭載體粉劑、顆粒劑型、凍干劑型、礦油封面劑型等適應(yīng)不同條件的生物肥料類(lèi)型,使文山州生物肥料產(chǎn)業(yè)初露鋒芒時(shí)便顯現(xiàn)出強(qiáng)有力的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
生物肥料產(chǎn)業(yè)在文山州要得到順利發(fā)展,首先需要政府投入資金支持科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)對(duì)微生物資源的研發(fā),大量篩選和分離微生物菌種,獲得有效的微生物資源;成立科研團(tuán)隊(duì),利用微生物發(fā)酵工農(nóng)業(yè)廢料,反復(fù)研發(fā)驗(yàn)證;政府劃分中藥材試驗(yàn)田,按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)反復(fù)試驗(yàn),成效驗(yàn)收和毒性理化鑒定和評(píng)價(jià);最后招商引資投入生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。另外,生物肥料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要由低級(jí)向高級(jí)、由低效向高效方向發(fā)展。
文山生物肥料的工業(yè)化生產(chǎn)和商品化供應(yīng),對(duì)于實(shí)現(xiàn)文山州地方社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的良性循環(huán)和多贏的目標(biāo),具有極其重要的意義和廣闊的市場(chǎng)前景。
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