生物有機(jī)肥在兵團(tuán)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與展望

劉軍林 劉艦林 劉福元 羅志根 金敏

摘要?新疆是傳統(tǒng)的畜牧養(yǎng)殖區(qū)，也是大農(nóng)業(yè)耕種區(qū)，新疆兵團(tuán)更是大農(nóng)業(yè)的代表。在新疆兵團(tuán)大面積推廣生物有機(jī)肥是生態(tài)文明建設(shè)、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、農(nóng)產(chǎn)品安全的需要，更是歷史發(fā)展的必然。2018年度兵團(tuán)年內(nèi)牲畜出欄增長(zhǎng)11.3%，大量的牲畜糞便為有機(jī)肥、生物有機(jī)肥提供了原料資源，為兵團(tuán)大農(nóng)業(yè)推廣應(yīng)用生物有機(jī)肥提供了基礎(chǔ)。隨著綠色有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品的深入人心，化肥零增長(zhǎng)計(jì)劃的實(shí)施，有機(jī)肥行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，新工藝、新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，在兵團(tuán)發(fā)展生物有機(jī)肥前景很好。

關(guān)鍵詞?生物有機(jī)肥;兵團(tuán);應(yīng)用與展望

中圖分類號(hào)?S144?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A

文章編號(hào)?0517-6611（2020）14-0083-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.14.022

Abstract?Xinjiang is a traditional animal husbandry area and a large-scale farming area. The Xinjiang Production and Construction Corps is a representative of large-scale agriculture. The large-scale promotion of bio-organic fertilizer in the Xinjiang Production and Construction Corps is not only necessary for the construction of ecological civilization， sustainable agricultural development and safety of agricultural products， but also inevitable for the historical development. In 2018， the production of livestock in the Xinjiang Production and Construction?Corps increased by 11.3%， a large amount of animal manure provides raw material for organic fertilizer and bio-organic fertilizer. It also provides a basis for the popularization and application of biological organic fertilizer in large agriculture of the Xinjiang Production and Construction Corps. With the popularization of green organic agricultural products， the implementation of chemical fertilizer zero growth plan， the transformation and upgrading of organic fertilizer industry， the emergence of new technology and new products， the development of biological organic fertilizer in the Corps has a bright future.

Key words?Microbial organic fertilizer;The Xinjiang Production and Construction Corps;Application and prospect

新疆耕地面積大，僅兵團(tuán)就有耕地面積136.277萬(wàn)hm2[1]。多年來(lái)，兵團(tuán)農(nóng)業(yè)施肥存在有機(jī)肥料與化肥施肥不平衡、作物品種間肥料投入不平衡、化肥施用不合理、土壤有機(jī)質(zhì)持續(xù)減少等問(wèn)題。目前，我國(guó)的土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為1.8%，西方發(fā)達(dá)國(guó)家則為3.5%，要發(fā)展綠色有機(jī)農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量品質(zhì)，提高土壤整體地力是需要解決的主要問(wèn)題。質(zhì)量較高的土壤是物理性、生物性和化學(xué)性都很好的土壤，它具有較好的排水性、透氣性、保水性和保肥性，能為微生物的繁殖生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的環(huán)境。

農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY884—2012將生物有機(jī)肥（microbial organic fertilizer） 定義為： 添加具有特定功能微生物，并經(jīng)過(guò)發(fā)酵腐熟形成的一類兼具微生物肥和有機(jī)肥效應(yīng)的肥料[2]。據(jù)此，生物有機(jī)肥應(yīng)該同時(shí)具備特定微生物的功能和有機(jī)肥的作用。微生物的功能要通過(guò)功能性的微生物來(lái)實(shí)現(xiàn)，生物有機(jī)肥的效應(yīng)通過(guò)生物有機(jī)肥的有機(jī)質(zhì)載體來(lái)實(shí)現(xiàn)。有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于植物或動(dòng)物殘?bào)w，經(jīng)過(guò)發(fā)酵腐熟的含碳有機(jī)物料，畜禽糞便也是其主要來(lái)源之一。兵團(tuán)大量的畜禽糞便是發(fā)酵制作有機(jī)肥的物質(zhì)基礎(chǔ)，發(fā)展生物有機(jī)肥對(duì)于提高兵團(tuán)土壤的理化性質(zhì)和生物性質(zhì)有積極的促進(jìn)作用。

1?兵團(tuán)生物有機(jī)肥的原料

1.1?兵團(tuán)農(nóng)田的農(nóng)業(yè)廢棄物?兵團(tuán)農(nóng)業(yè)主要種植棉花、谷物、工業(yè)用番茄、辣椒、甜菜，以及玉米、食用菌等，可以用于發(fā)酵制作有機(jī)肥的原料主要有：秸稈、番茄渣、甜菜渣、菌渣等。對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物可以通過(guò)收集、粉碎、添加菌劑、發(fā)酵等加以利用。缺點(diǎn)是要有專業(yè)的人員進(jìn)行收集、發(fā)酵處理，在運(yùn)輸、場(chǎng)地、人員等方面存在一定困難，成本問(wèn)題也是需要加以解決的問(wèn)題。農(nóng)業(yè)廢棄物中含有豐富的作物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素和有機(jī)養(yǎng)分，用農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)有機(jī)肥不僅能夠減少資源浪費(fèi)、保護(hù)環(huán)境，還可以降低生物有機(jī)肥的成本，提高土壤基礎(chǔ)地力、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。

1.2?畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞污

2018年，兵團(tuán)年內(nèi)牲畜出欄增長(zhǎng)11.3%，肉類總產(chǎn)量增長(zhǎng)6.4%[1]，大量的牲畜糞便為有機(jī)肥、生物有機(jī)肥提供了原料資源，為兵團(tuán)大農(nóng)業(yè)推廣應(yīng)用生物有機(jī)肥提供基礎(chǔ)。據(jù)估算，全國(guó)畜禽糞污年產(chǎn)生量約38億t，綜合利用率不足60%，已成為農(nóng)業(yè)污染的主要來(lái)源。畜禽糞污未經(jīng)處理直接排放，對(duì)大氣、水及土壤都會(huì)造成嚴(yán)重的污染，對(duì)人和動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育也有一定危害。要借鑒先進(jìn)的處理理念、技術(shù)和方法綜合處理畜禽糞污，因地制宜的制定出本地區(qū)適宜的畜禽糞污“四化”處理方案，保護(hù)環(huán)境[3]。畜禽糞污處理生產(chǎn)生物有機(jī)肥是糞污處理的重要途徑，能夠形成一條以“畜禽糞污—生物有機(jī)肥—作物”為循環(huán)模式的可持續(xù)發(fā)展道路。畜禽糞便富含有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，利用高溫好氧堆肥技術(shù)對(duì)畜禽糞便處理后，加入功能性微生物菌劑便可制成生物有機(jī)肥[4]。高溫好氧堆肥技術(shù)利用微生物在一定的溫度、濕度和pH 條件下，將可生物降解的有機(jī)固體廢棄物分解為相對(duì)穩(wěn)定的腐殖質(zhì)。對(duì)于有機(jī)液體廢棄物，如畜禽養(yǎng)殖廢水、糞尿等，則通過(guò)厭氧發(fā)酵、沼氣工程等進(jìn)行處理，得到沼氣、沼渣、沼液。沼氣可以炊事、提供熱水，沼渣可以添加到有機(jī)肥中進(jìn)行二次發(fā)酵制作生物有機(jī)肥，沼液可以通過(guò)添加微量元素、生物菌劑等制成液體生物有機(jī)肥。

2?生物有機(jī)肥的工藝及作用

2.1?生物有機(jī)肥的現(xiàn)狀

近年來(lái)，新疆農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平不斷提高，兵團(tuán)的農(nóng)業(yè)也進(jìn)入提質(zhì)增效階段。人們更加重視生態(tài)農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)，對(duì)生物有機(jī)肥的認(rèn)識(shí)也不斷提高。隨著綠色有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品的深入人心，化肥零增長(zhǎng)計(jì)劃的實(shí)施，有機(jī)肥行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，新工藝、新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，在兵團(tuán)發(fā)展生物有機(jī)肥前途光明。

目前，新疆擁有近百家有機(jī)肥生產(chǎn)廠家，其中相當(dāng)一部分生產(chǎn)規(guī)模較小，且技術(shù)含量較低;規(guī)模較大的生物有機(jī)肥廠近10家。2017年度兵團(tuán)肥料（fertilizers）支出92.95億元，其中化學(xué)肥料（chemical fertilizers）支出55.17億元[1]，化肥零增長(zhǎng)計(jì)劃的實(shí)施，將進(jìn)一步激發(fā)有機(jī)肥市場(chǎng)，促進(jìn)生物有機(jī)肥、功能性肥料的發(fā)展。新疆現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)大部分沒有菌種生產(chǎn)條件，而且各廠家的生產(chǎn)條件、技術(shù)水平及生產(chǎn)工藝不盡相同，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。一般畜禽糞污制成的生物有機(jī)肥菌種采取購(gòu)買方式，常用的微生物發(fā)酵菌劑有EM、酵素菌、BM等。

2.2?生物有機(jī)肥的生產(chǎn)工藝

生物有機(jī)肥質(zhì)量的優(yōu)劣主要取決于其中所含益生菌的作用強(qiáng)度和活菌數(shù)量，一般生物有機(jī)肥的生產(chǎn)中通常使用活性強(qiáng)且耐高溫、高滲、干旱等抗逆性較強(qiáng)的菌種，且在生產(chǎn)過(guò)程中要考慮各種菌劑之間的相互作用，不可隨意混合[5]。根據(jù)微生物在生產(chǎn)中的作用可分為發(fā)酵菌和功能菌。發(fā)酵菌多由復(fù)合菌系組成，具有促進(jìn)物料分解、腐熟、除臭的功能，常用菌種有酵母菌、光合細(xì)菌、乳酸菌、放線菌、青霉、木霉、根霉等;功能菌是指能在產(chǎn)品中發(fā)揮特定肥料效應(yīng)的微生物，以固氮菌、解磷菌、硅酸鹽細(xì)菌等為主，在物料腐熟后加入[6]。

生物有機(jī)肥的生產(chǎn)主要包括厭氧發(fā)酵促進(jìn)物料腐熟過(guò)程、添加功能菌二次發(fā)酵過(guò)程等。新疆的糞污處理制造生物有機(jī)肥工藝一般包括：先對(duì)糞污進(jìn)行預(yù)處理、固液分離，分別對(duì)固體、液體部分進(jìn)行發(fā)酵分解，液體部分經(jīng)厭氧發(fā)酵生成沼氣、沼渣、沼液;固體部分通過(guò)高溫好氧堆肥技術(shù)進(jìn)行腐熟，腐熟后通過(guò)篩選、檢測(cè)，添加固氮菌、解磷菌、解鉀菌等復(fù)合功能菌群進(jìn)行二次發(fā)酵，通過(guò)控制發(fā)酵條件提高產(chǎn)品中的有益活菌數(shù)，提高肥效，制成生物有機(jī)肥。糞污處理制造生物有機(jī)肥工藝見圖1。

新疆的有機(jī)肥生產(chǎn)工藝還有：風(fēng)化煤發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥、發(fā)酵倉(cāng)好氧深層發(fā)酵、有機(jī)生物小分子螯合技術(shù)、包裹技術(shù)等生產(chǎn)工藝。新疆的生物有機(jī)肥市場(chǎng)空間巨大，各企業(yè)都發(fā)揮各自的區(qū)域優(yōu)勢(shì)、資源優(yōu)勢(shì)、人才科技優(yōu)勢(shì)等，生產(chǎn)有針對(duì)性、適合當(dāng)?shù)厥┯玫挠袡C(jī)肥產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)。新疆作為種植業(yè)和畜牧業(yè)大省，擁有發(fā)展有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)的良好基礎(chǔ)[7]，各種生物有機(jī)肥的生產(chǎn)工藝均應(yīng)以資源節(jié)約、環(huán)境友好、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展為目的，展開生產(chǎn)銷售。

2.3?生物有機(jī)肥的作用

2.3.1?提高作物產(chǎn)量。生物有機(jī)肥處理能明顯增加土壤微生物量碳和微生物量氮含量，同時(shí)，生物有機(jī)肥富含多種生理活性物質(zhì)，如維生素、氨基酸、赤霉素等生理活性物質(zhì)，也可明顯促進(jìn)作物根系的生長(zhǎng)發(fā)育，提高作物產(chǎn)量;其次，生物有機(jī)肥有固氮、解磷、解鉀功能，能夠部分利用空氣中的氮，通過(guò)有益菌生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生相應(yīng)的酶和酸，可對(duì)土壤中難溶性的磷、鉀肥進(jìn)行分解，從而成為植物所能吸收的磷鉀肥。因此能夠大大提高作物對(duì)肥料的利用率，從而減少肥料的施用量。

2.3.2?提高作物品質(zhì)。

生物有機(jī)肥能在解磷、解鉀的同時(shí)，促使土壤中微量元素的釋放，有益菌代謝產(chǎn)生多種植物所需的物質(zhì)，如小分子氨基酸、生長(zhǎng)刺激物質(zhì)、維生素等，能夠被作物吸收，提高作物品質(zhì)。生物有機(jī)肥快速分解土壤有機(jī)物質(zhì)，促進(jìn)土壤團(tuán)粒的形成，使土壤理化性質(zhì)得到改善，土壤養(yǎng)分豐富平衡，肥料能夠更好的被作物吸收，因此能夠促進(jìn)作物早熟和延長(zhǎng)采收期。

2.3.3?提高土壤地力。

土壤基礎(chǔ)地力是實(shí)現(xiàn)作物產(chǎn)量潛力的關(guān)鍵因素。長(zhǎng)期施用生物有機(jī)肥可有效改良土壤，調(diào)控土壤及根際微生態(tài)平衡，改善土壤理化性狀，提高土壤連續(xù)生產(chǎn)能力;其次，生物有機(jī)肥的有益微生物還會(huì)在土壤中大量定殖形成優(yōu)勢(shì)種群，抑制其他有害微生物的生長(zhǎng)繁殖;另外，生物有機(jī)肥的功能菌發(fā)揮功效，產(chǎn)生多種活性物質(zhì)溶解土壤中的難溶化合物，以提高土壤肥力并有利于農(nóng)作物吸收養(yǎng)分，從而提高作物產(chǎn)量、提升土壤肥力。

2.3.4?生物有機(jī)肥存在的風(fēng)險(xiǎn)。

雖然生物有機(jī)肥擁有上述諸多好處，但是也應(yīng)看到存在的風(fēng)險(xiǎn)。一些不合格的生物有機(jī)肥的原料存在重金屬殘留和抗生素污染的問(wèn)題，另一方面，生物有機(jī)肥中微生物菌種的使用也有潛在風(fēng)險(xiǎn)[8]。為了保障生物有機(jī)肥產(chǎn)品質(zhì)量安全，需對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行識(shí)別和監(jiān)控，建立并完善生產(chǎn)菌株安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系[9]?？傊?，生物有機(jī)肥產(chǎn)品利大于弊，要趨利避害，克服缺點(diǎn)、瑕疵。首先，提高原材料、菌種的選擇和要求，從源頭管控風(fēng)險(xiǎn);其次，改進(jìn)工藝，提高肥料貨架期、生物菌種存活率;最后，研發(fā)低殘留、多功能生物有機(jī)肥新產(chǎn)品，做到因地施肥，爭(zhēng)取將肥效發(fā)揮到最高[10]，充分發(fā)揮出生物有機(jī)肥的優(yōu)勢(shì)，改良土壤、增加產(chǎn)量，服務(wù)農(nóng)業(yè)。

2.4?生物有機(jī)肥的發(fā)展趨勢(shì)

新疆耕地面積大，兵團(tuán)又是新疆大農(nóng)業(yè)的代表，發(fā)展生物有機(jī)肥是大勢(shì)所趨，也是處理畜禽糞污的有效途徑。兵團(tuán)生物有機(jī)肥的發(fā)展趨勢(shì)：一是由單一功能向多功能方面發(fā)展;生物有機(jī)肥中許多微生物的功能也不是單一的，因此，生物有機(jī)肥肥料將向功效的多樣化發(fā)展;另外，隨著研發(fā)的深入，沈其榮教授提出的全元生物有機(jī)肥的研發(fā)也已成為發(fā)展的趨勢(shì)。即生物有機(jī)肥含有無(wú)機(jī)養(yǎng)分、功能菌和有機(jī)質(zhì)3種養(yǎng)分的肥料，這也是今后的研發(fā)方向。二是加強(qiáng)菌種選育，現(xiàn)在新疆大多數(shù)企業(yè)都是購(gòu)買菌種，菌種市場(chǎng)又良莠不齊，嚴(yán)重影響生物有機(jī)肥質(zhì)量，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，企業(yè)必須發(fā)展自身的菌種選育、培養(yǎng);三是，繼續(xù)宣傳推廣生物有機(jī)肥，搞測(cè)土配方施肥，讓生物有機(jī)肥走上個(gè)性化、規(guī)范化、正規(guī)化、品牌化的道路。

3?結(jié)論

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“化肥零增長(zhǎng)計(jì)劃、畜禽糞污處理資源化利用（確保到 2020年畜禽糞污處理率達(dá)到75%以上）”等政策的實(shí)施，使生物有機(jī)肥市場(chǎng)呈現(xiàn)井噴行情，兵團(tuán)也研發(fā)出了一批功效較好的生物有機(jī)肥產(chǎn)品。展望未來(lái)，兵團(tuán)生物有機(jī)肥產(chǎn)品是個(gè)長(zhǎng)期利好的項(xiàng)目，它能改變兵團(tuán)的鹽堿土壤和干旱貧瘠土壤，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收，保護(hù)環(huán)境，是兵團(tuán)農(nóng)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的保障。新疆農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)是支柱產(chǎn)業(yè)，有機(jī)肥市場(chǎng)巨大，生物有機(jī)肥企業(yè)大有可為。

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