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糞便制綠色環(huán)保有機(jī)肥 --高溫好氧發(fā)酵新技術(shù)(圖文)
有機(jī)肥俗稱農(nóng)家肥，是指含有有機(jī)物質(zhì)，既能提供農(nóng)作物多種無(wú)機(jī)養(yǎng)分和有機(jī)養(yǎng)分，又能培肥改良土壤的一類肥料，其中大部分為農(nóng)家就地取材，自行積造的。有機(jī)肥料來(lái)源廣泛，種類繁多，主要包括人畜糞尿、禽糞、堆肥、漚肥、廄肥、餅肥、草木灰、草炭、秸稈、綠肥、河塘泥和土雜肥等。
我國(guó)早在秦漢之前，也有用有機(jī)肥養(yǎng)地的實(shí)踐，農(nóng)業(yè)部開(kāi)展全國(guó)有機(jī)肥料調(diào)查研究，分為10大類433個(gè)品種。古代直至20世紀(jì)70 年代，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上主要靠有機(jī)肥料，基本保持了水稻和小麥單位面積產(chǎn)量，并有緩慢的增加。20 世紀(jì)，因?yàn)榛实耐茝V，有機(jī)肥的地位日益下降。1949年有機(jī)肥占總量的99.9%，1957 年為91.0%，1965 年為80.7%，1975 年為66.4%，1980年降為47.1%，1985年為43.7%，1990年為36.7%，2000年為31.4%，2003年為25%。
由于化肥的大量使用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益和滿足人口急劇增長(zhǎng)需求的同時(shí), 其負(fù)面影響也日臻顯露, 如土壤地力下降、環(huán)境質(zhì)量惡化、食品質(zhì)量安全事故時(shí)有發(fā)生等。因此，人們對(duì)有機(jī)肥又逐漸重視起來(lái)。但是有機(jī)肥的不合理使用也會(huì)在土壤質(zhì)量、環(huán)境質(zhì)量以及食品安全方面造成負(fù)面影響，如不引起足夠重視，其副作用甚至超過(guò)化肥。有機(jī)肥料的施用不僅直接關(guān)系到土壤質(zhì)量、農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)、水體和大氣環(huán)境質(zhì)量，而且它還是種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)之間的重要紐帶，對(duì)促進(jìn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和生物圈中的物質(zhì)循環(huán)與能量轉(zhuǎn)化也有重要作用。因此，有機(jī)肥的使用將從正反兩個(gè)方面強(qiáng)烈影響土壤質(zhì)量。
1 .有機(jī)肥對(duì)土壤肥力質(zhì)量的影響
1.1 提高土壤肥力
2000 多年來(lái)，有機(jī)肥對(duì)維護(hù)地力起了巨大作用。大量長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)肥施用可增加土壤有機(jī)質(zhì)，進(jìn)而顯著增加土壤的礦化氮，作物產(chǎn)量增加明顯，施用有機(jī)肥與不施有機(jī)肥比較，平均增產(chǎn)率為12.8%。國(guó)內(nèi)外大量研究結(jié)果表明，合理施用有機(jī)肥料不僅可以增加土壤有機(jī)碳含量，改善土壤物理結(jié)構(gòu)，增加土壤CEC、保水能力、滲透性，提高土壤N、P、K、Ca、Mg、S 及其他微量元素含量，促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)，改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。
1.2 抑制作物病害
有機(jī)肥具有抗病特性的生物有機(jī)肥的作用機(jī)理可能包括物理、化學(xué)、生物的作用。一方面有機(jī)肥可改善土壤物理結(jié)構(gòu)，并平衡提供作物所需養(yǎng)分以及一些生物活性物質(zhì)，植物生長(zhǎng)健壯而抗病能力增強(qiáng)，同時(shí)有機(jī)肥含有拮抗菌或促生菌，改變根際微生物區(qū)系，進(jìn)而抑制病原菌的爆發(fā)。
1.3 引起土壤質(zhì)量退化
有機(jī)肥的不合理施用也會(huì)造成土壤質(zhì)量退化。規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞，尤其是雞糞含有較高的鹽分和Na離子，如果過(guò)量施用，則會(huì)有土壤次生鹽漬化的風(fēng)險(xiǎn)，使土壤板結(jié)。畜禽糞便農(nóng)用對(duì)露天土壤沒(méi)有顯著的土壤次生鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)，而對(duì)于溫室大棚土壤而言，在高施肥量下次生鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)較大，可嚴(yán)重影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)。而目前蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物上有機(jī)肥施用量普遍較高，例如山東壽光等地大棚蔬菜地土壤有機(jī)肥年施用量最高達(dá)240t/hm2鮮糞，有機(jī)肥帶來(lái)的土壤次生鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。
2 有機(jī)肥對(duì)土壤環(huán)境和健康質(zhì)量的影響
現(xiàn)在的有機(jī)肥已與傳統(tǒng)意義的有機(jī)肥在組成上有著巨大差別，規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞中P、K、Cu、Zn、As 等元素和抗生素殘留量明顯高于農(nóng)戶家庭小規(guī)模養(yǎng)殖的畜禽糞。規(guī)?；B(yǎng)殖畜禽糞中不僅N、P含量顯著提高，有害重金屬含量也大幅度增加。
2.1 重金屬
糞肥中常含大量的Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、As，畜禽糞農(nóng)用是土壤與環(huán)境中重金屬的重要來(lái)源之一，我國(guó)畜禽糞便農(nóng)用輸入農(nóng)田土壤的Cu、Cd、Zn分別占到總輸入量的 69%、55%和51%。大量長(zhǎng)期施用，會(huì)造成土壤重金屬的積累，進(jìn)而威脅農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。長(zhǎng)期施用豬糞明顯地增加了糙米中鎘含量，并超過(guò)國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 抗生素與激素
河流中進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果顯示，水環(huán)境中廣泛存在藥品和個(gè)人護(hù)理用品污染物（PPCPs）。48%的樣品中檢出抗生素，在檢出的95種有機(jī)化合物中包含了22種抗生素，其中大部分為獸用或人獸共用抗生素，如大環(huán)內(nèi)酯類、四環(huán)素類及磺胺類抗生素等。目前，大約50%的抗生素應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)，而40%—90%的藥物又通過(guò)糞便排泄出來(lái)。
施用畜禽糞肥農(nóng)田表層土壤土霉素、四環(huán)素和金霉素的平均含量分別為未施畜禽糞肥農(nóng)田的38倍、13 倍和12倍，尤其是四環(huán)素類抗生素，對(duì)生態(tài)環(huán)境中的微生物群落造成一定影響。
畜禽糞中還含有相當(dāng)數(shù)量的天然動(dòng)物雌激素，包括17α-雌二醇、17β-雌二醇、雌激素酮、雌激素三醇、雌馬酚及其代謝中間體。這些物質(zhì)在糞便堆放過(guò)程中不易降解，可隨糞肥農(nóng)用進(jìn)入農(nóng)田與水體。
此外，糞肥中還含有一些被稱為環(huán)境激素（內(nèi)分泌干擾物質(zhì)）的持久性有機(jī)污染物，如有機(jī)氯農(nóng)藥、多環(huán)芳烴等，對(duì)土壤和水體環(huán)境也可能帶來(lái)一些環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
2.3 病原生物
全世界約有250多種人畜共患疾病，我國(guó)有120多種。畜禽糞便中的病原生物主要包括細(xì)菌、病毒、原生動(dòng)物和蠕蟲(chóng)等。通過(guò)糞便可傳染人的病原微生物超過(guò)150 種，主要為大腸桿菌、沙門(mén)氏菌等腸道細(xì)菌及一些病毒等。當(dāng)畜禽糞便未經(jīng)處理或無(wú)害化不完全，其所含的病原微生物在土壤中積累可能對(duì)水環(huán)境、人類健康甚至生命造成威脅。
這些病原體可在土壤中生存較長(zhǎng)時(shí)間，其中，沙門(mén)氏菌被認(rèn)為在土壤中的存留時(shí)間較長(zhǎng)，報(bào)道的最長(zhǎng)達(dá)300天以上?；紫x(chóng)卵在土壤適宜條件下可存活1年，在40—60cm土壤深處的蟲(chóng)卵可存活2 年或更長(zhǎng)的時(shí)間。病原體在土壤中的生存時(shí)間長(zhǎng)短，與土壤及環(huán)境因子如土壤質(zhì)地、pH值、鹽度、有機(jī)質(zhì)、氧化還原電位、耕作方式、溫濕度、光照、紫外線強(qiáng)度及土著微生物等有關(guān)。
病原生物隨糞肥進(jìn)入土壤后，還可以進(jìn)一步侵入植物體內(nèi)，污染作物可食部分，威脅食品質(zhì)量安全。如大腸桿菌O157: H7可以經(jīng)灌溉水或土壤進(jìn)入植物體內(nèi)。
2.4 抗性菌及抗性基因
隨著抗生素的廣泛使用，抗生素的耐藥問(wèn)題漸漸暴露出來(lái)。沙門(mén)氏菌屬的多重耐藥率已從20世紀(jì)90 年代的20%—30%增加到了21世紀(jì)初的70%，隨著時(shí)間的推移，其耐藥率仍將大幅上升，耐藥譜也將不斷增寬。
2.5 土壤N、P積累與淋失
增施有機(jī)肥會(huì)導(dǎo)致土壤中硝態(tài)N 的積累，提高了淋洗液DOP占DTP 的比例，促進(jìn)土壤P的淋失，TP、DTP、DOP的累積淋失量隨著有機(jī)肥的用量比例升高而增大，當(dāng)超過(guò)一定值后會(huì)導(dǎo)致農(nóng)田磷的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
2.6 土壤溫室氣體排放
有機(jī)肥強(qiáng)烈影響農(nóng)田土壤的碳氮轉(zhuǎn)化。施用有機(jī)肥料，尤其是未經(jīng)腐熟的有機(jī)肥料如作物秸桿、新鮮綠肥、未經(jīng)腐熟的廄肥，可強(qiáng)烈促進(jìn)農(nóng)田CH4和N2O等溫室氣體的排放。長(zhǎng)期施用廄肥的土壤也可能是N2O的重要排放源，充足的碳源同時(shí)并存，將大大促進(jìn)土壤中的反硝化過(guò)程。一些研究結(jié)果表明有機(jī)肥施用增加了土壤N2O排放,而有些研究結(jié)果顯示，與施用尿素相比有機(jī)肥施用可減少土壤N2O排放。
