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羅馬可博士:中國農業現狀及有機肥利用與養分管理建議

2017-11-01 10:58:15   |   發布者: adminjp   |   查看:

簡介
沼肥存儲于合適的罐體中是利用其養分和價值成分的前提。沼肥存儲有可能排放甲烷和氧化亞氮等溫室氣體,以及氨氣和臭氣。所以沼肥存儲期間應覆蓋,以避免敞開的存儲容器中的氨揮發,例如用碎秸稈、塑料膜,都可作為掩蓋,可有效減少氨揮發70~90%。...

德國人的嚴謹和工匠精神,不止體現在工業制造業上,也體現在農業、畜牧業以及對環境保護的細節上。因此,德國的現代畜牧業和農業體現出自動化、智能化、高效化和生態化的特點,非常值得我們學習參考。

德國的現代畜牧場

 

之前我們參加了中德畜牧業發展合作項目第二屆糞污處理培訓班,并分享了德國雷曼博士分享的德國糞肥和有機肥應用的相關主題報告,今天我們再來提煉一下羅馬可博士在培訓班上的報告內容《沼肥利用與養分管理計劃》。

 

羅馬可博士報告內容《沼肥利用與養分管理計劃》

羅馬可博士報告內容《沼肥利用與養分管理計劃》

 

中國農業現狀

羅馬可博士來自德國布倫瑞克工業大學地質生態研究所,長期駐扎在中國做土壤和農業相關的研究,尤其熟悉北京和河北的相關情況。以下是羅馬可博士對中國農業現狀的分析:

①中國的土地利用和農業生產經歷了快速變革;

②土地有限的同時耕地在流失;

③過量施肥,非常高的化肥施用量(特別是氮肥),正在從由養分貧瘠到養分飽和的系統轉變;

④秸稈經常就地焚燒;

⑤種植業和養殖業的逐漸分離;

⑥大氣氮素沉降(N)速率高(北京地區為60-70公斤氮/公頃/年)(1公頃=1萬平方米);

⑦北京城郊地區的飼養密度達到每公頃10-15家畜單位(LU)(GVE)(1LU=500公斤);

⑧來自家畜養殖業的污染,廢水經常被傾倒入河流和運河;

⑨土壤污染問題(重金屬、抗生素);

⑩土地緊張的畜禽飼養場-周圍小規模的農戶帶來的物流問題;

……

中國現在面臨土壤養分管理的重大挑戰!

 

中國現在面臨土壤養分管理的重大挑戰

中國現在面臨土壤養分管理的重大挑戰

 

糞肥和沼肥的屬性、養分和有價值的物資

羅馬可博士介紹說,經過一系列變化,肥料的屬性、養分和有效物質和原始的有機廢棄物極為不同。其中,沼肥中干物質(DM)含量(平均是新鮮物料(FM)的7%)會在發酵過程中減少→比未經處理的糞便低大約2%;有機質含量降低;pH值增加,大約1個單位;沼肥中的全氮濃度為4.6-4.8公斤/噸鮮物質,微高于牛糞中的濃度;沼肥中的磷氮比大約是5或者6,所以比未經處理的牛糞中的碳氮比(10)低很多;有機質的降解導致沼肥中的銨態氮在全氮中的比例增高(大約60%~70%);豬糞和有機廢棄物沼肥混合:磷和銨態氮濃度較高,但干物質、有機物質和鉀(K)的濃度較低,比牛糞或能源作物的單獨或混合沼肥濃度都低。

 

此外,糞液和有機廢棄物中的重金屬和病原體等污染物也會有所殘留。

1、重金屬

沼肥中污染物的濃度取決于所使用的基質。重金屬的絕對量在產沼過程中不會變化,但是重金屬的濃度經過發酵后增高,原因是干物質變化和有機物質降解。主要的重金屬有銅、鋅、鉛、鎘、鉻、鎳、水銀,沼肥中銅和鋅含量最高,大約是德國生物廢棄物條例臨界值的75%。

2、病原體

糞液和其他有機廢物可能帶有會感染人類和動物的病原體,包括沙門氏菌、大腸桿菌、梭菌屬、鏈球菌、腸桿菌等細菌,口蹄疫、豬瘟疫、豬流感、輪狀病毒感染、非典型禽流感、藍舌病等病毒,以及蛔蟲、吸蟲、肺蠕蟲、腸道蠕蟲等寄生蟲。

 

所以,羅馬可博士建議,畜禽糞便制成的沼渣應消毒,尤其是要出售的話更要注意。在對植物施用之前,必須進行處理以防止檢疫害蟲的擴散。沼氣工程在施用食品工業的廢物和廢水之前必須先對其處理或消毒。

 

糞肥和沼肥的存儲和運輸

沼肥,由于其養分價值,非常值得運輸。這樣農民可以節省化肥成本。并且包含沼肥和農家肥的施肥策略,比單獨施用化肥更有利于能源均衡。

 

沼肥存儲于合適的罐體中是利用其養分和價值成分的前提。沼肥存儲有可能排放甲烷和氧化亞氮等溫室氣體,以及氨氣和臭氣。所以沼肥存儲期間應覆蓋,以避免敞開的存儲容器中的氨揮發,例如用碎秸稈、塑料膜,都可作為掩蓋,可有效減少氨揮發70~90%。

 

京鵬環宇畜牧提供的液態有機肥覆膜存儲塘

京鵬環宇畜牧提供的液態有機肥覆膜存儲塘

 

如果只是經過短期發酵的沼肥,也就是在發酵罐中停留時間短的話,會排放更多的甲烷。

 

從養分循環角度來講,可取的做法是將沼肥施還給種植作為的田地上。

若距離短,運輸和還田還可以用同一輛農用車,已達到降低成本,并避免移裝。

當運輸距離5公里時,運輸和噴灑使用不同的車輛。在歐洲,經濟運輸糞液和沼渣的半徑為20-25公里。

如果是更遠的距離,因為養分含量就運輸體積而言較低,將會顯著增加成本,此時可以采取降低無用水分和選擇性的提高部分養分濃度的一些辦法,比如,固液分離之后,固體部分再經過堆肥、烘干、?;裙腆w后續處理,以及膜技術和蒸發技術等液體部分的后續處理,再進一步施用。

 

固液分離的優點是,可以降低沼液的存儲量,減少發生沉淀和上浮層的情況,養分被分離:液體部分,大多數可溶解,礦質氮;固體部分,大多數有機物中的氮和磷。取決于要求的分離程度將用到螺旋式固液分離機等設備。

 

分離之后,干物質含量低的液體可撒到地里或繼續處理,分離處理的固體可堆肥或烘干。

 

京鵬環宇畜牧提供的固液分離系統

京鵬環宇畜牧提供的固液分離系統

 

降低糞肥和沼肥在農田施用后氨揮發的方法

 

糞肥和沼肥在施用過程中會有氨排放,羅馬可博士分析了48小時內不同溫度和不同肥料的有機物氮排放的情況。

 

有機物質

5

10

15

25℃(秸稈上)

粘稠的沼肥

30%

40%

50%

90%

稀薄的沼液

10%

20%

25%

70%

糞液



20%


不同有機物質表面施肥后的氨揮發損失,未埋入土壤,不同溫度下,48小時內(施用的銨態氮中的百分比)

 

羅馬可博士在河北保定和正定進行的土壤質地分析研究

羅馬可博士在河北保定和正定進行的土壤質地分析研究

 

經過研究發現,高達50%的銨-氮損失會在最初4小時內發生。24小時后損失甚至達到70~80%。沼肥越快被埋入土壤,含氮氣體損失就越低。要降低沼液在農田施用的氮揮發,接近土壤表面的施用方法優于噴灑。

 

減排方法

施用范圍

減排沼肥(%

限制

粘稠

稀薄

拖尾軟管拖拉機

耕地

8

30

地面坡度,面積,粘稠的沼肥,作物高度

休閑地:作物高于30cm

30

50

叢蹄施肥機

耕地

30

60

不適用于多石頭的土壤

切割技術

草地

60

80

不能在多石頭的土地上,強牽引力

糞污噴射器或注射器

耕地

80

80

很強的牽引力,限于中耕作物

直接施用(1小時內)

耕地

90

90

耕作后淺埋入;收割后用噴射器或犁深埋入

降低沼肥在農田施用后氮揮發的方法

 

有機肥料中養分的有效性分析

 

羅馬可博士建議,應根據植物養分需求調整施肥。

植物養分補足的3大要點:在合適的時間,正確的施用量,在所需要的地方;

要考慮到:作物的養分吸收,土壤和大氣中的養分;

施用有機肥時,還要看天氣情況,并考慮有機肥中養分的有效性。

氮揮發測定裝置:捕獲裝置和手泵及多功能氣象站

氮揮發測定裝置:捕獲裝置和手泵及多功能氣象站

 

對于氮素的有效性,羅馬可博士分析說,發酵會減少干物質含量,沼肥中的碳氮比變窄:糞液由大約101~大約5-61,固體糞由15:1~17:1。對肥力和氮礦化的有利效果,作物可以吸收的銨態氮含量增加,沼肥中全氮的大約65%60%~70%)為氨態氮,剩余的為有機氮(大約35%),有機氮中,只有施肥當年的大約5%是可以被植物利用的,次年是3%。

 

在保定棗園進行的氮揮發測定原位試驗

在保定棗園進行的氮揮發測定原位試驗

 

糞肥和沼肥中氮的效力極大取決于施用方法、農田施用時間、天氣、土壤類型和作物類型。與未經處理的糞便相比,沼肥中的pH較高,這是氨氣揮發的效果。沼氣發酵罐中的固體量,決定發酵后沼肥中的養分構成。若沼液中固體多,則磷含量高,農田面積受限于作物對磷的需求;若固體從沼液中分離,農田面積受限于作物對氮(或鉀)的需求。

 

對糞肥和沼肥施肥的建議

羅馬可博士針對以上分析,提出幾點利用糞肥和沼肥的建議:雙季輪作在國內很普遍,對養分利用有積極作用;

養分可以被全年利用;

沼肥適用于玉米,因為玉米對氨需求量高,如果采取防止養分流失的措施,則可以節省大量氮肥。

沼肥應該也可以用于其他隊磷和鉀需求高的作物;

羅馬可博士還建議對谷物和果園施肥,但對根淺的作物和用于人類食用的葉菜施肥,則不被推薦。

此外,對于有機農業,當將糞肥和沼肥還田時,需考慮相關法律法規的要求。

 

小結和建議

最后,羅馬可博士對本次報告內容的要點做了小結和建議如下:

小結

①沼液沼渣做肥料,只有碳少了,高含量的氮磷鉀仍在沼液中;

②肥料具有高養分有效性,但施肥過程中同樣有較高養分流失的風險;

③化肥氮肥必須減少,因為沼肥中的可用氮占到全氮的最少60%,可到70%;

④若連續幾年施肥,磷和鉀的含量會過剩;

⑤磷通常是農田養分需求的限制因素(除了氮);

⑥施用沼肥能夠達到施用化肥的類似效果,但沼肥精準施肥比施用化肥更難;

⑦沼肥中的養分組分需要測定;

⑧應計算作物養分需求和肥料量;

⑨應通過減少揮發損失和謹慎施肥達到理想的沼肥養分利用;

⑩沼肥施肥應根據不同植物具體問題具體分析,施肥應根據相關可行的化肥法令和環境規范。

 

建議

①作為立即采取的措施,過量的農家肥應該被加工并且剩余的營養物質應通過可銷售的產品從城市周邊地區輸送出去;

②將有機質運輸到華北平原地區畜禽養殖密度低的地方;

③需要注意,從2011年起政府對北京生產的有機肥進行補貼,2016年的情況是,補貼價格600/噸(政府支付480元,農民支付120元),而售價已經升至1000/噸;

④在制定區域規模綜合養分管理措施時,應考慮農業實踐的差異;

⑤根據實際情況,可以通過固液分離將有機肥出售,或者可以將糞污進行沼氣發電,發電后剩余的沼渣也要進行干燥和顆?;幚?;循環經濟分析方法研究發現,用沼氣產生電和熱,比只產生熱(如烹飪)更有效;

⑥需要在農場中進行實際的沼液試驗,既要考慮營養,也要考慮揮發方面;

⑦好的堆肥方法和先進的沼氣發酵設備使得未來可能不需要經濟補貼;

⑧減少畜禽飼養密度十分重要,建議把沒有耕地的養殖場移到耕地多的地方。

 

后記:羅馬可博士性情非常幽默平和,中國話說的很流利,非常樂于和大家溝通。尤其值得敬佩的是,他長期扎根中國,做了許多基礎的試驗研究,對一線養殖場和農田的情況非常了解,是非常專業也非常接地氣的國外專家。我們也期待更多的專家參與中德技術交流,促進中德畜牧業的發展,建設更生態更美好的中國現代農業。

 

(以上內容由京鵬環宇畜牧整理自羅馬可博士報告內容,未經本人審閱,僅供學習參考。)

 

 


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