生物有机肥替代化肥作用机理及其农家简易制作技术总结

生物有机肥替代化肥作用机理及其农家简易制作技术总结

 

桃江县石牛江中小科技实际活动总结指导师高卫红

世界农业正朝着不用人工合成的肥料、农药、生产调节剂和畜禽饲料添加剂的有机农业发展，德国、瑞典等国家已经取消化肥生产，日本、美国在近年内也将完全取消化肥生产。为了赶上世界农业发达国家，我国政府制定了食品质量的无公害、绿色、有机三个安全等级标准，并于2009年提出了在全国打造食品质量安

全城市的口号，预示着不久的将来，有毒、残留物质超标的农产品将不准进入市场销售。

正确认识化肥对农产品质量安全、人体生命健康、环境的不良影响，以及放弃化肥使用是否能保证农产品产量，即能否保证食品数量安全，我们以生物有机肥完全替代化肥作了理论上论证，并对生物有机肥的简易制作技术进行了试验，现总结如下。

一、生物有机肥替代化肥的作用机理

我国上世纪70年代以前的农业生产，完全依靠有机肥，没有化肥投入；那时的食品结构很单一，主要食品是粮食，肉类与水果、蔬菜很少，粮食的人均消费量是现在的三倍以上，粮食的供需矛盾一直很突出，中国人民没有完全解决温饱问题。

进入上世纪70年代，我国化肥工业初步兴起，每亩投入少量化肥，它平衡了作物的养分供应，产量提高十分明显，使人们产生了一个错误认识：化肥是农业生产增产的一个法宝；以至于现在人们种植粮食作物完全抛弃有机肥，单纯依靠化肥进行生产，结果是：单位面积的化肥施用量越来越大，而产量不但没有进一步提高，反而呈下降趋势；所幸的是70年代后期的农村经济体制改革，发展了多种经营，肉类、水果、蔬菜占到人们日常食品消费的大部分，粮食只占了小部分，化肥的大量使用尚没有引发食品数量安全现实危机；但长期使用化肥，食品数量安全潜在危机已经形成，特别是长期大量使用化肥，通过对食品质量与环境的严重不良影响，已经对人类生存与身体生命健康构成危害，限制与抛弃化肥的使用，已经成为保证人类生活质量的刻不容缓的重要工作。

（一）、使用化肥弊大于利，其危害性已成为影响人类生存发展的社会问题  使用化肥的好处在于作物的施肥过程简单、快捷、省工，除此以外，只有百害而无一利。

首先，化肥的长期大量使用，土壤中缺少微生物生长繁殖的骨架C元素，造成土壤微生物含量大大减少。缺少微生物的活动，土壤熟化不能完成，久而久之，不可避免的雨水冲刷、淋溶作用流失的水土，得不到补充，耕作层变浅，土壤生产能力下降。

其次，良好的保水、保肥土壤结构是土壤微生物与有机质共同作用产生胶体，土壤胶体将土壤原生质体粘合成团粒结构，所以单施化肥的土壤没有良好的土壤团粒结构，土壤板结，保水保肥性差，不利作物根系生长发育，水土流失加剧十分明显，不能形成作物高产的良好土壤结构，结果是化肥用量不断增加，而产量下降。

第三，单施化肥，作物质地疏松、体内游离氨基酸含量增加，易倒伏，病虫害危害显著增加，其它抗逆性能也显著降低。

第四，单施化肥的作物，生长迅速，细胞内水分含量增加，有效养分含量降低，食之淡而无味，农产品风味、品质、营养价值明显下降。

第五，单施化肥最可怕的后果是农产品体内所含亚硝酸盐类等有害物质显著提高，它降低人体生命健康抵抗力，是癌症发生的重要诱因。

第六，化肥的生产制造过程对环境污染非常大；化肥使用后只有30%被作物吸收利用，70%的化肥使用量流入水渠、江河、湖泊、大海，使得饮水含人体有害物质，如亚硝酸盐类等，直接构成对人体生命健康危害；水体富营养化后，动植物病原微生物、水生有害生物如杂草、藻类等在水体中能够生存，并大量繁殖，增加人体与其它有益生物的发病机率，给水产品养殖构成严重危害。

据测定，单施化肥土壤的生产力每年下降0.2%，单施化肥五百年后，农田将成为荒地，化肥的使用不仅害人害己，而且贻害子孙后代。

（二）、作物持续高产、质优、产品质量安全、环保的完美施肥方案  针对抛弃化肥，必须拿出一个保证作物持续高产、产品质量安全、环保的完美解决方案。该方案必须满足人口数量仍在增长，而可利用土地面积增加有限的人类对质量安全食品不断增长的需要。

1、作物高产所需求的养分  作物的最高产量受品种遗传基因限制，有其最高值。要达到品种产量的最高极限值，从养分供应角度考虑，必须满足其各种养分的需求量，即施肥时要保证其需要的各种养分的足量均衡供应。

2、生物链上物质循环利用的大田养分损失  大自然由生产者（种植业）、消费者（养殖业）、分解者（微生物）构成三位一体的物质循环利用链条。其中，种植业（作物）主要是为消费者（动物）提供食物，其余的生物产量，如作物秸秆、种子包裹物返回大田，被动物利用后的食物代谢物（粪便）返回大田，则大田的养分损失是动物生长体重增加需要的元素。事实上，养殖业养殖的动物是人的食物，所以，作物秸秆、种子包裹物、人畜粪便还田，经分解者（微生物）降解为作物养分后，大田的养分损失是人体生长、体重增加需要的元素。

世界虽人口众多，数目巨大，但每年人体生长、体重增加需要的元素量相对广大的作物种植面积来说，该数目不大，相对土壤微生物对土壤养分的补充作用，该部分养分损失可以忽略不计。

大田产出物质不能纳入循环利用，造成大田养分损耗最大的是以下两点：第一、目前，城市、乡村的人粪尿被抽水马桶冲洗入江河、湖泊，带走了大田作物生物产量近1/4的物质养分损失，需要人为采取措施弥补大田这部分养分损失，造成很大一笔资源浪费，而且人畜粪便流入自然水域，造成水体富营养化，病原污染等生物污染，实属人类精神与物质文明的一个认知误区，人类要走合乎自然规律的精神物质文明发展道路，必须收集人粪尿还田利用。目前，浙江真创机电有限公司发明的能大面积使用于民宅、小区的真空厕所，通过真空集便器，用抽水马桶10%的用水量收集大面积范围内用户人粪尿于除臭贮藏罐中，为人们生活卫生、方便、物质循环利用、环保开创了一条新路；第二、作物秸秆（包括作物种子包裹物）不能直接还田利用，能带走大田作物生物产量1/2多的物质养分损失。

3、作物秸秆、人畜粪便等有机肥施入大田后，随水土流失的损耗  雨水冲刷、淋溶作用形成的水土、土壤养分流失是自然界不可避免的，不过这种水土、土壤养分的流失，有机肥流失很少，化肥流失在我国平均达到施肥量的70%。

4、土壤微生物对土壤养分的补充作用  在一个密闭的森林生态系统中，一棵小树苗，无需施肥，便可长成参天大树；在过去，水稻秸秆不还田，只施用农家肥、没有化肥的水稻田，未见水稻产量每年减少的情况；原始人发现，刀耕火种过后的土壤，在丢荒一季作物后，回过头去复种，产量会增加。这说明两个问题，第一、土壤中具有能利用空气中氮，与能够分解土壤原生矿物质的微生物；第二、这些微生物制造养分大于水土流失所含的养分。提纯这类有益微生物，进行人为扩大繁殖，使之上升为土壤微生物的优势种群，将土壤微生物对土壤养分的补充作用扩大许多倍，这是生物有机肥的肥效原理。

5、结论  综上所述，保证作物持续高产、质优、产品质量安全、环保的施肥方案为：方案1、作物秸秆、人畜粪便100%还田；方案2、作物秸秆、人畜粪便达不到100%还田的缺少部分，采用作物秸秆与人畜粪便制作成生物有机肥、补充外来原生矿物质养分发酵使用、采取用地与养地作物轮作的综合措施，使作物吸收的养分达到品种产量极限值的养分需求量。该两种施肥方案，遵循的是生物链物质循环利用的自然规律，能够提供农产品质量安全与环境保护的很好保证，是人类社会实现与自然和谐发展的完美途径。

（三）、生物有机肥的概念与研制单位、使用者多年验证的使用效果

1、生物有机肥的概念  生物有机肥是指特定功能微生物与主要以动植物残体（如畜禽粪便、农作物秸秆等）为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。其特定功能微生物指：能利用土壤中有机质为碳源、空气中二氧化氮为氮素，大量生长繁殖的固氮菌；能分解固结在土壤或土壤母质中磷、钾元素的解磷菌与解钾菌；能够拮抗土传病原菌生长、繁殖和分泌植物激素、促进植物生长的有益菌。普通有机肥是指作物秸秆等有机质与人畜粪便一起堆沤发酵的肥料，没有加特定有益微生物，这是与普通有机肥与生物有机肥的根本区别之所在。

2、生物有机肥怎样替代化肥 普通有机肥因为没有加特定功能微生物，所以必须使用接近作物生物总产量(秸秆加收获部分)的干物质量才可以保证原有产量，这个使用量非常大，整个农业生产用普通有机肥代替化肥是不可能做到的。

生物有机肥中的特定功能微生物：固氮菌、解磷菌、解钾菌、及其它有益菌从自然土壤中提纯而来，每亩施含量为每克2亿个有益菌的生物菌肥1公斤，可从空气中固定并提供作物4.3公斤氮、从土壤中解析并提供作物2.7公斤磷、6.5公斤钾。大自然中的氮素是取之不尽的资源，土壤中的磷、钾含量，据测定，一米深的土层可以供作物利用上千年。

生物有机肥施入大田后，所含特定功能的微生物成为优势菌种，使土壤中的植物病原微生物与其它杂菌失去生存能力，大大减少土壤传播病害的发生；这些特定功能的微生物，在25℃地温、50%--70%土壤含水量条件下，利用施入的有机质与土壤中有机质中的碳素作骨架进行大量繁殖，约20分钟繁殖一代，呈几何级数增加，等于将肥料生产厂搬到了地下，源源不断制造作物生长所需的氮、磷、钾、微量元素、植物激素等。根据不同作物的需肥特性，亩施100~250公斤生物菌肥完全可以代替70%的化肥，余下的30%以秸秆堆沤发酵还田解决，据此，生物有机肥在用量较少，使用成本与化肥相当的情况下，完全可以代替化肥，获得比化肥产量更高、质量更优的农产品。

3、生物有机使用效果  1）、消除土壤板结，改善土壤团粒结构，增加土壤通透气性，减少土壤流失；提高土壤有机质含量；不仅保护环境，而且营造作物持续稳产、高产的土壤环境。

2）、生物有机肥具有持续与稳定的肥效。作物结实期维持一定的营养长势，实现营养与生殖生长并重，不仅有利于提高多年生作物当年产量，而且能为来年高产打基础，作物的大小年结果现象不明显。

3）、施用生物有机肥的农作物普遍表现为植株生长健壮、叶绿色增加，光合效率提高。强劲的肥料后效应，作物不易拉秧，延长收获期。增产原理：增加结实率与籽实度，提高后期采收产量，作物普遍增产10%以上。

4）、微生物的活动能提高土壤早春地温，大棚设施早熟栽培与露天栽培均有提早上市5～7天的效果。

5）、果实饱满、均匀，上光上色，香味浓厚，外观吸引顾客；内含的可溶性固形物与糖度普遍提高1～2度，柔软度增加，口感风味能留住顾客。

6）、减少土壤传播病害80%以上，全年减少用药次数4次以上。

二、生物有机肥简易配制

1、目的与意义  掌握生物有机肥农家自制的简易技术，比购买商品肥降低成本3倍左右，提高农产品附加值与产品质量安全度。

2、制作材料、方法与操作要领

2.1制作工序

物料准备—发酵菌活化—拌料制堆—翻堆—复合生物有机肥菌种—田间应用。

2.2技术操作要点

2.2.1材料：粪水、秸秆粉(统糠,玉米芯、玉米杆、稻草、麦秸粉等)、发酵菌种、生物菌肥种、原生矿物质粉(磷矿石粉等)、红糖、石灰、覆盖物、PH试纸、水银温度计。

2.2.2发酵菌活化与拌料制堆：1%红糖水：发酵菌种=20：1，在桶中，活化发酵菌2小时。

取活化后的发酵菌水1斤加入100斤粪水，加了发酵菌的粪水100斤拌200斤秸秆粉、5斤磷矿石粉拌匀，并调节PH值6.5—7.0，控制含水量在60%-70%（以手抓一把料，用力捏紧，手指缝隙间有水滴，而不下滴为佳）。

拌匀的料堆成1.5米高、压实，覆盖薄膜保湿、防臭。

另外需要添加的磷矿石粉用粪水调到含水量为60%-70%堆沤腐熟，具体用量：按不同作物计算添加。

2.2.3、翻堆：堆料完成后，每天早上8：00记录一次温度计深入堆料内20公分的温度，当温度上升到60度以上，又回落到45度，是翻堆的最佳时期，翻堆时，中间的往外翻，底层与外层的翻到中间，以利物料发酵全面充分，并调节好PH值6.5—7.0，翻堆后压实、覆盖薄膜保湿、防臭。

2.2.4复合生物有机肥菌种：翻堆后继续每天量温，当温度下降到40度以下时，加生物有机肥菌种和另外腐熟的磷矿石粉现拌现用。

3、自制生物有机肥使用效果：自制生物有机肥与北京牧禾商业生物有机肥作了对比试验，二者效果等同。

自制生物有机肥与化肥作了对比试验。其中：

2008年4~5月，桃江县株木潭农业示范园李放林果园作肥效试验，第一、西瓜每株施生物有机肥0.5公斤，与对照比较，使用生物有机肥的：外形更整齐、光泽更加耀眼显目、瓜瓤更红与化渣性更好、甜度类似砂糖高过对照许多；第二、施于采摘前一个月桃树，每株施5公斤生物有机肥，挂果数一致的果枝，在一月后，施生物有机肥的果枝受果实重压触地，对照无此现象。

2008年7月，桃江县石牛江镇油伏沙村李介新晚稻试验，亩施40公斤生物有机肥的处理与单施化肥对照比较，前者，苗期叶色浓绿、苗壮、叶直立不披肩；后期，剑叶落色慢而晚、秕谷减少、千粒重增加、产量增加18.35%。

2008年9月，桃江县石牛江镇油伏沙村封广文蔬菜试验，在一块用化肥根本不可以种菜成活的新垦红壤土上，穴施250克生物有机肥的红菜苔、大白菜、莴苣均正常生长，达到常规产量。