罗马可博士:中国农业现状及有机肥利用与养分管理建议

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

简介
沼肥存储于合适的罐体中是利用其养分和价值成分的前提。沼肥存储有可能排放甲烷和氧化亚氮等温室气体,以及氨气和臭气。所以沼肥存储期间应覆盖,以避免敞开的存储容器中的氨挥发,例如用碎秸秆、塑料膜,都可作为掩盖,可有效减少氨挥发70~90%。...

德国人的严谨和工匠精神,不止体现在工业制造业上,也体现在农业、畜牧业以及对环境保护的细节上。因此,德国的现代畜牧业和农业体现出自动化、智能化、高效化和生态化的特点,非常值得我们学习参考。

德国的现代畜牧场

 

之前我们参加了中德畜牧业发展合作项目第二届粪污处理培训班,并分享了德国雷曼博士分享的德国粪肥和有机肥应用的相关主题报告,今天我们再来提炼一下罗马可博士在培训班上的报告内容《沼肥利用与养分管理计划》。

 

罗马可博士报告内容《沼肥利用与养分管理计划》

罗马可博士报告内容《沼肥利用与养分管理计划》

 

中国农业现状

罗马可博士来自德国布伦瑞克工业大学地质生态研究所,长期驻扎在中国做土壤和农业相关的研究,尤其熟悉北京和河北的相关情况。以下是罗马可博士对中国农业现状的分析:

①中国的土地利用和农业生产经历了快速变革;

②土地有限的同时耕地在流失;

③过量施肥,非常高的化肥施用量(特别是氮肥),正在从由养分贫瘠到养分饱和的系统转变;

④秸秆经常就地焚烧;

⑤种植业和养殖业的逐渐分离;

⑥大气氮素沉降(N)速率高(北京地区为60-70公斤氮/公顷/年)(1公顷=1万平方米);

⑦北京城郊地区的饲养密度达到每公顷10-15家畜单位(LU)(GVE)(1LU=500公斤);

⑧来自家畜养殖业的污染,废水经常被倾倒入河流和运河;

⑨土壤污染问题(重金属、抗生素);

⑩土地紧张的畜禽饲养场-周围小规模的农户带来的物流问题;

……

中国现在面临土壤养分管理的重大挑战!

 

中国现在面临土壤养分管理的重大挑战

中国现在面临土壤养分管理的重大挑战

 

粪肥和沼肥的属性、养分和有价值的物资

罗马可博士介绍说,经过一系列变化,肥料的属性、养分和有效物质和原始的有机废弃物极为不同。其中,沼肥中干物质(DM)含量(平均是新鲜物料(FM)的7%)会在发酵过程中减少→比未经处理的粪便低大约2%;有机质含量降低;pH值增加,大约1个单位;沼肥中的全氮浓度为4.6-4.8公斤/吨鲜物质,微高于牛粪中的浓度;沼肥中的磷氮比大约是5或者6,所以比未经处理的牛粪中的碳氮比(10)低很多;有机质的降解导致沼肥中的铵态氮在全氮中的比例增高(大约60%~70%);猪粪和有机废弃物沼肥混合:磷和铵态氮浓度较高,但干物质、有机物质和钾(K)的浓度较低,比牛粪或能源作物的单独或混合沼肥浓度都低。

 

此外,粪液和有机废弃物中的重金属和病原体等污染物也会有所残留。

1、重金属

沼肥中污染物的浓度取决于所使用的基质。重金属的绝对量在产沼过程中不会变化,但是重金属的浓度经过发酵后增高,原因是干物质变化和有机物质降解。主要的重金属有铜、锌、铅、镉、铬、镍、水银,沼肥中铜和锌含量最高,大约是德国生物废弃物条例临界值的75%

2、病原体

粪液和其他有机废物可能带有会感染人类和动物的病原体,包括沙门氏菌、大肠杆菌、梭菌属、链球菌、肠杆菌等细菌,口蹄疫、猪瘟疫、猪流感、轮状病毒感染、非典型禽流感、蓝舌病等病毒,以及蛔虫、吸虫、肺蠕虫、肠道蠕虫等寄生虫。

 

所以,罗马可博士建议,畜禽粪便制成的沼渣应消毒,尤其是要出售的话更要注意。在对植物施用之前,必须进行处理以防止检疫害虫的扩散。沼气工程在施用食品工业的废物和废水之前必须先对其处理或消毒。

 

粪肥和沼肥的存储和运输

沼肥,由于其养分价值,非常值得运输。这样农民可以节省化肥成本。并且包含沼肥和农家肥的施肥策略,比单独施用化肥更有利于能源均衡。

 

沼肥存储于合适的罐体中是利用其养分和价值成分的前提。沼肥存储有可能排放甲烷和氧化亚氮等温室气体,以及氨气和臭气。所以沼肥存储期间应覆盖,以避免敞开的存储容器中的氨挥发,例如用碎秸秆、塑料膜,都可作为掩盖,可有效减少氨挥发70~90%

 

京鹏环宇畜牧提供的液态有机肥覆膜存储塘

京鹏环宇畜牧提供的液态有机肥覆膜存储塘

 

如果只是经过短期发酵的沼肥,也就是在发酵罐中停留时间短的话,会排放更多的甲烷。

 

从养分循环角度来讲,可取的做法是将沼肥施还给种植作为的田地上。

若距离短,运输和还田还可以用同一辆农用车,已达到降低成本,并避免移装。

当运输距离5公里时,运输和喷洒使用不同的车辆。在欧洲,经济运输粪液和沼渣的半径为20-25公里。

如果是更远的距离,因为养分含量就运输体积而言较低,将会显著增加成本,此时可以采取降低无用水分和选择性的提高部分养分浓度的一些办法,比如,固液分离之后,固体部分再经过堆肥、烘干、粒化等固体后续处理,以及膜技术和蒸发技术等液体部分的后续处理,再进一步施用。

 

固液分离的优点是,可以降低沼液的存储量,减少发生沉淀和上浮层的情况,养分被分离:液体部分,大多数可溶解,矿质氮;固体部分,大多数有机物中的氮和磷。取决于要求的分离程度将用到螺旋式固液分离机等设备。

 

分离之后,干物质含量低的液体可撒到地里或继续处理,分离处理的固体可堆肥或烘干。

 

京鹏环宇畜牧提供的固液分离系统

京鹏环宇畜牧提供的固液分离系统

 

降低粪肥和沼肥在农田施用后氨挥发的方法

 

粪肥和沼肥在施用过程中会有氨排放,罗马可博士分析了48小时内不同温度和不同肥料的有机物氮排放的情况。

 

有机物质

5

10

15

25℃(秸秆上)

粘稠的沼肥

30%

40%

50%

90%

稀薄的沼液

10%

20%

25%

70%

粪液



20%


不同有机物质表面施肥后的氨挥发损失,未埋入土壤,不同温度下,48小时内(施用的铵态氮中的百分比)

 

罗马可博士在河北保定和正定进行的土壤质地分析研究

罗马可博士在河北保定和正定进行的土壤质地分析研究

 

经过研究发现,高达50%的铵-氮损失会在最初4小时内发生。24小时后损失甚至达到70~80%。沼肥越快被埋入土壤,含氮气体损失就越低。要降低沼液在农田施用的氮挥发,接近土壤表面的施用方法优于喷洒。

 

减排方法

施用范围

减排沼肥(%

限制

粘稠

稀薄

拖尾软管拖拉机

耕地

8

30

地面坡度,面积,粘稠的沼肥,作物高度

休闲地:作物高于30cm

30

50

丛蹄施肥机

耕地

30

60

不适用于多石头的土壤

切割技术

草地

60

80

不能在多石头的土地上,强牵引力

粪污喷射器或注射器

耕地

80

80

很强的牵引力,限于中耕作物

直接施用(1小时内)

耕地

90

90

耕作后浅埋入;收割后用喷射器或犁深埋入

降低沼肥在农田施用后氮挥发的方法

 

有机肥料中养分的有效性分析

 

罗马可博士建议,应根据植物养分需求调整施肥。

植物养分补足的3大要点:在合适的时间,正确的施用量,在所需要的地方;

要考虑到:作物的养分吸收,土壤和大气中的养分;

施用有机肥时,还要看天气情况,并考虑有机肥中养分的有效性。

氮挥发测定装置:捕获装置和手泵及多功能气象站

氮挥发测定装置:捕获装置和手泵及多功能气象站

 

对于氮素的有效性,罗马可博士分析说,发酵会减少干物质含量,沼肥中的碳氮比变窄:粪液由大约101~大约5-61,固体粪由15:1~17:1。对肥力和氮矿化的有利效果,作物可以吸收的铵态氮含量增加,沼肥中全氮的大约65%60%~70%)为氨态氮,剩余的为有机氮(大约35%),有机氮中,只有施肥当年的大约5%是可以被植物利用的,次年是3%

 

在保定枣园进行的氮挥发测定原位试验

在保定枣园进行的氮挥发测定原位试验

 

粪肥和沼肥中氮的效力极大取决于施用方法、农田施用时间、天气、土壤类型和作物类型。与未经处理的粪便相比,沼肥中的pH较高,这是氨气挥发的效果。沼气发酵罐中的固体量,决定发酵后沼肥中的养分构成。若沼液中固体多,则磷含量高,农田面积受限于作物对磷的需求;若固体从沼液中分离,农田面积受限于作物对氮(或钾)的需求。

 

对粪肥和沼肥施肥的建议

罗马可博士针对以上分析,提出几点利用粪肥和沼肥的建议:双季轮作在国内很普遍,对养分利用有积极作用;

养分可以被全年利用;

沼肥适用于玉米,因为玉米对氨需求量高,如果采取防止养分流失的措施,则可以节省大量氮肥。

沼肥应该也可以用于其他队磷和钾需求高的作物;

罗马可博士还建议对谷物和果园施肥,但对根浅的作物和用于人类食用的叶菜施肥,则不被推荐。

此外,对于有机农业,当将粪肥和沼肥还田时,需考虑相关法律法规的要求。

 

小结和建议

最后,罗马可博士对本次报告内容的要点做了小结和建议如下:

小结

①沼液沼渣做肥料,只有碳少了,高含量的氮磷钾仍在沼液中;

②肥料具有高养分有效性,但施肥过程中同样有较高养分流失的风险;

③化肥氮肥必须减少,因为沼肥中的可用氮占到全氮的最少60%,可到70%

④若连续几年施肥,磷和钾的含量会过剩;

⑤磷通常是农田养分需求的限制因素(除了氮);

⑥施用沼肥能够达到施用化肥的类似效果,但沼肥精准施肥比施用化肥更难;

⑦沼肥中的养分组分需要测定;

⑧应计算作物养分需求和肥料量;

⑨应通过减少挥发损失和谨慎施肥达到理想的沼肥养分利用;

⑩沼肥施肥应根据不同植物具体问题具体分析,施肥应根据相关可行的化肥法令和环境规范。

 

建议

①作为立即采取的措施,过量的农家肥应该被加工并且剩余的营养物质应通过可销售的产品从城市周边地区输送出去;

②将有机质运输到华北平原地区畜禽养殖密度低的地方;

③需要注意,从2011年起政府对北京生产的有机肥进行补贴,2016年的情况是,补贴价格600/吨(政府支付480元,农民支付120元),而售价已经升至1000/吨;

④在制定区域规模综合养分管理措施时,应考虑农业实践的差异;

⑤根据实际情况,可以通过固液分离将有机肥出售,或者可以将粪污进行沼气发电,发电后剩余的沼渣也要进行干燥和颗粒化处理;循环经济分析方法研究发现,用沼气产生电和热,比只产生热(如烹饪)更有效;

⑥需要在农场中进行实际的沼液试验,既要考虑营养,也要考虑挥发方面;

⑦好的堆肥方法和先进的沼气发酵设备使得未来可能不需要经济补贴;

⑧减少畜禽饲养密度十分重要,建议把没有耕地的养殖场移到耕地多的地方。

 

后记:罗马可博士性情非常幽默平和,中国话说的很流利,非常乐于和大家沟通。尤其值得敬佩的是,他长期扎根中国,做了许多基础的试验研究,对一线养殖场和农田的情况非常了解,是非常专业也非常接地气的国外专家。我们也期待更多的专家参与中德技术交流,促进中德畜牧业的发展,建设更生态更美好的中国现代农业。

 

(以上内容由京鹏环宇畜牧整理自罗马可博士报告内容,未经本人审阅,仅供学习参考。)

 

 


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