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农用植物酵素:让乡村废弃物循环利用

作者:张越 王小芬

【作者简介】王小芬,中国农业大学农学与生物技术学院博导、副教授,主要研究有机农业的微生物工程理论与应用技术。张越为在读博士,是中国第一位研究酵素的博士。

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农用酵素:堆肥技术起源于中国

中国古人在农耕思想的哲学体系下,注重“粪”的还田等有机循环理念,在有限的土地上养活越来越多的人口,且地力保持经久不衰。中国人对有机肥的重视和使用方式引起了外国专家的关注。

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20世纪初,曾任美国农业部土壤局局长的富兰克林·H.金,为解决西方农业土壤退化等问题,不远万里来到中国考察学习,后撰书《四千年农夫》。

书中高度评价了东亚国家的传统农业,并将中国人利用粪肥的思想、重视有机循环的生态理念和实践方法带回美国。到了20世纪30年代,西方的堆肥技术开始发展,现已形成了一套完整的技术体系。

农用酵素:堆肥技术在农村开展已久

堆肥是处理有机废弃物的有效方式之一,其原料来源广泛,包括秸秆、畜禽粪便、污泥、餐厨垃圾、杂草等。堆肥是通过微生物的作用,将有机物矿质化、腐殖化和无害化后变成腐熟肥料的过程,同时高温还能杀死堆肥中的病原菌、虫卵等。

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图为中国农大实验田的酵素堆肥实验

堆肥的过程与初始原料中的C/N(碳氮比)、酸碱值、水分含量、温度、氧气以及是否添加接种剂等参数有关。

大量研究表明,堆肥可作为土壤调节剂、修复剂和肥料,为作物提供生长所必需的N、P、K等元素,还能提高土壤肥力和理化性质。堆肥还可修复受损土壤和贫瘠土壤,促进作物生长,重建土壤中的微生物群。

J.C.García-Gil等人的研究表明,长期施用城市污泥堆肥,可有效提高土壤酶(氧化还原酶、磷酸酶、脲酶等)的活性和微生物含量。李丽君的研究表明,长期施用堆肥能有效降低土壤容重,提高土壤持水量和电导率。

此外,堆肥还可有效提高土壤养分及有机质含量,促进土壤团聚体的发育,更重要的是土壤微生物量会随堆肥使用量的增加而提高。堆肥技术是农田固体废弃物无害化、资源化利用的重要措施,在资源化方式中占重要地位。

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堆肥是便于在农村推广的技术,但是农民自行堆制会引起发酵效率低、腐熟不完全、农田施用后产生病虫草等问题。在堆肥中添加农用植物酵素,是解决这些问题的有效措施。

农用植物酵素不仅能够提供大量的有益微生物,其发酵液中含有的营养和有机酸还可为微生物提供营养,对启动堆肥和提高堆肥发酵效率以及保存氮素营养有极大的促进作用。

农用植物酵素在沼气工程中的作用

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秸秆和畜禽粪便可以通过厌氧发酵产生沼渣、沼液、沼气三态产品。

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沼渣经过处理后可成为有机肥,如庄明儒将沼渣与污泥有机物、水葫芦干基、糖蜜废水及EM 菌共同作用后生成了生物有机肥。

沼渣有机肥在农业生产中效果显著,如周国顺等人的研究表明,沼渣有机肥可显著提高秋黄瓜单株、结瓜数和小区产量;高英杰等人利用沼渣有机肥进行葡萄种植,可显著提高葡萄的含糖量和果胶质含量。

沼液可作为液体肥和杀虫剂,如杨怀的研究表明,沼液富含作物生长所需的N、P、K 等化学元素,利用沼液种植发财树,其叶绿素含量、总叶面积、地茎、胸径、株高等生理、农艺、生物量指标均优于常规施肥对照组;张媛用沼液与化肥配施,可显著提高油菜的产量及品质。

沼液还田

沼液还田

沼液在厌氧环境下发酵,多种病菌、虫卵、杂草种子等均可被杀死,沼液所含的丁酸、赤霉素、吲哚乙酸以及微生物B12等物质对病菌具有明显抑制作用,所含的维生素和氨基酸等营养物质,可增强作物的抗病防虫能力。

多项研究表明,沼液对多种作物的近40 种病害具有一定的防治效果,对红、黄蜘蛛效果明显,可在喷施后34 小时失活,5~6 小时死亡,死亡率高达98.5%。

沼气发酵要经过水解、酸化、产甲烷三个阶段,经提纯后可作为清洁能源使用。

沼气工程是处理大型养殖场粪污的有效方式,将沼气工程和有机农业结合不仅可消纳沼液和沼渣,还能替有机农业找到廉价有效的农业投入品,是一种双赢的结合方式。

但是由于沼渣和沼液的厌氧发酵过程会存在大量的还原性物质,会对植物和土壤造成伤害,而利用农用植物酵素可分解其中的还原性物质,使其最终成为环境友好型的农业投入品。

文章来源: 3O有机农业

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