于 磊

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學研究院，哈爾濱 150081)

1 國內(nèi)外生物質(zhì)有機肥應用現(xiàn)狀

21世紀是個“綠色有機”的時代，同時也面臨日益嚴重的環(huán)境污染和資源不足等問題，世界各國將在實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的基礎上展開全面的實質(zhì)性行動，而作為第一產(chǎn)業(yè)的農(nóng)作物種植業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)將成為采取實際行動的重點領域。

美國政府已深刻意識到過度依賴現(xiàn)代化商品投入的常規(guī)種植業(yè)將對資源、環(huán)境、食品衛(wèi)生、人體健康造成巨大危害，而這種危害具有強大的潛伏性、累積性和擴散性，如土壤肥力缺乏、地下水污染、減少生物多樣性等。歐盟國家已經(jīng)開始嚴格管控化學農(nóng)藥的使用，如畜牧業(yè)發(fā)達的荷蘭已對獸藥的使用制定了嚴格要求。從2000年開始，瑞典政府決定把百分之十的耕地轉(zhuǎn)為生態(tài)種植，以推動本國生態(tài)農(nóng)業(yè)和綠色食品的發(fā)展。澳大利亞聯(lián)邦政府也提出了可持續(xù)發(fā)展的國家農(nóng)林漁業(yè)戰(zhàn)略，并推出“潔凈食品”計劃，其首要目標就是占領亞洲市場。日本也同樣有所部署，農(nóng)林水產(chǎn)省已推出“環(huán)保型農(nóng)業(yè)”的發(fā)展策略。

目前，我國對無公害農(nóng)產(chǎn)品及綠色農(nóng)產(chǎn)品的要求和呼聲日益高漲,隨著人民生活水平的提高，對農(nóng)產(chǎn)品安全性的要求也越來越高。無公害、綠色農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)主要分種植、養(yǎng)植和加工三個環(huán)節(jié)。農(nóng)藥、化肥在種植環(huán)節(jié)過程中是尤為關鍵，農(nóng)藥的使用要求是必須低毒、低殘留，盡量使用化學元素低、有機質(zhì)含量高的農(nóng)藥。施肥則要使用以秸稈和畜禽糞便為原料，經(jīng)有益微生物菌群分解腐熟后的有機肥料為主。據(jù)統(tǒng)計，我國每年因施用未經(jīng)腐熟的畜禽糞便而使作物遭受損失的情況高達30%以上，尤其是在苗期導致的燒苗現(xiàn)象更為嚴重。因此利用有益微生物菌群充分降解和發(fā)酵配制秸稈、畜禽糞便等農(nóng)業(yè)有機廢棄物生產(chǎn)生物有機肥料，是培養(yǎng)土壤肥力、改良土壤結(jié)構(gòu)的有效途徑。

2 黑龍江省生物質(zhì)有機肥綜合利用趨勢

以黑龍江省為例，隨著化肥農(nóng)藥對黑土地土壤生態(tài)環(huán)境破壞程度的日趨嚴重，隨著《黑龍江省綠色食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展綱要》《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》和史上最嚴“秸稈禁燒令”的相繼實施與執(zhí)行，如何開發(fā)利用秸稈和畜禽糞便發(fā)酵生產(chǎn)生物有機肥技術與成套裝備已成為當務之急。

2.1 改良土壤，促進綠色有機食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展

高溫快速發(fā)酵技術是有機肥生產(chǎn)的關鍵技術。利用多種有益于秸稈發(fā)酵的微生物菌群進行共生發(fā)酵，發(fā)酵后的微生物對作物生長形成共生菌群，并能分解土壤中的有害物質(zhì)，發(fā)酵后的秸稈分解成易被作物吸收的有機物和腐殖質(zhì)，增強作物的生長能力。同時，可減少因大量施用化肥造成土壤板結(jié)等問題，改良土壤結(jié)構(gòu)、遏制土壤環(huán)境的破壞。此外，《黑龍江省綠色食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展綱要》自2013年11月實施以來，畝耕地化肥和農(nóng)藥施用量并未減少，與實用的專用生物有機肥缺失不無關系。生物有機肥根據(jù)作物品種和生長期專用細分，可替代化學肥料，使用低殘留或生物農(nóng)藥，為綠色有機農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)和綠色食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供新的原料保障。

2.2 解決秸稈禁燒后出路

黑龍江省玉米種植面積600萬余hm2，產(chǎn)生玉米秸稈5000萬余t，水稻種植面積 40萬余hm2，產(chǎn)生水稻秸稈超過2000萬t，這些玉米和水稻秸稈大部分用于炊事和取暖，只有少數(shù)用于還田和飼料等，剩余則堆放田間地頭或焚燒，不僅嚴重污染環(huán)境，還可能造成火災等事故，造成了大量的資源浪費。為此，黑龍江省政府針對此情況及時出臺了“秸稈禁燒令”，規(guī)定“哈爾濱市、綏化市、省農(nóng)墾總局轄區(qū)全域”、“城鎮(zhèn)建設區(qū)(包括縣城)周圍10公里；機場周圍15公里”、“沿高速公路兩側(cè)各5公里，鐵路兩側(cè)各2公里，國道、省道公路干線兩側(cè)各1公里”均為秸稈禁燒區(qū)。“禁燒”對大氣質(zhì)量改善確實起到一定作用，但因未找到秸稈的出路，結(jié)果要么農(nóng)民偷著在夜里燒，要么秸稈躺或站在地里，把難題留給下一年的春耕生產(chǎn)。將這些秸稈用于生產(chǎn)生物有機肥進行綜合利用，對于緩解資源緊張、減輕環(huán)境壓力、穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡都有著重要意義。

2.3 實現(xiàn)畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治

黑龍江省已于2014年1月1日起施行《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》。我省是國內(nèi)最大的奶源基地，多年來奶牛的存欄量一直居于全國首位。近年來奶牛的規(guī)?；曫B(yǎng)水平穩(wěn)步提高，目前存欄100頭以上的奶牛規(guī)模養(yǎng)殖小區(qū)、現(xiàn)代化牧場、奶牛養(yǎng)殖專業(yè)合作社及奶牛養(yǎng)殖大戶已達2100多個，奶牛飼養(yǎng)量超過了80萬頭?，F(xiàn)一頭奶牛年均產(chǎn)糞便6 t以上，一頭肉牛年均產(chǎn)糞便5 t以上，規(guī)?；曫B(yǎng)量分別按照80萬頭奶牛和60萬頭肉牛計算，每年產(chǎn)生牛糞超過780萬t。隨著畜牧業(yè)的健康發(fā)展，糞便污染已成為企業(yè)和政府共同面臨的一大難題，將這些規(guī)?；B(yǎng)殖所產(chǎn)生的牛糞等畜禽糞便用于生產(chǎn)生物有機肥進行綜合利用，既能解決畜禽規(guī)模養(yǎng)殖企業(yè)面臨的違反“污染防治條例”難題，又可化害為益、變廢為寶。

2.4 完善現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中游生物產(chǎn)業(yè)鏈

為促進生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展，黑龍江省2008年制定并實施了《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，將“生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物能源、生物制造、生物環(huán)保和生物服務”等六大新興產(chǎn)業(yè)領域作為主要任務和發(fā)展重點。牛糞、豬糞、雞糞生物工程處理資源化技術是生物環(huán)保領域中的重要任務之一。玉米秸稈和牛糞生產(chǎn)生物有機肥技術正是利用秸稈、牛糞等可再生資源，進行高效資源化、無害化生物工程處理，實現(xiàn)農(nóng)牧業(yè)廢棄物綜合利用，改善農(nóng)村、農(nóng)業(yè)環(huán)境，進一步完善現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)“中游生物產(chǎn)業(yè)鏈”，促進農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展，提高生物農(nóng)業(yè)和功能農(nóng)業(yè)競爭力。

3 生物質(zhì)有機肥制備工藝

生物質(zhì)有機肥能夠改善黑土區(qū)生態(tài)環(huán)境，提升黑土耕地質(zhì)量，實現(xiàn)作物秸稈和畜禽糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物的綜合利用，其制備流程是通過利用有益菌和功能菌劑對作物秸稈和畜禽糞便等農(nóng)業(yè)有機廢棄物進行高溫殺菌和高強度發(fā)酵分解，生產(chǎn)出長效化、專用化和無公害的生物質(zhì)有機肥，突破減替化學肥料的瓶頸，促進綠色食品產(chǎn)業(yè)和功能農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

制備有機肥的原料有很多，包括畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、豆粕、酒糟、木薯渣、糠醛渣、污泥、沼氣，甚至日常生活中產(chǎn)生的廚余垃圾等，不同的原料可采用不同的制備工藝及生產(chǎn)方法。目前，農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便是制備生物質(zhì)有機肥的主要生產(chǎn)原料，其生產(chǎn)加工工藝過程如圖1所示。

圖1 有機肥制備工藝流程

生物質(zhì)有機肥制備工藝流程可分為前處理、混合發(fā)酵、后處理三個過程。前處理是將作物秸稈、畜禽糞便等原料運送到堆場，粉碎稱量后進行混合攪拌，并按原料成分調(diào)整水分、碳氮比、pH值后進入下一步工序進行混合發(fā)酵。將混合后的原料堆成發(fā)酵堆，用風機從發(fā)酵池的底部向上進行通風供氧，2天后進行機械翻倒并補充水分和養(yǎng)分，發(fā)酵溫度控制在500～600 ℃，進行有氧發(fā)酵。待發(fā)酵高溫期過后，物料溫度小于40 ℃時，添加有益菌和功能菌劑。發(fā)酵周期為8天左右，發(fā)酵好的半成品進入下一步工序后處理。發(fā)酵后半成品通過篩分將篩下物根據(jù)水分含量高低進行分別處理，稱量包裝或造粒后稱裝，形成生物質(zhì)有機肥產(chǎn)品。

4 結(jié)論

生物質(zhì)有機肥營養(yǎng)元素齊全，能夠有效促進農(nóng)作物的生長，提高生產(chǎn)效率，提升農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。添加有益菌的生物質(zhì)有機肥，利用菌群的占位效應，可改善農(nóng)作物根際微生物群，提高植物的抗病蟲能力，減少病害的發(fā)生。利用酵素菌發(fā)酵秸稈和畜禽糞便生產(chǎn)的有機肥，還能有效改善優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)和生物特性，提高土壤的保肥供肥能力和緩沖能力，同時解決農(nóng)民取土破壞植被和“取土難”等問題。綜上所述，生物質(zhì)有機肥的綜合利用是實現(xiàn)節(jié)能減排、發(fā)展農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟、促進黑龍江省綠色食品產(chǎn)業(yè)和功能農(nóng)業(yè)的發(fā)展的有效途徑。