4有机质肥料的种类与合理施用Word文档下载推荐.docx
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一般而言,堆肥施用對土壤物理、生物和化學性質之改善比它在養分供應上貢獻更大。
最正確且合宜的肥培管理對策應為利用堆肥來改善土壤性質及持久的釋出作物所需養分,並配合化學肥料的速效特性,如此方能營造出和諧、合理、環保且永續的農業生產型態。
改善土壤性質為目的的堆肥品質應具備下列條件。
1.有長期效用的特徵
改良土壤性質的有機肥應具備抗分解的特性。
通常含肥分少,粗纖維高的資材,如蔗渣、泥炭、樹皮堆肥、腐植酸類等。
2.穩定性高的特性
另外一些甲殼及貝殼類,含有高量的鈣及幾丁質,可以磨成粉末施用,有減輕作物土壤病害之效果,如蕃茄的萎黃病,一些作物的根腐病、蔓割病等。
此類資材,不是在供給作物養分,亦被稱為有機質土壤改良劑。
三、品質優良有機肥具備的條件
(一)方便於搬運、施用
1.含水率在35%以下:
當含水量降低至35%以下時,微生物的活動停止,堆肥得以長期保存,確保品質不變,並且利於運輸與施用。
2.沒有惡臭:
堆肥臭氣主要來自氨、硫化物、有機酸、醛、酮與醇類,有機酸、醛、酮與醇類在好氣堆肥化條件下將會分解不會累積。
3.衛生、無汙穢感:
完全腐熟的堆肥具芳香味,含有大量好氣性菌,即使添加水分亦不再產生醱酵熱。
(二)對植物、土壤具安全性
1.合宜的碳氮比(約為17-25):
碳氮比較高(>33)的有機肥,施入土中,於進行分解的過程中,微生物會吸收利用土壤中的氮,導致微生物與種植的作物競爭氮素,造成作物氮缺乏。
碳氮比較低(<17),則發生礦質化作用,由有機物分解釋出植物所需的養分,有機物的分解消失快,改善土壤理化性質有限,因此,合宜的有機質肥料碳氮比設定在17-25之間。
2.不含毒性物質:
包含多氯聯苯、酚、硫化氫、甲烷、有機酸等,我國尚無具體規範,美日則僅對多氯聯苯訂定上限標準,美國為2mg/kg,日本則以水抽出液中,多氯聯苯需低於0.03mg/kg。
3.不含有害成份:
重金屬成分鎘、鉻、鉛、鎳、銅、鋅、砷及汞全量分別小於5、1000、150、25、100、500、100及2mk/kg,才真正符合堆肥無害化。
豬雞糞因飼料中添加硫酸銅、鋅為殺菌劑,需注意嚴加控管。
4.沒有病原菌、寄生蟲卵與雜草種子:
堆肥堆內溫度保持50-70℃,3-5天以上,則多數病菌、寄生蟲卵及雜草種子均可殺死。
因此,廢棄有機物無害化指標為溫度是否升高而定。
(三)對植物生長及土壤性質有幫助
1.肥料成分含量高
2.可改良土壤理化性質及生物相
3.肥料本身不宜太酸或太鹼
表23優良與劣質堆肥的特性比較
項目
優良堆肥
劣質堆肥
腐熟度
完全腐熟
未完全腐熟
微生物相
好氣性菌
厭氣性菌
分解
氧化反應
還原反應
氣體產生
二氧化碳
甲烷、硫化氫、氨氣
pH值
微鹼性或中性
酸性或鹼性
溫度
和緩上升
冷涼或高溫
顏色
茶褐色
黑色
氣味
芳香、甘甜味
惡臭、腐酸味
肥料成分
較為穩定
變異大
毒性物質或有害成分(如重金屬、有機毒物質)
不含或僅含少量,但均低於安全標準
含量超過安全標準
水分含量
適量(便於運送且不會污染環境)
過高(不利裝袋及運送,且會污染環境)
雜草種子
已被殺死或不存在
存在且具發芽能力
寄生蟲卵或幼蟲
存在且會孵化成蟲
病原菌
仍存活(施用後會造成病原菌之傳播)
作物生育
可增進作物產量和品質
負面效應大於正面效應,甚至會造成作物減產或死亡
土壤品質
提高土壤品質,改善土壤性質
降低土壤品質
不純潔物
甚低
存在且超過標準
四、有機農耕法的特性
有機農耕法其土壤養分的獲得,肥力的維持或增進,主要是依靠下列諸項來達成。
(一)生物固氮。
(二)各種有機資材的循環利用。
(三)天然礦物的施用。
(四)經由適當的土壤管理方法,促進有機質的礦化。
(五)難溶性養分的溶解與礦物的風化釋放。
有機肥料為一完全肥料,能提供作物生長所需的全部要素,因此,只要酌量補充氮、磷、鉀,則微量元素幾乎能全部充分供應,化學肥料則無此優點,必須逐元素的加以補充;
有機質肥料具低密度及高飽水力特點,能疏鬆土壤及增強水分保持能力,可惜有機質肥料質輕運輸成本昂貴,其有效成分含量亦低為其缺點。
五、有機質肥料的來源、種類及特性
有機肥料的種類很多,其成分差異亦大,在使用選擇上常發生困擾,因此,有需要認識各種有機質肥料的特徵,俾便利用。
(一)廄肥
各種動物的排泄物屬之。
廄肥含有較多的鹽類及氮素。
如未經醱酵之尿水新鮮使用,易發生肥傷或氮素過多的結果;
又如豬、雞糞含有高量的銅、鋅,長期大量施用易導致重金屬毒害,因此,廄肥宜與禾草桿殘體混合堆肥化後使用最為適當。
表24糞尿類成分表(%)
名稱
氮
磷酐
氧化鉀
人糞
1.0
0.5
0.3
羊糞
0.6
尿
0.1
0.2
1.9
2.7
牛糞
豬糞
0.7
0.4
1.5
0.8
馬糞
生雞糞
2.0
1.6
乾雞糞
5.0
4.0
乾燥淤泥
13.0
1.2
(二)禾草桿殘體
作物殘体可做廄肥、堆肥或留在田間當有機肥,雖然作物殘體所含養分不高,但主要可改善土壤物理構造,分解時產生許多有機酸,對土壤營養分之有效性有增進的效果,尤其對微量元素之供應有其重要性。
其中禾本科和樹木類碳氮比較高,豆科和蔬菜稿稈則較低。
表25蒿類成分表(%)
作物名稱
稻稈
0.9
碗豆莖葉
麥稈
蠶豆莖葉
大豆莖葉
1.3
甘藷莖葉
1.1
(三)動物質資材
包括動物糞便(雞糞、豬糞、牛糞)、廢棄殘體(魚粉、骨粉、羽毛、皮毛等)經乾燥或堆肥化所製成,一般而言富氮磷而缺鉀,施用時常加入鉀鹽或草木灰,除了補鉀外,常可促進脂肪分解。
1.禽畜糞
禽畜糞便成分含量差異頗大,其碳氮比與腐熟後堆肥相近,雖可直接施用而不致危害作物,但易導致環境污染與病源問題。
禽畜糞通常與高碳氮比之植物殘體混合堆積形成堆肥,既可改善土壤物理、化學及生物性質,亦可提供作物適當養料。
2.海鳥糞
由海鳥之排泄物及死鳥體、魚屑、羽毛、海草、泥沙等組合成。
於熱帶乾旱大陸沿岸之島上發現頗多,直接開採可為肥料用。
雨量少地區排泄物醱酵慢,可溶性銨鹽損失少,故含氮量高,秘魯產之商品含N11-16%、P2O58-12%及K2O2-3%。
降雨量多而氣溫高地區,醱酵旺盛,可溶性成分受雨水洗失,銨鹽流失較易,含N4-6%及P2O520-25%。
3.骨粉
將動物骨骼依碎骨、脫脂、乾燥、研磨及過篩等程序而製成之肥料,主要成分是磷酸三鈣,約佔總量的58-62%,另外,還有骨素與脂肪等,因其含磷化合物不易分解,是難溶性磷肥。
有蒸製骨粉及浸出骨粉兩種,前者將生骨在高壓下(2-4氣壓)蒸煮,除去脂肪;
後者以苯或苯類藥品脫脂。
骨粉富含磷、鈣而少鉀,骨粉含N4.1%,P2O521.7%,CaO27.8%。
4.魚肥
不能食用之整魚或加工魚品之殘餘物,在陽光下晒乾,磨製成粉即得。
其成分氮素較多,磷次之,鉀最少,為鹼性肥料。
5.血粉
血粉肥是利用牲畜血液凝固乾燥處理後,粉碎製成的,富含多種化學元素的速效肥料。
(四)植物質資材
1.油粕類肥料
含油豐富之種子經壓榨提油後,其殘渣稱油粕,可供家禽畜及魚類的飼料或有機質肥料施用於農地。
油粕類肥料主要種類有大豆粕、花生粕及菜籽油粕等二十餘種。
油粕類尚含有油脂,主要為蛋白質與碳水化合物,榨油愈完全,含肥分比率愈高,分解亦迅速。
油粕類肥料富含氮而缺磷鉀,宜與過磷酸鈣、草木灰混合施用,草木灰不僅供給鉀素還可促進油分分解,並中和分解時所產生的有機酸,本類肥料與任何肥料配合,品質不受影響。
油粕類肥料之共同特色是單價高、低碳氮比、一般在土壤中分解迅速,肥效為有機質肥料中屬較快者,其氮肥肥效幾乎可與化學肥料相近,且亦可提供其它微量元素。
油粕質輕,且因為是提油後的產物,大部份具有美好之芳香味,一般種植高經濟價值作物的農民很喜歡使用。
油粕類在土壤中的分解需靠微生物的參與,所以寒冷季節油粕類分解變慢,宜當基肥使用。
夏季高溫油粕類分解迅速,可作追肥使用。
2.蔗渣
便宜,有機質多,通氣、排水好,纖維多,分解後體積改變大,用於容器栽培,體積縮小迅速,通常僅限於短期栽培使用;
新鮮甘蔗渣乾燥後,直接使用,產生微生物之大量繁殖與營養競爭的問題,引起作物黃化或枯死;
蔗渣主成分為纖維素、木質素及半纖維素,C/N達150,未經任何處理之蔗渣,約需一年半以上堆積,方能腐熟。
3.椰纖
當椰子殼的粗纖維被剝離去製造繩索、刷子、墊子等產品時,一種稱為髓質的東西被遺留下來,堆積成山,經過數年之風吹、日曬、雨淋,將其乾燥、過篩、檢疫,即為椰纖。
椰纖外表與泥炭相似,其通氣與飽水性均佳。
其質地較泥炭鬆散,致使多餘的水分快速流失,伴隨的是養分的洗失,介質很快便為肥力低下,若能了解其特性,利用毛細作用,由底部灌水,使水分向上移動,可以避免肥料流失,其將成為泥炭的最佳替代品。
4.樹皮
樹皮分解與其碳氮(C/N)比有關,樹皮的碳氮比約為500:
1,與土壤混合,微生物會分解樹皮組織而利用其中的碳和氮,若樹皮含氮量不足供微生物利用,則會與植物競爭土壤中的氮而易造成植物缺氮的情形,尤以分解初期最嚴重。
新鮮樹皮的陽離子交換容量低,僅8cmol/kg,故保肥力不好。
樹皮經堆積分解後,陽離子交換容量達60cmol/kg以上,並可除去其中所含之酚類化合物。
堆積分解期間會產生熱,可除去有害之昆蟲、線蟲、病原體及草籽;
經6個月-1年的堆積後再拌入銨態氮,經4-6週堆積即可使用。
5.菇類太空包
太空包木屑未經處理常有微量元素(如鐵、鋅)缺乏及含毒性物質,影響作物發芽或生長。
新鮮洋菇堆肥含高濃度的NH4+(20mmol/kg),及高EC值(22-27dS/m),在使用前需經過堆積及淋洗;
新鮮洋菇堆肥堆積的過程中pH值先增後降,最高達8.6,此仍因堆積的前15天,NH3釋出之故,堆積六週後,NH4+濃度下降到1mmol/kg;
新鮮與堆積過的洋菇堆肥都具有高的EC值。
經過三次清水淋洗後,可降到4dS/m;
菇類太空包具有高的保水力,且隨堆積時間而增加,相反的,它們具有低的充氣孔隙度,黃(1988)曾測得飽水時其空氣孔隙率為0,可見其飽水能力之強,使用時宜混合較粗的粒子改善其物理性;
金針菇棄堆肥銨態氮在堆積2週時量最多,硝酸態氮在堆積4週時最高,總氮含量在堆積4週後略有減少,磷鉀略有增加;
隨堆積時間增加,交換性鈣與鎂有逐漸下降的趨勢,有效性鐵與銅亦相同,錳的含量則增加,且偏高,容易造成植株缺鐵現象。
(五)工業、都市廢棄物
主要有糖蜜、羽毛、污泥及垃圾等類。
此類有機材料必須注意其成分所含有害成分如鎘、汞、砷的含量。
(六)綠肥
利用農田休閒期栽培綠肥,可直接犁入農田以保養土壤,亦可作為堆肥材料。
主要綠肥作物有:
田菁、太陽麻、埃及三葉草、紫雲英、油菜、大豆類、豌豆、大菜、羽扇豆、虎爪豆等。
表26綠肥作物的生草量及其成分
綠肥種類
生草產量
N
P2O5
K2O
公噸/公頃
%freshbasis
紫雲英
10-34
0.48
0.18
0.24
大豆類
春作10-25夏作30
0.70
0.13
0.73
埃及三葉草
30
0.43
0.09
0.42
羽扇豆
15-20茶園間作10
0.50
0.11
0.25
苕子
30-50
-
太陽麻
20-30
0.37
0.08
0.14
虎爪豆
0.12
0.40
田菁
25-35
0.47
蕎麥
春作6-8秋作13-17
0.32
大菜
7.7-15
0.27
0.56
油菜
20-35
0.21
0.02
0.28
表27動物質肥料成分表(%)
肥料名稱
氧化鈣
鯡渣
10.0
4.5
蒸製骨粉
23.5
33.0
沙丁魚渣
9.0
皮革粉
12.0
3.4
鯖、青花魚渣
7.0
11.7
乾血(血粉)
雜魚雜碎渣
7.7
9.3
鯨肉渣
9.2
助宗鱈渣
7.4
11.2
鯨骨粉
3.0
25.0
蟹殼屑
3.5
28.5
骨灰
35.0
46.0
雜魚小魚渣
2.5
羽毛粉
魷魚渣
2.8
毛髮
7.5
表28植物質肥料成分表(%)
碳氮比
大豆粕
2.3
4.7
燒酒粕
油菜籽粕
5.5
篦麻籽粕
5.4
2.2
落花生粕
6.0
咖啡粕
胡麻粕
澱粉粕
向日葵粕
菸草粕
15.0
米糠油粕
15
紡織棉粕
醬油粕
海草粉
椰子粕
六、堆肥製造
(一)堆肥製作的基本原理
自然界存在很多微生物,具有氧化、分解有機物的能力。
利用微生物在一定的溫度、水分、通氣、碳氮比和pH值條件下,將不穩定有機廢棄物進行生物化學降解,使其形成一種類似腐植質土壤的有機質,用作肥料和土壤改良。
這種利用微生物進行降解有機廢棄物的過程,稱為堆肥化處理,所以凡是稱為堆肥者,都必須經過堆肥化處理過程。
有機廢棄物是堆肥中微生物賴以生存、繁殖的物質條件,由於微生物生活有的需要氧氣,有的不需要。
因此,根據微生物對氧氣的需求,堆肥化處理可分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種。
前者是在通氣條件下,借助好氧微生物的活動,使有機物降解,通常溫度可以達到50-60℃,最高可達70-80℃,故也稱為高溫堆肥。
後者是利用厭氧微生物進行有機物的降解,其主要目的在獲得甲烷氣。
1.好氣堆肥
微生物透過自身的生命活動-氧化、還原和合成過程,把一部份有機物氧化成簡單的無機物,釋放出生命活動所需的能,並把一部份無機物和有機物轉化為生物體所必須的營養物質,以合成新的細胞物質,於是微生物逐漸繁衍生長,產生更多的生物體。
排放環境
細胞物質(微生物增殖)+腐植物質
一個完整的好氣堆肥化過程由四個堆肥階段組成,即低溫、中溫、高溫和降溫階段。
每個階段都擁有不同的細菌、放線菌、真菌和原生動物,這些微生物就利用有機廢棄物中的有機物質作為食物和能量來源,直至形成穩定的腐植物質。
圖13a可以簡單地說明這個過程。
有機資材+微生物+O2
合成
CO2、H2O、NH3、磷酸根、硫酸根、硝酸根等
氧化
釋放能量轉移為熱
+能量
圖13a好氧醱酵過程示意圖
細胞物質
有機資材+微生物
有機酸、醇、CO2、NH3、H2S等+微生物+能量
CO2、CH4+能量
鹼性醱酵、產氣階段(甲烷菌)
酸性醱酵、產酸階段(產酸菌)
圖13b厭氧醱酵過程示意圖
2.厭氣堆肥
有機物厭氧分解時,主要經歷酸性醱酵和鹼性醱酵兩個階段。
分解初期微生物活動的分解產物主要是有機酸、醇、CO2、NH3、H2S等,這一階段因有機酸的大量累積,pH值逐漸下降。
隨著易分解有機物的減少和氧化還原電位的下降,另一群稱為甲烷菌的微生物開使分解有機酸和醇類物質,主要產物是甲烷和二氧化碳,隨著甲烷菌的繁殖,有機酸迅速分解,pH值上升,這一階段稱為鹼性醱酵階段。
圖13b簡單地說明了厭氣分解過程。
由於厭氧醱酵後的產物成液體狀,有時仍含有病原菌和散發臭氣,所以在施用前須經滅菌處理,並需用專門的撒佈機進行噴灑,施用農地土地面積也要大,所以並不適於台灣發展,除非將來為了能源需求,否則以此方法製作堆肥並不經濟。
(二)堆肥製作流程
傳統堆肥採用厭氣的野外堆積法,這種方法不僅佔地面積廣、堆積時間長,且無害化程度低。
現代化堆肥生產通常採用好氣堆肥法,具有機械化程度高、處理量大、醱酵速度快、無害化程度高和便於清潔化生產等優點。
製作好氣堆肥通常包括前處理、一次醱酵、二次醱酵,以及後處理、貯藏等過程。
1.前處理
前處理主要任務是進行水分含量、通氣性和pH值的調整,同時也順便除去不適合堆肥的物質如塑膠、金屬、石塊等雜質,否則會影響後續的攪拌、通氣過程。
2.一次醱酵
有規模堆肥場的一次醱酵通常在特定的醱酵場所或裝置內進行,在堆肥化過程中,透過攪拌翻堆和強制通風向堆肥內部通入氧氣,促進好氣微生物的活動。
由於堆肥原料、空氣和土壤中存在著大量的微生物,所以堆肥原料投入後,很快就進入醱酵階段,一般由溫度開始上升到開始下降的期間稱為一次醱酵,為了提高無害化的效果,這一階段至少維持10天以上。
通常這一階段牛糞堆肥為4-5週、豬糞為3-4週、雞糞為2-3週。
3.二次醱酵
經過一次醱酵後的堆肥,送到二次醱酵場地繼續堆腐,使一次醱酵中尚未完全分解的易分解的、較易分解的與難分解的有機物質繼續分解,並將其逐漸轉化為比較穩定和腐熟的堆肥。
一般二次醱酵的條件要求不如一次醱酵嚴格,堆積高度可以在1-2米,只要有防雨、防風措施即可。
在堆積過程中每1-2周進行翻堆一次,二次醱酵的時間長短視堆肥原料而定,一般在堆肥內部溫度降至40℃以下時,即表示二次醱酵結束,可以進行堆肥風乾和後續加工。
通常純禽畜糞便堆肥二次醱酵時間約1個月,添加稿稈材料時在2-3個月左右,而添加木質材料如木屑、樹皮等則要6個月。
4.後處理
經過2次醱酵的物料,幾乎所有的有機物都變形變細碎了,數量也變少了,但可能還含有一些塑膠、石塊等雜質,需要分篩移除,並根據需要進行再破碎或造粒,以利於貯藏、包裝、運送和販賣。
5.脫臭
堆肥生產過程和結束後,會產生臭味,必需進行脫臭處理。
去除臭氣的方法主要有化學劑除臭、鹼性水溶液過濾、熟堆肥、活性碳或沸石吸附過濾等。
6.貯藏
堆肥一般在春秋兩季施用,在冬夏就必需積存,所以要建立貯存6個月生產量的設備。
貯存方式可直接堆存在醱酵槽中或裝袋,要求乾燥而透氣,厭氣和受潮會影響產品的質量。
(三)堆肥製作的目的
大量產生的農業及畜產廢棄物,如不能適當處理,不但佔用空間,又影響環境衛生,降低生活品質;
若任其棄置或焚燒處理,則又可能造成水質、土壤與空氣等的污染。
將這些廢棄物中尚有利用價值的有機資材經堆肥化後,回歸農田,不但可以解決廢棄物問題,而且可以增進地力。
新鮮或未腐熟有機物施用於土壤可能引起作物缺氮、缺氧、產生有機酸或還原性物質、傳播病原菌、雜草叢生等,因而阻害作物生長。
因此,製作堆肥之堆肥化過程使有機物充分腐熟,讓它轉變為安全、穩定之高品質有機質肥料。
一般堆肥腐熟的目的包括:
1.改善物理性
許多有機材料如蒿稈、殘枝、樹皮等材質堅硬、纖維強韌,經過堆積分解後,會變得脆細與柔軟,有利於撒佈,與土壤混合均勻。
2.降低碳氮比
碳氮比大的堆肥材料,若直接施用於土壤中,在分解初期會因生物固定化作用,造成土壤中有效養分減少,尤其是氮素成分的影響最大,因而阻礙作物生長。
一般而言,堆肥材料經堆積分解,碳氮比降至20,達到穩定腐熟時,即可直接施入土壤。
3.減少體積和
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