雷金银副研究员宁夏农林科学院农业资源与环境研究所
2016年6月13日
一、肥料的功能与种类
肥料是指施用于土壤或喷洒于作物地上部分，能直接或间接为作物生长发育提供所需养分，增加作物产量，改善农产品品质，或改良土壤理化性质，活化土壤养分，提高土壤肥力的物质。
肥料种类：
有机肥料----粪尿肥、厩肥、秸秆肥（堆肥、沤肥等）、沼气肥、绿肥、泥炭和腐植酸肥、杂肥、菌肥、生物有机肥料等
无机肥料（化学肥料）----氮肥、磷肥、钾肥、中、微量元素肥料（微肥、钙镁硫肥）、复合肥、水溶性肥料（叶面肥料）等
有机无机复混肥料
有机肥料功能：
中国是最早使用：天然肥料的国家。
李比希对中国农业的评价：中国式的传统农业，精耕细作，耕地长期使用地力却不会下降，是施用有机肥的结果
有机肥料概念：
广义：含有机质，既能为农作物提供各种有机、无机养分，又能培肥土壤的一类肥料。
狭义：农村中利用各种有机物质就地积制或直接耕埋施用的一类自然肥料。
有机肥是有机物和无机物、有生命微生物和无生命的物质的混合体。
有机肥基本类型：
粪尿肥、堆沤肥、秸杆及绿肥是我国有机肥料的主体
有机肥料的特点：
来源广
人畜粪尿、作物秸秆、绿肥、泥炭、城市废弃物、农业辅料（油渣）等
含有机质
以有机质为主，如纤维素、半纤维素、脂肪、蛋白质、氨基酸、激素和腐殖质酸等
肥效缓长
完全肥料
同时含有氮磷、钾、硫、钙、镁以及微量元素等各种矿质养分。
养分含量少（用量大）
二、畜禽粪便现状与资源化潜力
通常我们所说的“农业废弃物”主要指作物秸秆和畜禽粪便。
畜禽粪便的特点：
1、元素的组成
除C、O、H三元素的含量高达65%-90%外，还含有丰富的N、P、K、Ca、Mg、S等。
2、化学组成
一是天然高分子聚合物及其混合物，如纤维素、半纤维素、淀粉、蛋白质等；
二是天然小分子化合物，如氨基酸、生物碱、单糖、抗生素、脂肪酸等。
3、物理性质
表面密度小，韧性大，抗拉、抗弯、抗冲击能力强等。
改变：
种植业向省工、高效的方向改变
大量化肥代替原用农家肥
养殖业向集约化、城郊化靠拢
人工饲料代替农业废弃物饲料
现状：
农业废弃物乱放、乱烧
农业废弃物利用率低
环境污染
资源浪费
畜禽粪便：近年来，随着我国经济的快速发展和人们生活质量的不断提高，对畜禽产品的需求量也在不断增加，这使得畜禽养殖规模不断从散养向规模化、集约化养殖转变，导致畜禽粪便的产生了逐年增加，据统计，2012年我国年畜禽粪便年产量约为12.69×108t。
近年来，宁夏大力推进种植业与养殖业融合协同发展。2012年宁夏畜禽养殖排放的粪便量达到1066.19万t。奶牛的排放量最大，占总排放36．6%;其次是肉牛，占总排放量的 31．92%；肉鸡的排放量小，仅为0.76%。
作物秸秆：
我国是农业大国，秸秆资源非常丰富。据统计，2009年全国农作物秸秆理论资源量为8.20亿t，其中以水稻、小麦、玉米秸秆为主，约占资源总量的75.6%。
由此可知，农业废弃物具有巨大的资源化潜力。将这些废弃物通过合理的资源化利用技术转化为资源，不仅有利于解决因农业、畜牧业快速发展带来的环境污染和资源浪费等问题，还可以生产优质有机肥料产品，推动有机肥料产业化进程，实现生态农业可持续发展，达到区域“养殖业”与 “种植业”融合协调发展，促进农业废弃物处理利用良性循环。
目前存在的问题：
直接还田：肥效差、风险大
普通堆沤：发酵慢、处理时间长、无害化程度低、污染大
三、生物发酵生物肥技术
堆肥的基本原理“
自然界中有很多微生物具有氧化、分解有机物的能力。利用微生物在一定的温度、湿度和PH值条件下，将有机性废弃物进行生物化学降解，使其形成一种类似腐殖质土壤的有机物质用作肥料和改良土壤。这种利用微生物降解有机性废弃物的方法称为生物处理法，一般又称堆肥化处理。
发酵原料：
主料：主要包括畜禽粪便、人粪尿、作物秸秆、杂草、落叶、糠麸、渣糟、饼粕等有机物料，有时还要添加磷矿粉、尿素和石灰等无机材料。果渣、糠醛渣等酸度高，应提前用生石灰调至PH值8.0左右。石灰作为添加剂时应注意用量，过多会造成PH值上升，造成氨的过量损失。
辅料：米糠、锯末、饼粕粉、秸杆粉等，辅料干燥呈粉状富含碳即可。
原辅料配比：主料∶辅料=5:1--3:1
发酵条件：
1、氮、磷、钾的控制：堆肥基料中氮、磷、钾含量是生物有机肥的养分基础，必须根据各类原材料的养分含量计算出堆肥的基础养分。
2、C/N比：堆肥过程中，碳素是堆肥微生物的基本能量来源，也是微生物细胞构成的基本材料。在堆肥过程中，微生物每合成1份体质碳素，要利用4份碳素作能量。因此，微生物在生长繁殖时最佳C/N比应为（25～35）：1。微生物在分解含碳有机物的同时，利用部分氮素来构建自身细胞体。
3、水分调节：堆肥过程中有机物的分解和微生物的繁殖离不开水。堆肥中水分的主要作用在于：一方面溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；另一方面在于调节堆肥内的温度。适宜发酵的水分应控制在40～50%，对吸水性较强的基质来说也可以提高到50%～55%。（最简单的水分测量方法：手握成团，用力挤压没有水渗出指缝，松开手轻扣即散，此时含水在45%～50%。
4、PH值调节：PH值是影响微生物生长繁殖的重要因素之一，是影响微生物存活的一个关键因子。常见的堆肥原料如畜禽粪便、城市污泥、作物秸秆、草炭、蘑菇渣等一般不需要进行PH值调节，但当原料PH值偏离正常堆肥PH值(5~9)较大时，就必须进行PH值调节。当原料偏酸性时（PH值〈4），通常用石灰调节，有时为减少氮素损失，也用碱性磷肥调节酸碱度；当原料偏碱性时（PH值〉9），可以添加氯化铁或明矾来调节，有时也用弱酸堆肥返料进行调节。
在调节PH值时要注意，石灰的用量不宜过大，一般控制在5%以内，否则会延长堆肥过程的缓冲期，不利于堆肥化过程。
菌种选择与使用：
能够分解蛋白质、纤维素、半纤维素、木质素等，并将细菌、真菌等复合而成，降解能力强，同时能够达到升温、除臭、消除病虫害、杂草种子和提高养分的效果。在适宜的条件下，能迅速将堆料中的碳、氮、磷、钾、硫等分解矿化，形成简单有机物，从而进一步分解为作物可吸收的营养成分。
菌种使用：
一般地，生物有机肥发酵液（加水稀释30-50倍使用）；生物肥发酵剂Ⅱ（加红糖水稀释100-200倍，夏季放置1-3小时，春秋5-8小时，冬季24小时后使用）
接种量：按每吨（或每立方米）基础物质加2～3kg生物有机肥发酵液或50克生物肥发酵剂Ⅱ
接种：将发本地基料粉碎混合并充分混均匀，将稀释后的发酵液喷洒到基料中，充分搅拌均匀。为了提高发酵速度和质量，也可加入和菌种等量的红糖或糖蜜。
堆肥工艺流程及参数：
传统的堆肥化技术采用厌氧的野外堆积法，这种方法不仅占地面积大、堆积时间长，而且无害化程度低。现代化的堆肥生产一般采用好氧堆肥工艺，具有机械化程度高、处理量大、堆肥发酵速度快、无害化程度高和便于进行清洁化生产等优点。畜禽粪便的好氧堆肥通常由前处理、一次发酵（主处理或主发酵）、二次发酵（后熟发酵）以及后续加工、贮藏等等工序组成。
前处理：
因为畜禽粪便中水分含量大（含水量通常在70%～90%），如果不进行水分调节就会因通气不良而出现堆肥温度上升慢、臭气产生量大，并且搬运搅拌也不方便等。因此前处理的主要任务是进行水分含量、材料通气性和C/N调节。同时也可以顺便除去那些较大而不适合堆肥的物质如铁丝、砖瓦、石块、塑料膜、绳索等杂质，否则会影响以后的搅拌、通气等过程。
水分调节：
1、利用热能、太阳能等将畜禽粪便进行预干燥调节水分时，鸡粪含水量在52%、猪粪含水量在55%，牛粪含水量在68%以下为宜。
2、添加干燥的生物性材料如：锯末、稻壳、作物秸秆等进行调节时，猪粪含水量62%、牛粪含水量72%为宜。
通气性：
堆肥材料的通气性常用堆肥材料中的空隙率（气相比例）作为判断指标。一般堆肥材料中空隙率在30%以上较好。
但在这一空隙率时材料的水分含量依畜禽粪种类以及用于水分调节的材料种类等因素的不同而异。
由于锯末、稻壳等材料具有较好的吸水性和保水性，与畜禽粪便混合后的通气性也较好，因此是较理想的水分和通气性调节材料。
一次发酵：
畜禽粪便的一次发酵通常在特定的发酵场所（槽，池等）或装置内进行，在堆肥过程中通过搅拌和强制通风向堆肥内部通入氧气，促进好氧性微生物活动。由于堆肥原料、空气和土壤存在着大量的各种微生物，所以后很快就进入发酵阶段。首先微生物利用易分解性有机物进行繁殖，产生二氧化水，同时产生热量使堆肥升温。发酵初期有机物质的分解主要是靠中温型微生物（30～40度）进行的，随着温度的升高，最适宜生活在45～65度的高温菌逐渐取代了中温型微生物。在此温度下，各种病原菌、寄生虫卵、杂草种子等均可被灭杀。一般由温度开始上升到温度开始下降的阶段称为一次发酵阶段。为了提高无害化效果，这一阶段至少应保持10天以上。一般情况下，该阶段牛粪为7～10天、猪粪5～7天、鸡粪3～5天左右。
二次发酵：
将经过一次发酵后的堆肥送到二次发酵场地继续堆腐，使一次发酵中尚未完全分解的易分解的、较难分解的有机物质继续分解，并将其逐渐转化为比较稳定和腐熟的堆肥。一般二次发酵的要求不如一次发酵条件严格，堆积高度可以在1～2m，只要有防雨、通风措施即可。在堆积过程中每5-7周要进行一次翻堆。二次发酵的时间长短视畜禽粪便各类和添加水分调节材料性质而定，一般堆肥内部温度降至40度以下时就表现二次发酵结束，即可以进行堆肥风干和后续加工了，通常，纯畜禽粪便堆肥二次发酵需要10-15天左右的时间，添加等秸秆类材料时二次发酵在20天左右，而添加木质材料如锯末、树皮等情况下二次发酵需要在那1个月以上的时间。
生物发酵的优势：
加快有机废弃物的分解，提高氮磷钾等养分的利用率；
迅速将堆料中的碳、氮、磷、钾、硫等分解矿化，形成简单有机物；
能够快速升温、除臭、杀灭病虫害、杂草种子并有富集养分的效果；
有效减少发酵养分流失。
生物发酵技术实现四个改变：
改简单还田为精肥还田
改乱丢、乱烧为清洁生产
改传统堆肥为生物发酵
改低效利用为高效利用
管理及成功标准：
夏、秋季节早晚要揭膜通风一次（1 ～ 2小时），天气晴朗时可在头一天傍晚揭膜，次日早上覆盖。堆沤4 ～ 6天后，堆温可升至50 ～ 65℃。
发酵鸡粪，须10-20天腐熟，能无臭、无味、无害，堆肥松软呈黄褐色，堆内有灰白色菌丝，有机质达45%左右。
堆肥腐熟度评价：
腐熟度就是堆肥腐熟的程度即堆肥中的有机质经过矿化、腐殖化过程最后达到稳定的程度。
堆肥腐熟度评价的指标：
物理评价指标：
① 堆肥后期温度自然降低
② 不再吸引蚊蝇
③ 不再有令人讨厌的臭味
④ 由于真菌的生长，堆肥出现白色或灰白色菌丝
⑤ 堆肥产品呈现疏松的团粒结构。
此外高品质的堆肥应是深褐色，肉眼看上去均匀，并发出令人愉快的泥浆气味，这种方法只能从感官上进行初步判断，难以进行定量分析。
化学评价指标：
pH值
许多研究者提出，pH值可以作为评价堆肥腐熟程度的一个指标；
堆肥原料或发酵初期，pH值为弱酸性到中性，一般为6.5-7.5。而腐熟的堆肥，一般呈弱碱性，pH值在8-9。
碳氮比值
C/N比是一种传统的方法，常常被作为评价腐熟度的一个经典参数。一般地，C/N比从最初的35－40或更高（木材类废弃物）降低到18－20，表示堆肥已腐熟。
四、微生物肥料的应用
生物有机肥的作用
1、活化土壤养分，促进作物根系活力
增加土壤有机质含量，促进土壤团粒结构形成，消除土壤板结，从而使作物根系发达，增强活力。
2、提高作物产量，改善作物品质
微生物肥料使用后，减少了化肥的用量，使农产品品质有了良好的改善。另外，微生物肥料可增加农产品有效营养成分，如面粉中的面筋含量、不同大豆中的油脂含量、蛋白质含量，蔬菜瓜果中的维生素、糖的含量。有关试验表明，微生物肥料不仅能使粮食作物增产10%左右，果菜类增产15%左右，而且还可使产品外观有较大改善。
3、提高肥料利用率，节约投资
采用有机肥料、无机肥料与微生物肥料相结合的施用方法，改变了传统农业生产向有机农业生产方式过渡，从而实现高产、优质、高效、低耗的目标。
4、减少或降低植物病虫害
微生物肥料的多种微生物可以诱导植物的过氧化物酶、多酚氧化酶、苯甲氨酸解氨酶、脂氧合酶、几丁质酶、β-1，3葡聚糖酶等参与植物防御反应，利于防病、抗病。有的微生物种类具有分泌抗菌素的功能，抑制或杀死致病真菌和细菌，使病原微生物难以生长繁殖，从而降低了作物病虫害的发生。
5、增强植物抗逆能力
微生物肥料由于在作物根部大量生长繁殖，菌丝能增加对水分的吸收，使作物抗逆能力提高。
施用方法：
拌种先将种子表面用水喷潮湿，然后将种子放入微生物肥料中搅拌，使种子表面均匀粘满肥料即可播种。
育秧做床式或盘式育苗时，可将微生物肥料拌入育苗土中堆置3天后再做成苗床或装入育苗盘；做营养钵育苗时，先将微生物肥料均匀拌人营养土中，再做成营养钵。
穴施先将微生物肥料与湿润的细土拌均匀，施在移栽或插秧的穴内，然后移栽幼苗或插秧。
蘸根将微生物肥料加适量细土和水拌成泥浆，将移栽秧或扦插苗在泥浆中浸数分钟，再带浆移栽或扦插。
追施将微生物肥料配成水溶液，浇灌在作物行间或果树周围的浅沟内，浇完后即覆土。
喷施有些液体微生物肥料，可作叶面肥施用，方法是加水后充分混匀，喷洒在叶片的正反面即可。
施肥制度：有机肥与无机肥配合施用：
有机无机配合施用的优点
有机肥料与无机肥料所含养分的种类和含量不相同，能互补长短
有机肥料和无机肥料的肥效快慢，长短各异，能相互弥补
有机肥料和无机肥料配合施用，能培肥改土，协调土壤养分供应。
微生物肥料使用注意事项：
（1）避免日晒雨淋。
拌种时应在阴凉处操作，拌种后要及时播种，并立即覆土。
（2）创造适宜的土壤环境。
在酸性土壤上施用时应中和土壤酸度后再施。土壤过分干燥时，应及时灌浇。大雨过后要及时排除田间积水，提高土壤的通透性。
（3）密封保存，防止其它杂菌侵入，禁止与化肥或其它化学、农药等存放在一起。
（4）避免在高温干旱条件下使用。
微生物肥料中的微生物在高温干旱条件下，生存和繁殖就会受到影响，不能发挥良好的作用。因此，应选择阴天或晴天的傍晚施用，并结合盖土、盖粪、浇水等措施，避免微生物肥料受阳光直射或因水分不足而难以发挥作用。
（5）避免与化肥或未腐熟的农家肥混用。
与未腐熟的有机肥混用，会因高温杀死微生物，影响微生物肥料的发挥。