生物有機(jī)肥料的主要原料種類與性質(zhì).doc

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生物有機(jī)肥料的主要原料種類與性質(zhì) 一、秸稈類 隨著復(fù)種指數(shù)的提高，優(yōu)質(zhì)良種的出現(xiàn)，施肥量的增加，栽培技術(shù)和栽培條件的改善等，農(nóng)作物的產(chǎn)量會(huì)隨之提高，秸稈的數(shù)量相應(yīng)增多，它是重要的有機(jī)肥源之一。 (一) 秸稈的成分 秸稈含有作物生長(zhǎng)必需的無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分(表1，表2)，屬完全肥料。N、P2O5、K20 表1:主要作物秸稈中幾種營(yíng)養(yǎng)元素的含量 (二) 秸稈分解的一般規(guī)律 秸稈分解是微生物學(xué)過(guò)程，首先在白霉菌和無(wú)芽孢細(xì)菌為主的微生物作用下，分解水溶性物質(zhì)和淀粉等；然后逐步過(guò)渡到以芽孢細(xì)菌和纖維分解菌為主的微生物區(qū)系，分解蛋白質(zhì)、果膠類物質(zhì)和纖維素等；后期在以放線菌和某些真菌為主的微生物作用下，主要分解木質(zhì)素、單寧和蠟質(zhì)等難分解的物質(zhì)。故初期分解迅速，在適宜的條件下，分解強(qiáng)度較大的時(shí)期可維持12～45 d，然后轉(zhuǎn)入緩慢分解時(shí)期，如玉米秸，無(wú)論是在水澆地還是旱地，或是否調(diào)節(jié)碳氮比，只要環(huán)境條件適宜時(shí)，第一個(gè)月內(nèi)分解最快，而后逐步減慢。 (三) 影響秸稈分解的因素 1. 化學(xué)組成在秸稈組分中，水溶性和苯醇溶性物質(zhì)以及蛋白質(zhì)物質(zhì)分解最快，半纖維素次之，纖維素再次之，木質(zhì)素最難分解。 2．秸稈的碳氮比總體看，在相同條件下。C／N窄的分解快，腐殖化系數(shù)??；反之，分解較慢，但腐殖化系數(shù)較大。隨著秸稈C/N的比值降低，分解速度加快，有機(jī)氮礦化增加，例如，成熟三葉草、羽扇豆、豌豆莢和苜蓿的C/N分別為26:1、20:1、13:1和12.7:1，施人土壤6個(gè)月后有機(jī)氮的礦化率則分別為14％、 18％、40.5％和37.8％，二者呈明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系。 3．土壤條件作物秸稈在土壤中的礦化和腐殖化過(guò)程，受土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)直接或間接的影響，其中尤以溫度和水分最為突出。土壤溫度不但影響微生物的區(qū)系組成和活性，而且也影響酶的活性，一般田間在7—37℃范圍內(nèi)，不但淀粉和纖維素的分解迅速，而且木質(zhì)素也開(kāi)始被氧化。土溫過(guò)低或過(guò)高都會(huì)抑制土壤中微生物的活動(dòng)與酶的活性。在20～30℃時(shí)植物殘?bào)w分解最快，低于l0℃分解較弱，到5℃時(shí)則基本上不分解。溫度對(duì)秸稈前期分解的影響比水分明顯。 土壤水分以田間持水量的80％左右(含水量為20％～30％)最有利于秸稈的腐解，此時(shí)土壤中的CO2釋放量最高，肥土、瘦土均如此。含水量過(guò)高或過(guò)低均不利于秸稈的分解。同類土壤中，水分適當(dāng)有利于分解，腐殖化系數(shù)較小。 影響秸稈分解的因素還有秸稈的數(shù)量、細(xì)碎程度、耕埋深度等。用量適中，比較細(xì)碎，全部埋人土中并分布均勻，土壤墑情好均有利于分解；反之，分解緩慢。 二、糞尿類和廄肥 糞尿類和廄肥一直是我國(guó)普遍施用的重要有機(jī)肥之一，其數(shù)量很大。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 1980年，豬糞、羊糞、牛糞和禽糞提供的N、P2O5、K20分別相當(dāng)于1979年全國(guó)N、P、K化肥銷售量的1.94倍、3.05倍和136.6倍。1995年，我國(guó)產(chǎn)生的豬糞、羊糞、牛糞、禽糞折合成養(yǎng)分，則N為715萬(wàn)t、P2O5為547萬(wàn)t和K20為424萬(wàn)t。這類肥源的數(shù)量將隨著人口的增加和畜牧業(yè)的發(fā)展而增加，如能按其特性加以科學(xué)利用，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展具有重要作用。 (一) 人糞尿 1． 人糞人糞是食物經(jīng)消化后未被吸收排出體外的物質(zhì)，主要是纖維素和半纖維素、脂肪和脂肪酸、蛋白質(zhì)和分解蛋白、氨基酸、各類酶，糞膽質(zhì)及少量糞臭質(zhì)吲哚、硫化氫、丁酸等臭味物質(zhì)。約含5％的灰分，主要是硅酸鹽、碳酸鹽、氯化物及鈣、鎂、鉀、鈉等鹽類。還含有大量已死亡的和活的微生物和寄生蟲(chóng)卵等。新鮮的人糞尿常顯中性反應(yīng)。此外還含有一定數(shù)量植物必需的多種養(yǎng)分，且多以有機(jī)態(tài)存在，由于C/N小，易分解，能較快地供應(yīng)養(yǎng)分(表4)。 表4 人糞尿的養(yǎng)分含量％ 2． 人尿人尿是被消化后并參與新陳代謝后排出的液體，主要成分為水和水溶性物質(zhì)。其中尿素占1％～2％，氯化鈉約占1％，還有少量肌酸酐(C4H7N3O)、氨基酸、磷酸鹽、銨鹽等。此外，還有微量的生長(zhǎng)素(如吲哚乙酸)和微量元素等。由于含有機(jī)酸和酸性磷酸鹽(如KH2PO4，NaH2PO4等)，故顯弱酸性。人尿含有植物必需的養(yǎng)分，惟有濃度不及糞高，但養(yǎng)分的總量并不低。而且尿中的養(yǎng)分為速效性的所含氮素中尿素態(tài)氮占87.0％，銨態(tài)氮占4.3％，分解較慢的肌酸態(tài)氮、馬尿酸態(tài)氮、尿酸態(tài)氮和其他形態(tài)氮分別占3.6％，0.5％，0.8％和3.8％。故應(yīng)重視尿的收集和利用。 由上可知，人糞尿是含有機(jī)質(zhì)較少的、偏氮的、速效性的有機(jī)肥料，習(xí)慣上作為氮肥施用。由于糞便中含有大腸桿菌等病原微生物及寄生蟲(chóng)卵，施用前，必需進(jìn)行無(wú)害化處理。一般是在化糞池里進(jìn)行厭氧發(fā)酵。 （二)家畜糞便 1．排泄量家畜的排泄量主要與家畜種類有關(guān)(表5)。牲畜的年齡、服役情況及飼料狀況對(duì)其也有影響。由于豬繁殖快、數(shù)量多，因此糞尿的絕對(duì)量較大。 表5 豬、牛、馬、羊的撐泄量kg／頭 3． 家畜糞尿的養(yǎng)分含量及其形態(tài)畜糞是飼料經(jīng)消化后排出的物質(zhì)，其成分主要是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)及其分解產(chǎn)物，如脂肪酸、有機(jī)酸以及某些無(wú)機(jī)鹽類。尿是經(jīng)消化吸收后排出的液體，其成分是水和水溶性物質(zhì)，主要含有尿素、尿酸、馬尿酸和鉀、鈉、鈣和鎂的無(wú)機(jī)鹽。糞尿中含有一定數(shù)量的有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀及微量元素等(表6，表7)，還含鈣0.11％一3.4％，鎂0.07％～0.26％，硫0.05％—0.28％等。 表6 家畜糞尿的養(yǎng)分含量 % 表7 畜、禽糞中主要大量營(yíng)養(yǎng)元素和微量元素含量 注：微量元素含量為mg/kg 糞尿中的養(yǎng)分形態(tài)，除鉀素外，絕大部分為有機(jī)態(tài)。畜尿中含易分解的尿素不多，難分解的馬尿酸和尿酸等較多，故其肥效較慢，必須腐熟后施用，尤其是牛尿。畜尿中還含有多種鹽類和生長(zhǎng)素。畜糞中富含有機(jī)質(zhì)，從家畜糞的有機(jī)組成看，總腐殖質(zhì)和陽(yáng)離子交換量均較高，其中尤以豬糞的質(zhì)量為優(yōu)。畜糞中還含有可溶性糖、氨基酸、核酸等有機(jī)養(yǎng)料與酶類，是無(wú)機(jī)肥料所無(wú)法比擬的。 4． 不同畜糞的特點(diǎn) (1) 豬糞。由于豬的飼料相對(duì)較細(xì)，糞中纖維素較少，含蠟質(zhì)較多，質(zhì)地較細(xì)，C/N較低。但含水量較多，纖維分解菌少，分解較慢，產(chǎn)生的熱量較少。陽(yáng)離子交換量高，吸附能力較強(qiáng)。 (2) 牛糞。牛是反芻動(dòng)物，飼料可反復(fù)消化，糞質(zhì)細(xì)密，含水量大。C/N約21:1，分解比豬糞慢，腐熟過(guò)程中產(chǎn)生的熱量少，故有冷性肥料之稱。 (3) 馬糞和羊糞。馬糞疏松多孔，纖維素含量高，并含有較多的高溫纖維分解細(xì)菌，C/N約為13:1，含水分較少，腐熟過(guò)程中能產(chǎn)生較多的熱量，故有熱性肥料之稱。羊糞的性質(zhì)與馬糞相似，糞干燥而致密，C／N約12:1，也屬熱性肥料。 (二) 其他動(dòng)物糞肥 1． 兔糞兔糞含有豐富的有機(jī)質(zhì)和各種養(yǎng)分，可作飼料和肥料。有報(bào)道指出，兔糞含有機(jī)質(zhì)20.47％，全磷0.68％，全鉀0.58％，全氮3.32％，其中蛋白態(tài)氮3.14％，堿解性氮2 387 mgkg-1，銨態(tài)氮1827 mgkg-1。 兔糞中氮多鉀少，尿中氮少鉀多，C／N窄，易腐熟，在腐解過(guò)程中能產(chǎn)生較多的熱量屬熱性肥料。還含有蔗糖、阿拉伯糖、果糖、葡萄糖及氨基酸、核糖核酸和脫氧核糖核酸等，為作物提供有機(jī)養(yǎng)料。兔糞多用于茶、桑、瓜、果樹(shù)及蔬菜等作物。 2． 禽糞禽糞通常指雞、鴨、鵝的排泄物，其數(shù)量取決于飼養(yǎng)量及其排泄量，每只雞、鴨、鵝和鴿的年平均排泄量分別為5～7.5 kg，7.5～10kg，12.5～15.0kg及2～3 kg。禽糞中含有豐富的養(yǎng)分和較多的有機(jī)質(zhì)(表8)。按干重計(jì)，還含有3％～6％的鈣，1％～3％的鎂和微量元素。絕大部分養(yǎng)分為有機(jī)態(tài)，肥效穩(wěn)長(zhǎng)。 表8 新鮮禽糞中的養(yǎng)分平均含量％ 3． 蠶沙我國(guó)利用蠶沙做肥料已有2000多年的歷史，古代就有“蠶矢熟糞”的記載。蠶沙是蠶糞、幼蠶脫的皮及殘余桑葉碎屑的混合物，其成分受蠶齡、桑葉品質(zhì)的影響。各齡蠶沙的養(yǎng)分不同(表9)，蠶沙的特點(diǎn)是有機(jī)物豐富和養(yǎng)分濃度高。所含氮素主要是尿酸態(tài)，C/N窄，易分解，腐熟過(guò)程中能產(chǎn)生較多的熱量，屬熱性肥料。 表9 各齡蠶的新鮮糞養(yǎng)分含量％，風(fēng)干物 4，海鳥(niǎo)糞海鳥(niǎo)糞是海鳥(niǎo)的糞便、尸體、剩余食物及枯枝落葉等的混合物，經(jīng)長(zhǎng)期堆積分解而形成的有機(jī)肥料。產(chǎn)于海島區(qū)海鳥(niǎo)群居的場(chǎng)所，按其形成條件和養(yǎng)分種類可分為氮質(zhì)海鳥(niǎo)糞和磷質(zhì)海鳥(niǎo)糞兩類。前者多在炎熱干旱的條件下形成，鳥(niǎo)糞中的有機(jī)質(zhì)和氮素不易分解，含氮量4％一8％，有的高達(dá)13％。氮素形態(tài)以尿酸為主，較易分解。后者多在高溫多雨的條件下形成，鳥(niǎo)糞中的有機(jī)質(zhì)易礦化，氮素轉(zhuǎn)化為硝酸鹽后被淋失，鉀素也隨降雨流失，磷酸鹽被淋洗到下層，與土壤中的鈣結(jié)合形成羥磷灰石而逐步聚集，故磷質(zhì)海鳥(niǎo)糞以磷為主，含有少量有機(jī)質(zhì)和氮鉀，又可稱為“鳥(niǎo)糞磷礦”，可作為磷肥施用。 我國(guó)西沙群島約有100萬(wàn)t的磷質(zhì)海鳥(niǎo)糞，質(zhì)量較好，其水溶性磷的含量高于一般沉積磷礦(表lO)，是重要的磷礦資源。 表10 西沙群島鳥(niǎo)糞磷礦的養(yǎng)分含量％ (三) 廄肥 1． 廄肥的成分和性質(zhì)廄肥是家畜糞尿、墊料和飼料殘屑的混合物經(jīng)腐熟而成的肥料。我國(guó)北方中多以土為墊料，故稱為“土糞”或“圈糞”，南方多以秸稈或青；草為墊料。故稱為“草糞”或“欄糞”。廄肥中含有豐富的有機(jī)質(zhì)和各種養(yǎng)分(表11，表12)，屬完全肥料。 表11 廄肥的平均肥分％ 表12 廄肥中微量元素含量mgkg-1，干基 華北農(nóng)村的土糞含有機(jī)質(zhì)在10％以內(nèi)，N為0.26％0.14％．P2O5為0.3l％0.17％，K20為0.77％0.31％，影響廄肥質(zhì)量的因素較多，主要有飼料的種類及配比，墊料的種類和用量，因此各地廄肥的質(zhì)量相差較大。廄肥中的氮、磷大部分呈有機(jī)態(tài)，當(dāng)季利用率不高。但肥效持久，最宜做基肥施用。 2． 廄肥的積制和腐熟積制廄肥的方式有坑式、平地式。廄肥施用前尚需堆積，使之腐熟，堆積方法則有緊密堆積法、疏松堆積法和緊密疏松堆積法等，其腐熟實(shí)質(zhì)完全相同。 廄肥堆腐是廄肥中有機(jī)物質(zhì)，在數(shù)種微生物的相繼作用下，進(jìn)行礦質(zhì)化和腐殖質(zhì)化兩個(gè)對(duì)立統(tǒng)一的過(guò)程。前者是復(fù)雜有機(jī)物逐步分解成為簡(jiǎn)單化合物，即養(yǎng)分有效化過(guò)程；后者是分解的中間產(chǎn)物重新合成腐殖質(zhì)。即腐殖化過(guò)程，這是有機(jī)肥料腐熟的普遍規(guī)律。 礦質(zhì)化過(guò)程：眾所周知，廄肥中的有機(jī)物包括淀粉、糖類、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠類物質(zhì)等不含氮的有機(jī)物；尿素、馬尿酸、尿酸、蛋白質(zhì)等含氮有機(jī)物；核酸、植素、磷脂等含磷有機(jī)物以及胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸等含硫有機(jī)物。在好氣或嫌氣條件下，各類有機(jī)物質(zhì)經(jīng)逐步分解，放出熱量，形成一些中間產(chǎn)物、水和二氧化碳等。最后釋放出其中含有的氮、磷、硫等養(yǎng)分。 腐殖化過(guò)程：這一過(guò)程極為復(fù)雜，迄今尚未研究清楚。通常認(rèn)為可分兩個(gè)階段第一階段是廄肥在礦質(zhì)化過(guò)程中，部分有機(jī)物可能形成腐殖質(zhì)中的若干組成分，其中主要有芳香族化合物，氨基酸或肽等含氮化合物及糖類物質(zhì)等；第二階段是利用已形成的上述化合物，經(jīng)脫水縮合等一系列步驟形成腐殖質(zhì)。 3． 廄肥腐熟的特征新鮮廄肥(或稱生糞)在礦質(zhì)化和腐殖質(zhì)化過(guò)程中，外部形態(tài)上會(huì)發(fā)生一系列明顯變化。通?？蓪矢旆譃樯S、半腐熟、腐熟和過(guò)勁 4個(gè)階段(圖1)。 當(dāng)廄肥進(jìn)入牛腐熟階段時(shí)，有機(jī)物已部分礦質(zhì)化，材料變軟，并帶有霉?fàn)€味，此時(shí)腐殖化過(guò)程比礦質(zhì)化過(guò)程弱，形成的腐殖質(zhì)較少，廄肥呈棕色，此階段的形態(tài)特征可概括為“軟、霉、棕”。在水氣熱適宜的條件下，繼續(xù)進(jìn)行礦質(zhì)化和腐殖化。當(dāng)進(jìn)入腐熟階段時(shí)，有機(jī)物已變爛，含氮有機(jī)物形成較多的氨而使廄肥有臭味，腐殖化過(guò)程較強(qiáng)烈，形成了較多的腐殖質(zhì)而顯黑色。此階段的形態(tài)特征可概括為“爛、臭、黑”。腐熟階段的廄肥再繼續(xù)分解而進(jìn)人過(guò)勁階段，此時(shí)有機(jī)物和新形成的腐殖質(zhì)將被徹底分解，廄肥幾乎呈粉末狀，同時(shí)伴有白色的放線菌菌落，肥料由黑色變?yōu)榛野咨?，并有特殊的泥土味，此時(shí)的形態(tài)特征可概括為“粉、土、灰”，肥效已大受損失。實(shí)踐中應(yīng)嚴(yán)防廄肥進(jìn)入過(guò)勁階段，半腐熟和腐熟時(shí)即可施用，否則應(yīng)采取壓緊肥堆、加水、密封等方式，抑制微生物的活動(dòng)阻止其繼續(xù)分解，以防廄肥肥分大量損失。 三、餅肥、菇渣或糠醛渣類 (一)餅肥 餅肥是含油較多的種子提取油分后的殘?jiān)?，俗名油餅，又叫油枯。它含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，做肥料用時(shí)稱為餅肥。這類資源應(yīng)提倡過(guò)腹還田和綜合利用。 我國(guó)的餅肥主要有大豆餅、菜子餅、花生餅、茶子餅、柏子餅等，餅中含有了5％一85％的有機(jī)質(zhì)，氮(N)為L(zhǎng) 1％一7.0％，磷(P2O5)為0.4％一3.0％，鉀(K20)為0.9％～2.1％，還含有蛋白質(zhì)及氨基酸等(表13)。油菜子餅和大豆餅中，還含有粗纖維6％一10.7％，鈣0.8％一11％及0.27％～0.70％的膽堿。此外, 還有一定數(shù)量的煙酸及其他維生素類物質(zhì)等。 表13 主要餅肥氮、磷、鉀的平均含量％ 餅肥中的氮以蛋白質(zhì)形態(tài)存在，磷以植酸及其衍生物和卵磷脂等形態(tài)存在，均屬遲效性養(yǎng)分，鉀則多為水溶性的，用熱水可從中提取出90％以上。 油餅含氮較多，C/N較窄，易于礦質(zhì)化。由于含有一定量的油脂，影響油餅的分解速度。不同油餅在嫌氣條件下的分解速度不同，如芝麻餅分解較快，茶子餅分解較慢。 土壤質(zhì)地影響到餅肥的分解及氮素的保存。砂土有利于分解，但保氮較差；黏土前期分解較慢，但有利于氮素保存。 有些油餅中含有毒素，如茶子餅中的皂素，菜子餅中的皂素和硫甙，棉子餅中的棉酚，蓖麻子餅中的蓖麻素，桐子餅中的桐酸和皂素等，不能直接做飼料，將上述油餅通過(guò)化學(xué)處理或選育子實(shí)中不含毒素的品種，如含硫甙低的油菜品種，便可飼用以提高餅肥的利用價(jià)值。 (二)菇渣 指收獲完食用菌后的殘留培養(yǎng)基，主要由栽培基質(zhì)和殘留的菌絲體組成。菇渣養(yǎng)分豐富，pH值為5～5.5，最大持水量為372％，全氮為1.62％，全磷為0.454％，速效氮為212mgkg-l，速效磷為188 mgkg-l，有機(jī)質(zhì)60％～70％，并含豐富的微量元素。菇渣除可作為肥料使用外，還可作為飼料、吸附劑和園林花卉及蔬菜的栽培基質(zhì)。 (三)糠醛渣 糠醛渣是以玉米穗軸經(jīng)粉碎加入一定量的稀硫酸在一定溫度和壓力作用下，發(fā)生一系列水解化學(xué)反應(yīng)提取糠醛后排出的廢渣，顏色呈深褐色，細(xì)度3~4mm，較疏松?？啡┰袡C(jī)質(zhì)76.4％～78.1％，全氮0.45％~0.52％，全磷0.072％～0.074％，速效氮328～533 mgkg-l，速效磷109～393 mgkg-l，速效鉀700～750mgkg-1，殘余硫酸3.50％一4.21％，pH值為1.86～3.15，容重0.45kg m-3。因其含有有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分，可用做肥料。施用于土壤，可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和CEC，改善土壤理化性狀，使作物增產(chǎn)。但必須注意其強(qiáng)酸性，使用前需中和，或用于堿性土和鹽土的改良，效果顯著。 四、泥土肥類 泥土類肥料包括：泥肥和土肥。 (一) 泥肥及其特性 沖刷下來(lái)的表土及其中的養(yǎng)分；生活污水等。故養(yǎng)分含量變化較大(表14)。泥肥指河、塘、溝、湖中的淤泥。其養(yǎng)分來(lái)源主要有：水生動(dòng)植物的殘?bào)w和排泄物；由雨水帶人的養(yǎng)分；隨雨水 表14 不同泥肥的養(yǎng)分含量 通常，靠近城鎮(zhèn)的、放養(yǎng)水生植物的、養(yǎng)水產(chǎn)的水域，其泥肥有機(jī)質(zhì)與養(yǎng)分的含量較高。從地形部位看，沖田塘泥的質(zhì)量?jī)?yōu)于高位塘泥。長(zhǎng)年不取的泥肥好于經(jīng)常取的，故應(yīng)有計(jì)劃地培育和利用泥肥，以保持泥肥的質(zhì)量。泥肥含有較多的有機(jī)質(zhì)，養(yǎng)分種類齊全，有一定的供氮強(qiáng)度(水解氮／全氮的比例多數(shù)在8％一12％之間)，屬遲速兼?zhèn)涞姆柿?，肥效穩(wěn)長(zhǎng)，宜做基肥。河泥中一般含粗粉砂20％～50％，中粉砂和細(xì)粉砂在40％一70％之間，黏粒均小于10％，砂黏適中，可用于砂地和黏土地以改善其質(zhì)地。 隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)的發(fā)展，部分水面受到不同程度的有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物污染，因此，泥肥中污染物有可能超過(guò)我國(guó)農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)(GB4284—84)，用時(shí)應(yīng)充分注意。 (二) 土肥及其特性 土肥包括熏土、炕土、老房土、墻土、地皮土等。由于人民生活水平的改善，炕、老房土及墻土已日益減少。熏土是農(nóng)由表土在適宜溫度和少氧條件下用枯枝、落葉、草皮、稻根、秸稈等熏制而成，故又稱熏肥、火糞、火土、燒土、焦泥灰等。它是山區(qū)、半山區(qū)及部分平原地區(qū)的一種肥源。熏燒后土壤的滲透率、孔隙度、陽(yáng)離子交換量明顯提高，速效養(yǎng)分也有所增加，常做基肥施用。 五、泥炭類和腐殖酸類肥料 (一)泥炭 泥炭又叫草炭、草煤、土煤、泥煤、草筏子等。我國(guó)泥炭資源豐富，分布面積在 300萬(wàn)hm2以上。泥炭是古代低濕地帶生長(zhǎng)的植物，在積水條件下由未完全分解的植物殘?bào)w形成的有機(jī)物層，植物殘?bào)w在分解過(guò)程中可形成腐殖質(zhì)和礦物質(zhì)。 1. 泥炭的類型 1) 低位泥炭。一般分布在地勢(shì)低洼處，植物群落以沼澤植物為主，如薹屑、蘆葦屬、赤楊屬、樺屬等，分解程度和養(yǎng)分含量較高，呈微酸性到中性，適宜直接利用，我國(guó)的泥炭多屬此類型。 2) 高位泥炭。一般分布在高寒山區(qū)的森林地帶的分水嶺上，植被以水蘚類為主。分解程度差、養(yǎng)分含量少、呈酸性，不宜直接做肥料。但其吸收能力強(qiáng)，宜做墊圈材料。 (4) 中位泥炭。又稱過(guò)渡型泥炭，分布的地形部位與植被類型均介于二者之間。 (5) 可通過(guò)泥炭的物理狀況來(lái)鑒別其分解程度(表15)。分解程度好的可直接利用，否則需經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理(如堆制)后方可利用。 表15 泥炭分解程度的簡(jiǎn)易鑒別 2．成分和性質(zhì)泥炭一般含有機(jī)質(zhì)40％～70％，腐植酸含量在20％一40％之間，還含有氮、磷、鉀等養(yǎng)分(表16)。 表16 我國(guó)各地泥炭的成分和化學(xué)性質(zhì)％ 由于泥炭是在積水條件下形成的，水溶性養(yǎng)分大部分流失，磷、鉀不多，速效性氮很少。據(jù)報(bào)道，吉林、浙江、黑龍江的泥炭中速效性氮含量?jī)H為全氮的0.7％、1.1％及3.1％。泥炭的C/N雖然不大，但分解緩慢，因?yàn)樗锒嘁缘鞍踪|(zhì)態(tài)與雜環(huán)態(tài)形式存在，不易分解；含碳化合物又多為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、瀝青、樹(shù)脂、蠟質(zhì)和脂肪酸等。泥炭適合作為牲畜欄的墊料、細(xì)菌肥料的載體、營(yíng)養(yǎng)體、混合肥料和腐植酸類肥料的原料，較少直接施用。 (三) 腐植酸類肥料 1． 種類腐植酸類肥料是以含腐植酸較多的泥炭、褐煤、風(fēng)化煤為主要原料，加入適量氮、磷、鉀及微量元素制成的肥料總稱，例如，腐植酸銨、硝基腐植酸銨、腐植酸鈉、腐植酸鉀、腐植酸磷、高氮腐肥等等，其中以前兩種較為普遍。 2． 2．性質(zhì)腐植酸類肥料的共同點(diǎn)是含有較多的腐植酸類物質(zhì)，它是黑色或棕色的高分子有機(jī)化合物，其結(jié)構(gòu)以芳香核為主體，含有羧基、酚羥基、醌基等多種官能團(tuán)，顆粒直徑在0.001～0.1nm之間，交換量較大。腐植酸不溶于水，可溶于堿和有機(jī)溶劑，與銨、鉀、鈉等形成相應(yīng)的可溶性腐植酸鹽，也可與鈣、鎂、鐵、錳等生成相應(yīng)不溶性的腐植酸鹽。 由于腐植酸中含有酚基和醌基，可形成一個(gè)氧化還原體系，參與作物體內(nèi)的氧化還原過(guò)程。促進(jìn)多酚氧化酶、過(guò)氧化物酶和抗壞血酸氧化酶等的活性，從而促進(jìn)作物的呼吸作用，有利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育。腐植酸中的活性基團(tuán)，對(duì)土壤中的陰、陽(yáng)離子具有較強(qiáng)的吸附作用和交換能力，在鹽堿地上施用，可降低土壤中鹽分的含量，有利于鹽堿地的改良。 腐植酸有活化土壤中磷素的作用，并能與土壤中的微量元素(錳、鉬、鋅、銅等)形成配合物，往往有利于作物的吸收，但在某種情況下。還在預(yù)防重金屬的危害方面也有一定的作用。 合理施用這類肥料，對(duì)改良低產(chǎn)田、提高化肥利用率、刺激作物生長(zhǎng)、增強(qiáng)作物抗逆能力、提高作物產(chǎn)量和改善產(chǎn)品品質(zhì)等方面均有一定的作用。 六、海肥類 我國(guó)海岸線長(zhǎng)達(dá)約3.2萬(wàn)km，海肥資源豐富，海肥指海產(chǎn)品加工的廢棄物和一些不能食用的海生動(dòng)物、植物及礦物性物質(zhì)等。按其成分與性質(zhì)可分為動(dòng)物性、植物性和礦物性海肥3類，其中以動(dòng)物性海肥的種類最多，數(shù)量最大。 (一) 動(dòng)物性海肥 這類海肥中有魚(yú)雜肥類、蝦蟹類、貝殼類和海星類、腔腸類和軟體類動(dòng)物等。在養(yǎng)分含量上各有特點(diǎn)，魚(yú)雜肥和蝦蟹類含氮磷較多；貝殼類除含氮磷鉀外，富含碳酸鈣，海星類中氮、磷、鉀較多(表17)。 表17 動(dòng)物性海肥的主要種類與養(yǎng)分含量％ 這類肥料中的氮大多以蛋白態(tài)存在，大部分磷為有機(jī)態(tài)，貝殼類中的磷以磷酸三鈣為主。同時(shí)它們均含有一定數(shù)量的有機(jī)質(zhì)，其中以魚(yú)雜肥和蝦蟹類較多。這類肥料需經(jīng)漚制后方能施用，屆遲效性肥料，宜做基肥施用。 (二) 植物性海肥 通常以藻類為主，除食用、工業(yè)用外，也可作為肥料。此外，還包括淺灘上生長(zhǎng)的植物，見(jiàn)表18。 表18 主要植物性海肥的養(yǎng)分含量 (三) 礦物性海肥 主要是海泥和鹵水。海泥是江河沖來(lái)的泥土和海中動(dòng)植物殘?bào)w的淤積物，其性質(zhì)與泥肥相似，但有約0.35％的鹽分，其養(yǎng)分含量與沉積條件有關(guān)。若是泥底，江河人海處又有避風(fēng)港時(shí)，則養(yǎng)分較多；若是沙底，江河人海處淤成的，則養(yǎng)分較少。一般海泥含有機(jī)質(zhì)為1.5％～2.8％，氮為0.15％～0.61％，磷酸為0.12％一 0.28％，氧化鉀為0.72％一2.25％，可溶性的氮、磷很少，并含有較高的鹽分，還有一定數(shù)量的還原性物質(zhì)，施用時(shí)需經(jīng)暴曬以除去還原性物質(zhì)，腐熟后方可施用。 鹵水是生產(chǎn)鹽的殘余鹵液，主要成分為NaCl、KCl、MgCl2、MgSO4等，可作為提取鉀鹽的原料。 七、粉煤灰類 粉煤灰是火電工業(yè)特有的固體廢棄物，年排放量極大。每燃燒“煤產(chǎn)生粉煤灰250—300kg。我國(guó)1985年粉煤灰排放量已達(dá)6800萬(wàn)t，隨著火電工業(yè)的迅速發(fā)展，到2010年，粉煤灰的預(yù)期年產(chǎn)量將達(dá)到1.2億t。粉煤灰雖不屬于有機(jī)廢棄物類別，但粉煤灰也可在農(nóng)業(yè)中利用，既可用于改土，又可提供植物需要的某些元素，因此，也將粉煤灰歸于本章進(jìn)行介紹。 多年來(lái)，我國(guó)在粉煤灰農(nóng)用方面已取得不少研究成果，部分已應(yīng)用于生產(chǎn)，主要有以下方面： 1) 做平整土地的填充料。對(duì)一些低洼地、廢坑、深溝等廢棄地，用粉煤灰鋪填作底，再覆土造田，以恢復(fù)土地的農(nóng)用價(jià)值。 2) 做土壤改良劑。粉煤灰呈堿性或強(qiáng)堿性，并含鈣、鎂等元素(表19)，可做酸性土改良劑。粉煤灰顆粒組成中含蜂窩體結(jié)構(gòu)，其中>0.01 mm的物理性砂粒占85％，物理性狀類似于砂壤土，施用于黏質(zhì)土可改善耕性和通透性。粉煤灰用量要大，累計(jì)施用量通常要達(dá)到300—450thm-2，同時(shí)要配施多量有機(jī)肥。粉煤灰中含一定數(shù)量的重金屬，過(guò)量施用可能會(huì)使土壤積累過(guò)多重金屬而污染環(huán)境，另外，粉煤灰含硼較高，農(nóng)用時(shí)注意硼毒害。為此要對(duì)農(nóng)用粉煤灰中污染物含量按“農(nóng)用粉煤灰有害物質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)”加以限制(表20)。 表19 粉煤灰的化學(xué)組成％ 表20 農(nóng)用粉煤灰中污染物國(guó)家控制標(biāo)準(zhǔn)*(GB 8173—87)mgkg-l 摻灰45萬(wàn)kghm-2計(jì)。 3) 制成硅鈣肥等。施用這些肥料能為農(nóng)作物提供鈣、鎂、鉀及多種微量元素，使?fàn)I養(yǎng)均衡、減少缺素癥。在一定條件下可增強(qiáng)作物的抗逆性，提高對(duì)氮、磷肥的利用率，促進(jìn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。但是它不能代替有機(jī)肥和化肥的正常施用。 (4)作為冬小麥等越冬作物或水稻秧田的蓋種肥，以提高土溫，改善作物苗期的土壤環(huán)境，有利于壯苗。 八、市政有機(jī)廢棄物 (一)生活垃圾 生活垃圾是指在居民日常生活中或?yàn)槿粘Ｉ钐峁┓?wù)的活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢物，主要產(chǎn)自居民家庭、商業(yè)、餐飲業(yè)、旅游業(yè)、旅館業(yè)、服務(wù)業(yè)和文教行業(yè)等。垃圾產(chǎn)量平均每人每天已超過(guò)1 kg。解決垃圾出路，已成為非常迫切的任務(wù)。 1． 成分與性質(zhì)城市垃圾的來(lái)源廣泛，成分復(fù)雜，其主要成分包括廚余物、廢紙、廢塑料、廢織物、廢金屬、廢玻璃陶土碎片、磚瓦渣土、糞便、庭院廢物、廢舊電器及廢家用什具等。其組成性質(zhì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活水平、消費(fèi)方式、地理環(huán)境和季節(jié)等關(guān)系密切。 2． 從表21北京市城市垃圾成分變化中可以看出20世紀(jì)90年代初以前我國(guó)居民生活垃圾中煤灰渣所占比例很大，因此，無(wú)機(jī)成分灰土所占比例較高。隨著城市煤氣化的實(shí)現(xiàn)和區(qū)域供熱的實(shí)施，城市垃圾中灰土等無(wú)機(jī)成分到20世紀(jì)末所占比例已從先前的50％以上下降到5％左右。而紙類、食品、金屬、塑料、玻璃和織物等相對(duì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高可直接回收的成分明顯上升。其他城市也有類似趨勢(shì)。垃圾成分的這種變化趨勢(shì)將有利于生活垃圾的資源化。 3． 表21 北京市城市垃圾成分構(gòu)成表％ 由于我國(guó)城市垃圾產(chǎn)生量和構(gòu)成的變化，其理化屬性也發(fā)生了很大變化。其一，容重迅速下降，由10年前的0.6—0.8tm-3下降到0.3—0.4tm-3；其二，熱值上升，1991—1996年北京城市垃圾熱值增長(zhǎng)了2 839kJkg-1。據(jù)調(diào)查，國(guó)內(nèi)主要城市的垃圾成分和理化屬性的變化基本與北京相同。 城市垃圾的化學(xué)成分很復(fù)雜，除含有植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還含有一些有毒元素。從北京市環(huán)衛(wèi)所1983—1985年3年調(diào)查的平均值來(lái)看，垃圾中含碳為12％~38％、氮為0.6％～2.0％、磷為0.14％一0.2％、鉀為0.6—2.0％、鐵為2.57％、硅為19.9 mgkg-1、錳為350 mgkg-1、鉻為52.47 mgkg-1、鋁為14.51 mgkg-1、砷為10.21 mgkg-1、汞為0.062 mgkg-1、鎘為0.0044 mgkg-1。 3． 生活垃圾的處置方式城市生活垃圾主要有3種處置方式——衛(wèi)生填埋，焚燒和堆肥。各地社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件和垃圾構(gòu)成上的巨大差異，是導(dǎo)致選擇不同處置方式的原因。 4． 衛(wèi)生填埋用來(lái)直接處置未分選垃圾，也處置經(jīng)焚燒后垃圾余灰和垃圾堆置過(guò)程中分選出來(lái)的雜物。垃圾填埋場(chǎng)選址，除需考慮地質(zhì)、地貌、垃圾收運(yùn)方便外，還要估計(jì)對(duì)大氣環(huán)境、水環(huán)境，對(duì)附近居民健康和衛(wèi)生方面的影響，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施，盡量減少這些不利影響，例如，分層填埋、底層防滲、嫌氣發(fā)酵和沼氣回收等。對(duì)填埋場(chǎng)地今后的重復(fù)利用也要做出規(guī)劃。 5． 焚燒是利用垃圾中的熱值來(lái)取暖或發(fā)電，用作焚燒處理的垃圾熱值需要高于 4187kJkg-1，可燃物含量要達(dá)到60％。這種標(biāo)準(zhǔn)在發(fā)展中國(guó)家通常達(dá)不到(垃圾中紙張，塑料等可燃物少)。再則，建廠投資大，供料、廢熱利用、除塵環(huán)保等一系列設(shè)備的技術(shù)要求高，也是限制因素。本方法在發(fā)達(dá)國(guó)家已相當(dāng)普遍，特別是在國(guó)土面積狹小、能源緊缺的日本，焚燒垃圾已占垃圾生產(chǎn)總量的2/3以上。 6． 垃圾經(jīng)堆置腐熟后農(nóng)用，是處理費(fèi)用較低、處理和利用相結(jié)合的途徑。在發(fā)展中國(guó)家廣泛采用。我國(guó)城郊農(nóng)民有利用城市垃圾的歷史傳統(tǒng)，并積累了經(jīng)驗(yàn)。再則，我國(guó)城市生活垃圾組成中廚余物含量高，雜物含量較低，也適合做堆肥處理。今后，我國(guó)在城市生活垃圾處理途徑上，大多數(shù)地區(qū)仍宜以堆肥為主，衛(wèi)生填埋和焚燒為輔。 7． 3．垃圾堆肥農(nóng)用效果據(jù)研究，土壤條件是影響肥效的主要因素。在中、低肥力土壤上，垃圾堆肥有較高的增產(chǎn)效果，特別在配施適量氮肥后，增產(chǎn)幅度可達(dá)66％～79％之間。而高肥力土壤上增產(chǎn)效果要低得多，一般都小于9％。用無(wú)錫市高溫堆肥二次發(fā)酵工藝的垃圾堆肥進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用于多種蔬菜和大田作物上均得到了良好的增產(chǎn)效果和經(jīng)濟(jì)效益。蔬菜的適宜用量為45 thm-2，增產(chǎn)率為11％~27％。 垃圾堆肥在提高土壤肥力上的作用也很明顯。據(jù)研究報(bào)道，施垃圾堆肥75 thm-2，土壤有機(jī)質(zhì)提高0.07％~0.27％，全氮提高0.003％。土壤容重下降0.02～ 0.16gcm-3，土壤孔隙度增加了0.3％一5.3％，土壤保水、保肥力也有相應(yīng)提高。無(wú)錫市蔬菜研究所的研究發(fā)現(xiàn)，施用垃圾堆肥全面改善新菜地土壤的物理性狀，在試驗(yàn)用量范圍內(nèi)，改善程度與肥料用料量問(wèn)呈正相關(guān)。 施用垃圾堆肥對(duì)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)有多方面的有利影響，例如，番茄和馬鈴薯薯塊的單個(gè)重量增加，番茄提早上市，大白菜單株重、凈產(chǎn)率、包心率也有所提高。施垃圾堆肥可降低青菜和蘿卜的硝酸鹽濃度，由單施尿素的274 mgkg-1降到45—119 mgkg-1。在9種蔬菜試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中礦物質(zhì)和維生素含量有所提高。另有報(bào)道，施150 thm-2垃圾肥的小麥子粒蛋白質(zhì)和面筋含量，均有增加趨勢(shì)。 4、 垃圾堆肥的合理施用垃圾施用于土壤，帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題主要是：如使用前不分選，易使土壤“渣化”，造成漏水漏肥；其中的病原物和重金屬如不處理，會(huì)污染土壤和水體，進(jìn)入食物鏈，危及人和動(dòng)物的健康。因此，施用有機(jī)廢棄物前，要進(jìn)行分選，然后經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵或好氧堆肥等處理后，按國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)有控制地施用。按我國(guó)城鎮(zhèn)垃圾堆肥農(nóng)用控制標(biāo)準(zhǔn)(表22)，表22中1～9項(xiàng)全部合格者方能施用于農(nóng)田；在10～15項(xiàng)中，如有一項(xiàng)不合格，其他5項(xiàng)合格者，可適當(dāng)放寬，但不合格項(xiàng)目的數(shù)值，不得低于我國(guó)垃圾的平均數(shù)值。即有機(jī)質(zhì)不少于8％，總氮不少于0.4％，總磷不少于0.2％，總鉀不少于0.8％，pH值最高不超過(guò)9，最低不低于6，水分含量最高不超過(guò)40％。施用符合該標(biāo)準(zhǔn)的垃圾，每年每公頃農(nóng)田用量，黏性土壤不超過(guò)60t，砂性土壤不超過(guò)45t，提倡在花卉、草地、園林和新菜地、黏土地上施用。大于lmm粒徑的渣礫含量超過(guò)30％及黏粒含量低于15％的渣礫化土壤、老菜地、水田不宜施用。對(duì)于表22中1—9項(xiàng)都接近本標(biāo)準(zhǔn)值的垃圾，施用時(shí)其用量應(yīng)減50％。 4． 表22 城鎮(zhèn)垃圾農(nóng)用控制標(biāo)準(zhǔn)(GB8172—87) 注：①表中除2、3、4項(xiàng)外，其余各項(xiàng)均以干基計(jì)算；②雜物指塑料、玻璃、金屬、橡膠等。 (二)污水污泥 1．污水的處理工藝與污水污泥的形成污水污泥是指污水處理廠在凈化污水過(guò)程中產(chǎn)生的沉淀物。它不同于江、河、湖、海、塘、溝、渠的底泥(常稱之為淤泥)，也不同于上水(飲用水)處理后的污泥。根據(jù)污水處理程度又分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)處理。一級(jí)處理是指污水通過(guò)格柵截留粗大雜物，再經(jīng)曝氣沉沙池除去砂粒，流人初沉池沉降分離污水中懸浮物，從而使水質(zhì)得到部分凈化的工藝。強(qiáng)化一級(jí)處理則是在普通一級(jí)處理的基礎(chǔ)上結(jié)合添加化學(xué)絮凝劑來(lái)使污水得到更好的凈化。二級(jí)處理則是指通過(guò)一級(jí)處理后的出水進(jìn)入接種有活性污泥(指含大量好氣微生物的絮狀菌體膠團(tuán))的生物反應(yīng)池(如曝氣池，氧化溝等)，在不斷供氧條件下，經(jīng)6~8h生化處理再流人二次沉淀池，泥水靜止分離后，污水得到凈化的處理工藝。三級(jí)處理則是在二級(jí)處理工藝上附加脫磷脫氮生化處理的工藝。目前，我國(guó)污水處理廠污水處理工藝以二級(jí)為主。從二次沉淀池中排出的污泥稱為二沉污泥，但多數(shù)污水廠排出的污泥都是一沉污泥和二沉污泥的混合物。對(duì)于采用活性污泥法處理工藝的污水處理廠，污泥(含水97％左右)的產(chǎn)生量通常占污水量的0.3％一0.7％。污泥經(jīng)過(guò)厭(好)氧消化處理后，稱之為厭(好)氧消化污泥。這些消化的或未消化的污泥通常需要進(jìn)一步采用壓濾或離心脫水形成含水75％一80％的脫水污泥，以利于后續(xù)處理處置，目前，我國(guó)城市污水處理廠約450座，年產(chǎn)生污泥300萬(wàn)t(干物質(zhì)計(jì))。 2．污水污泥的基本組成與性質(zhì)不同的污水處理廠由于采用的污水處理工藝，污水來(lái)源與性質(zhì)的不同，產(chǎn)生的污泥組成與性質(zhì)差異極大。一般地，工業(yè)污水所占比例越大，污染物含量越高；而生活污水所占比例越大，有機(jī)質(zhì)和植物養(yǎng)分含量高，污染物含量低。污水二級(jí)處理后產(chǎn)生的污泥其有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量比一級(jí)處理的：污泥要高。表23列舉了江蘇省5家城市污水處理廠全年污泥基本組成。 表23 江蘇城市污水處理廠脫水污泥的成分與性質(zhì) 注：全年的平均值，干基。 我國(guó)絕大多數(shù)城市污泥中有機(jī)質(zhì)含量在20％~60％之間，全氮在2％～7%全磷(P)在0.7％~1.4％，比一般的農(nóng)家肥養(yǎng)分豐富，而與雞糞相似。但污泥中鉀含量通常較低，多數(shù)在0.2％一0.5％之間。此外，污泥中重金屬種類較多，含量也較高，是污泥農(nóng)用最大的障礙因素。污泥中還存在各種病原物，以大腸桿菌為指標(biāo)，其數(shù)量相當(dāng)于10MPN，蛔蟲(chóng)卵可達(dá)l～7個(gè)／500g液體污泥。近年來(lái)，一些研究者還從污泥中檢出一些微量的難降解持久性有機(jī)污染物，如多環(huán)芳烴(PAHs)、多氯聯(lián)苯(PCBs)等。因此，污泥農(nóng)用必須謹(jǐn)慎。 污水污泥在物理性質(zhì)上與其他有機(jī)肥如畜禽糞便完全不同。由于二級(jí)污水處理廠排出的污泥主要由微生物菌體膠團(tuán)組成，顆粒細(xì)小，蛋白質(zhì)含量高，親水性強(qiáng)，因此，脫水污泥(含水75％一80％)可塑性高，進(jìn)一步采用機(jī)械脫水十分困難，而污泥干化后卻又變得十分硬結(jié)，因此脫水污泥土地利用前常需要改良其不良的物理性質(zhì)，如采用堆肥化方法。 4． 污泥農(nóng)用的肥料效果與環(huán)境問(wèn)題污泥農(nóng)用能明顯提高土壤肥力。由于污泥有機(jī)質(zhì)、氮、磷養(yǎng)分高，其中80％左右的氮磷均為有機(jī)態(tài)，養(yǎng)分供應(yīng)具有緩速兼?zhèn)涞奶攸c(diǎn)，因此，施用污泥明顯促進(jìn)作物長(zhǎng)勢(shì)長(zhǎng)相，表現(xiàn)在生物量和株高增加，葉片肥厚。對(duì)于糧食作物，用當(dāng)季，污泥氮至少可替代80％化肥氮，而不會(huì)造成作物的減產(chǎn)。而且污泥的殘效明顯，對(duì)后季作物的生長(zhǎng)有好的促進(jìn)作用。與施用化肥的處理相比，施用污泥還明顯使土壤容重下降，孔隙率、土壤有機(jī)質(zhì)、全氮磷及有效態(tài)氮磷等均有明顯升高，提高了土壤肥力。 由于污泥中含有有機(jī)無(wú)機(jī)及生物性污染物，因此，污泥不合理應(yīng)用會(huì)造成土壤、植物和水體污染，其中重金屬污染是污泥農(nóng)用過(guò)程中監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，污泥農(nóng)用會(huì)使重金屬在土壤施用層大量聚集，而且由于污泥本身帶人以及污泥在分解過(guò)程中產(chǎn)生水溶性有機(jī)物，通過(guò)其絡(luò)合作用，會(huì)導(dǎo)致少量重金屬向下遷移，例如，在連續(xù)施用污泥2年的糧食地中發(fā)現(xiàn)，污泥中鋅可遷移到60cm下的土層(圖9—2)。施用污泥的土壤重金屬化學(xué)活性通常比對(duì)照土壤高得多，前者為后者的1.2—4倍，也比其他重金屬污染類型(如礦山附近的污染土壤)的土壤為高。有研究者發(fā)現(xiàn)，污泥停施15年后，污泥處理土壤中重金屬的有效性依然高于對(duì)照區(qū)土壤。 長(zhǎng)期不合理施用污泥或一次大量施用污泥必然會(huì)造成作物的重金屬污染，特別是對(duì)于葉菜類蔬菜污染尤其嚴(yán)重。利用蘇州城西污水處理廠污泥所做的一項(xiàng)研究表明，施用污泥的處理，包菜中外包葉重金屬鋅含量比施化肥的對(duì)照處理高4倍，包球(可食部分)中高2倍。北京市1994年調(diào)查，北京東南郊部分農(nóng)地由于過(guò)去長(zhǎng)期施用污泥，導(dǎo)致小麥和玉米中重金屬汞和鎘超標(biāo)。 5． 污泥的安全農(nóng)用為防止污泥農(nóng)用過(guò)程中造成重金屬污染，許多國(guó)家都制訂了相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)，例如，美國(guó)于1983年制訂了污泥土地利用條例(40FCR Part 503)，1993年再度修訂了該條例，對(duì)污泥重金屬含量進(jìn)行了限定，并同時(shí)規(guī)定了土壤對(duì)污泥重金屬的最高負(fù)荷量和年負(fù)荷量。我國(guó)在1995年曾頒布了農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn){表24}。規(guī)定有害物質(zhì)超標(biāo)的污泥不能作為農(nóng)肥施用于農(nóng)地，本標(biāo)準(zhǔn)的其他的規(guī)定是：①施用符合控制標(biāo)準(zhǔn)的污泥，每年最大施用量不得超過(guò)30thm-2(干物質(zhì)計(jì))。污泥中任何一項(xiàng)無(wú)機(jī)化合物含量接近本標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，連續(xù)在同一塊土壤上施用，不得超過(guò)20年；②為了防止對(duì)地下水的污染，在砂質(zhì)土壤和地下水位較高的農(nóng)田上不宜施用污泥；在飲水水源保護(hù)地帶不得施用污泥；③生污泥須經(jīng)高溫堆腐或消化處理后才能用于農(nóng)田。，污泥可在大田、園林和花卉地上施，在蔬菜地和當(dāng)年放牧的草地上不宜施用；④在酸性土壤上施用污泥除了必須遵循在酸性土壤上污泥的控制標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)該同時(shí)年年施用石灰以中和土壤酸性；⑤對(duì)于同時(shí)含有多種有害物質(zhì)而含量都接近本標(biāo)準(zhǔn)值的污泥，施用時(shí)應(yīng)酌情減少用量。 表24 農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)(GB4284--84)mgkg-1干物質(zhì) 為避免污泥中重金屬對(duì)食物鏈的污染，糧食作物直接大量地施用污泥或污泥堆肥應(yīng)該特別謹(jǐn)慎，最好將之應(yīng)用于不進(jìn)入食物鏈的園林綠化地。將污泥制成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥，由于大幅度提高了污泥復(fù)合肥中養(yǎng)分的含量，使單位面積土壤實(shí)際接．受的污泥量少(150一450kghm-2)，可有效避免由于污泥集中大量施用所帶來(lái)的污染風(fēng)險(xiǎn)。 為避免污泥中重金屬對(duì)食物鏈的污染，糧食作物直接大量地施用污泥或污泥堆肥應(yīng)該特別謹(jǐn)慎，最好將之應(yīng)用于不進(jìn)入食物鏈的園林綠化地。將污泥制成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥，由于大幅度提高了污泥復(fù)合肥中養(yǎng)分的含量，使單位面積土壤實(shí)際接．受的污泥量少(150一450kghm-2)，可有效避免由于污泥集中大量施用所帶來(lái)的污染風(fēng)險(xiǎn)。 6． 表24 農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)(GB4284--84)mgkg-1干物質(zhì) 7． 由于污泥中含有有機(jī)無(wú)機(jī)及生物性污染物，因此，污泥不合理應(yīng)用會(huì)造成土壤、植物和水體污染，其中重金屬污染是污泥農(nóng)用過(guò)程中監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，污泥農(nóng)用會(huì)使重金屬在土壤施用層大量聚集，而且由于污泥本身帶人以及污泥在分解過(guò)程中產(chǎn)生水溶性有機(jī)物，通過(guò)其絡(luò)合作用，會(huì)導(dǎo)致少量重金屬向下遷移，例如，在連續(xù)施用污泥2年的糧食地中發(fā)現(xiàn)，污泥中鋅可遷移到60cm下的土層(圖9—2)。施用污泥的土壤重金屬化學(xué)活性通常比對(duì)照土壤高得多，前者為后者的1.2—4倍，也比其他重金屬污染類型(如礦山附近的污染土壤)的土壤為高。有研究者發(fā)現(xiàn)，污泥停施15年后，污泥處理土壤中重金屬的有效性依然高于對(duì)照區(qū)土壤。 ．污泥的安全農(nóng)用為防止污泥農(nóng)用過(guò)程中造成重金屬污染，許多國(guó)家都制訂了相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)，例如，美國(guó)于1983年制訂了污泥土地利用條例(40FCR Part 503)，1993年再度修訂了該條例，對(duì)污泥重金屬含量進(jìn)行了限定，并同時(shí)規(guī)定了土壤對(duì)污泥重金屬的最高負(fù)荷量和年負(fù)荷量。我國(guó)在1995年曾頒布了農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn){表24}。規(guī)定有害物質(zhì)超標(biāo)的污泥不能作為農(nóng)肥施用于農(nóng)地，本標(biāo)準(zhǔn)的其他的規(guī)定是：①施用符合控制標(biāo)準(zhǔn)的污泥，每年最大施用量不得超過(guò)30thm-2(干物質(zhì)計(jì))。污泥中任何一項(xiàng)無(wú)機(jī)化合物含量接近本標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，連續(xù)在同一塊土壤上施用，不得超過(guò)20年；②為了防止對(duì)地下水的污染，在砂質(zhì)土壤和地下水位較高的農(nóng)田上不宜施用污泥；在飲水水源保護(hù)地帶不得施用污泥；③生污泥須經(jīng)高溫堆腐或消化處理后才能用于農(nóng)田。，污泥可在大田、園林和花卉地上施，在蔬菜地和當(dāng)年放牧的草地上不宜施用；④在酸性土壤上施用污泥除了必須遵循在酸性土壤上污泥的控制標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)該同時(shí)年年施用石灰以中和土壤酸性；⑤對(duì)于同時(shí)含有多種有害物質(zhì)而含量都接近本標(biāo)準(zhǔn)值的污泥，施用時(shí)應(yīng)酌情減少用量。 表24 農(nóng)用 3．污泥農(nóng)用的肥料效果與環(huán)境問(wèn)題污泥農(nóng)用能明顯提高土壤肥力。由于污泥有機(jī)質(zhì)、氮、磷養(yǎng)分高，其中80％左右的氮磷均為有機(jī)態(tài)，養(yǎng)分供應(yīng)具有緩速兼?zhèn)涞奶攸c(diǎn)，因此，施用污泥明顯促進(jìn)作物長(zhǎng)勢(shì)長(zhǎng)相，表現(xiàn)在生物量和株高增加，葉片肥厚。對(duì)于糧食作物，用當(dāng)季，污泥氮至少可替代80％化肥氮，而不會(huì)造成作物的減產(chǎn)。而且污泥的殘效明顯，對(duì)后季作物的生長(zhǎng)有好的促進(jìn)作用。與施用化肥的處理相比，施用污泥還明顯使土壤容重下降，孔隙率、土壤有機(jī)質(zhì)、全氮磷及有效態(tài)氮磷等均有明顯升高，提高了土壤肥力。 2．污水污泥的基本組成與性質(zhì)不同的污水處理廠由于采用的污水處理工藝，污水來(lái)源與性質(zhì)的不同，產(chǎn)生的污泥組成與性質(zhì)差異極大。一般地，工業(yè)污水所占比例越大，污染物含量越高；而生活污水所占比例越大，有機(jī)質(zhì)和植物養(yǎng)分含量高，污染物含量低。污水二級(jí)處理后產(chǎn)生的污泥其有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量比一級(jí)處理的：污泥要高。表23列舉了江蘇省5家城市污水處理廠全年污泥基本組成。 (二)污水污泥 8． 3．垃圾堆肥農(nóng)用效果據(jù)研究，土壤條件是影響肥效的主要因素。在中、低肥力土壤上，垃圾堆肥有較高的增產(chǎn)效果，特別在配施適量氮肥后，增產(chǎn)幅度可達(dá)66％～79％之間。而高肥力土壤上增產(chǎn)效果要低得多，一般都小于9％。用無(wú)錫市高溫堆肥二次發(fā)酵工藝的垃圾堆肥進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用于多種蔬菜和大田作物上均得到了良好的增產(chǎn)效果和經(jīng)濟(jì)效益。蔬菜的適宜用量為45 thm-2，增產(chǎn)率為11％~27％。 9． 10． 衛(wèi)生填埋用來(lái)直接處置未分選垃圾，也處置經(jīng)焚燒后垃圾余灰和垃圾堆置過(guò)程中分選出來(lái)的雜物。垃圾填埋場(chǎng)選址，除需考慮地質(zhì)、地貌、垃圾收運(yùn)方便外，還要估計(jì)對(duì)大氣環(huán)境、水環(huán)境，對(duì)附近居民健康和衛(wèi)生方面的影響，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施，盡量減少這些不利影響，例如，分層填埋、底層防滲、嫌氣發(fā)酵和沼氣回收等。對(duì)填埋場(chǎng)地今后的重復(fù)利用也要做出規(guī)劃。 城市垃圾的化學(xué)成分很復(fù)雜，除含有植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還含有一些有毒元素。從北京市環(huán)衛(wèi)所1983—1985年3年調(diào)查的平均值來(lái)看，垃圾中含碳為12％~38％、氮為0.6％～2.0％、磷為0.14％一0.2％、鉀為0.6—2.0％、鐵為2.57％、硅為19.9 mgkg-1、錳為350 mgkg-1、鉻為52.47 mgkg-1、鋁為14.51 mgkg-1、砷為10.21 mgkg-1、汞為0.062 mgkg-1、鎘為0.0044 mgkg-1。 (一)生活垃圾 表20 農(nóng)用粉煤灰中污染物國(guó)家控制標(biāo)準(zhǔn)*(GB 8173—87)mgkg-l 摻灰45萬(wàn)kghm-2計(jì)。 多年來(lái)，我國(guó)在粉煤灰農(nóng)用方面已取得不少研究成果，部分已應(yīng)用于生產(chǎn)，主要有以下方面： 七、粉煤灰類 主要是海泥和鹵水。海泥是江河沖來(lái)的泥土和海中動(dòng)植物殘?bào)w的淤積物，其性質(zhì)與泥肥相似，但有約0.35％的鹽分，其養(yǎng)分含量與沉積條件有關(guān)。若是泥底，江河人海處又有避風(fēng)港時(shí)，則養(yǎng)分較多；若是沙底，江河人海處淤成的，則養(yǎng)分較少。一般海泥含有機(jī)質(zhì)為1.5％～2.8％，氮為0.15％～0.61％，磷酸為0.12％一 0.28％，氧化鉀為0.72％一2.25％，可溶性的氮、磷很少，并含有較高的鹽分，還有一定數(shù)量的還原性物質(zhì)，施用時(shí)需經(jīng)暴曬以除去還原性物質(zhì)，腐熟后方可施用。 鹵水是生產(chǎn)鹽的殘余鹵液，主要成分 (四) 主要是海泥和鹵水。海泥是江河沖來(lái)的泥土和海中動(dòng)植物殘?bào)w的淤積物，其性質(zhì)與泥肥相似，但有約0.35％的鹽分，其養(yǎng)分含量與沉積條件有關(guān)。若是泥底，江河人海處又有避風(fēng)港時(shí)，則養(yǎng)分較多；若是沙底，江河人海處淤成的，則養(yǎng)分較少。一般海泥含有機(jī)質(zhì)為1.5％～2.8％，氮為0.15％～0.61％，磷酸為0.12％一 0.28％，氧化鉀為0.72％一2.25％，可溶性的氮、磷很少，并含有較高的鹽分，還有一定數(shù)量的還原性物質(zhì)，施用時(shí)需經(jīng)暴曬以除去還原性物質(zhì)，腐熟后方可施用。 (五) 鹵水是生產(chǎn)鹽的殘余鹵液，主要成 (六) 通常以藻類為主，除食用、工業(yè)用外，也可作為肥料。此外，還包括淺灘上生長(zhǎng)的植物，見(jiàn)表18。 (二)植物性海肥 表17 動(dòng)物性海肥的主要種類與養(yǎng)分含量％ (一)動(dòng)物性海肥 (一)動(dòng)物性海肥 (二)腐植酸類肥料 (二)腐植酸類肥料 (6) 表15 泥炭分解程度的簡(jiǎn)易鑒別 五、泥炭類和腐殖酸類肥料 土肥包括熏土、炕土、老房土、墻土、地皮土等。由于人民生活水平的改善，炕、老房土及墻土已日益減少。熏土是農(nóng)由表土在適宜溫度和少氧條件下用枯枝、落葉、草皮、稻根、秸稈等熏制而成，故又稱熏肥、火糞、火土、燒土、焦泥灰等。它是山區(qū)、半山區(qū)及部分平原地區(qū)的一種肥源。熏燒后土壤的滲透率、孔隙度、陽(yáng)離子交換量明顯提高，速效養(yǎng)分也有所增加，常做基肥施用。 五、泥炭類和腐殖酸類肥料 5、 泥肥指河、塘、溝、湖中的淤泥。其養(yǎng)分來(lái)源主要有：水生動(dòng)植物的殘?bào)w和排泄物；由雨水帶人的養(yǎng)分；隨雨水沖刷下來(lái)的表土及其中的養(yǎng)分；生活污水等。故養(yǎng)分含量變化較大(表14)。 6、 四、泥土肥類 (二)菇渣 (二)菇渣 (二)菇渣 表13 主要餅肥氮、磷、鉀的平均含量％ 1．兔糞兔糞含有豐富的有機(jī)質(zhì)和各種養(yǎng)分，可作飼料和肥料。有報(bào)道指出，兔糞含有機(jī)質(zhì)20.47％，全磷0.68％，全鉀0.58％，全氮3.32％，其中蛋白態(tài)氮3.14％，堿解性氮2 387 mgkg-1，銨態(tài)氮1827 mgkg-1。 兔糞中氮多鉀少，尿中氮少鉀多，C／N窄，易腐熟，在腐解過(guò)程中能產(chǎn)生較多的熱量屬熱性肥料。還含有蔗糖、阿拉伯糖、果糖、葡萄糖及氨基酸、核糖核酸和脫氧核糖核酸等，為作物提供有機(jī)養(yǎng)料。兔糞多用于茶、桑、瓜、果樹(shù)及蔬菜等作物。 一、秸稈類一、秸稈類一、秸稈類一、秸稈類秸稈類秸稈類秸稈秸稈隨著復(fù)種指數(shù)的提高，優(yōu)質(zhì)良種的出現(xiàn)，施肥量的增加，栽培技術(shù)和栽培條件的改善等，農(nóng)作物的產(chǎn)量會(huì)隨之提高，秸稈的數(shù)量相應(yīng)增多，它是重要的有機(jī)肥源之一。復(fù)種指數(shù)的提高，優(yōu)質(zhì)良種的出現(xiàn)，施肥量的增加，栽培技術(shù)和栽培條件的改善等，農(nóng)作物的產(chǎn)量會(huì)隨之提高，秸稈的數(shù)量相應(yīng)增多，它是重要的有機(jī)肥源之復(fù)種指數(shù)的提高，優(yōu)質(zhì)良種的出現(xiàn)，施肥量的增加，栽培技術(shù)和栽培條件的改善等，農(nóng)作物的產(chǎn)量會(huì)隨之提高，秸稈的數(shù)量相應(yīng)增多，它是重要的有機(jī)肥源之復(fù)種指數(shù)的提高，優(yōu)質(zhì)良種的出現(xiàn)，施肥量的增加，栽培技術(shù)和栽培條件的改善等，農(nóng)作物的產(chǎn)量會(huì)隨之提高，秸稈的數(shù)量相應(yīng)增多，它是重要的有機(jī)肥源之