每日一課系列第4期:如何成為世界頂級堆肥高手

種植業 農產品 日本 化學 農業 病蟲害診斷與防治 2018-11-30

日本果品品質高,和堆肥技術發達密切相關,而在中國很火的兩個日本人,都是推廣堆肥技術的,而且還受到國人的熱烈歡迎,據說到了日本果園,看一看摸一摸園子的土壤,就徹底服服的了。今天我們要徹底掌握堆肥技術,並具體應用到我們的果園,相信國產水果的品質全面超越日本指日可待。

一、什麼是堆肥

所謂堆肥就是,把類似家畜糞便,動植物遺體,食物垃圾等的有機物,加上泥土和礦物質混合堆積,調整水分和空氣流量讓好氧性菌菌繁殖增多,併產生熱來分解有機物的過程。這個過程中並沒與把有機物完全分解,難分解的木質素什麼的都保留在裡面。換句話來說,它就是個中間分解物。

二、堆肥的原理

堆肥是模擬自然界產生腐殖質的過程。它利用微生物、真菌來把有機物材料腐化分解成腐殖質。

堆肥所用的材料中,“棕色肥料”是為微生物提供能量,去分解“綠色植物”。

腐殖質中含有很多微生物和真菌,在每一層中撒一些腐殖質,就好象做饅頭時放進一些“酵母”一樣。

由於動植物腐化分解後會產生酸,而微生物和真菌不喜歡在酸性環境中生活,所以要撒一些和草木灰或石灰石粉來中和酸。

肥堆要保持透氣和溼潤,是因為微生物和真菌也要空氣和水才能生存。

知道了堆肥的原理,我們遇到問題就容易找出原因了。

例如,如果肥堆不會發熱,可能是水澆得不夠,太乾了,或是“棕色肥料”不夠,所以沒有發酵。如果肥堆發臭,可能是因為太溼,也有可能是壓得太緊密,沒有空氣,或是灰撒得不夠。

三、堆肥的意義

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稻殼呀綠肥等新鮮的有機物或者家畜糞糞直接使用的話,土壤中的細菌微生物會急劇增加、促進有害菌的繁殖,抑制作物生長髮育。正是為了避免這種危害,才使用堆肥。

通過微生物分解易於分解的物質,可以抑制導致幼苗死亡的病菌;

木屑等中含有的有害物質酚酸 等,可以被微生物分解而消失;

調整有機物的碳素含量,可以防止土壤的氮素缺乏;

在進行家畜糞便堆肥化的時候,可以達到60-70度,可以殺死裡面的雜草種子,有害病菌和寄生蟲等。

四、堆肥的作用和效力

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健康的作物成長於健康的環境,其中最為重要的是土壤。堆肥可以提高土地生產力 ;可以促進土壤的團粒結構的生成,改善土壤的透氣性,透水性和養分保持性能,提高土壤的生產力。堆肥具有明顯的改善土壤的效果,而化肥則沒有。

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在通過改善土壤來營造健康的土地時,最需要考慮到的是“物理性”、“生物性”、“化學性”這三大要素。各要素的概要如下所示:

物理性:通氣性、排水性、保水性等。

生物性:分解土壤中的有機物、生成養分、形成團粒,抑制土壤病害、提高作物品質。

化學性:土壤的化學成分(養分)、pH值(酸度)、CEC(養分保持力)等化學要素。

在改善土壤、推進健康土地的營造時,重要的是要優先考慮上述三條。具體來講大體的順序是,首先要好好調整土壤的物理性,在此基礎上再考慮其生物性,以及化學性等。

1、物理性的改善

有機物被微生物分解的過程中產生的腐殖質促進了土壤團粒化的形成,土壤中出現了大大小小的孔隙。能夠產生以下效果:

通氣性:通過大大小小的孔隙,供給作物根部以及微生物呼吸所必需的空氣。

排水性:水容易通過大的孔隙滲透到地下,消除過溼之害(爛根、空氣不足)。進行灌溉時地表不會積水導致水分蒸發或流失,提高了水的利用率。

保水性:小的孔隙具有保水作用,可以長時間供給根部水分,從而提高土壤的抗旱性。

2、生物性的改善

以有機物為餌的土壤生物(微生物和小動物等)的種類和數量都大幅增加,生物相變得多樣化、豐富化,有機物在這些土壤生物的作用下被分解成為作物的養分。此外,在這一過程中產生出來的腐殖質的作用下土壤團粒化程度增加,土壤中形成了無數孔隙。

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抑制病蟲害:生物相多樣化後,通過生物間的拮抗作用,病原菌等有害生物的增殖得以抑制,其結果是,病蟲害的發生也得到了控制。

生成生長促進物質:在微生物的作用下,產生出了氨基酸、維生素、酶等對提高作物品質有用的生長促進物質。

促進土壤團粒化:微生物產生的粘性物質、排洩物、遺骸等成為土壤粒子的粘結劑,促進了土壤的團粒化。

分解有害物質:微生物中具有分解、淨化有害物質、阻礙生長的物質的作用。

3、化學性的改善

由於腐殖質和土壤的粘土粒子同樣具有CEC(鹽基置換容量:養分保持力),所以施用堆肥可以提高土壤的保肥力,同時發揮肥效的緩衝作用。

提高保肥力:土壤原有的CEC再加上腐殖質的CEC,這些足以提高肥料成分的保持力。被保持住的肥料成分可以根據作物所需緩慢供給,肥效因而增長了。

緩衝作用:即使施肥過多,由於肥料成分可以暫時被保存起來,因而不會發生作物被肥料燒傷的傷害。

補給微量元素:來自植物等的有機質廢棄物裡除含有植物生長所必需的N、P、K、Ca、Mg等多量元素之外,還有微量的也是不可或缺的S、Fe、Zn、Cu、B、Mn、Mo等,這些通過施用堆肥被複歸到土壤中。要想知道這樣做的重要性,我們只要看一下下述現象便會一目瞭然:自然林通過光合成的碳水化合物以及根部吸收來的養分、水分來供植物生長之用,同時還從落葉、落枝堆積在地上形成的腐葉土中吸收養分來進行擴大再生產(生長)。

4、補充日照不足的效力

最近的研究結果表明堆肥除了具備上述的改善效果之外,還具有直接從根部吸收水溶性碳水化合物(氨基酸等),來促進作物的健全發育的作用。以往的學說中有個定論,認為植物的根只能吸收氮、磷酸等無機質養分,而不能吸收有機質的碳水化合物。

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眾所周知,植物是通過光合作用製造碳水化合物,從而生成機體組織,得到生長所需的能量。因此,光照少的話,光合成就遲緩,無法健康生長。但是,如果“能夠從根部吸收碳水化合物”的話,因日照不足導致的光合成的低下就可從根部吸收的碳水化合物得到補償。這是部分農業工作者中周知的事實,即施用了堆肥的有機栽培,在涼夏、或天災之年也不太受日照不足的影響,質、量都較化肥栽培地優的事實得到了科學的論證。

5、土壤的三相分佈和根的作用

在藉助堆肥改善土壤的過程中,重要的衡量指標就是“土壤的三相分佈”,即土壤中的土壤粒子(固相)、土壤水分(液相)、土壤空氣(氣相)的比例。對於作物和微生物來說,比較適宜的三相分佈約為固相40%、液相30%、氣相30%。液相和氣相都表示土壤中孔隙的含量,液相表示的是保持毛細管水分的小孔隙的含量,而氣相表示的是具有促使空氣流通及排水作用的大孔隙的量。

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大多數作物的根喜歡的氣相率為30~35%,這和根部的作用有關係。作物的根是鑽大的孔隙生長的,因此根系非常發達,為了吸收氧,滿足旺盛的生長活動,必須確保充足的大孔隙。這些根所延伸處,都會接近那些蓄滿毛細管水的小孔隙,而進入到裡面吸收水分的就是根的前端不斷滋生的根毛,根毛能夠進入百分之十或百分之三毫米的小孔隙中。

另一方面,施入土壤中的肥料,先暫時保存在土壤粒子中的粘土粒子及土壤的腐殖質裡面,然後逐漸溶解到土壤毛細管中的水裡,這才跟水一起為根毛所吸收。此時,養分通過作為液相的毛細管中的水分,向根部移動,而作物會使根部擴張,向著有養分的地方靠近。這樣,通過十分發達的大孔隙、小孔隙以及茁壯生長的根、根毛的相互作用,水分和養分都被順利吸收了。

另外光合作用產生的碳水化合物和作物根部吸收的氧會使作物的根部產生根酸,根酸的分泌使根部周圍的不溶性礦物質可溶化而得以吸收,成為作物生長所需的養分。

五、堆肥的製作方法

堆肥製作是有機園藝的基本技術。國外許多有機農場主成功有兩個祕訣,一是有專門做堆肥的場所,二是有專門飼養蚯蚓的地方。

自阿伯特.郝德發明堆肥做法到今天,已經有了許多改進的做法,但基本的方法還是一樣的。

首先要選擇一個不會積水的土地。然後開始一層一層往上的堆積肥料。肥堆要做在泥土上,和土地接觸,這非常重要。

肥堆的理想高度為1.5米,寬度為1.5至3米,長度則不限。

首先,在地面上鋪一層約為15釐米厚的 “綠色肥料”。“綠色肥料”指落葉、枯草、果皮、菜葉、莊稼殘梗之類的肥料。然後在上面鋪一層約為5釐米厚的“棕色肥料”。“棕色肥料”指畜糞、禽糞、棉籽、豆子等含氮量很高的肥料。再在上面撒一層薄薄的腐殖土、草木灰。草木灰也可用石灰石粉或苦土石灰代替。

這就堆好了第一層。接著開始堆第二層,方法和第一層一樣。

這樣一層一層的堆上去,堆到大約1.5米高為止。然後在上面蓋上一層厚厚的草或者土,以減少水分蒸發。

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注意堆肥的時候不要把材料踏實,要保持疏鬆透氣。另外,堆的時候最好插幾根粗木棍在肥堆中,堆完後拔出做氣洞,這樣會更透氣些。

最後,給肥堆澆水,要澆透,但不要變成稀爛。以後還要適當澆水,使肥堆保持溼潤。這在炎熱乾燥的天氣裡尤其重要。

如果做法正確,過幾天肥料就會開始腐爛分解,也就是說開始發酵了。發酵會產生很多熱量,使肥堆溫度升高,最高的時候可能會達到75℃。在這樣高的溫度下,絕大多數野草籽和病菌都會被殺死。

三個星期後,把肥堆翻一翻,將裡面的材料翻到外面,把外面的材料翻到裡面。

再過五個星期,再把肥堆翻一翻。

再過四個星期,所有的材料應該都被充分腐爛分解了。這時,堆肥就做好了。

合起來,前後總共需要2-3個月的時間。

六、堆肥的改進方法

堆肥有許多改進的做法,經過長期實踐證明,具有良好的效果。

14天速成法:

第一天,將所有的材料加以粉碎,然後充分的混合均勻,堆積起來,澆上水。

第二天、第三天,肥堆開始發熱,保持肥堆溼潤。

第四天,翻攪肥堆,保持溼潤。

第七天,再翻攪肥堆,保持溼潤。

第十天,再翻攪肥堆,這時,溫度開始下降。

第十四天,堆肥做好了。

蚯蚓法:

當肥堆溫度下降後,可以放入幾百只蚯蚓。它們會幫助腐化分解肥料,並且加上自己的排洩物,使堆肥的肥效更好。它們還能幫助消滅殘留的野草籽和病菌。並且在肥堆裡很快的繁殖出更多的蚯蚓呢。

無氧法:

先把地面的泥土掘鬆,按通常的做法堆肥,澆透水,然後用一大張黑色塑料膜嚴密的罩起來,用土把塑料膜邊腳封住。不用再澆水,也不用翻攪,三個月後,堆肥就做好了。很省事不是?但要注意的是,塑料膜會汙染環境。

秸杆堆肥法(SheetComposting):

對於耕種大面積土地的農民,這是一種很好的辦法。在收穫後,把糞肥、乾草、石灰石、磷灰石粉等肥料直接撒在田裡,然後和莊稼殘梗一起翻耕到土裡,讓它們在地裡腐爛分解。

七、發酵堆肥完成指標

1、感官指標

顏色:褐色或灰褐色

結構:粒狀或粉狀,無大塊結構

溫度:堆肥溫度降低至常溫

氣味:無臭味及氨味

2、檢測指標

水分(%):≤30.0

pH:5.5-8.5

有機質:≥20.0

八、堆肥發酵方法的注意事項

自己在堆肥發酵時常常發酵不徹底,也不知道怎麼做。今天,我來講一下堆肥發酵方法的注意事項:

1、水分:

水分是微生物活動的必要條件,過幹或過溼均會影響微生物活動。一般堆肥保持60%左右的水分,用手捏緊剛能出水的量較為合適。由於堆肥過程中,堆肥溫度上升,會消耗水分,因此,在適當時候要添加水分是必要的。當然對於南方漚肥或沼氣肥而言,則水分不是主要條件。

2、空氣:

在好氣性堆肥條件下,空氣的不斷加入是產生高溫無害化的重要保證。當然,過快地通氣又會導致發酵過猛,浪費資源。謂節空氣的方法,主要以調節堆肥原料的精料和粗料比例,即可增大空隙度·有的可設置地下避氣溝或地面、堆肥中都若干通氣管以達到通氣目的。農村堆肥用秸稈,竹稈即可作通氣管。大中型堆肥工廠則可採用塑料、金屬通氣管。

3、溫度:

堆內溫度的升降,是反映堆肥各種微生物群落活動的標誌。大部分好氣性微生物在30-40攝氏度較好。但高溫纖維素分解細菌和有些放線菌在65攝氏度時,分解有機質能力最強,它們能在短時期內迅速分解纖維索。超過65攝氏度後,則其活動受到抑制。在50攝氏度以下,則生長著大量中溫性纖維分解菌。因此,在冬季或氣溫較低的北方製造堆肥。接種少量含有豐富高溫纖維素分解菌的騾、馬糞及其浸出液,是可以加速堆肥腐熟的。若溫度過高,須進行翻堆或加水等辦法降溫。

4、碳氮比:

當含碳有機物被微生物分解利用時,必須同時消耗掉一部分氮素,以構成微生物的細胞成分。一般而言,微生物需要的碳氮比以20-25比1最為合適。對於象秸稈之類的有機物,碳氮比在60-100比l,因此,必須加入含氮豐富的人畜糞尿或一些氮素化肥,調節碳氮比為20-25比1時,堆肥能很快完成。

5、酸鹼度:

調節好堆肥的酸鹼度,是堆肥技術的重要因素之一。因為PH過高或過低均能抑制各種有益微生物的活動。一般的酸鹼度pH值為6-8範圍內較好。調節酸鹼度的方法,是加入極少量的石灰、草術灰等,均加入2-3%重量比的量就合適了。至於加入磷礦粉或鈣鎂磷肥,試驗證明,堆肥產生的有機酸並無解磷的能力,因此,說它能促進磷礦粉的活化,是沒有科學論證的。

九、堆肥為什麼一定要60天?

堆肥是在一定條件下通過微生物的作用,使有機物不斷被降解和穩定,併產出一種適宜於土地利用的產品的過程。任何一種合格優質的有機肥料生產都必須經過堆肥發酵過程。

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我國國內大多數有機肥料產品只堆肥發酵15-20天,這樣的產品只能達到無害化標準。而優質的有機肥料堆肥發酵過程一般需要45-60天的時間。這是因為在堆肥前期的升溫階段以及高溫階段會殺死植物致病病原菌、蟲卵、雜草籽等有害微生物,但此過程中微生物的主要作用是新陳代謝、繁殖,而只產生很少量的代謝產物,並且這些代謝產物不穩定也不易被植物吸收。到後期的降溫期,微生物才會進行有機物的腐殖質化,並在此過程中產生大量有益於植物生長吸收的代謝產物,這個過程需要45-60天。經此過程的堆肥可以達到三個目的,一是無害化;二是腐殖質化;三是大量微生物代謝產物如各種抗生素、蛋白類物質等。

每日一課系列第4期:如何成為世界頂級堆肥高手

堆肥過程中的各種生物、微生物的死亡、更替及物質形態轉化都是同時進行的,無論是從熱力學、生物學還是物質轉化角度,這些反應都不是幾天或十幾天這麼短時間能夠完成的,這也是為什麼即使各種溫度、溼度、水分、微生物等條件都控制的很好的前提下,堆肥仍要經歷45-60天時間的原因。

注1:本系列文章共21篇,我們後續會逐一推送。第5期內容預告:扒光腐植酸,一點祕密也不留。喜歡此類文章請點擊關注我們。

注2:本文由農人之家APP日課組整理,著作權歸原作者所有,內容參考:

池田秀夫:堆肥對於土壤改良的價值

【自然農法】如何生產優質堆肥

堆肥發酵方法的注意事項

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