固体废弃物生产生物有机肥的研究及应用进展

蒋高华，李宛晁，杨文坪，李鹏颖

(云南能源职业技术学院 资源与环境工程学院，云南 曲靖 655001)

我国是传统的农业大国，生物有机肥在我国使用非常广泛，它的使用不仅解决了废弃物的资源再利用，也很好地降低了化肥的使用，同时改善了土壤板结等因使用化肥所带来的影响和不足[1]。有机肥作为一种新型肥料，在农业生产中取得的良好效果是有目共睹的。

1 生产有机肥的主要原料

1.1 养殖业动物粪便生产有机肥

近年来，中国畜禽养殖业始终保持高速发展的势头，随着畜、禽养殖增加，畜禽粪便产生量也逐渐增加[2]。养殖业畜禽粪便处置不当就会带来严重的环境环境，同时会对大气、土壤和水体造成严重的污染，给人民的身体健康带来了一系列的社会问题。所以畜禽养殖业粪便研究引起了诸多学者的关注。张波等[3]以牛粪为主要原料生产生物有机肥。结果表明：葡萄渣和中药渣都适合与牛粪混合生产生物有机肥，并适合规模化推广应用。盛贻林等[4]以农村奶牛粪便为基料生产有机肥，解决了奶牛养殖粪便污染的问题。何随成等[5]利用自行筛选的快速分解菌对畜禽粪便进行发酵工艺处理。林先贵等[6]通过优选获得的微生物菌剂可有效提高发酵温度，发酵肥可在一定程度增加作物的抗病性。谷均等[7]利用竹鼠粪便及饲料残渣发酵制备有机肥，通过调节C/N比、温度、湿度、酸碱度等条件使得充分发酵成有机肥。王凤春等[8]利用板栗废弃物和畜禽粪便不同配比进行研究，得出最优配方为板栗废弃物与畜禽粪便、发酵剂BFA、调理剂(尿素)的最佳发酵配方比例为120∶80∶2:1。易荣菲[9]通过研究牛粪堆肥，初始含水率在53%～64%间，含水率与堆肥过程中的铵态氮含量等因素之间都存在显著性相关。王琦[10]从牦牛粪中筛选出具有高纤维素酶活性的绿色木酶和米曲霉，制成混合发酵微生物菌剂，确定菌种的最佳复配比例。通过试验，最终确定牛粪发酵有机肥生产的各项主要工艺技术指标。

1.2 农作物废弃物生产有机肥

我国农业废弃物总量非常庞大，随着农业生产水平和农民生活水平的不断提高，已成为世界上农作物废弃物产出量最大的国家。将农作物废弃物变废为宝是科研工作者的己任。邓干然等[11]利用提取纤维后的新鲜菠萝叶渣为主料，添加鸡粪、木糠和过磷酸钙等辅料生产生物有机肥。结果表明：利用菠萝叶渣生产生物有机肥，可提高蔬菜产量和品质。兰子平等[12]利用柑橘皮渣和猪粪、牛粪或猪牛混合粪及农作物秸秆生产有机肥料。结果表明：柑橘皮渣和农作物秸秆质量比约为(4～5)∶1，30d可达到腐熟有机肥。陈岗等[13]利用烟田废弃生物质制备2个商品性系列产品。结果表明：使用产品使得烟田烟草炭疽病和赤星病发病株率较常规田块低12%～15%，花叶病株率较常规田块低2%～3%，两黑病发病株率较常规田块低5%～7%。匡石滋等[14]研究以香蕉菠萝茎叶为原料生产复合生物有机肥。曾振基等[15]利用当地食用菌菌糠、羊粪、烟草废料生产有机肥料，产品的有机质含量达到54%、全氮含量2.2%、全磷含量2.22%、全钾含量4.92%、总养分含量9.34%。徐抗震等[16]研究苹果废渣发酵生产微生物有机肥料过程中腐植酸的变化规律。通过正交分析各单因素对提高腐植酸含量影响的大小，确定了最佳发酵工艺条件。夏文静等[17]以中药渣、玉米秸秆、麸皮和水按不同比例加上平菇生产有机肥。结果表明：中药渣为5.0g时，氮、磷、钾总含量超过5.0%，有机质含量能超过40.0%。陈婷等[18]研究巢湖取出物蓝藻、水草和底泥高温堆肥制作成有机肥。结果表明：施用藻-草-泥有机肥对大豆、花生有明显增产效应。臧文霞[19]研究利用麻疯果油粕为原料，通过添加有效微生物菌剂，通过优化最佳发酵工艺生产有机肥。

1.3 工业及城市废弃物生产有机肥

工业生产会产生较多废弃物，将工业废弃物和城市废弃物综合利用起来是非常重要的，从而达到资源的综合利用。豆亚妮等[20]利用糠醛渣作为原料生产有机肥。张克贤等[21]通过微生物对纸浆废渣降解和转化作用生产生物有机肥料，使麦草制浆工艺成为无污水无废渣排放的清洁制浆新工艺。王强义等[22]对烟用酒糟有机肥进行发酵研究。结果表明：酒糟有机肥经过35 d堆置腐熟后有机质为90.1%、全氮3.6%、全磷2.7%、全钾2.0%(烘干基计)，水分为28.8%。肖瑛琼等[23]利用金银花露生产工艺过程中废弃的固体残渣为原料生产有机肥并分析检测其有机物含量等重要指标。结果表明：金银花固体残渣中添加一定量的氧化钙进行混合粉碎制备有机肥，其有机物平均含量为45.62%，氮、磷、钾平均含量为0.60%、1.60%、2.85%。乔引庄等[24]利用造纸污泥生产有机肥。结果证明：造纸污泥与秸秆粉和鸡粪合理搭配制成精制有机肥。谭宏伟[25]研究糖厂滤泥发酵生产生物有机肥的特征及肥效。结果显示：采用功能菌发酵糖厂滤泥生产生物有机肥的腐熟速度快，发酵后的有机质含量和有机酸转化率优势明显。李秀颖等[26]以提取皂苷后的黄姜药渣作为主要原材料制备生物有机肥料。结果表明：黄姜药渣50%、沸石粉21%、豆饼17.5%、过磷酸钙10%、腐植酸钾1%、红糖0.5%，可获得发酵成品有机肥。周美红[27]利用生活垃圾与污泥为原料，添加复合菌剂和有益菌群，通过二次发酵工艺，生产生物有机肥。

2 有机肥的应用效果

2.1 提高农作物产量和品质

赵慧军等[28]对葡萄施加EM生物菌剂对土壤肥力、葡萄病害防治、果品品质等方面的应用效果进行研究。结果表明：施用EM生物有机肥葡萄单穗平均重750g，单位产量增加25%，平均重13.6g,含糖量增加26.7%，可溶性固体物含量增加30.67%。哈雪姣等[29]研究生物有机肥和生物菌剂在西瓜上的应用效果。结果表明：生物有机肥+生物菌剂处理小区西瓜长势优于其他处理，单瓜质量为1.678 kg、667 m2产量为3 376.19 kg，较对照分别提高26.53%、28.71%和19.79%。高亮等[30]对大白菜施用腐植酸生物有机肥进行效果试验。结果表明：施用生物有机肥，大白菜叶绿素a含量增加0.02～0.05 mg/g· FW，叶绿素b含量增加0.06 mg/g· FW；大白菜单株重增加0.13～0.75kg，净菜率提高5.3%～12.1%，最高增产率为26.27%。赵娟等[31]针对柑桔施用有机肥，结果表明：柑桔施用有机肥后总养分提高25%，果实维生素C增加5.5%，含糖量增加16.5%，可溶性固形物含量增加15%，产量明显提高。吴海鸿等[32]对有机肥在兰州百合种植进行试验研究，结果表明：百合平均增产2500.05 kg/hm2，最大增产5400 kg/hm2，增产效果非常显著。冯程龙等[33]研究木霉类生物肥料的促生效果。盆栽试验结果表明，与单施化肥处理相比，发酵产物与化肥配施使黄瓜的地上部分生物量、株高和叶面积分别提高14.97%、16.75%和14.64%；与单施有机肥处理相比,发酵产物与有机肥配施使黄瓜的地上部分生物量、株高和叶面积分别提高10.62%、26.06%和9.53%。王晶[34]等通过对有机肥在枸杞上应用效果进行研究。结果表明：增施有机肥可提高枸杞单果重15.25%，枸杞果实纵横径提高8.19%和10.67%，产量提高了25.43%，其中总糖、枸杞多糖、粗脂肪和粗蛋白分别提高5.38%～7.69%。

2.2 改善土壤的生物环境

姜丽娜等[35]研究有机肥与化肥配合施用对提升高产稻田生产力有明显作用，结果表明：配施有机肥料明显提高土壤中细菌、真菌和放线菌数量，减少土壤中氨化细菌量，改善土壤氮的代谢特性。肖新等[36]研究生物有机肥施用对滁菊连作土壤微生物的影响。结果表明：合理轮作和增施生物有机肥可改善土壤酸化状况、土壤肥力和土壤微生物群落结构。苏婷婷等[37]研究生物有机肥与磷肥配施对新整理黄壤烟田土壤细菌群落结构和烟叶产质量的影响。结果表明：生物有机肥和磷肥配施可以改善新整理黄壤烟田土壤细菌群落结构。陈希等[38]比较研究了切花菊连作土壤中分别施用杀菌剂多菌灵、添加有拮抗微生物的有机肥及二者的联合施用对切花菊品质及土壤酶活性的影响。结果表明：二者联合处理对提高切花菊主要品质及土壤酶活性的综合效果最佳。吴晓卫等[39]筛选到4株能够在盐碱环境下生长的菌，并对这4株菌进行He-Ne激光诱变育种，经过复配后将其作为功能菌发酵生产生物有机肥。与对照相比，微生物复合菌剂对降低盐碱地含盐量、pH值效果显著。林伟等[40]研究北京地区菜地有机肥和无机肥配施对土壤释放N2O及同位素位嗜值SP影响。结果表明：施用无机肥释放的N2O显著高于有机肥，其累积排放量是有机肥的6.63倍。冯海玮等[41]将水稻秸秆降解灰略红链霉菌JSD-1为研究对象。结果证实添加秸秆堆肥后土壤微生物群落的数量与结构均有较大改善。

2.3 防治和减少植物病虫害

钟书堂等[42]研究施用生物有机肥对香蕉枯萎病的抑制作用。结果表明：连续两年施用生物有机肥能够有效降低香蕉枯萎病发病率，能够显著提高土壤微生物生物量，能够优化连作蕉园土壤可培养微生物群落结构，防控香蕉枯萎病发生。马玉琴等[43]多种生防菌剂配比的生物有机菌肥对黄瓜根结线虫病的防治效果以及对黄瓜生长、产量的影响。结果显示：多菌种复合菌肥对黄瓜根结线虫病防治及增产促生长作用显著。刘星等[44]研究土壤熏蒸和微生物有机肥联用的方法对马铃薯连作障碍的防控效果。SFA+BOF 和 SFB+BOF 处理显著影响土壤微生物的数量，处理后大幅度降低了镰刀菌的数量。李江等[45]研究烟梗灰加工成的生物芝麻饼肥和发酵菜籽饼肥对烤烟抗逆性、质量及产量影响。结果表明：增施烟梗灰生物芝麻饼肥最大可降低5.10%的发病率，可使发病的病情指数下降6.21%。高亮等[46]将生防菌剂与腐植酸生物有机肥结合，研究其对辣椒根腐病防治效果的影响。结果表明：腐植酸生防生物有机肥处理病情指数下降，防病效果明显提高。梁宏等[47]研究解淀粉芽孢杆菌hj1防治西瓜枯萎病的效果。结果表明：菌株hj1可拮抗西瓜枯萎病尖孢镰刀菌，含菌株hj1的新型生物有机肥对西瓜枯萎病防治效果显著，发病率仅为16.8%，病情指数下降到0.9%，防治效果达到83.2%。孙立广等[48]研究多种拮抗菌复配菌剂添加至生物有机肥对烟田土壤中有益微生物、病原微生物的影响及对青枯病的控制效果。结果显示：30%茶枯+70%烟草秸秆粉碎物中添加的拮抗菌有较好的定殖率，枯草芽胞杆菌JK-4、解淀粉芽胞杆菌JK-10菌株在生物有机肥C中的定殖率分别达到了945.7%、1970%，链霉菌LC-7菌株在生物有机肥C中定殖率达到496.7%，在青枯病发病高峰期防治效果为37.11%。

2.4 其他

谢运河等[49]研究有机肥对土壤Cd、Zn活性及其交互作用的影响。结果表明：施用有机肥还增加了水稻茎Zn含量，施用猪粪、鸡粪、稻草的水稻茎Zn含量比单施化肥分别增加53.4%、41.2%、13.9%，Zn、Cd在土壤、植株茎中皆表现出显著的拮抗作用。田发祥等[50]研究重金属修复剂应用效果。结果表明：北山点ZHW和ZHF处理的稻米镉含量分别比常规施肥下降48.15% (P<0.05)和37.04% (P<0.05)，湘潭点则分别下降33.33% (P<0.05)和52.38% (P<0.05)。

3 发展趋势

近年来，生物有机肥在我国发展非常迅猛，其产品种类也日趋增加，截止2019年6月，在农业部登记的产品达到1835个[51]，生产企业及产品应用遍及全国，产业规模不断壮大。但也存在着很多急需解决的困难和问题，仍然需要我们的科技工作者做更深入的研究，将生物有机肥的功能充分发挥出来，为我国现代农业做出应有的贡献，为农业的绿色发展、可持续发展尽绵薄之力。