生物質有機肥綜合利用與制備工藝研究

于 磊

(黑龍江省農業機械工程科學研究院，哈爾濱 150081)

1 國內外生物質有機肥應用現狀

21世紀是個“綠色有機”的時代，同時也面臨日益嚴重的環境污染和資源不足等問題，世界各國將在實施可持續發展戰略的基礎上展開全面的實質性行動，而作為第一產業的農作物種植業和農產品加工業將成為采取實際行動的重點領域。

美國政府已深刻意識到過度依賴現代化商品投入的常規種植業將對資源、環境、食品衛生、人體健康造成巨大危害，而這種危害具有強大的潛伏性、累積性和擴散性，如土壤肥力缺乏、地下水污染、減少生物多樣性等。歐盟國家已經開始嚴格管控化學農藥的使用，如畜牧業發達的荷蘭已對獸藥的使用制定了嚴格要求。從2000年開始，瑞典政府決定把百分之十的耕地轉為生態種植，以推動本國生態農業和綠色食品的發展。澳大利亞聯邦政府也提出了可持續發展的國家農林漁業戰略，并推出“潔凈食品”計劃，其首要目標就是占領亞洲市場。日本也同樣有所部署，農林水產省已推出“環保型農業”的發展策略。

目前，我國對無公害農產品及綠色農產品的要求和呼聲日益高漲,隨著人民生活水平的提高，對農產品安全性的要求也越來越高。無公害、綠色農產品的生產主要分種植、養植和加工三個環節。農藥、化肥在種植環節過程中是尤為關鍵，農藥的使用要求是必須低毒、低殘留，盡量使用化學元素低、有機質含量高的農藥。施肥則要使用以秸稈和畜禽糞便為原料，經有益微生物菌群分解腐熟后的有機肥料為主。據統計，我國每年因施用未經腐熟的畜禽糞便而使作物遭受損失的情況高達30%以上，尤其是在苗期導致的燒苗現象更為嚴重。因此利用有益微生物菌群充分降解和發酵配制秸稈、畜禽糞便等農業有機廢棄物生產生物有機肥料，是培養土壤肥力、改良土壤結構的有效途徑。

2 黑龍江省生物質有機肥綜合利用趨勢

以黑龍江省為例，隨著化肥農藥對黑土地土壤生態環境破壞程度的日趨嚴重，隨著《黑龍江省綠色食品產業發展綱要》《畜禽規模養殖污染防治條例》和史上最嚴“秸稈禁燒令”的相繼實施與執行，如何開發利用秸稈和畜禽糞便發酵生產生物有機肥技術與成套裝備已成為當務之急。

2.1 改良土壤，促進綠色有機食品產業發展

高溫快速發酵技術是有機肥生產的關鍵技術。利用多種有益于秸稈發酵的微生物菌群進行共生發酵，發酵后的微生物對作物生長形成共生菌群，并能分解土壤中的有害物質，發酵后的秸稈分解成易被作物吸收的有機物和腐殖質，增強作物的生長能力。同時，可減少因大量施用化肥造成土壤板結等問題，改良土壤結構、遏制土壤環境的破壞。此外，《黑龍江省綠色食品產業發展綱要》自2013年11月實施以來，畝耕地化肥和農藥施用量并未減少，與實用的專用生物有機肥缺失不無關系。生物有機肥根據作物品種和生長期專用細分，可替代化學肥料，使用低殘留或生物農藥，為綠色有機農產品的生產和綠色食品產業的發展提供新的原料保障。

2.2 解決秸稈禁燒后出路

黑龍江省玉米種植面積600萬余hm2，產生玉米秸稈5000萬余t，水稻種植面積 40萬余hm2，產生水稻秸稈超過2000萬t，這些玉米和水稻秸稈大部分用于炊事和取暖，只有少數用于還田和飼料等，剩余則堆放田間地頭或焚燒，不僅嚴重污染環境，還可能造成火災等事故，造成了大量的資源浪費。為此，黑龍江省政府針對此情況及時出臺了“秸稈禁燒令”，規定“哈爾濱市、綏化市、省農墾總局轄區全域”、“城鎮建設區(包括縣城)周圍10公里；機場周圍15公里”、“沿高速公路兩側各5公里，鐵路兩側各2公里，國道、省道公路干線兩側各1公里”均為秸稈禁燒區。“禁燒”對大氣質量改善確實起到一定作用，但因未找到秸稈的出路，結果要么農民偷著在夜里燒，要么秸稈躺或站在地里，把難題留給下一年的春耕生產。將這些秸稈用于生產生物有機肥進行綜合利用，對于緩解資源緊張、減輕環境壓力、穩定農業生態平衡都有著重要意義。

2.3 實現畜禽規模養殖污染防治

黑龍江省已于2014年1月1日起施行《畜禽規模養殖污染防治條例》。我省是國內最大的奶源基地，多年來奶牛的存欄量一直居于全國首位。近年來奶牛的規模化飼養水平穩步提高，目前存欄100頭以上的奶牛規模養殖小區、現代化牧場、奶牛養殖專業合作社及奶牛養殖大戶已達2100多個，奶牛飼養量超過了80萬頭。現一頭奶牛年均產糞便6 t以上，一頭肉牛年均產糞便5 t以上，規模化飼養量分別按照80萬頭奶牛和60萬頭肉牛計算，每年產生牛糞超過780萬t。隨著畜牧業的健康發展，糞便污染已成為企業和政府共同面臨的一大難題，將這些規模化養殖所產生的牛糞等畜禽糞便用于生產生物有機肥進行綜合利用，既能解決畜禽規模養殖企業面臨的違反“污染防治條例”難題，又可化害為益、變廢為寶。

2.4 完善現代農業中游生物產業鏈

為促進生物產業發展，黑龍江省2008年制定并實施了《生物產業發展規劃》，將“生物醫藥、生物農業、生物能源、生物制造、生物環保和生物服務”等六大新興產業領域作為主要任務和發展重點。牛糞、豬糞、雞糞生物工程處理資源化技術是生物環保領域中的重要任務之一。玉米秸稈和牛糞生產生物有機肥技術正是利用秸稈、牛糞等可再生資源，進行高效資源化、無害化生物工程處理，實現農牧業廢棄物綜合利用，改善農村、農業環境，進一步完善現代農業產業“中游生物產業鏈”，促進農業循環經濟發展，提高生物農業和功能農業競爭力。

3 生物質有機肥制備工藝

生物質有機肥能夠改善黑土區生態環境，提升黑土耕地質量，實現作物秸稈和畜禽糞便等農業廢棄物的綜合利用，其制備流程是通過利用有益菌和功能菌劑對作物秸稈和畜禽糞便等農業有機廢棄物進行高溫殺菌和高強度發酵分解，生產出長效化、專用化和無公害的生物質有機肥，突破減替化學肥料的瓶頸，促進綠色食品產業和功能農業的可持續發展。

制備有機肥的原料有很多，包括畜禽糞便、農作物秸稈、豆粕、酒糟、木薯渣、糠醛渣、污泥、沼氣，甚至日常生活中產生的廚余垃圾等，不同的原料可采用不同的制備工藝及生產方法。目前，農作物秸稈和畜禽糞便是制備生物質有機肥的主要生產原料，其生產加工工藝過程如圖1所示。

圖1 有機肥制備工藝流程

生物質有機肥制備工藝流程可分為前處理、混合發酵、后處理三個過程。前處理是將作物秸稈、畜禽糞便等原料運送到堆場，粉碎稱量后進行混合攪拌，并按原料成分調整水分、碳氮比、pH值后進入下一步工序進行混合發酵。將混合后的原料堆成發酵堆，用風機從發酵池的底部向上進行通風供氧，2天后進行機械翻倒并補充水分和養分，發酵溫度控制在500～600 ℃，進行有氧發酵。待發酵高溫期過后，物料溫度小于40 ℃時，添加有益菌和功能菌劑。發酵周期為8天左右，發酵好的半成品進入下一步工序后處理。發酵后半成品通過篩分將篩下物根據水分含量高低進行分別處理，稱量包裝或造粒后稱裝，形成生物質有機肥產品。

4 結論

生物質有機肥營養元素齊全，能夠有效促進農作物的生長，提高生產效率，提升農產品的品質。添加有益菌的生物質有機肥，利用菌群的占位效應，可改善農作物根際微生物群，提高植物的抗病蟲能力，減少病害的發生。利用酵素菌發酵秸稈和畜禽糞便生產的有機肥，還能有效改善優化土壤結構和生物特性，提高土壤的保肥供肥能力和緩沖能力，同時解決農民取土破壞植被和“取土難”等問題。綜上所述，生物質有機肥的綜合利用是實現節能減排、發展農業循環經濟、促進黑龍江省綠色食品產業和功能農業的發展的有效途徑。