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大規模堆肥將廢棄物變成健康土壤
 

中興大學 生物系統工程研究室 陳加忠

 
 

Lloyd Phillips , 2020422

https://www.farmersweekly.co.za/crops/field-crops/large-scale-composting-turns-waste-into-healthy-soil

多年來,堆肥大師Redge Jelliman為他在自由邦的農作物生產了數千噸的堆肥作為有機肥料。現在他已從農業半退休,並擔任土壤健康顧問,分享了他的經驗。

在製作堆肥的草堆上舖一層細但結實的網,有助於阻止鳥類和其他動物以其內成千上萬的蚯蚓為食物。二十五年前,農民Redge Jelliman受夠了他一直花大價錢購買化肥,但化肥未能幫助他的作物生產他期望的產量。意識到改變時機已到,他在美國對土壤進行了分析,然後繼續將生畜糞便應用於土壤。隨著時間的推移,他開始對肥料進行堆肥處理,這大大改善了土壤和產量。

挫折

Jelliman回憶說:肥料顧問不停地告訴我,在土壤上施用更多的化學肥料會解決我的農作物產量不良問題。對此結果我感到沮喪。那時我碰巧聽到了一位來訪的國際土壤健康專家的演講,他敦促我將土壤樣品寄送到美國的Perry 農業實驗室(Perry Agricultural Laboratory)”。在此之前,僅利用南非土壤測試實驗室進行檢測。該實驗室沒有美國實驗室的分析能力,JellimanPerry 實驗室產生的詳細結果感到驚訝。這些結果說明了他土壤中的大量元素和微量元素養份之間的失衡。我記得Perry 實驗室對他們對我的土壤樣品進行分析的結果的書面評論之一是'為什麼要分析建築物的沙子?'分析結果發現我的土壤腐殖質含量僅為0.3%。當時,我不了解土壤腐殖質水準的重要性,也不了解土壤生物學在農作物生產中的價值。

根據土壤分析結果,國際土壤健康顧問建議Jelliman在作物土壤上施用主要營養元素,主要是鈣,磷酸鹽和鉀,以及微量營養元素,例如硼,鋅,錳和銅,以糾正兩者之間的不平衡。營養類型。

養殖場的營養

對於Jelliman而言不幸的是,他很快發現將推薦的巨量元素應用於他所有的農田,無論是既有土地或是租賃土地,將在他緊縮的預算中造成重大損失。他在他的財政資源範圍內,決心解決這個問題,他開始嘗試使用原始肥料作為土壤中磷酸鹽和鉀的有機來源。幸運的是,他能夠獲得自由州(Free State)Verkykerskop地區的牛與羊羔養殖場產生的大量肥料。他說:我了解到優質的牲畜糞便還包含許多微量元素。這些微量元素可通過動物消化青貯飼料,玉米和牧草以及瘤胃中的細菌獲得。

在接下來的五年中,他將糞便用作肥料,並通過施用化學大量和微量元素,添加了糞肥中無法獲得或不足的其他必需元素。他使用曳引機安裝的肥料撒播機,每三年以約10m3 / ha的數量向土壤表面施用乾肥料。

然後,Jelliman參加了當時正在南非訪問的美國堆肥先生” Malcolm Beck的另一場演講。他從Beck的演講以及他的堆肥的秘密生活一書中學到了很多東西,並被鼓勵先將他的牲畜糞便製作堆肥,然後再將其施用到土壤上。

Jelliman說:“Beck解釋,未經堆肥製作的牲畜糞便中的某些營養素,例如鉀,可能在土壤中變得有毒。堆肥製作還可以使得原糞肥中的植物無法利用的養分可供使用,從而增加了牲畜糞肥的價值。此外,堆肥過程可以殺死許多可能存在於牲畜糞便中的病原體,例如大腸桿菌。

腐殖質的重要性

對於Jelliman來說,牲畜糞便製作堆肥的另一個吸引力在於堆肥將有助於增加其耕種土壤的腐殖質含量,使其能夠更好地容納養分和水分,並最大程度地減少風蝕和水蝕。腐殖質對於增加土壤碳容量的重要性。在於健康的土壤腐殖質水準促進了有益土壤生命(尤其是微生物)的多樣性和種群的發展。將土壤腐殖質水準提高1%,可以將其持水能力提高約160,000ℓ/ ha。在閱讀大規模堆肥的​​過程中,Jelliman等到了美國土壤生物學專家Elaine Ingham博士的研究,他證明了真菌為主的堆肥具有結合鈣的能力,可以防止鈣從土壤中滲出。鈣元素對於在作物和其他植物中所有營養運輸十分重要。這些養分之一是硼,它對於將其他養分引導到植物中所需的位置十分重要。硼對於改善作物授粉也是十分重要。

發現這項研究後,Jelliman開始致力於生產以真菌為主的牲畜堆肥,因為土壤已經主要是細菌為主。特別是,他想在種植的土壤中增進有益的真菌,因為這將有助於改善其營養平衡。反過來,這將使土壤的pH值達到6.06.4的理想水平。他說我的理念是如果以營養,生物,堆肥和蚯蚓糞便vermicompost為飼餵土壤,無論您種植哪種農作物,都將是飼餵土壤。這與以化學肥料為主的農民不同。後者只是將土壤作為種植農作物的媒介,而只是給予農作物化肥。

到他半退休的時候,Jelliman每年生產3000噸至5,000噸成品優良品質堆肥,並將其以每年3t~5t /公頃的數量施用到他的1000公頃耕作土壤中。在此期間,他還開始將蚯蚓糞便堆肥作為他更大的堆肥策略的一部分。它利用蚯蚓將有機廢棄物轉化為植物可用的堆肥。在生產高峰時,蚯蚓每年可生產高達1000噸的堆肥。由於這比常態堆肥對於土壤和植物更有益,因此Jelliman每年開始在其耕地的每公頃土地上使用1噸蚯蚓堆肥和2噸常態堆肥的混合物。這進一步改善了土壤中有益微生物的多樣性和數量。

變廢棄物為寶

任何形式的動物糞便,包括雞糞和豬場和乳牛場的糞便,都可以用來生產堆肥。諸如小麥秸稈和廢舊青貯等植物性物質也可用於堆積糞便,並且不會降低堆肥的最終質量。我更喜歡在每堆約30立方米的靜態堆肥中製作堆肥,而不是使用由快速堆肥生產下定期堆放的堆垛。靜態堆肥方式使相對脆弱有益的真菌在發育中的堆肥中良好生長。而堆肥翻覆工作會破壞真菌的生長。 將一些乾燥的有機物(如牛糞肥料)混入最近形成的靜態堆肥中,對於在堆肥中達到理想的碳氮比(101151之間)非常重要。

要使用真菌為主的堆肥,從頭到尾要花六個月的時間。而使用堆肥機在堆垛中以細菌為主的堆肥只需要兩個月。在前兩個月中,他每週使用前端翻推機轉動堆肥堆一次。如果在此過程中,他發現堆肥太乾,則使用前端翻推機在堆肥的頂部造出一個輕微的凹陷,可以將水和/或牲畜糞便倒入其中,以使物料重新加濕化。這種水分對於實現最佳堆肥所需的微生物活性十分重要。在第三和第四個月中,每兩週翻轉一次堆,在第五和第六個月中,每月翻轉一次。在最佳微生物活性下,堆肥內的核心溫度應在60°C70°C之間。低於60°C的溫度表明微生物活性正在減弱,而高於70°C的溫度很可能開始殺死微生物。

翻堆以引入氧氣,並加水通常可使微生物再次發揮最佳功能,而將水加到過熱的堆肥中有助於冷卻內部。從第三個月到第四個月,堆肥的平均核心溫度將緩慢下降,因為微生物將大部分有機物分解成堆肥了。儘管如此,有益微生物仍將生活在應用於土壤的堆肥中。

使堆肥進入土壤

大規模生產的堆肥可能相當粗糙和沈重,並且還可能包含隱藏在原材料中的石頭。將堆肥施用到農田上最有效的工具是拖拉機牽引的攤舖式拖車。該拖車配有高效的皮帶輸送系統和重型攪拌機。施用堆肥的最佳時間是在每年的雨季之前或期間,以便在施用後儘快將其混入土壤。農民的農田能夠灌溉的優勢在於能夠使用灌溉水來達到同樣的效果。

一旦微生物通過堆肥添加到土壤中,它們就必須有食物才能生存。農民可以藉由他們的主要農作物與多種物種的覆蓋作物加以輪作,並允許牲畜放牧食用這些覆蓋作物和農作物殘留物。任何的農作物殘留物,以及牲畜的尿液和糞便,都有助於土壤中微生物的繁殖。

土壤微生物種群的健康與多樣性一個良好指標是,隨著蓬勃發展的微生物以這些與物質為食,土壤表面上的植物殘留物會相對迅速地分解。Jelliman將土壤樣本寄送到美國的布魯克賽德實驗室,以進行詳細的分析和提出建議。樣本取自每個土地上精確確定並記錄的虛擬網格。他還堅信測試化肥,堆肥和水的樣品的質量和含量,因為這些因素會改善或損害土壤健康。即使向土壤中添加了諸如堆肥之類的有機營養素,仍可能需要添加化學肥料來補充這些營養素。但是這兩種營養素之間必須有適當的平衡。必須保持土壤生物的生命力。農民還應遠離過度耕作的農作方法。