1 引言
世界人口从19世纪末的约10亿增加到现在的70多亿,预计到2050年将达到约100亿。养活这么多人,就需要提供越来越多的粮食和其他农产品,而农作物产量提升的潜力越来越受制于耕地面积。因为随着工业化进程的加速和城市化的推进,耕地面积日益减少,严重威胁作物产量的增加。为此,提升作物单产成为保障农产品产量的重要技术途径。
长期以来,我国作物种植过量使用化肥,尤其是化学氮肥,而轻视有机肥料的使用,土壤有机质持续消耗且无有效补充,导致我国土壤有机质含量持续下降,带来各种土壤障碍,进一步限制了作物单产提升的潜力。调查显示,美国土壤有机质含量为3.5%左右,而我国只有1.7%左右,相差一倍以上。与美国相比,我国大豆、玉米和水稻的单产差距明显,2023年美国大豆、玉米和水稻平均亩产分别为447.8斤、1546斤和1149斤,我国平均亩产分别为265.4斤、1053斤和951斤,单产比我国分别高1.69、1.47和1.21倍。这种单产差距背后有作物品种、种植管理技术等方面的因素,但土壤有机质含量的差异是其中关键因素。因此,我国目前及未来作物单产提升的重要技术措施之一就是要提高土壤有机质,即土壤补碳。
2023年中美大豆、玉米和水稻单产对比(数据来源:中国国家统计局网站和美国农业部)
2 土壤有机质与土壤有机质碳
土壤有机质一般是指有机残体经微生物作用形成的一类特殊、复杂、性质比较稳定的高分子有机化合物(腐植酸)。土壤有机质下降可能会导致土壤结构恶化、保水能力下降和土壤肥力下降等问题,是影响土壤生产力的关键因素。
土壤有机质尽管只占土壤固体部分的很小比例(一般不超过7%),但却是最重要的土壤质量指标,关系到土壤的各种物理、化学和生物学性质。土壤有机质(含碳58%)是土壤有机碳的唯一来源,二者之间的换算关系是:
土壤有机质(g/kg) = 土壤有机碳(g/kg) × 1.724
给土壤补充有机质,就是给土壤补碳,进而为作物补碳,为作物单产提升奠定坚实基础。土壤有机质需要在微生物分解等多种因素的作用下,分解为水溶性有机碳小分子营养,才能被作物根系直接吸收,参与作物体内有机物的生物合成。
已经有很多措施来补充土壤有机质,如秸秆还田、绿肥种植、农家肥施用、休耕等,这些措施都具有土壤补碳的作用。但这些措施或多或少都具有一定的副作用,如秸秆还田不当可能加重病虫害,绿肥种植占用耕地而限制作物播种面积,农家肥腐熟不彻底而带来作物肥害,休耕导致作物种植面积减少等。
在人口快速增长与农产品供应不足的矛盾日益加剧的今天,从提高耕地对农产品产量的贡献角度出发,我们不仅需要有足够的耕地面积,还需要更好的耕地质量。因此,推广应用没有副作用的提升土壤有机质/有机碳含量的新产品新技术,是快速改善耕地质量和提升作物单产的重要途径。这里推荐使用基于先进工艺生产的新型有机碳肥——朴络威®。
3 朴络威®-简介
商品有机肥是快速补充土壤有机质/有机碳的一大类产品,在经济作物上已被广泛应用。但商品有机肥品类繁多,鱼龙混杂,质量参差不齐,价格差异极大。选用商品有机肥最重要的是看两个方面:一是原料,二是工艺。
原料决定了有机肥的有机碳含量和营养元素。不同的有机质,如蛋白质含碳比例约为50%,糖类含碳比例40%,脂肪含碳比例75-80%,腐殖质含碳比例约为60%。此外,不同有机物的其他元素组成不同,糖类和脂肪只含有C、H、O三种元素,而蛋白质除了含有CHO三种元素外,还包含N、S、P以及痕量的Fe、Zn、Cu、Mn、Mo、B等元素。而腐殖质中含有的元素更为丰富,可检测出多达70多种元素。此外,原料的C/N(碳氮比)影响有机肥在土壤中施用后分解的快慢,进而影响有机肥改土促生的效果。C/N高,有机肥分解慢,见效就不快,并且导致微生物与作物竞争氮;而C/N低,有机肥分解快,补碳的持效性不好,且氮利用率显著减低,损失大。
工艺决定了有机肥的有机营养的可用性和质量。传统生物发酵工艺,会导致有机质原料中的碳氮损失,而且无法有效消除原料引入的危险因素,如重金属、抗生素、激素、病菌虫卵和草种、高盐、臭气等。同时,工艺还会影响有机肥中有机碳的速效性和持效性。好的工艺可以减少有机肥生产中的碳氮损耗,增加小分子有机营养的转化,提高速效性,延长持效性。
朴络威®是以富含多元有机质的原料和先进的工艺生产的富含小分子有机营养的新型有机碳肥,具有显著的补碳增氮效应,养分多,功能强,效果好,无风险。
3.1 朴络威®的原料
众所周知,鸡粪是肥效最好也是最受种植户欢迎的粪肥,其肥力是猪粪的3倍。但一些规模较小的养鸡企业,由于不规范的管理,导致鸡粪中包含多种风险,特别是高盐问题。朴络威®原料来自大型上市养殖企业的白羽鸡(肉鸡)鸡粪,饲料营养价值极高,管理规范,风险因素极低。白羽鸡饲料由豆粕、玉米粉、面粉以及植物油和矿物质组成,富含多元有机质和矿物营养,由于特殊的消化系统,鸡粪养分极其丰富且肥效极为突出。
白羽鸡饲料组成
3.2 朴络威®的工艺
朴络威®采用基于高温高压(180℃,1.8兆Pa)的EX-PLANT全封闭自动化生态循环工艺,包含快速裂解和亚临界流体萃取两个过程。该工艺能够在60分钟内将各种来源的有机质转化为富含小分子有机营养的高品质有机碳肥,同时彻底钝化重金属、分解抗生素和激素、灭杀病菌虫卵和草种,并将盐值降低90%以上。最终的产品富含小分子有机营养(氨基酸、黄腐酸、单糖等)、长效有机碳(粗蛋白、腐植酸等)以及无机营养。
朴络威®生产工艺示意图
该工艺几无碳氮损失,完全腐熟,与传统生物发酵工艺相比,优势极为突出,缺点是能耗高,但大大缩短了有机肥生产时间,提高了包括鸡粪在内的废气有机物的生态循环过程,而且对环境和人体健康更安全。
相同原料情况下,EX-PLANT工艺与传统生物发酵工艺对比,结果如下表所示:
如上表可见,EX-PLANT工艺总有机质含量几无减少,而水溶性有机质和腐植酸含量显著增加。
利用该工艺对园林绿化修剪废弃物进行处理前后的电镜照片如下图所示:
(1)加工前
(2)加工后
由EX-PLANT工艺生产的朴络威®颗粒如下图所示:
与其他高端有机肥对比等时等重浸出液,试验结果如下图所示:
3.3 朴络威®的功能
(1)补碳增氮,协同增效
朴络威®中小分子有机碳素营养直接参与后续大分子有机物的合成,不依赖光合作用,减少营养和能量消耗;在光照不足时,直接补充的有机碳依旧发挥营养效应,为作物生长提供碳素;有机碳同时补充其他多种元素,并具有显著的″补碳增氮″效应,提高作物氮素利用效率。
(2)改良土壤,生根促花,叶厚果大,增产提质
朴络威®能够显著提高土壤肥力,改良土壤团聚体粒径分布,保持高度生物多样性和活性,促进作物生根,提早开花结果,叶厚果大,商品外观好,且增产提质。
(3)小分子营养丰富,速效持效更安全
EX-PLANT工艺显著提升了朴络威®中小子有机营养含量,彻底消除鸡粪中有害因素,盐值降低90%以上,完全腐熟,没有臭味,使用安全。朴络威®前期促根效果明显,控制旺长;持效期长,后期不早衰,在连续开花结果的长生育期作物上,持效性尤为突出。
4 朴络威®使用方法及效果展示
作为基肥,朴络威®与底肥一起均匀撒施即可;作为追肥,可沟施(茶园果园追肥)或穴施(乔木果树追肥)。
朴络威®在不同作物上的用量建议如下表所示:
试验示范和用户反馈返现,在同用量下,朴络威®效果基本上都优于高端有机肥,特别是持效性;在同等使用成本下(包括人工等综合成本),朴络威®效果均明显优于低价有机肥和农户自己的堆肥。
朴络威®使用效果反馈如下:
云南某知名番茄基地2023年多个高端有机肥同用量(325kg/亩)对比示范:
某进口有机肥(左)vs 朴络威(右)
四川柑橘朴络威®与农户有机肥同成本对比示范:
农户有机肥效果(左)vs 朴络威效果(右)
长丰草莓朴络威®对比示范效果
叶片更厚,叶片光泽度更好
四川烟草朴络威®同成本替代粪肥(1斤 vs 10斤)示范效果:
左为牛羊肥500kg/亩,右为朴络威®50kg/亩
如您对该产品感兴趣,欢迎致电金敦福热线:400-608-1990
金敦福农技观察