利用畜禽粪便堆肥化处理在有机生产中的作用

畜禽粪便有哪些好处

畜禽粪便是有机可持续土壤管理的宝贵资源。它用于与其他可持续实践有效地结合起来，列如轮替种植、覆盖作物种植、绿肥种植等。在有机生产中，粪肥（未经处理的肥料）通常作为原肥(新鲜或干燥)或堆肥施用于农田。粪肥可以为土壤增加重要的植物养分(氮、钾、磷，统称NPK)，提高土壤质量。通过添加其他原料和垫料来将生粪堆肥化将有助于它的快速分解，并产生富含腐殖质的最终产品，它几乎不含铵或可溶性硝酸盐，同时这个最终产品将建立起土壤肥力的基础。施用堆肥化的畜禽粪便（有机肥）的时机是保证其对植物和土壤有益的关键。如果施用和管理得当，它将是提高土壤和作物质量的重要手段，但在有机农场系统中使用时，需要考虑土壤健康和食品安全的一些重要因素。

美国农业部针对粪肥和有机堆肥的有机法规 7 CFR § 205.203（c）

美国农业部(USDA．United States Department Of Agriculture)

NOP法规（National Organic Program）

NOP法规对粪便堆肥程序有非常具体的指导方针：

• 粪肥不得污染土壤、水；不能施肥于含有病原体、过量营养物等的作物；不得在冻土上施用。
• 未经过处理的动物粪便必须进行堆肥，除非它是：

适用于非人类消费的作物用地；

可食用部分与土壤表面或土壤颗粒直接接触的农产品，堆肥施于土壤中120天后才能收获；

可食用部分没有与土壤表面或土壤颗粒直接接触的农产品，堆肥施于土壤中90天后才能收获。

• 对于堆肥肥料，材料混合物必须存在25：1至40：1的初始C：N比率。
• 使用容器发酵或静态曝气系统，温度在55°C至77°C之间必须维持三天。
• 使用堆料堆肥系统，温度在55°C至77°C之间必须持续15天，在此期间材料必须至少翻堆五次，这段时间之后必须有足够的固化时间。

（左图）这个农民停止在他的核桃园放牧绵羊，由于污染的潜在风险来自未分解粪便接触的病原体。

注意事项

• 有机生产者在制造堆肥时必须保持其有机堆肥操作的准确记录，以证明有机堆肥是根据上述标准生产的。
• 不含动物材料作为原料的堆肥可以不受限制地使用，前提是它不含有禁用或限制使用的植物源。
• 如果购买有机堆肥产品，供应商需要给种植者提供的文件显示堆肥过程符合NOP要求，否则必须在现场进行符合NOP要求的进一步堆肥操作。
• 粪肥（生粪）未掺入情况下连续几天都会因挥发而失去很大一部分氮含量。
• 未处理过的粪便可能传播人类疾病（沙门氏菌/大肠杆菌），因此不应将新鲜粪肥用作蔬菜作物的肥料，并且粪肥施用和收获作物之间的间隔有特定参数。
• 持续施用生粪会使土壤酸化。当粪便分解时，它释放出各种有机酸，有助于提供土壤矿物质。随着时间的推移，这个过程耗尽了土壤中的钙，导致大多数作物的pH水平低于其最佳水平。
• 粪肥确实也能提供了一些钙，但还不足以抵消酸度增加的趋势。
• 使用粪肥有时会出现杂草问题。一些粪肥含杂草种子，如果将其堆肥化处理，可以避免这个问题。
• 含有高浓度氮和盐的粪肥会燃烧幼苗根系。
• 粪肥的大量施用会导致土壤盐度增加，而且土壤不能很好地排出。
• 粪肥含有丰富的磷酸盐和钾肥等特定营养素。这些营养素可以使作物受益，但重复施用会导致土壤中有害的物质积累。例如，人们一直关注的是土壤中磷的过量供应，其原因就是使用了过多的肉鸡粪便或牛粪。土壤中过量的磷酸盐会干扰植物吸收其他营养物质，如铜和锌。过量的钾肥会限制硼，锰和镁的吸收。

NOP记录要求

所有使用这类土壤改良剂的农民必须准确记录粪肥和堆肥的施用和生产情况。农民必须准确记录未经处理或堆肥的动物源性土壤改良剂的施用日期。如果自第三方购买，则要求提供文件证明该产品已经过科学有效的程序，以满足经处理修正土壤的要求，并已以防止污染周围地区和水源的方式储存。

NOP肥料的储存和处理要求

• NOP要求农民以不污染农产品的方式处理和储存动物源性生物土壤改进剂。
• FDA不允许将人类粪便用于种植农产品，但根据环境保护局要求（FDA，2015）使用的污水污泥生物固体除外。根据美国农业部有机法规，第205.105（g）节禁止污水污泥。
• 如果粪肥（生粪）位于建筑物或篷布的掩护下并远离任何排水区域，则可以存放。

粪肥（生粪） VS 堆肥

• 一个有效的堆肥过程能将动物粪便，垫圈材料，和其他未经过处理的粪肥转化为相对稳定的腐殖质，它营养丰富，且具有有机化学活性。在稳定的腐殖质中，几乎不存在游离氨或可溶性硝酸盐，氮以蛋白质、氨基酸和其他成分的形式存在。其他营养素也稳定的存在于堆肥中。
• 有机堆肥比粪肥（生粪）具有更多的优点。它也不太可能导致土壤营养不均衡。有机堆肥可以安全地直接施用于种植蔬菜作物。
• 粪肥（生粪）可以是有效氮和其他营养素的优质和有效来源，如果应用时间正确，并且如果以正确的方式施用，可以刺激土壤中的生物过程（参见上述考虑因素和NOP） 5021条建议）。

施肥量及比率

• 在施用或种植绿肥后不久将堆肥肥料翻耕到土壤中是两种安全的保存肥料养分的施用方法。禾本科绿肥，如黑麦或紫苜蓿，特别适合作为“捕捉作物”——种植绿肥作物是为了从土壤剖面吸收可溶性养分，防止其淋溶损失养分。
• 播撒堆肥是一种将缓慢分解的有机物质薄层施加在土壤表面然后耕种的过程，可以改善土壤对氨氮的捕获，但需要耕作。有机堆肥的在土壤表面施用消除了大部分养分损失，但增加了氨向大气的损失。
• 施肥时建议结合土壤试验和氮磷钾水平的养分预测算，因为养分水平根据许多因素波动，施用有机堆肥的时间对于优化养分吸收和减少养分损耗至关重要。
• 施用粪肥的最佳时间，即最佳施肥的效果，就是在播种前。 如果降雨量很大，那么在种植之前应用会导致通过浸出造成的氮损失。将粪肥犁入土壤是一种使用方法，以使养分流失最小化。
• 在使用粪肥时定期监测土壤肥力很重要，以避免粪便引起的土壤不平衡，如上所述。
• 通常情况下，在轮替种植中最需要氮的作物之前和估计施用一年的植物可利用氮量之后施肥。有机肥的氮素利用率随动物种类、垫圈材料种类和用量以及有机肥的年龄和贮存情况而有很大差异。有机肥不应该是有机系统中唯一的氮源。持续施用肥料可导致土壤磷(P)超标。当磷积累是一个问题时，豆科植物应该被包括在方案中，以取代提供额外氮的肥料。

该图预测在施用粪肥后第一年的N释放