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任何技術都不如健康的土壤 | 深入理解堆肥的原理

 夢澤赤子 2019-06-30

任何技術都不如健康的土壤 | 深入理解堆肥的原理

2019-06-23 19:00 來源:有機會網

引 言

堆肥,對大多數(shù)有機農人來說,是不可或缺的技術。然而,能真正做出有效堆肥的,卻少之又少。七年多時間,身為有機會記者的我,走訪過無數(shù)有機和生態(tài)農場,但當我問起堆肥時,沒有一個農夫講清了它的原理。

我認識一個做堆肥較好的農場主。他的技術源自日本。他只跟我強調“堆肥的關鍵是溫度”,但絲毫不透露進一步的技術。他賣專利。最近,還與朋友參觀了一個成都雙流的生態(tài)農場。我們看到了一臺堆肥機,聽說200多萬。買來的牛糞只要在里面處理3個小時,就變成所謂的“堆肥”。我們對這樣的技術心存質疑,同時也對農場主感到失望,不是心疼他亂花錢,而是對他做有機的態(tài)度不認同。他們不是有所保留,就是一知半解。在大部分農場,我也很少看到像樣的堆肥。

如今還有一個現(xiàn)象,為環(huán)保,國內大肆風行各種堆肥方法,比如波卡西堆肥、酵素堆肥、生物動力法堆肥等。我佩服為改善環(huán)境而身體力行的人,但不知怎的,堆肥技術傳播得越快,我的心卻越不踏實??v觀牽頭推廣堆肥技術的人,他們既沒扎根土地的時間,又缺少研究的基礎,往往因為偶然地接觸一種方法,就大張旗鼓地推動開來,有些甚至演變成賣肥料賣技術的利益團體。這些技術,對廣袤的中國大地來說,適用性究竟有多高,少有人反思。

跟風學習堆肥的人,一部分只求一個證書或背書,從學習之初,就不認真;還有一部分人,求的是方便法門,但因求錯方向,總是半途而廢。只有少數(shù)人,尤以小農為主,他們迫切想要做出堆肥,改變自家農田的土壤環(huán)境,生產出賣相更好的蔬菜。可是,由于聽了半桶水老師不甚了了的指導,他們耗盡心力做出的堆肥,不僅達不到改良土壤的目的,還有可能給作物帶來傷害。

《全國土壤污染狀況調查公報》(2014年)顯示:“中國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀,部分地區(qū),土壤污染較嚴重。全國土壤總的超標率為16.1%?!敝锌圃耗暇┩寥姥芯克芯繂T駱永明表示,目前急需修復的兩大類是工礦企業(yè)搬遷后的土壤和農田土壤。聯(lián)合國環(huán)境署 2016 年的調查報告指出:“中國約有 16%的土壤和 19%的耕地受到不同程度的污染?!?015年是全球土壤年,根據(jù)聯(lián)合國糧農組織發(fā)布的《世界土壤資源狀況》報告顯示,“目前世界大多數(shù)土壤的狀況都算不上很好,只能算作一般、較差或很差,并且許多地方的土壤狀況正在惡化。由于鹽堿化、板結、酸化和化學污染等原因,全球33%的土地正處于中度到高度退化之中?!?/p>

聯(lián)合國修復土壤的指導意見中,“購買有機食品”、“少用抗菌藥物,包括減少畜牧業(yè)中抗生素的使用”、“制定農業(yè)指導方針,有效控制并減少化肥和農藥的使用量”和“開展農業(yè)生態(tài)實踐”都與有機農業(yè)有關。但是,別以為自己不用化肥農藥除草劑,做了堆肥,就是有機農業(yè)。有機農業(yè),是一種可循環(huán)可持續(xù)的生產系統(tǒng),它能維持土壤健康。如果我們所做的“有機農業(yè)”,不以土地為本,那么,這樣的農業(yè)不過是又一場騙局罷了。

半年不到,使用了堆肥的土壤有明顯改善(左)

2019 年 6月 10 日至 14 日,84歲的池田秀夫老師,陪著他的中國學生——沃土可持續(xù)農業(yè)發(fā)展中心的彭月麗,還有成都田間學校的年輕農夫們,考察了鹿溪農場、雪梅農場、亮亮農場、憨豆農場、媽媽農場和雨濃農場,并舉辦了最后一期“沃土堆肥篤農家工作坊”。望著池田老師的背影,我慶幸自己沒有錯過這堂課。

為什么我要報名池田老師的課?前年,在彭月麗的引薦下,我采訪了池田老師。他從沉重的黑色公文包里,翻出一個文件夾,從中抽出一張文稿,字跡清秀工整,是他打算遞交給農業(yè)部門的研究報告。因為領導看不懂,所以他盡量用淺顯的話描述;領導一次看不明白,他就修改措辭,再投遞;一年過去,反反復復,越改越簡單。池田老師花了20 年研究中國的土壤,在山東農業(yè)大學圖書館,研究透了中國與堆肥相關的論文,從一天一頁中文論文都看不完的“老頭”,自學成了可以用中文授課的“老老頭”。在我心目中,如果要學習堆肥技術,那么在中國沒有比他更好的老師!他只用了半天時間,就講清楚了堆肥原理,那是可以舉一反三的智慧,而不是某一個具體的方法。正如彭月麗所說,池田老師化繁為簡,將 20 年的研究毫無保留地傳授給了大家。

現(xiàn)今國外的方法,為什么讓農夫趨之若鶩呢?因為中國的土壤急需改良,他們對了癥??墒牵l(fā)現(xiàn)問題,還要解決問題。國外的方法雖好,卻并沒有在中國的土地上實踐過,缺乏本土研究和支持。要知道,池田老師所推行的堆肥,是建立在對中國土壤透徹研究的基礎上,不僅是他一個人的研究成果,還承載了無數(shù)中國高等院校研究者的心血。

通過翻閱論文,池田老師發(fā)現(xiàn),早在90年代,中國就有了改良土壤的堆肥技術,但是,農民不知道,也沒人告訴他們。中國缺的不是技術,而是像池田老師一樣,推動技術應用的承上啟下的人物。在日本,這些人被稱作“篤農家”。不管是沃土農耕學校,還是成都田間學校,渴望培養(yǎng)的恰是中國未來的篤農家!

聽說明年2月,池田老師的簽證將到期,他來中國授課的機會越來越少。畢竟,他年紀也大了。這一路,與我們連軸轉,大家有些辛苦,但池田老師從未放下他的嚴厲。

池田秀夫,日本福岡縣人,1935年生,1997年退休后來到中國,在山東大學學習漢語,以及農業(yè)知識;2002年開始,先后與山東農業(yè)大學園藝學院、山東農科院及一些壽光、肥城等地事企業(yè)單位及當?shù)卣嚓P部門共同研究山東各地農業(yè)生產中的問題,從事土傳病害的防治和土壤改良工作,以及草莓栽培的相關研究。在壽光市、濟南市、泰安市、肥城市、曲阜市等地指導有機堆肥的生產、土壤改良、土傳病害治理及草莓栽培等。2010年2月,獲得中華人民共和國國家外國專家局授予的外國專家證書(類型:經濟技術類)。

——沃土可持續(xù)農業(yè)發(fā)展中心

池田老師授課中

池田老師與彭月麗

(本文整理自我的聽課筆記,如有疏漏,請指正!)

堆肥的背景

在了解什么是堆肥前,先談談其背景。

在長達4000年的傳統(tǒng)農耕階段,中國農夫早已養(yǎng)成了堆肥的習慣,他們采用傳承自祖輩的方法,選擇就地可取的材料,處理秸稈、糞便、落葉等有機垃圾。不同地域的農夫,擁有不一樣的堆肥方式,那是一個百花齊放、自力更生的農業(yè)時代。因為農田的產出最終全部回到了原有的土地,有機質和營養(yǎng)物質不斷被還田,形成了對微生物來說相對穩(wěn)定的生長環(huán)境,所以土壤結構未遭破壞。

1960年前后,中國有了興建大型化肥廠的技術。從此,我們的農業(yè)轉向了?;屎娃r藥的投入,改變了因地制宜的生產方式。雖然短時期內,大幅提高了土地的產量,也減輕了農人的耕作負擔,但是,隨著化肥和農藥的無節(jié)制使用,土壤的平衡被打破,繼而出現(xiàn)嚴重后果:土壤缺少微量元素,有機質消耗殆盡,循環(huán)減弱;加上大型機械的使用,導致土壤板結。經過60年的消耗,土壤已失去耕作的能力。比如,菠菜和小麥的根,原本可深入土里0.5米至1米,但現(xiàn)在普遍的情況是,它們的根只扎得到淺耕層,也即 15~20 厘米。

彭月麗/原稿

自然林是土壤平衡的典范。在森林中,不用打農藥化肥,植物生長也茂盛,而且還鮮有病蟲害爆發(fā)。為什么呢?因為土壤健康?,F(xiàn)代農業(yè)下的土壤問題是:有機質不足,微生物單一,板結。由此得出,現(xiàn)階段土壤改良的方向非增加有機質莫屬。目的是復原未惡化前的環(huán)境,也就是1960 年前的土壤狀態(tài)。雖然不容易,但勢在必行。

池田老師/原稿

有必要強調的是,農夫以為只要用了堆肥,就對土壤有利,實則不然。改善土壤的方法有兩種:其一是土壤改良型,其二是肥料型。土壤改良型所需的原材料,大多是難分解的有機物,比如木屑、稻殼、樹皮、樹枝等,在我們游學的幾個農場,也有農夫使用中藥渣和菌渣;它們的特性是養(yǎng)分少,但改善作用大。肥料型所需的原材料是易分解的有機物,比如家畜的糞便,它們的特性是養(yǎng)分多,但對土壤的改良作用小。針對當下中國長期使用化肥的土地而言,選擇土壤改良型的堆肥更迫切。

森林(攝于韓國)

堆肥的原理

那么,什么是堆肥呢?“堆肥是微生物在有氧條件下,分解發(fā)酵腐殖物,形成穩(wěn)定腐殖質的過程?!庇腥齻€重點:“有氧條件”、“分解發(fā)酵”和“穩(wěn)定腐殖質”。嚴格比對定義,農夫可自查不少問題。比如,有的農夫在堆肥時,由于沒有及時翻堆,導致不可逆轉的厭氧發(fā)酵,做出了失敗的堆肥。還有的農夫,運用不同材質的原料,由于它們的發(fā)酵時間不同,導致最終的堆肥分解不完全,未達到完熟。在堆肥實例中(下一篇文章),我會詳細地介紹,為什么有的農夫自以為做出了高品質的堆肥,但實際上卻并不成功的原因。

堆肥是人類觀察自然得來的方法。前文提到,土壤平衡的典范是自然林。自然林有豐富的腐殖土,它們產生的進程,就是我們制作堆肥的過程。

從左到右:堆肥原材料,分解發(fā)酵中,堆肥完成品

模擬土壤表面堆肥的環(huán)境,涉及5個要素。它們分別是營養(yǎng)、水、空氣、溫度和時間。

營養(yǎng),本文指的是有機物。堆肥前,要先篩選材料,做好分類,再合理搭配使用。搭配原則是“主料(木質材料)+輔料(糞便)”,就像炒青椒土豆絲似的,土豆為主,青椒為輔,不然炒出來的菜就脫離了常規(guī)。

材料剛剛開始分解發(fā)酵

堆肥中,有一個指標,即碳氮比(C/N 比)。合適的 C/N 比有助于微生物分解發(fā)酵。原料的C/N比如果在30~50區(qū)間內,那么不用調節(jié),直接加水打濕就可以發(fā)酵。一年生雜草的C/N比是30,這讓我明白為什么自然農法農夫熱衷用雜草堆肥,哪怕成效緩慢的原因。隨著發(fā)酵時間的增加,C/N 比也跟著下降,因為 C 元素與空氣作用,產生二氧化碳揮發(fā)了一部分,而N元素被微生物分解后依然留在堆肥中。發(fā)酵完成時,C/N 比通常在15~20。增加土壤的腐殖質,就要選擇 C/N 比高的原料,比如稻殼、樹枝等。材料的生長期越長,木質化的程度越高,C/N 比也越高。如果堆肥全部使用雞糞(C/N 比是 7~8),在發(fā)酵過程中,由于 N 含量高,氨氣將揮發(fā)出來,導致營養(yǎng)流失,人也會聞到臭味。

還有,不能把所有材料放在一起堆肥,在這之前,要了解每一種有機物的特性。否則,最終將產生失敗的堆肥,因為分解不完全。

總之,搭配上要平衡(C/N比=30~50)。過多使用糞便堆肥,將造成營養(yǎng)的流失,且起不到增加土壤有機質的作用。多使用木質材料,雖然營養(yǎng)較少,但耐久腐殖質多,能改良當前的土壤。

水的控制在 60%的濕度最有益微生物的分解作用。低于 40%,微生物將進入休眠;高于 80%將導致厭氧發(fā)酵。再強調一遍:堆肥的原則之一是“好氧發(fā)酵”,這樣才能產生豐厚的有機質,達到改良土壤的目的。厭氧發(fā)酵生成不了腐殖質。

適量的空氣是有氧發(fā)酵的前提。保證有氧發(fā)酵的關鍵是做好及時的翻堆。怎么能做到及時呢?那就是每天定點定時監(jiān)測堆肥的溫度,若發(fā)現(xiàn)最高溫下降有5~10℃,就要做一次翻堆,并利用這次翻堆時機,檢查堆肥質量。如果沒有及時翻堆,可能發(fā)生厭氧發(fā)酵,一旦厭氧菌占上風,翻堆也不可逆轉為有氧發(fā)酵。補救的辦法是直接把厭氧發(fā)酵的失敗堆肥埋入土壤里(需要在栽苗或定植前一個月進行,否則可能給植物帶來傷害);或從中提取營養(yǎng)液,生成液肥。

厭氧發(fā)酵,植物腐敗、潮濕

微生物會產生熱量,不管是在冬天還是夏天,堆肥都能達到高溫60~80℃。發(fā)酵的進程中,微生物種類不是一成不變的。一開始,是絲狀菌和細菌起主要作用,分解糖類和蛋白質;接下來是放線菌和真菌作用,分解纖維素,這時材料開始腐爛;之后是擔子菌在起作用,它分解堆肥中的木質素;發(fā)酵完成的堆肥,看上去質地平均,就像土一樣,不過比土顏色深。

完熟的堆肥

由于微生物種類不同,所以在同一個堆肥中,不同階段的溫度會變化。它不是恒溫的。成功的堆肥,溫度是波動的,正如上一段提到的,這要求農夫每天定時定點記錄溫度,繪制表格,及時翻堆。溫度是人類與微生物溝通的媒介,也是非常重要的檢測堆肥質量的指標。有些農夫的堆肥始終升不了溫,有些農夫的堆肥穩(wěn)定在一個溫度,這些是做出失敗堆肥的預兆(下一篇文章將詳細談這個問題)。

不同材料所花的堆肥時間不同。稻殼的話,需要 3~6 個月。越是難分解的材料,所需的時間越長。我們走訪的農場,有的用中藥渣或菌渣堆肥的,大約 3 個月就能看出雛形,半年能堆好。

白色物質是絲狀菌,表明發(fā)酵處于第一階段

堆肥技術要點

上面講了堆肥的條件,下面再講堆肥的技術。堆肥有兩個動作:“堆”和“翻”。

“堆”的技術有五點:

一,準備有機物:分類、搭配,還要避免使用新鮮的材料,因為可能寄生病菌和蟲卵。

二,準備場所:避免積水、避免淋雨,空氣相對流通。有條件的,可修建堆肥槽;沒條件的,可采用覆蓋的辦法。

三,堆積方式:一層一層堆(大約 20 公分);堆好一層后,要用腳踩踩,空氣太多的話水容易流失;然后均勻地灑上水(60%的濕度),確保照顧到每一個角落。

四,規(guī)格:參考值是長寬 1.5~2 米,高 1.2 ~1.5 米(雜草堆肥)。低于 1.2 米,不利于積溫;高于 2 米,不利于人工操作(使用機器的除外)。

五,測溫度:每天定點定時,掌握最佳的翻堆時機。

“翻”的時機要經常觀察堆肥的情況

規(guī)格是否合適?發(fā)酵是否正常?材料混合是否均勻?水、氣、營養(yǎng)等是否合乎要求?

堆肥常見問題

做好堆肥,觀察最重要,交流也重要。在這里,我整理了課堂上一些與堆肥有關的零碎知識點,拋磚引玉,歡迎有志于做好堆肥的朋友,共同來切磋!

一,翻堆需要注意:

  1. 材料要充分混勻。

  2. 水分調節(jié)在60%。要用干材料,再澆水,而不能用新鮮材料與干材料混合。

  3. 空氣調節(jié)通過打散的方式。

  4. 翻堆的最好時機是:最高溫下降 5~10℃時。

同學們在亮亮農場翻堆

二,判斷堆肥完成:

可做發(fā)芽實驗,用小青菜等種子20 粒,一周后,若發(fā)芽率在 80%以上,堆肥就有成果。最好再做一個對照組,以排除種子的問題。

三,波卡西堆肥誤區(qū):

10 多年前,中國農業(yè)大學研討會上,池田老師聽說了一種與日本傳統(tǒng)堆肥技術相似的方法——ボカシ,當時,他翻譯為“寶卡西”。

這也是一種好氧發(fā)酵的方法,日本每一個農家都有自己的ボカシ堆肥方式。寶卡西發(fā)酵慢,效果也緩慢。

寶卡西的技術要點是:

材料:養(yǎng)分多、C/N 比低的物質;在日本通常是米糠、豆餅、魚粉、骨粉等。因為是C/N 低的好氧發(fā)酵,在微生物分解過程中,N 元素揮發(fā)到空氣中,導致養(yǎng)分的浪費。

溫度:中溫發(fā)酵(55~60℃),需要經常翻動,否則容易失敗,變成厭氧發(fā)酵。

寶卡西堆肥養(yǎng)分多,對土壤改良的效果差。養(yǎng)分多的土壤可能導致作物徒長(與施用化肥的效果相似),抵抗力弱,細胞不夠強壯,易遭受病蟲害的侵擾。

后來,中國出現(xiàn)了“波卡西”堆肥,要求使用特定的堆肥桶和EM 菌,但其實和最初的ボカシ堆肥原理截然相反了。波卡西堆肥是厭氧發(fā)酵,不是正宗的寶卡西堆肥。波卡西發(fā)酵完的并不是真正的堆肥,還需要埋進土里,2周后腐熟。如果直接使用,可能傷害植物的根系。

池田老師提到,EM菌的有效菌群只有 6~7 種,包括乳酸菌、酵母菌、納豆菌、光合細菌等。人類已知的微生物少之又少,科學研究出來的大約只占微生物種類的0.2%,但大自然的菌種是無以計數(shù)的。任何人為制作的菌種,都不如本地微生物豐富多元。所以,用本地的材料制作堆肥,最有利于改良土壤。

四,關于廚余堆肥:

在池田老師看來,廚余堆肥的實用性小。

廚余是每天都產生的,但廚余堆肥卻不能天天發(fā)酵。如果廚余量大,達到 3~5 噸,集中起來堆肥,效果比較好;但如果量少,按照1 個家庭 1 天產生 1 公斤的廚余量計算,操作起來就比較麻煩(規(guī)格不到位導致溫度上不去,材料不同導致發(fā)酵不完全,含水量高于60%導致厭氧發(fā)酵等)。

但是,如果沒有更好的技術,又不想浪費,我們怎樣處理廚余垃圾呢?

池田老師的建議是:先將廚余垃圾脫水(曬干、烘干都行),然后打碎與米糠混合在一起;放入保溫桶內,2~3 天發(fā)酵完成。米糠可替換為品質好的堆肥。

在家制作的廚余堆肥,同樣是養(yǎng)分高、腐殖質不足,仍起不到改良土壤的作用。但如果廚余堆肥能夠與農場堆肥相結合,那是一個互動循環(huán)。

五,速效肥不是堆肥

還有農夫提到,他把秸稈泡在沼氣里,等秸稈腐爛后,拿來當堆肥使?!胺奖愕霓k法都不是好辦法?!背靥锢蠋熣f。這種方法做出的根本不是堆肥,而是液肥,一種速效肥。它的特點是植物吸收快,但只有一次性效果。液肥主要噴灑于植物葉面,對管理不善、營養(yǎng)不足、需要搶救的作物來說,有立竿見影的作用,但那也是對“病人”而言。

池田老師說:“任何技術都不如健康的土壤!”為持續(xù)耕作,為后代還能吃到從土里長出的食物,讓我們抓緊時間改良土壤吧!

預 告

明白,不一定做;做,也不一定合要求。這一篇介紹了堆肥的原理和技術要點,下一篇將帶您跟著池田老師,到田間做實地考察。敬請期待下文——《農場堆肥實例解析》。農夫們的失敗案例,別錯過!

圖文:草西

編輯:Agane

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