
在罗马时代,农民就发现在前作为豆科植物的大田里种植谷类作物时,其产量有所提高,因此,就注意到细菌能增富农业土壤中的营养。直至19世纪,德国的苜蓿种植者和美国的一些大豆种植者,他们利用苜蓿田或大豆田的土壤,转移接种至新的农田,从而使作物产量得到提高。1838年,法国农业化学家布森高(J.B.Boussingault)发现了豆科植物能固定氮。并于1843年建立了第一个农业试验站,对各种轮作制中作物产量和成分进行了较为精确的分析。1886-1888年德国科学家赫尔里格尔(H.Hellriegal)在砂培条件下证明,豆科植物只有形成根瘤菌才能固定大气中的氮。1888年荷兰学者贝叶林克(M.W.Beijerinck)分离了根瘤菌,这是微生物肥料方面的突破。现已明确那是根瘤菌的作用。这些细菌的发现,促使了第一家美国公司纳特尔公司于1898年生产和销售了土壤细菌接种剂。自此以后,就有诸多的细菌制剂用于土壤和农作物种子的拌种和包衣。20世纪20年代,又有一些新的微生物制剂用于大田土壤和农作物,但效果不甚理想。20世纪40年代,美国农业部颁发了生物杀虫剂许可证,至今已有20多种不同的微生物产品为这一目的而使用。1937年,苏联微生物学家克拉西尼科夫和密苏斯金研制了“固氮菌剂”。从而开创了细菌肥料的先河,由于种种原因,这种微生物肥料都先后停止了大规模生产。1940年前后,亚洲研制了一种以蓝细菌(藻类)为主而用于稻田的生物肥料。现其在持续农业中仍然发挥着巨大的作用。不管生物肥料的历史如何,微生物制剂仍继续向前发展。自20世纪80年代开始,人们以极大的精力关注着用于环境和农作物的生物肥料,其原因是这类产品能有效地解决存在的一些问题,特别是无公害和消除环境的污染。因此,要研制出一种既具有肥料功能,又具有消除环境污染的能力,就十分困难。

针对目前大多数撒肥机在作业过程中存在抛撒不均问题,该文设计了一种锥盘式撒肥装置。通过对该装置结构和工作原理的阐述及肥料颗粒在撒肥盘、叶片上和空气中的动力学和运动学分析,建立了肥料颗粒的运动模型。以叶片长度、叶片水平投影倾角、撒肥盘转速、肥箱落肥口位置和面积为试验因素,以肥料抛撒的横向变异系数为试验指标进行了台架试验。试验表明,当落肥口位置(落肥口中心点在以叶片旋转中心在地面的投影为坐标原点的空间直角坐标系中的坐标值)为(70 mm,0,800 mm),叶片长度为150 mm,落肥口面积为2456 mm2,叶片水平投影倾角为1°,撒肥盘转速为1090 r/min时,横向撒肥变异系数为5.215%,此时肥料抛撒的均匀性最好,满足施肥作业要求。该装置基本上解决了肥料抛撒不均方面的不足,为锥盘式撒肥机的设计与优化提供了参考。

(1)直接参与植物新陈代谢。植物可以直接吸收简单糖类、氨基酸、腐殖酸等有机物,这些有机物直接参与到植物内部转化、代谢、合成等生物化学过程。(2)提高矿物质元素有效性和肥料利用率。腐殖酸中大量的有机酸类等,使土壤中难溶性矿物质养分转成可溶,有利于同亲脂性和细胞膜亲和,提高矿物质营养元素的有效性。(3)提高作物抗性。腐殖酸中水溶性多糖可调节植物细胞质浓度,降低冰点使植物抗寒,生物碱、酸类物质抵御或杀灭病原菌和有害昆虫,增强植物抗病虫能力。(4)激活、增加土壤有益微生物。腐殖酸为土壤微生物提供了充足的营养,使土壤微生物种群和数量增加。(5)改善土壤理化性质。腐殖酸中的活性有机物和土壤矿物质形成有机胶体,促使土壤团粒结构形成,可全面改善土壤水、肥、气、热状况。可以看出,它的优点是含有非常丰富的有机质、腐殖质和植物搜需要的很多种营养元素。有机肥它可以改良土壤和改善土壤中的重金属,可以提高土壤的结构、提高土壤的营养元素、增强土壤保肥保水能力、调节土壤酸碱度、促进土壤微生物活动、提高土壤养分有效性等都具有良好的作用。

据不完全统计,近年来中国登记注册的有机肥企业数量已经超过了3000家,并还在大幅增长,其中用禽畜粪便做有机肥的厂家成为最大的增长极。中国禽畜粪便有机肥已然进入了快速爆发期,其最大的拉动力就在于政策支持。2016年农业部发布《关于推进农业废弃物资源化利用试点的方案》,2016年国务院发布《土壤污染防治行动计划》,2017年农业部印发《开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案》,均提出鼓励农民增施有机肥,对畜禽规模养殖集中区鼓励农作物种植与禽畜粪便综合利用相结合。此后,全国上下随即掀起一波利用禽畜粪便生产有机肥的热潮。有机肥的风口在政策推动下,越聚越大。据悉,目前农业部正在编制禽畜粪便堆肥标准,现已开始征集意见,该标准不仅将对堆肥过程和产品做出细致要求,更指出了禽畜粪便生产有机肥的政策方向:种养结合。中国农业大学资源与环境学院教授参与了该标准的制定,他坦言,规模养殖正在加快发展,但养殖与种植分离成两个主体,养殖的不种地,种地的不养殖,客观上阻隔了粪污还田的通道。他认为,种养结合模式有望成为禽畜粪便有机肥行业未来的发展方向,而正在征求意见的禽畜粪便堆肥标准正是体现了对种养结合的鼓励。农业部微生物肥料质检中心主任李俊对种养结合也颇为认同,他认为,随着养殖业规模化,未来中国应该对粪污采取规范、统一的治理技术及其配套工程。

臭气熏天、污水横流、蚊蝇成群……这是大部分人对畜禽养殖场的印象。但是在安徽省阜阳市颍上县庆丰农牧发热销厩肥施肥机展有限公司五十里铺村种养基地,却是另一番景象。案例:他们养殖1.5万头生猪,确感觉不到一点异味,经企业人介绍我们得知其中的缘由,他们运用“种养结合、资源循环、生态发展”的现代畜牧业发热销厩肥施肥机展新模式。猪舍的粪污通过管道排到蓄粪池中,经过干湿分离并发酵后,沼气发电用于猪场用电及饮料加工,粪水则在厌氧池中发酵成沼液肥,再与一定比例的水进行搭配稀释,通过地下管网,为种养基地农田供肥,固体则可直接用于还田或加工成有机肥。

化学肥料的不合理施用导致土壤有机质含量下降,板结等一系列土壤问题。增施农家肥可有效改善土壤的理化性质,缓解化肥对土壤的破坏。但由于农家肥具有结块、含水率高、施肥量大的缺点,施肥过程中又存在装肥、运肥繁杂,作业强度大,人工撒施不均匀等问题,所以农家肥的施用受到很大的限制。农家肥施肥机械化可以很好的解决上述问题,但机械化施肥又存在着以下两方面问题:一是现有的农家肥抛撒机械多从国外引进,功能繁杂、价格昂贵,国内推广难度大;二是国内生产的农家肥抛撒机械以仿制为主,对农家肥抛撒机技术缺乏深入研究,施肥效果不理想。这些问题严重阻碍了农家肥的大面积使用。针对以上问题,研制了一种新型的农家肥抛撒机,该抛撒机为牵引式,由地轮驱动输肥、拖拉机动力输出轴驱动抛撒。