台南區農業專訊第40期:6-11頁(2002年6月)

堆肥品質及其應用於介質之調製

文/圖   林晉卿  黃瑞彰  林經偉

應用農畜廢棄物堆肥的益處

  農業生產上推廣使用農畜廢棄物製成的堆肥有下列好處:1.避免污染環境形成公害;2.有機物可改善土壤理化生物性質,提高肥力;3.利用廢棄物內所含作物生長的必需營養份;4.利用為緩效性肥料,一年內可提供約1/3之氮素成分,其餘成為腐植質氮素,緩慢供應;5.含有生育促進物質,如植物賀爾蒙物質,促進根之產生與伸展;6.增加微小生物,減少病蟲害之發生;7.保持養分,減少肥分之損失;及8.產生腐植質,具緩衝能力。必須將農牧廢棄物製成堆肥後使用的理由如下:1.改善廢棄物的物理性;2.降低碳氮比;3.減少體積;4.殺死雜草種子、病菌、害蟲;及5.減少施用後造成氧氣不足引起問題。施用有機質肥料可為微生物提供大量的碳源,促進微生物的生長和繁殖。根據國內外的報告,施用有機質肥料的土壤微生物總數比不施肥或僅施用化肥區要多得多。

  農業廢棄物經以適當的組合處理(包括水分調節),使其穩定(即堆肥化)後就可使用。堆肥化過程需要面臨勞力及能源、時間、空間、水及搬運等問題。經由透過堆積材料之適當配合(一般為碳源及氮源),使有機廢棄物在適當之控制條件下發酵腐熟,以縮短有機物分解及成為穩定之有機質肥料所需要之時間,且能生產出品質優良並適合作物施用之有機質肥料。

堆肥品質的簡單判定

  腐熟的堆肥外觀顏色為深黑色或黑褐色,膨鬆感覺,吸水能力強,味道為泥土味至芳香味,不能有酸壞臭味、惡臭或濃厚的氨氣味,泛言之即是穩定化。發酵不良品質不好的堆肥,通常顏色為黃色或黃褐色。堆肥品質對於作物生長與環境衛生具有舉足輕重的影響,一般言之,堆肥品質可以下列幾種較簡易的方法判定:

一、pH:腐熟堆肥的pH一般接近中性 (堆肥樣品與純水以1:5混合均勻),但堆肥材料中若添加雞糞,則pH有可能超過7.0,如果以純雞糞當作材料製造堆肥時,pH可高達9.0左右。雞糞堆肥為鹼性,混合酸性泥炭苔可以提高其pH值,但因雞糞堆肥鹽分過高,需注意混合比例不要超過1/5(體積比)。若堆肥的pH小於6.0時,此種堆肥可能是在嫌氣性條件下,進行發酵的結果,則屬於品質不好的堆肥。

二、電導度值 (EC):堆肥種類不一樣,電導度的測值 (堆肥樣品與純水以1:5混合均勻) 差異很大。不過一般而言,純樹皮堆肥的電導度 < l dS/m,純香菇木屑堆肥的電導度 < 2.8 dS/m,牛糞堆肥的電導度可高於3.5 dS/m,純豬糞堆肥的電導度大約為4.0 ~ 4.5 dS/m,在所有種類的堆肥中,以純雞糞堆肥電導度值最高,可高達11 ~ 13 dS/m(簡,2000)。電導度值低的堆肥比較適合直接做為作物的栽培介質使用,電導度值高的堆肥必需先和土壤或其他低電導度的介質資材混合攪拌後,才能做栽培介質使用。

三、堆肥的顆粒大小及不純物含量:腐熟堆肥其顆粒粒徑大小的標準,通常規定為小於25 mm,不純物質 (非有機物) 的含量低於4.0%。粒狀堆肥為了容易造粒,一般以含水分較高的發酵不完全堆肥為材料,因此,若使用作為介質調製,風險較大。

  堆肥廠商應該在每種堆肥產品的包裝袋或說明書上,詳細且誠實的敘述產品的性狀及成分,好讓堆肥使用者來判定所購買堆肥品質的好壞,以選擇符合自己需要的堆肥。由於作為介質調製的堆肥必須達到一定的比例,否則只能視作為肥料用途,因此直接應用為介質調製所使用之農業廢棄物堆肥,更應該注意堆肥熟成及穩定化的問題。由於混合後不需再經堆置,即馬上用來栽培作物,所以要求堆肥成品有高穩定性,低碳氮比值,以避免澆水後產生劇烈的再發酵反應或奪氮情形,而妨礙作物生長。

腐熟堆肥的外觀呈褐色,膨鬆感覺
腐熟堆肥的外觀呈褐色,膨鬆感覺

使用未發酵之豬場污泥調製介質(右二含乾污泥10%,右一20%),造成空心菜生育受阻
使用未發酵之豬場污泥調製介質(右二含乾污泥10%,右一20%),造成空心菜生育受阻

不同種類堆肥的特性及成分

  由於有機資材的種類繁多,因此成分差異很大,瞭解不同堆肥種類的特性及成分,將有助於協助判斷介質資材的混合比例及施肥管理方式,以增加產值。

  在肥料三要素中,有機質肥料的氮大多為有機態,施入土壤中礦化釋放的速度甚慢,有機肥中的磷較易礦化,全磷的一半很快為作物利用,鉀幾乎全為水溶性鉀,因而是速效性的。所以在栽培介質中混入一定量的堆肥做為介質資材時,可提供部分的肥料要素,而減少化學肥料的用量。本場於種植綠巨人白鶴芋時發現,泥炭苔介質中混合1/5牛糞堆肥,長達5個月不施化肥,仍然有好的生育表現(圖4)。有機質肥料可以難分解型與易分解型來大致區分;難分解型通常為以稻殼、樹皮、木屑等堆積腐熟而成之堆肥,此等有機肥含豐富纖維質,土壤中分解速度慢。市售蔗渣堆肥品質不一,經不同前處理堆積,使降解程度不同,輕發酵的蔗渣堆肥,經混合其他介質資材栽種作物,外施氮素肥料後,將促使其快速崩解,影響支撐性。易分解型一般為禽畜糞、動物性廢棄物、製油類豆科作物殘渣等腐熟而成之有機質肥料,此類肥料含纖維質較少。家畜禽糞堆肥中以雞糞的礦化速度最快,其次依序為豬糞、肉牛糞、綿羊糞、乳牛糞。一般氮素越高及碳氮比越低者,氮素越易礦化。大致而言,以農作物殘株或廢棄物為堆積材料所製造出來的堆肥,氮、磷及鉀的含量不高,而純禽畜糞堆肥的養分含量相對較高(見表1),堆肥添加其他化學肥料或工業副產品材質 (例如豆粕粉或肉骨粉等) 的有機複合肥料或雜項有機質肥料,其養分含量遠高過於一般堆肥者,因此若為了增加肥力,則可選用含肥料成分高者,如禽畜糞堆肥,若是主要為了改善物理性或增加土壤有機質,則選用含肥分少、疏鬆的資材,如樹皮堆肥、稻殼堆肥等較為適當。目前市售大宗堆肥,多為作物殘株及禽畜糞共同發酵而成,所以性質將依混合材料及比例而有差異。

白鶴芋移苗於含20%發酵不完全之粒狀雞糞堆肥的介質,造成植株葉緣枯焦
白鶴芋移苗於含20%發酵不完全之粒狀雞糞堆肥的介質,造成植株葉緣枯焦

白鶴芋移苗於含20%牛糞堆肥的泥炭苔介質(右),對生育有明顯的促進效果.圖左:純泥炭苔介質施用化學肥料,圖右:純泥炭苔介質施用牛糞堆肥未施用化學肥料
白鶴芋移苗於含20%牛糞堆肥的泥炭苔介質(右),對生育有明顯的促進效果.圖左:純泥炭苔介質施用化學肥料,圖右:純泥炭苔介質施用牛糞堆肥未施用化學肥料

表一.不同種類堆肥成分含量

堆積資材

碳氮比 有機質 磷酐 氧化鉀 氧化鈣 氧化鎂
--------------------------------  ﹪--------------------------------
豬糞堆肥(平均值) 15 62 29 2.5 2.9 1.0 8.3 0.9
蛋雞糞堆肥(平均值) 11 36 21 1.95 6.3 3.3 21 1.6
肉雞糞堆肥 10 53 31 2.97 3.14 2.59 3.09 0.78
雞糞堆肥(平均值) 19 41 30 2.1 3.7 2.1 11 1.4
牛糞堆肥(平均值) 12 56 28 2.2 2.3 1.6 9.1 1.3
羊糞堆肥 13 76 34 2.7 4.81 5.06 8.3 2.0
蔗渣堆肥 21 58 26 1.22 0.25 0.49    
蔗渣濾泥 13 38 22 1.69 1.69 0.70 2.24 1.37
台糖蔗渣堆肥 20 31 18 0.89 1.28 4.94    
污泥堆肥 10 54 24 2.4 15.1 0.84 12.5 1.83

(李等,2000)

應用堆肥作為栽培介質考量的問題

  良好栽培介質的特性應從下面四點來考慮:(一)生物性:含有益微生物,不含有害有機體;(二)化學性:提供均衡營養,緩衝力高,沒有毒物質,pH中性,電導度 0.2∼1.1 dS/m,陽離子交換能量 0.05∼0.1 m.e/ml;(三)物理性:總體密度0.3∼0.6 g/ml,充氣孔隙度10∼50﹪,有效水分至少20﹪,粒子穩定性高,可濕性強;及(四)經濟性:容易取得,成本愈低愈好。

(一)堆肥應用於育苗介質

  介質的鹽基性太高,對苗株生育不利,堆肥不適合填充於育苗介質,其中最主要的問題是無機元素含量過高,電導度(EC)的測定法似為一較簡單可行之田間肥力判定法。堆肥EC值愈高,需添加其他資材來稀釋的量亦愈多,調配比例大致可以以各種調配材質的EC值估算,使符合理想介質的上限值而得。曾選用市售粉狀堆肥29種,進行花胡瓜育苗試驗,結果顯示僅3種堆肥可以直接作為育苗介質,而苗株生長勢顯著優於商用育苗介質。另有20種堆肥,經與純泥炭苔以1:1∼1:16比例混合後,也能達到上述應用水準。其原因大都由於EC 值過高、無機態氮過高,少部分可能由於某些重金屬含量過高的緣故。由於育苗穴盤之高度及容量均有極大的限制,使得介質之通氣與保水性顯得十分重要,故將堆肥做育苗介質使用,除注意鹽分問題外,必須有良好的物理特性。育苗介質對粒徑、孔隙度、保水力、及養分穩定性等性質均需要加以兼顧。介質粒徑大小分布,對充氣孔隙度(氣相)及有效含水量(液相),有非常顯著的影響,所以做為育苗介質的堆肥應考量粒徑篩選最好在0.1∼2mm。利用有機廢棄物堆肥直接做為育苗介質,因材料及發酵條件不同,品質差異極大,對苗株可能有不良反應,所以先經過測試及調製手續,可確保安全。

(二)堆肥應用於營養生長期

  雖然理想介質的EC值以 0.2∼1.1 dS/m為宜,事實上在花卉營養生長期,大多數作物仍可耐較高的鹽分;如帝王盆植於混合1/5的雞糞堆肥介質上(EC=3.5),仍有不錯的生育情形。栽培蘭花的介質常見有蛇木屑、樹皮、椰殼、水草及人造保綠土等,這些栽培介質對蘭花生長無差異影響,但不同栽培介質對病害發生的種類及罹病率有很大的影響,施用有機質肥料可使蘭花生育良好且可減少病害的產生。台灣山蘇花、波斯頓腎蕨、黛粉葉、粗肋草及黃金葛等,在冬季氣溫過低下(20℃以下)這些觀葉植物生育緩慢,對施肥反應極差,但在生育適溫(20∼30℃)下,對光線及肥料需求殷切,所以在冬季拌入堆肥介質資材,可維持一段時間不用施化肥;夏季拌入堆肥,尚需注意化學肥料的補充。黃金葛在無土介質中,拌入緩效性肥料再施液肥,其生育才能達到最佳狀況,此時施用堆肥介質可兼具緩效性肥料功能。

白鶴芋移苗於含20%豬場污泥堆肥的介質(左一),未施用化學肥料仍使植株有好的生長效果(P:泥炭苔,S:污泥堆肥)右一,右二:有施用化學肥料
白鶴芋移苗於含20%豬場污泥堆肥的介質(左一),未施用化學肥料仍使植株有好的生長效果

(P:泥炭苔,S:污泥堆肥)右一,右二:有施用化學肥料

帝王移苗於含20%豬場污泥堆肥的介質(右一),未施用化學肥料仍使植株有好的生長效果(Cc:椰殼,P:泥炭苔,S:污泥堆肥)左一,左二:有施用化學肥料
帝王移苗於含20%豬場污泥堆肥的介質(右一),未施用化學肥料仍使植株有好的生長效果

(Cc:椰殼,P:泥炭苔,S:污泥堆肥)左一,左二:有施用化學肥料

依生育特性決定堆肥的用量及養分管理

  花卉作物的種類繁多,其生育特性也不盡相同,以生育時期分,盆栽花卉作物可簡單地分為苗期、營養生長期、開花期等。作物苗期栽培僅需少量肥料,肥料過剩 (尤其氮肥) 易致生育受損或肥傷。由於含高養分的堆肥能供應養分給苗株生長所需,所以含此種堆肥的介質再施化肥,對苗株生長並無幫助。將 EC值介於4∼11 dS/m的堆肥,以泥炭苔混合調降至1.58 dS/m後,使瓜類幼苗生育最佳,而作物間耐鹽性,由強至弱依次為:洋香瓜>稜角絲瓜>嘉寶西瓜;對施肥反應,純泥炭苔有明顯施肥反應,而堆肥調製介質幾乎沒有反應。此外,堆肥調製之介質具有好的生物性,於接種有益微生物明顯促進苗株生長,效果比純泥炭苔介質為佳。

  經發酵之香菇和金針菇的廢棄木屑太空包堆肥可作為育苗介質,但用量以不超過30%為宜。以金針菇廢棄堆肥調配之本土介質經試驗可以使用於蕃茄及甘藍育苗。菇類廢棄太空包堆肥含有充足的養分,及豐富的微生物,正好可以彌補泥炭苔的缺點。妥善利用堆肥,搭配泥炭苔調製成育苗介質,將可生產良好的種苗,由此可知介質消毒應在混合堆肥之前進行,否則可能會殺死堆肥中的有益微生物。曾報導廢棄的盆栽介質,經添加其他廢棄物使其再發酵,可達到與蒸氣消毒相同的抑病效果。

  營養生長期當以較高比率之氮肥為主,以生產足量的枝條及葉面積,故對於移盆的植株,可以使用較高比例高肥分的堆肥當作移盆時的填充介質。步入開花期則應適度將氮肥降低,提高鉀肥,以免氮素過多,枝葉繁茂對開花不利。針對作物各生育期的養分需求,作為介質使用的堆肥資材用法及用量,和因應的肥培管理亦需配合進行調整。混入堆肥當作栽培介質,要注意減少化學肥料的施用,以免高鹽分影響生育。如本場於圓滿白鶴芋小苗移盆時添加1/5(體積比)豬糞污泥堆肥,在旱季可維持六個月(帝王為五個月)不施用任何化肥,仍有不錯的生長表現。

  此外,花卉作物因以觀賞為目的,故品種繁多。不同品種常須搭配不同之肥培管理,雖然堆肥可以提供部分肥料成分,且可提供較多元的肥料要素(如鈣、鎂及其他微量元素),但因為堆肥成分不可能完全吻合作物生育所需,有時仍要補充化學肥料以補不足;例如數種對鐵需求較高的花卉作物 (如非洲菊、玫瑰等),若栽植於pH值較高的土壤中,極易發生缺鐵現象;富含纖維質之肥料如泥炭、木屑等,錳含量尤高,可能因鐵、錳拮抗而使缺鐵現象嚴重,須另外補充鐵肥。

結語

  利用農畜業廢棄物製成堆肥,做為調配各種作物介質的原料,除可解決農畜業廢棄物對環境的污染問題外,兼可降低農業生產成本、增加收益。目前國內農畜業產生許多有機廢棄物,如畜禽糞、菇類太空包、樹皮、木屑、稻穀、蔗渣、花生殼等。若能就地取材,經由適當比例混合堆積,於堆積後,以市售栽培介質調整適宜條件,使適合於不同作物生長需求,除可解決農業廢棄物外,兼可降低生產成本,增加產業競爭力,而且對環境保護將有莫大助益。應用堆肥於介質調製,除可做為作物的緩效性肥料、提供較多元的營養成分外、尚含有豐富的微生物族群及良好的生物性。應用於介質調製的堆肥,除應符合各項堆肥成品品質之規定外,首需考慮鹽分過高的問題,由鹽分值來判定堆肥適當的調配比例,並使調製的介質能符合良好的理化性質,始能達到降低生產成本的目的。

 

 

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