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体积 2020年 |文章的ID 8895667 | https://doi.org/10.1155/2020/8895667

西尔维娅Murunga, Eliud n .奥库穆约瑟夫唱, 在农业生产中使用淡水腐泥:肯尼亚的新边疆”,农业的发展, 卷。2020年, 文章的ID8895667, 7 页面, 2020年 https://doi.org/10.1155/2020/8895667

在农业生产中使用淡水腐泥:肯尼亚的新边疆

学术编辑器:Othmane Merah
收到了 2020年5月04
接受 2020年7月18日
发表 2020年7月31日

文摘

可持续农业发展的机会在肯尼亚,严重依赖于健康的土壤和土壤微生物多样性可以促进有机农业。增加人口,动植物产品提出了更高的要求,气候变化的影响,天气条件需要新颖的创意和技术尝试扭转过度使用无机肥料的不利影响和土地的潜力最大化。腐泥,一个有前途的生物存款从淡水湖泊,发现其在使用中的关注农业作物生产作为土壤改良剂和生物肥料。这可能是一种终极实践可持续食品和能源生产在肯尼亚。文献综述旨在展示信息的潜在使用有机肥料基于腐泥的加剧主要作物生产及其对植物生长的影响。腐泥的构成,讨论了土壤肥力及其在农业生产应用和优势。很明显从腐泥的审查可以被视为一种资源是有价值的,在农业上广泛应用的可能性。腐泥可以呈现一个重要贡献的解决方案保护土壤的肥力维持农业生产率和养分综合管理系统有助于环境保护。

1。介绍

在肯尼亚,农业经济增长是非常重要的,贡献了33%的国内生产总值(GDP)和27%的国内生产总值(GDP)间接通过多部门联系(1,2]。它还提供了就业机会超过总人口的40%,其中大多数或70%是农村居民3]。初级生产中扮演一个重要的部分在维护国家粮食安全,有助于改善营养的生产安全、多样化,和营养丰富的食物,而工业和园艺作物各个关键外国exchange-earners [4]。也促进非农经济领域包括制造、提供输入和非农市场操作,比如建筑/建筑、交通、旅游、教育、和其他社会服务,从而提高农业生产率,和市场准入可以帮助减少贫困,特别是在农村地区(5- - - - - -7]。

各种各样的挑战限制了农业部门在肯尼亚。减少农业生产由于低投入使用,不可持续的土壤、水和实践和平均土地的减少大小(4,8)是在上升。足够的作物养分供应部分影响提高生产力的能力,尽管可持续发展的农业系统是一个重要的全球问题[9]。常见的方法提高效率,获得更好的产品质量恢复农业活动涉及施肥(10]。有机肥料主要含有磷酸、硝酸、铵和钾盐。肯尼亚,例如,利用大量化肥多年来提高农业生产率。大量的农业预算分配给补贴国家粮食生产肥料,希望改善。肥料应用的高水平是至关重要的供应必要的食品不断增加的人口和对动植物产品以满足更高的要求。

2。土壤肥力

发展中国家的粮食产量,尤其是在资源贫乏的农民,一直受到土壤不孕(11]。土壤微生物多样性高的包含一个复杂的生态系统,参与回收的营养和促进健康的植物的发展12]。也扮演了一个角色在物理故障和生化死的复杂分子材料转变成简单的有机和无机分子(13]。然而,可以影响微生物培养方法和环境条件导致土壤特性的变化(14]。营养物质的能力的一个关键组成部分土壤宿主植物和植物的产量。植物营养的土壤肥力和可用性是由土壤的母岩及其理化和生物学性质15]。这取决于气候、植被和土地利用的历史。不利的土壤条件会导致土壤中的养分成为化学界(磷)或身体固定(钾),使它们几乎无法进入植物即使他们留在土壤(9,16]。过度依赖化肥会导致严重的土壤酸化,营养不平衡,根际微生态环境的恶化,进一步增加土壤中重金属离子的活动(17]。除了降低生产、土壤侵蚀找到进入水体造成淤积和富营养化,因此环境风险。因此,需要通过良好的农业措施,维护土壤质量原则(9]。未来的生物肥料会在可持续发展中起到至关重要的作用,土壤生产力也在环境保护环保和具有成本效益的投入农民(18]。关于这些威胁,研究者们急于找到便宜,环保,实际可行的方法来克服肥料毒性问题[11]。

可持续土地管理和保护土壤和水可以把土壤的有机质,创建一个意味着补偿连续腐殖质的矿化和现在的机会提高土壤腐殖质含量的水平(13]。如果是优先考虑的措施提高土壤腐殖质含量,营养,和能量循环,可以实现农业集约化9]。反过来,这提高了土壤的植物营养存储容量和养分有效性19]。改善腐殖质含量也有助于为进一步受精奠定基础;因此,土壤微生物活动的增加伴随腐殖质具有特殊意义的累积(12]。

3所示。腐泥的组成和特征

腐泥也称为biodeposit淡水泥浆富含有机物沉积物形成于浮游生物的遗骸,水生植物和其他marine-dwelling生物参与矿产的变换组件受到各种微生物(20.,21]。腐泥有一个复杂的化学成分范围广泛的价值观和发生取决于该地区的地理位置(22]。由于腐泥富含有机物的性质,它是常用的不同土壤增加修正案的氮、磷、腐殖质和微量元素的内容。它是清洁高效生态友好的天然材料用于农业生物肥料和土壤改良剂(20.]。在世界范围内,积累,形成集约农业和能源使用腐泥已报告在亚洲和欧洲的温带地区特别是在拉脱维亚、保加利亚、乌克兰、俄罗斯、立陶宛、斯堪的那维亚半岛,波兰、法国、德国、和白俄罗斯和加拿大和美国大陆的美国五大湖地区(23和大多数中东国家约旦和沙特阿拉伯等(24]。

如图1腐泥由三个主要组件:水大约60 - 90% (26)组成的矿物质微量元素锰(Mn)、铜(铜)、(B),硼锌(锌)、碘(I)、铬(Cr)银(Ag) (Ba),钡钛(Ti)、钼(Mo)和铍(是),其中,和宏单元包括氮、硅、钙、镁、铁、铝、钾、磷、硫(25,26]。这些物质的存在提高了土壤中腐殖质含量从而防止水土流失和最终恢复土壤肥力,改善土壤结构。此外,腐泥还包含有机物质和有机物从15到90%重量,有机碳不少于40%,含水率等60 - 90% (25,26]。腐泥还含有多种生物活性物质,如水溶性维生素A(视黄醇)В1(硫胺素),C(抗坏血酸和脱氢抗坏血酸),В2(核黄素),B3(烟酸)В6(吡哆醇),В12(维生素b12)、维生素(维他命原β胡萝卜素)和B9(叶酸)和脂溶性维生素E (α生育酚)、D和P [23,25]。腐泥中包含的天然水溶性氨基酸组氨酸,谷氨酰胺、甘氨酸、缬氨酸、精氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、丝氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、半胱氨酸。天然酶包括过氧化氢酶、过氧化物酶、还原酶、蛋白酶、脲酶、和黄嘌呤氧化酶,而腐殖质复杂包括腐殖酸和富里酸(15,20.]。胡敏酸是最大的有机物质,是深棕色23]。他们有胶粘剂性能,因此与土壤中的矿物质,大大改善了土壤结构和影响植物的生长和发育20.,23,25,26]。

赤霉酸等激素,细胞分裂素、乙烯、脱落酸、brassinosteroids,衍生品indole-3-acetic酸腐泥中发现影响植物的生长和发展26]。腐泥的特点是一个低数量的碳水化合物;腐泥中的有机物质包含6 - 25%半纤维素和纤维素1 - 8%,而这些可以用于生产肥料、农业和园艺相关以及添加剂在动物饲料23]。腐泥含有大量的沥青的特点是脂肪酸,类固醇,石蜡,石蜡,甘油、碳氢化合物和其他nonhydrolysable物质(23]。沥青在腐泥具有抑制作用对各种微生物抗氧化活性(23]。腐泥的另一个重要的活性成分是抗生素,主要由真菌和放线菌合成,促进植物氮转移到可用的形式(23]。

淡水生态系统的生物构成重要的生物组件。最主要的生物转化这些生态系统的复杂的有机物质和矿物质是原核生物。研究表明淡水腐泥是高度密集的微生物介于5.2×103和6.9×106集落形成单位(CFU)每克干物质(27]。它进一步指出,沉积物的深度决定了生物的数量和成分,即。,他们减少沉积物深度的增加。最重要的群腐泥中微生物抗生素生产商(真菌和放线菌)和维生素生产商(细菌和藻类)[23,27]。还发现了沉积物的兼性厌氧菌或需氧菌等微球菌sp。红球菌属sp。农杆菌属有关的生物固氮团体(如Azotobacter和节细菌属等),sulfur-reducing (Deltaproteobacteria)和产甲烷细菌Euryarchaeota。铁(III)减少细菌核废料旁边sp。24,28),蓝藻和其他属于Gammaproteobacteria促进植物生长的细菌和细菌29日- - - - - -31日在腐泥煤)也被发现。因此,生物体的存在是重要的有机质分解和转换成可用单个组件工厂。

4所示。在农业生产中使用腐泥煤

最近的研究表明各种腐泥的方法应用在不同的经济领域,特别是在农业、医药、和行业,如图2。在本文,我们的重点将是农业腐泥的使用。

一个地区在农业应用腐泥是生产动物饲料;这种技术被广泛的研究在立陶宛和白俄罗斯提高动物饲料的混合物(23]。腐泥增强饲料有潜力改善动物的肝脏和胃功能,血液形成,流通,减少动物的疾病发生,提高电阻对不良环境条件。这些应用程序的关键是高浓度的蛋白质、维生素、酶等生物活性物质包含在腐泥煤。研究Gutikov et al。32)表明,饲料富含腐泥导致效率提高猪的营养吸收和消化。在研究中通过Myarikyanov和Uspenskaya [33),牛与基底饮食喂养没有或腐泥;平均每日身体体重是532和445克或腐泥煤。

可持续农业的需要之一,是植物肥料的开发和使用基于有机废物和可再生的自然资源。在这方面,有机肥料是极大的兴趣24]。传统上,不同类型的有机肥料,如堆肥,堆肥,,最近,vermicompost,已经被使用。腐泥已经发现它的使用在农业作物生产的聚光灯下。虽然从原材料使用天然有机肥料如泥炭、腐泥煤、褐煤(34]增加了在过去的几十年,有有限的数据使用腐泥的技术在许多热带气候的国家,尤其是在非洲,尽管腐泥应用与增加农产品产量(25,34]。植物通常受益于增加土壤有机质、微生物活动的刺激,以及丰富的矿物质营养,将植物由于合并腐泥作为肥料(24]。表1显示了腐泥的特点示例基于新鲜的质量分析。中包含的微生物和酶biodeposit可以恢复完全接地,从而激活土壤形成腐殖质和给高度肥沃的属性的功能(22]。微生物在植物生长中发挥重要作用,影响有机底物的活性。这与可用性的重要土壤中微生物进行硝化,反硝化,biodeposit磷的溶解,从而提供一个机会来提供有机肥料。


参数 单位 价值

有机物质 % 73.3±0.9
总P (P2O5) % 0.15±0.02
总N % 2.8±0.3
K % 0.22±0.01
作为 mgkg−1 0.73±0.07
mgkg−1 7745±775
Hg mgkg−1 0.30±0.04
Cr mgkg−1 23±2
Cd mgkg−1 1.1±0.1
mgkg−1 18±1
Pb mgkg−1 9.5±0.1
mgkg−1 23±2
富里酸 % 10.1
胡敏酸 % 5.4

采用从Grantina-ievina et al。24]。

土壤基质的制备/增长媒体的形式与泥炭混合物,污泥,和任何一种堆肥废物32,35是在农业中腐泥的共同使用。最近的研究表明,腐泥作为肥料的使用可以提高大麦产量15 - 20%,土豆的25 - 30%33]。最近的研究表明,治疗有机肥料的土壤镉(Cd)的内容,降低铅(Pb)和砷(作为)显著茶叶。此外,有机肥料捕集的内容有积极影响茶的氨基酸和土壤pH值的相对丰度的增加微生物属于Burkholderiales Myxococcales, Streptomycetales, Nitrospirales, Ktedonobacterales, Acidobacteriales, Gemmatimonadales, Solibacterales [17]。

西伯利亚西南部Naumova et al。36]研究sapropel-amended土壤的影响番茄产量的字段。结果通常表明,腐泥修正案不影响番茄果实产量,而是果实番茄红素含量增加了80%从19到34毫克/公斤,从而提高果实品质。因此,土壤微生物特性,矿化有机物,氮固定已经被证明更对腐泥除了比土壤化学性质。在中东国家的研究确定有机肥料的应用基于腐泥煤和泥炭作为肥料和土壤改良剂对土壤中温室的预处理和在温室黄瓜导致产量增加。一个实验在植物上的滞后发展先进和超越其他植物在外观处理的有机无机肥料(OMF)。在其他领域,sapropel-based肥料是非常有效的在果期的早期阶段的最佳应用程序1升/ 100002(37]。

研究在中东国家进行使用泥炭和腐泥煤基于有机无机肥料(OMF)作为肥料或土壤改良剂对温室黄瓜导致产量的增加。同样,显著增加约44%的在不同小麦基因型的产量每公顷使用液体后腐殖酸肥料来源于腐泥(腐殖酸钾)38]。番茄的生长活动,甜菜根、瑞典萝卜和胡萝卜植物由于淡水腐泥的使用进行了研究[24]。成立,除了矿物质营养,腐泥还含有不明物质,导致幼苗生长的植物生长活动测试。在这项研究中,BioDeposit农业(BDA)腐泥含有能够提高植物生长的基质是发现理想很低阻碍增长组件。汇业银行提升下胚轴和胚根的生长在所有幼苗进行测试。然而,它是指出,胚根的生长刺激更多的10%相比,除了番茄幼苗下胚轴生长。同时,BDA浓度的变化对下胚轴生长没有显著的影响(24]。

在肯尼亚,非法数据显示,汇业银行在不同地区的应用包括在Machakos塔拉。汇业银行已用于香蕉、玉米种植,蔬菜,咖啡种植园,水培牛饲料,家禽养殖。结果表明,汇业银行贡献积极的生产和质量也增加了产量。

5。基于腐泥土壤改良剂的优点

添加腐泥土壤不仅仅会改变土壤酸度,还可以增加土壤的湿度以及总孔隙度,独立于气象条件。腐泥的使用作为一种土壤肥料能改善土壤物理性质优于石灰石或堆肥应用程序。季节的季节,农作物产量增加在更高层次的应用碳酸盐岩腐泥灰岩相比由于腐泥的矿物含量和植物营养的潜力39]。一项由Angelova et al。40)和磷化合物的影响土壤改良剂相比,有机肥料,和腐泥煤phyto-accessible形式的铅量(pb),(锌),锌和镉(Cd)和黑小麦吸收。结果表明,土壤改良剂的作用在移动形式的三个元素是特定的没有一个明确的趋势。一个明确的趋势,然而,对于这三个元素的减少观察使用天然的肥料。研究还证实的吸收铅、锌、黑小麦和Cd的移动形式的数量无关。

有强有力的证据表明,化肥的使用基于泥炭和腐泥增加农业植物9 - 16%的生产率,而液体腐殖质微量元素肥料的使用提供了一个提高冬小麦籽粒产量0.88吨每公顷玉米绿色质量达5.0吨/公顷,谷物和玉米2.06吨/公顷(20.]。腐泥可以用作环保肥料添加营养的土壤。

腐泥修改和改善土壤结构、物理性质、土壤通气、粘度、和毛细上升。它积极影响hydrophilic-hydrophobic属性在受精土壤,从而激活土壤水运动和空气模式。腐泥具有水量和保水能力,增加了土壤腐殖质含量和激活土壤过程(26,41]。因此,减缓产品代理化合物的溶解度为植物提供均衡的营养元素。腐泥也增加了腐殖质含量除了参与氮循环,土壤中的磷、硫和其他微量元素。无毒害,腐泥肥料能激活许多植物中生物化学和化学过程和途径,导致增加自然净化。它还能刺激种子发芽和根生长的栽培植物26]。

6。结论

世界正变得越来越关心食品短缺,和发展中国家的粮食产量,尤其是在资源贫乏的农民,一直受到土壤不孕。维护土壤质量通过良好的农业的基本原则可以减少一些土地退化问题,降低土壤肥力,而且生产水平迅速下降,发生在世界的大部分地区。未来的生物肥料将起到至关重要的作用在生产力和土壤的可持续性和环境保护,因为它们是环保和具有成本效益的投入农民;因此,使用生物和有机肥料,低投入的系统,可以帮助实现可持续性的农场。腐泥可以被认为是一种宝贵的资源与农业广泛应用的可能性提高土壤生产力,农作物产量和质量。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者从乔莫•肯雅塔大学农业和技术要感谢日本国际协力机构(JICA)资助AFRICA-ai-JAPAN项目:通过创新的生物转化和创新对提高粮食安全价值的主要在本地可用的生物资源(项目号JFY 2019/2020)。

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