文摘
利用有机农业残留物会导致自然资源的保护回收碳和矿物元素。糖和酒精产生的有机残留物agroindustries有很大的潜力用于保护农业。生产糖和酒精生成大量的副产品,如滤饼和酒糟,可以用作土壤改良剂和代替无机磷和钾化肥。然而,这些残留在农业的使用需要具体建议为每个pedoclimatic条件,防止环境破坏。
1。介绍
最近,化肥的高成本和环境保护的担忧一直伟大的动机研究有机残留物的大量的回收产生的副产品,糖和酒精agroindustries农业。
甘蔗机械化收获的,是广泛应用于国家生产这种作物,叶子约6日到24日t公顷−1残留在土壤表面的1]。残留的层可以防止土壤侵蚀,抑制杂草萌发,提高保水性,改善土壤物理和生物特性,是植物营养的来源。此外,工业处理甘蔗生产糖和酒精也会产生残留,如滤饼和酒糟,拥有巨大的潜力用于农业土壤改良剂和肥料。商业用途的工业残留物加强糖和酒精agroindustries [2]。
滤饼,渣处理的甘蔗汁过滤,富含磷和有机质和有一个很大的水分含量。它被用作一个完全或部分替代矿物肥料在甘蔗种植3,4),在其他作物的种植5- - - - - -10),在堆肥11),在vermicomposting [12),基质生产种苗(13,14]。
酒糟是一个水废水蒸馏单元的糖醇行业和部门的问题由于大量生产作为环境污染物及其潜在影响。它主要是由水、有机物和矿物元素。丢弃所造成的环境破坏酒糟进入土壤或水域是一个动机研究旨在寻找替代,经济应用残渣。从这些研究结果表明,使用得当,酒糟有助于改善土壤质量(15- - - - - -25和农业生产力19,24- - - - - -30.]。
回收有机残留物是一个可持续发展的活动,而这样的货币政策日趋必要在处理自然资源(31日]。认识到使用的滤饼和酒糟,低成本的材料,可以提高土壤肥力。一些作者甚至建议他们使用有利于土壤物理属性,如稳定性和骨料的加权平均直径(32]。可以估计的潜在贡献副产品产生的糖醇agroindustry年度回收氮、磷、钾在耕地与巴西的甘蔗(表1)。这些293 kt N, 99.6 kt P2O5,197 kt K2o .应该注意,氮和磷存在有机化合物和之前必须矿化成为现成的植物(33]。
本文的目的是评估潜在的农业使用滤饼和酒糟和讨论不仅最新进展还进一步研究的必要性。
2。滤饼
滤饼是利用肥料在几个国家,包括巴西、印度、澳大利亚、古巴、巴基斯坦、台湾、南非和阿根廷。残留在大量生产(30 - 40公斤t−1碎甘蔗),它含有大量的有机质和矿物质植物所需营养元素,特征,解释其农业的潜力。它可以部分替代矿物肥料(4),和一些建议已经大量应用在甘蔗的种植。在巴西,滤饼的推荐应用播前80 t - 100公顷−1如果应用到整个地区,15 - 30公顷−1如果应用于种植槽,或40 - 50公顷−1如果凹槽之间的应用34]。
滤饼的化学成分是一个函数的多样性和成熟的甘蔗、土壤类型、果汁澄清,程序和各种其他因素。表2从各种报告显示化学成分数据。滤饼的矿物成分、磷作为肥料在农业和最重要的,因为这个原因,它是强烈的研究。磷的营养主要是一般应用于热带土壤由于其低自然可用性,其高土壤胶体吸附能力,及其联合降水与铁、铝氧化物和氢氧化物(35]。
滤饼对土壤化学性质的影响主要是增加氮、磷和钙的浓度,提高阳离子交换量(CEC),并降低浓度的可交换铝(Al3 +),这是有毒的植物(37]。有益的影响土壤物理和生物特性也观察到。因此,由于其特性,滤饼可以在农业生产发挥着基础性的作用,在维持土壤肥力,作为土壤改良剂(33]。
3所示。滤饼的影响应用程序的各种作物的生产和质量
从埃及的一份报告(7]表明,滤饼的使用,丰富了磷酸岩存在与否的生物肥料,有机洋葱文化导致改善植物营养生长和作物生产,除了更好的出口质量。
甘蔗作物的生产力得到有机和矿物肥料是一项研究分析了在古巴38]。注意到,改善了土壤结构,自然而不是化学肥料和有机肥料使用。作者报道,应用15公顷−1滤饼的t + 2公顷−1沸石4公顷−1堆肥和2 t公顷−1磷酸和石灰质岩石最好残留对土壤特性的影响,反映在农业和工业的甘蔗产量超过三年。
在斯威士兰,滤饼的目的地是一个问题。这不是广泛用作肥料,但一份报告(6)认为,这种有机产品应该更好的学习和使用,例如,在木薯的种植,以类似方式玉米(39]和甘薯栽培[5]。有迹象表明,增加滤饼60公顷−1有潜力作为有机修正案在木薯生产通过预防与杂草竞争和增加生产率50%相比,矿物受精(6]。
另一项研究在斯威士兰(8)报道,滤饼的使用应用程序的重视是由于有限的资金购买化肥除了环境效益。作者研究了不同数量的滤饼在玉米栽培中的应用(0、10、20、40 t公顷−1)和报道,更高的应用程序增加了土壤有机质。土壤磷浓度增加到6毫克公斤−1(没有肥料)56毫克公斤−1与矿物肥料,而治疗导致磷浓度只有24毫克公斤−1。微量元素含量也增加,硼和铜的例外。玉米产量也增加了额外的滤饼。玉米的产量得到最多的滤饼(5254公斤公顷−1)与那些接受化肥(5046公斤公顷−1),两人都远远大于控制治疗(3732公斤公顷−1)。
在印尼进行的一项研究[9],稻壳灰和滤饼被应用于两个卷心菜和土壤中磷的可用性,由植物磷吸收,植物生长测定。结果表明,磷可用性增加了120%和78%,稻壳灰和滤饼时,分别。治疗硅浓度增加,阳离子交换能力,溶液的pH值、土壤中离子浓度。作者还发现,土壤中含有大量的有机质,增加水稻灰和滤饼增加三倍和2倍磷吸收和植物生长增加了197%和231%,分别。在土壤的有机质增加水稻的骨灰和滤饼磷吸收增加了1.9倍和2.7倍,植物生长增加了17%和11.9%,分别比未经处理的土壤。
从印度的一份报告中40)的联合应用N(0, 75, 100,和150公斤公顷−1)和滤饼(0,10年,20年,30公顷−1,含水量80%)甘蔗表明10公顷−1滤饼和75公斤的哈−1N等价收益率产生150公斤公顷−1N,导致75公斤公顷的储蓄−1化学氮肥。
进行化验在苏丹Vertisoil [41]表明,滤饼应用作物土壤有机物的浓度增加,有机碳、总氮和磷。
研究在巴西42)评估的影响滤饼结合矿物肥料(0 50和推荐剂量的100%)在甘蔗生产。这是观察到滤饼改善土壤肥力,表示为宏观和微量元素的浓度增加,并降低土壤酸度和浓度的铝。甘蔗植物表现出积极回应的滤饼通过增加浓度的磷、钾,在空中和铜零件。作者得出的结论是,使用滤饼结合矿物肥料可以最大化生产力和降低成本与矿物肥料。
在另一个巴西实验(4),响应甘蔗营养生长和生产力的肥料的应用包含滤饼富含可溶性磷酸盐进行了研究。它验证了磷提高生产率的甘蔗和滤饼的应用种植槽可以替代无机磷肥的一部分。作者建议的最佳组合优化可溶性固体的浓度和糖生产2.6 - -2.7公顷−1滤饼的结合哈160 - 190公斤−1P2O5。
莴苣的产量在巴西10)与应用程序显示一个线性增加滤饼从0到40公顷−1。
的有利影响滤饼也被证明在巴西3]在截根苗的野外研究甘蔗70 t公顷的应用−1新鲜的滤饼生产蔗糖节间增加。
4所示。其他应用程序的滤饼在农业(堆肥、Vermicomposting和底物)
一些因素,如缺乏溶解度和不平衡浓度的营养,滤饼的应用限制土壤(12]。在生物降解(强烈的不愉快的气味43),残留的高温(65°C),和长时间的自然分解(44是额外的缺点。报告在文献中提及固定的营养和药害后残留的应用不堆肥或稳定(45]。丢弃的原始残留问题在发展中国家,例如,在印度12]。
Vermicomposting是一个重要的技术,利用滤饼。滤饼有很高的潜力(12)作为vermicomposting起始物料和结果在一个生物稳定的产品是免费的病原体,证实了大肠杆菌计数。在印度(46),滤饼的vermicomposting结合马粪加速矿化的营养和充足的蚯蚓的生长和繁殖。
其他作者认为堆肥作为可行的使用滤饼(11]。像泰国这样的国家,加强有机产品的性能在堆肥设施需要改进保持氮浓度和在短期内产生一个稳定的产品。滤饼的C / N比值在14和甘蔗蔗渣,另一个甘蔗残渣,它是100。因此,滤饼堆肥可能导致大量的氨氮通过挥发损失由于低C / N比。另一方面,甘蔗渣堆肥只可能与N的增加,在这种情况下,高C / N比率。由于堆肥成熟是高度依赖有机残留物的性质,调查人员在泰国11)确定所需的时间为滤饼堆肥稳定的产品,认为堆肥甘蔗渣和滤饼(按重量2:1)防止N损失通过增加C / N比率。作者得出结论,氮损失降低了12 - 15%,这两个产品有潜力在农业生产中使用。他们还注意到,在第一次五天的堆肥混合物的温度升至约55°C但是明显下降(< 40°C)在未来15 - 20天。完整的堆肥花了大约90天的时间。
滤饼的另一个应用程序是作为基质育苗生产。在巴西进行的一些试验表明,滤饼与蔗渣可能是一个适当的混合基质桉树生产的(47)和柑橘幼苗(14]。柑橘类植物种植在基质准备嫁接移植后120天,而植物在商业衬底并没有准备好。增加18 g k−1N植物生长基质含有滤饼导致较高的植物叶子,叶面积大,和空中干物质比植物生长在商业衬底(14]。
评价不同基质生产的蔬菜幼苗(13验证,堆肥滤饼富含4公斤米−3普通过磷酸钙生产的植物反应比商业基质。
5。酒糟
酒精生产产生大量的农业的和工业的残留,主要是酒糟,蒸馏的水排污单位在糖醇行业(29日]。废水是麻烦的领域,不仅因为大量产生,主要是因为它能造成污染。
酒糟生产的数量取决于采用的处理技术和葡萄酒的成分,不同的10至18公升的酒糟每升的酒精生产(48]。它源于三个含糖必须的:糖蜜、混合必须和果汁。酒糟在自然是稀溶液及其应用土壤大量制造,利用困难地区远离生产站点。然而,酒糟可以集中通过蒸发,导致经济可行性较高的产品,可以运送到遥远的地方。
有机物质,K, N, Ca、Mg酒糟的主要化学成分(表3),K最重要的矿物元素的农业残留物的使用。因此,酒糟营养来源,有机质、水和它的使用有助于提高生产力的甘蔗29日),对化学的影响(15)、物理(20.),和生物(49土壤属性。
然而,酒糟的量应用于农业必须遵循适当的指导方针,根据土壤特性变化。具体建议为每个地区必须遵循以防止过度使用和顺向矿物浸出,例如,硝酸盐和钾,地下水域的污染。此外,有机质含量高的酒糟可以造成重大污染。
6。酒糟作为一种污染物
酒糟的使用在农业保护是一个重要的实践,但其使用受到了挑战由于其高潜在污染土壤和地下水源(48]。
酒糟,导致污染的特点是高CRO(化学要求氧)和兄弟(氧气)生物要求值,酸性pH值,生产过程中温度升高,随之而来的腐蚀力量(49]。连续应用大量的酒糟导致增加土壤氮和钾,这渣的主要化学成分50,51]。酒糟也促进了土壤变化,如改善聚合,但这更高的水渗透的高潮,浸出的矿物元素和地下水源的污染。
在墨西哥的研究(52]研究了原材料的影响和anaerobically-aerobically酒糟处理(治疗的存在和缺乏氧气进行去除溶解的有机物)对土壤化学性质。作者得出的结论是,未经处理的酒糟造成土壤盐渍化的风险,锌和锰污染。来自哥伦比亚的一份报告(53]相比酒糟残留的理化性质甘蔗处理合成基质。结果表明,使用两个残留影响水质和环境影响。作者建议酒糟的影响可以减少生物治疗,如需氧和厌氧技术,去除有机质、硝酸盐和溶解固体。
分析地下水质量的甘蔗生产fertigated领域在自然酒糟的卷300米3哈−1土壤(50)得出结论:实践最小化污染残留的潜力,但仍然影响地下水的质量,无论土壤类型。
另一份报告从巴西54)相关研究酒糟(300米的影响3哈−1)在各种土壤的性质,包括弱腐殖质潜育和始成土,进行了超过10年了。作者得出的结论是,大量的重金属没有改变,几乎没有与这些元素的土壤污染风险。
的影响在自然酒糟应用于0,350,7003哈−1研究了浸出的矿物元素在三个土壤(51]。结果表明,阳离子浓度在渗滤液不到那些酒糟,表明高土壤的阳离子保留。互补的研究(55土壤中渗流的物理化学性质,收到酒糟的应用0,350,7003哈−1不同长度的时间(30和60天),进行评估和参数分析(CRO、兄弟、EC、TDS和pH值)表示缺乏环境问题,污染地下水源的风险很低。
很明显,没有共识酒糟的污染能力。思想的两个主要的行显示,一方面,对地面和有害影响地表水而残留的另一边声称合理使用不会导致环境风险。然而,它应该强调,根据酒糟应用的数量可能作为污染物或有益的土壤改良剂。在这种背景下,一个评论文章48]作者得出结论,一个共识是,酒糟的适当应用必须考虑土壤化学和物理特征,除了像残留的历史应用程序方面,农业地区栽培的强度,水泉的距离。
7所示。酒糟对改善土壤质量的影响
酒糟被用于灌溉,主要在甘蔗文化与结果表明改进的质量在土壤化学、物理和生物特性。在巴西,几项研究显示利用酒糟的有利影响土壤化学和物理性质。K浓度的增加、Ca、Mg、改善土壤macroaggregation,更好地发展甘蔗根的系统都被观察到应用程序后酒糟(15]。利用酒糟灌溉施肥土壤中的阳离子浓度增加,尤其是钾(16]。在这种情况下,应用程序的影响的酒糟在未来10年在巴西甘蔗进行评估(17]。得出结论,营养素更丰富的土壤剖面中,但微量元素可用性降低。
在比较研究不同的土壤类型应用酒糟(之前和之后18),发现残留增加了pH值和钾浓度在不同深度土壤的类型。另一组研究人员(19)也证实增加钾和有机碳浓度研究土壤的化学性质时处理酒糟和用于甘蔗生产。因此,如果酒糟是钾的重要来源,它的使用可以减少无机化肥钾的必要性。
对土壤理化性质的影响后连续应用酒糟分析了三年在中国进行的一项研究[20.]。结果表明土壤密度,减少毛细管孔隙度增加,同样,增加钾的浓度。得出结论,残留的连续应用促进条件能够维持甘蔗的生长和生产力。另一份报告来自同一国家(21)得出的结论是,酒糟作为肥料在甘蔗生产系统增加土壤肥力。
微生物,细菌的数量在一般情况下,土壤放线菌,在培养与甘蔗受精不同有机残留物22)大当土壤处理酒糟和滤饼与其他残留物相比,暗示土壤的生物质量的改善,当这些残留物。
的有利影响和风险将酒糟从葡萄酒生产应用于土壤长期研究了在西班牙23]。治疗导致土壤电导率增加和降低小博士的另一项研究在同一国家酒糟从甜菜24)显示,增加土壤有机质和氮浓度和增加土壤阳离子交换量。
在希腊的研究(25)所描述的影响的酒糟土壤的理化性质用于小麦产量。结果表明,酒糟的应用导致增加,但无毒,浓度的钾、钠、锰在土壤中。作为一个整体,可以得出这样的结论:农业用酒糟与顺向好处导致土壤质量的改善作物生产力。
8。植物应对酒糟的应用
利用酒糟灌溉施肥系统的优势,因为它可以提供大量的水和矿物质营养,支持土壤质量和作物生产力56),最后,但同样重要的是,可以解决环境问题的处置农工业的残渣。
在中国甘蔗酒糟处理增加了生产力和蔗糖产量(26,27]。在巴西19,28),长期应用酒糟(150米3哈−1一年−1)在甘蔗生产确认积极影响生产力和土壤中钾浓度增加,已经讨论过的。其他巴西研究[29日)涉及酒糟的应用和管理甘蔗生产的秸秆覆盖还表示生产率和糖生产。应用300 - 400米的酒糟3哈−1被认为是适当增加糖和酒精生产(30.]。在希腊,小麦产量增加了酒糟应用,证实残留在农业的有利影响。在西班牙24),甜菜和玉米的产量比较治疗后与一个基于酒糟的有机化合物或矿物肥料。作物生产相似的治疗,表明利用酒糟是一个可行的选择,矿物肥料。因此,保护实践,像农业残留物的就业能够促进农业生产力的提高而减少环境污染。
9。结束语
滤饼和酒糟,产生大量的糖醇agroindustries在不同的国家,有很大的潜力的农业使用。滤饼已经使用,效果很好,代替磷酸盐矿物肥料在作物生产领域,在堆肥和vermicomposting过程,生产种苗生长的基质。利用酒糟灌溉施肥增加在一些农业地区,代替钾矿物肥料和家具水、有机物和其他矿物营养的食用量。使用滤饼和酒糟应该为每个农业系统优化和遵循负责任的建议组织,以防止环境破坏。