将有机来源的土壤改良剂应用于农田
有机土壤改良剂可以成为肥料的有益且具有成本效益的替代品。但您需要知道适用于您的土地的正确方法。了解各种有机物的批准应用。
有机土壤改良剂（SAOO）在寻找昂贵肥料替代品的阿拉巴马州农民中越来越受欢迎。有机改良剂为植物提供必需的养分，并有助于重建土壤有机质，改善微生物活性，增强水分渗透，提高持水能力，促进土壤团聚。
由于来源、加工水平、储存等方面的差异，SAOO 的质量差异很大。因此，农民了解这些差异以及可用的 SAOO 选项非常重要，以便为他们的土地做出明智的选择。
生物固体
生物固体是城市废水处理设施处理城市/生活污水污泥时产生的主要有机固体副产品。根据水分含量，生物固体的物理形态和外观差异很大。有些生物固体看起来像黑色浆液或液体悬浮液（固体含量低于 4%）；其他的看起来像潮湿的类土材料（固体含量低于 50%）；还有一些外观较干燥（固体含量超过 90%）。
近年来，回收工作有所增加，导致在农场、森林或矿地上处置处理过的生物固体。该处理的主要目的是根据美国环境保护局 (EPA) 美国联邦法规 (CFR) 第 40 章第 503 部分的监管要求，降低病原体密度和媒介吸引潜力，并降低金属浓度。该处理过程也称为稳定化，通过以下任何一种方法实现：(1) 通过向湿污泥中添加生石灰来调节 pH 值，(2) 消化，(3) 堆肥，或 (4) 加热干燥。
根据处理程度和病原体密度，生物固体分为 A 类生物固体、B 类生物固体和优质生物固体。尽管这三种类型的生物固体对于土地应用是安全的，但对 B 类生物固体提出了额外的要求。
A 类生物固体
A 类生物固体经过处理，达到不存在可检测到的病原体的程度。然而，它们必须满足CFR 第 503 部分中定义的金属最高浓度。这被定义为在土地应用的任何给定时间生物固体中可能存在的金属最大浓度（表 1）。不满足这些要求的污水污泥不被视为生物固体，并且不能用于土地利用。
生物固体在田地中的总生命周期应用也受到表 1 中所示的受管制金属的累积负荷的限制。累积负荷是指来自生物固体的所有生命周期应用的每种金属的总量，以磅每英亩或千克每公顷为单位。生物固体到田地。当表1所列任何一种管制金属的添加总量达到限量时，应停止在该领域施用生物固体。表 2 和表 3 列出了阿拉巴马州产生的城市生物固体的选定特性。
表 1. 生物固体中常见的金属以及农业用地的最高浓度和累积负荷截止率
金属
最高浓度（毫克/千克）
累积污染物负荷率（公斤/公顷）
Arsenic
75
41
Cadmium
85
39
Copper
4,300
1,500
Lead
840
300
Mercury
57
17
Molybdenum
75
NL
Nickel
420
420
Selenium
100
100
Zinc
7,500
2,800
NL = 无限制
来源：美国 EPA，1993 年和 1994 年
表 2. 阿拉巴马州产生的城市生物固体的特性：来自 28 个城市的 B 类生物固体
指标
数值
标准误
最小值
最大值
Total N (%)
3.7
0.4
0.04
9.1
NH4-N
0.8
0.2
<0.01
4.2
NO3-N
0.2
0.1
<0.01
1.5
Total P2O5 (%)
6.0
0.8
<0.01
43.7
Total K2O (%)
Not determined
Solids (%)
21.9
4.6
1.6
91.0
pH
7.4
0.80
6.9
9.6
As (mg/kg)
5.7
1.3
0.3
44
Hg
2.5
0.4
0.1
14.6
Se
4
4
<1
40
Mo
18
2
2
58
Cu
355
53
11
1830
Zn
762
91
57
2320
Cr
35
5
1
126
Pb
67
15
5
430
Cd
6.0
2.2
<0.1
77.6
Ni
30
5
1
192
Fecal coliform no.
65000
23000
3
370900
表 3. 阿拉巴马州产生的城市生物固体的特性：来自 5 个城市的 A 类生物固体
指标
数值
标准误
最小值
最大值
pH
12.7
0.1
12.6
12.7
Fecal coliform no.
36
21
14
79
B 类生物固体
B 类生物固体的病原体含量较低，但高于 A 类生物固体。为了获得 B 类生物固体的资格，每克总干固体或 (CFU/g) TS 的病原体密度或菌落形成单位应小于 2,000,000 CFU/g TS 或经过病原体处理加工，例如需氧或厌氧消化、空气干燥、堆肥、石灰稳定或热处理。B 类生物固体中的病原体在暴露于环境时最终会死亡。B 类生物固体中的金属浓度应低于 CFR 第 503 部分中所述的上限（表 1）。使用 B 类生物固体时存在某些场地限制。其中一项限制是应用 B 类生物固体后的等待期。例如，施用 B 类生物固体后 30 天内不得收获粮食作物、饲料作物或纤维作物。同样，施用B 类生物固体后 30 天内不得在某个地点放牧动物。在施用 B 类生物固体后一年内，公众进入具有较高公众暴露潜力的土地也受到限制。有关限制的完整列表，请参阅 EPA 第 503 部分规则指南，第 2 章，生物固体的土地应用 ( www.epa.gov/sites/Production/files/2018-12/documents/plain-english-guide-第 503 部分-biosolids-rule.pdf）。在表 2 和表 3 中查找阿拉巴马州产生的城市生物固体的选定特性。
卓越品质的生物固体
卓越品质的生物固体满足严格的病原体和媒介吸引力减少要求，并且比 A 类或 B 类生物固体具有更低的金属浓度要求。媒介是指苍蝇、蚊子、啮齿动物、鸟类等能够将疾病直接传播给人类或作为宿主在病原体生命周期中发挥特定作用的生物体。减少载体吸引力是指降低生物固体对载体吸引力的处理，从而降低传播疾病的可能性。卓越品质的生物固体产品被认为是安全的，并且可以不受场地限制地使用。
以下是选择生物固体作为有机改良剂时需要考虑的重要因素
生物固体含有大量对作物有益的磷（P 2 O 5干基含量为 6% 至 7%）、有机质（50% 至 70%）和微量营养素（硼、氯、铜、铁、锰、钼和锌）生产。然而，生物固体的氮 (N) 值变化很大，并且取决于底物的 pH 值。为满足作物对氮的需求而施用的施用量将导致土壤中磷的过量施用和积累（磷比作物所需的磷多四到五倍）。监测接受生物固体的田地中的土壤磷水平，其中施用量基于作物的氮需求。生物固体中的大部分氮都是有机形式，随着时间的推移，通过矿化慢慢地为作物所利用。
石灰稳定的生物固体具有高 pH 值 (>8)。在高 pH 值土壤上施用石灰稳定的生物固体会降低植物对某些微量营养素（铁、铜、锌和锰）的利用率。农民应避免在高 pH 值土壤（pH>7.5）上使用石灰稳定的生物固体。然而，石灰稳定的生物固体可以帮助中和低 pH 值土壤（pH <5）中的酸性问题。石灰稳定的生物固体具有 30% 的总中和值，掺入后可有效提高土壤 pH 值。
多年重复施用生物固体将导致土壤中受管制金属的积累。由于金属不像氮一样挥发，因此它们往往会持续存在于土壤中。生物固体在农田中的总生命周期应用受到表 1 中列出的受管制金属的累积负荷的限制。测试土壤以确定土壤中已存在的金属的背景浓度（表 1）并跟踪施用率。
由于生物固体通常是免费向农民提供和施用的，因此应注意以下事项：
应用推荐的速率，不要超过累积金属加载速率。
保留施用率、地点和施用时间的详细记录。
限制在容易发生径流或淋滤的土地上使用生物固体。
遵守阿拉巴马州环境管理部 (ADEM) 建议的地界线、公共使用区域、水井、道路、溪流、特殊湿地和区域地下水位的退缩距离。
监测具有多次应用历史的油田中的磷积累情况。如果您计划定期使用生物固体作为运营中植物养分的唯一来源，则可以使用养分管理计划。
生物固体应用带来的问题之一是令人讨厌的气味。生物固体中的大多数气味是由挥发性有机化合物、含硫化合物（H 2 S）和氨（NH 3）引起的。尽管气味本身不会对健康产生影响，但作为病原体携带者的媒介却可能对健康产生影响。可以通过插入生物固体或耕耘土壤以掺入生物固体来减少气味问题。雨可以帮助驱散异味，但雨后干燥炎热的环境会进一步增加异味。农民在施用生物固体时必须敏锐地意识到这种情况。
使用由运营良好的处理厂生产并由信誉良好的公司使用的高质量生物固体。要求对一到两年内的生物固体进行实验室分析。寻找营养水平、低痕量金属浓度和低粪便大肠菌群数量。如有疑问，请联系使用过该公司生物固体的农民同事，或联系 ADEM 询问生产生物固体的处理厂和进行应用的公司的跟踪记录。仔细检查所有施用量计算，以确保施用的金额正确。
避免将未经废水处理设施处理或稳定的任何污水土地应用于农业用地。未经处理的污泥不能被视为生物固体，除非它满足或超过三个方面的质量要求：(1) 表 1 中列出的九种金属浓度低，(2) 相当于 A 类生物固体的低病原体密度，以及 (3) 低矢量吸引力潜在的。工业污泥不应与城市污泥混淆，也不应应用于农业用地，除非标记为安全且符合 EPA 标准。
动物粪便
自古以来，动物粪便就被用作土壤改良剂。动物粪便含有动物排出的粪便和尿液。根据动物饲养的类型，动物粪便可以是固体或液体，并且可能含有垫料。具有垫料的动物粪便的一个例子是家禽粪便。不同生产环节的家禽粪便在特性、外观、水分含量和营养价值方面存在很大差异。常见的家禽粪便类型解释如下。
家禽垫料是家禽粪便、溢出饲料、羽毛和垫料（花生壳、刨花、锯末等）的混合物。家禽垫料是行间作物、牧场和干草田的优良土壤改良剂和缓释肥料。家禽垫料可以改善土壤倾斜，减少土壤板结，并添加有机质和养分，提高土壤肥力和生产力。家禽垫料可以作为新鲜粪便或堆肥施用。
表 4. 常用家禽粪便的养分含量（干基）
氮
磷 P2O5
钾K2O _
钙
镁
Broiler litter (after 5 flocks)
3.39
3.40
2.42
2.57
0.75
Broiler litter (after 10 flocks)
3.78
4.07
3.28
3
0.89
Broiler cake
3.72
3.96
2.98
2.85
0.8
Litter cleaned out every 3 years
3.84
3.89
2.69
2.61
0.76
Liter stockpiled (dry stack)
3.56
3.86
2.87
2.94
0.88
Compost
3.73
4.21
2.58
3.1
0.72
Pullet
2.8
4.83
2.40
3.5
0.8
Breeders
2
3.22
2.52
6.5
0.8
Layer (caged)*
1.5
1.3
0.5
6
0.4
* 来源：肥料材料的营养成分（扩展出版物ANR-0174）
数据来源：国际家禽科学杂志，2019 年，DOI：10.3923/ijps.2019。
表4提供了垫料的典型养分含量。当使用家禽垫料作为营养源时，农民应考虑适当的施用量，这取决于垫料养分分析、土壤测试报告和作物养分需求。肉鸡垫料可进一步分为以下几类：
彻底清理的肉鸡垫料。肉鸡垫料是来自肉鸡的粪便。为了限制湿粪的积累并促进禽类健康，家禽养殖户通常在饲养 8 至 10 只鸡群后（每只鸡群通常需要 42 至 55 天）彻底清理其鸡舍。这些垃圾含有地面饲养鸡的粪便，以及垫料（通常是刨花、花生壳或锯末）、羽毛和废弃饲料。
肉鸡蛋糕。由于所涉及的垫料和劳动力成本，许多家禽养殖户不会进行彻底清理。相反，经过三到四个鸡群循环后，这些农民会从表面清除 2 到 4 英寸的新鲜粪便以及垫料和溢出的饲料。这个过程称为脱结或结壳。去除结块是使用称为去除器的专用设备进行的，该设备由拖拉机牵引。脱滤机将结皮饼与垫料分离，方法是使饼经过格栅，使精细材料通过并返回到地板，同时将较大的饼聚集体收集在料斗中。
肉鸡堆放垫料。堆料垫料由完全清理出来的垫料或肉鸡饼组成，堆放在不透水表面的覆盖物下以供以后使用。
堆肥肉鸡垫料。许多农民使用新鲜的肉鸡垫料，并通过称为堆肥的过程将其转化为均匀、稳定、无味、无病原体、类似土壤的材料。堆肥垃圾销往苗圃业主、有机农民、菜农、房主和高尔夫球场。堆肥垃圾通过添加有机质、养分和有益微生物来改善土壤质量。
小母鸡垫料。彻底清理母鸡舍产生的粪便称为母鸡垫料。小母鸡是尚未开始产蛋的年轻母鸡的技术术语。小母鸡饲养大约 20 至 22 周，直到被带到种鸡场。母鸡舍的垫料质量低于肉鸡舍，主要是因为母鸡的饲料有限，垫料由深刨花组成。有时，根据疾病的存在和集成商的要求，每鸡群或每两鸡群后都要清理鸡舍。
饲养员垃圾。来自种鸡舍的粪便称为种鸡垫料。种鸡场接收大约 20 至 22 周龄的小母鸡（小母鸡）。这些母鸡为孵化场生产受精蛋，直至 43 至 60 周龄，然后被送往屠宰场。鸡蛋被送到孵化场孵化，产生肉鸡。产生的粪便由鸟粪、溢出的饲料和类似于肉鸡垫料的垫料组成。种鸡粪便的平均氮含量几乎是肉鸡垫料的一半，但其钙含量是肉鸡垫料的两到三倍。
层层高层清理。蛋鸡是为商业产蛋而饲养的鸡。这些蛋鸡被保存在结构上层的偏置堆叠的笼子中。禽类的粪便通过粪便收集带系统或地板上的槽收集到下面的存储区域或粪便坑中。笼舍有几种不同的样式，例如多层建筑物或无笼建筑物，每种都有独特的粪便收集系统（例如粪便收集带系统）。在高层建筑系统中，粪便会积聚数月，然后才会被清除并储存在有顶棚的储存结构区域中。粪便可以是固体或半固体，但在储存过程中会变干。
泻湖污泥分层。当经常收集蛋鸡舍的粪便时，粪便要么被刮掉，要么被作为泥浆冲走。这些系统产生的粪便储存在住房设施外部的单独土制或混凝土结构中。许多这些储存结构都作为厌氧泻湖进行管理，以处理废物。
泻湖污水。许多蛋鸡舍还在单独的建筑中设有洗蛋设施。洗蛋机清除粪便和其他碎片，如贝壳、碎鸡蛋和其他有机物质，并将其泵入大型储存池。该液体被称为泻湖废水。
家禽加工设施产生的废物。鸡肉加工设施产生家禽副产品（内脏），其管理方式与肉鸡舍产生的鸡粪不同。加工厂主要产生四种副产品：血液、羽毛、鸡头和非食用内脏。第五种副产品（筛分至 0.5 毫米大小的固体）也从加工过程中使用的筛分废水中分离出来。
所有这些副产品均由第三方提炼公司收集，将其转化为宠物食品、血粉、羽毛粉、动物脂肪生物柴油等。废水中残留的较小固体颗粒通过各种处理方法分离技术，略读的内容由第三方供应商渲染或拾取，并将其应用到田间。废水流在排放或用于灌溉附近田地之前经过厌氧或好氧处理。
动物死亡堆肥。处理正常动物死亡的常见方法是堆肥。鸡粪、木屑等碳源和动物尸体被分层放在堆肥箱中。几周后，尸体就会分解。通常将垃圾箱与放入辅助垃圾箱的堆肥混合或翻转以完成该过程。
尸体堆肥需要正确的碳和氮比例以及足够的水分。如果操作正确，最终产品中不应有尸体的痕迹。
堆肥动物死亡将散布在原产地农场，并且需要获得州兽医的许可才能从该农场移走。堆肥箱通常包含在干堆储存仓中，以便于在不透水表面上装载和清理。
以下是选择家禽垫料作为有机改良剂时的重要考虑因素：
由于生产条件、鸡龄、饮食、每群鸡只数量、垫料类型、垫料储存和处理方法等多种因素，家禽垫料的水分含量和营养浓度可能会有所不同。农民应考虑将代表性样品送到信誉良好的实验室，以确定氮 (N)、P 2 O 5 (P) 和 K 2 O (K)的水平，然后再应用于农田。
如果农民正在考虑施用垫料来满足作物对氮的需求，他们应该注意土壤中的磷含量。植物磷去除率比氮去除率低三到四倍。随着时间的推移，反复施用垫料会导致土壤中磷的积累。此外，凋落物中的大多数氮都是有机形式（70％至85％），需要矿化才能被植物利用。矿化是一个缓慢的过程，并且因土壤类型、土壤湿度、温度和施用方法而异。第一年大约有 40% 到 70% 的总氮可供利用，而剩余的氮需要多个生长季节才能被植物利用。
凋落物中约 50% 至 60% 的磷和 75% 至 80% 的钾被认为在施用后或降雨事件后立即可供植物利用。然而，磷具有很高的活性，很快就会被土壤束缚，特别是对于富含铁和铝氧化物的土壤。如果中耕作物或干草农民正在考虑施用垫料来满足植物对磷和钾的需求，他们应该避免在种植前几个月施用垫料。
保存粪便施用和场外转移的记录是必要的做法。准确的记录将记录动物粪便的正确使用情况，并在需要时作为监管机构的证据。与粪便使用相关的良好环境管理实践包括避免过高的施用量，并根据土壤测试报告、粪便分析报告和作物养分需求确定施用量。
保持垃圾撒布机校准以尽可能准确地提供正确的速率也是一个很好的做法。避免在坡度超过 10% 的陡峭土地上施用垃圾。遵守 ADEM 要求的后退距离，并参阅www.adem.state.al.us/programs/water/waterformsADEM-NRCSAFOBufferSum.pdf上的指导文件。如果预计72 小时内将出现重大降雨，请勿乱扔垃圾。另外，大风天不要乱扔垃圾，以免与邻居发生冲突。
