生物肥料代替化学肥料

文摘

农业产业在国家的生存起着至关重要的作用,因此保持其数量和质量对喂养至关重要的人口和经济的出口。该行业经历了各种科学创新,以使它更有效。然而,如果这样的进步,通常被称为“绿色革命”,有了更好的收益同时也导致了环境的恶化。生物肥料、生物农药提出一个可持续的解决方案,减少化肥的使用,同时满足不断增长的人口的需求。的使用生物肥料和杀虫剂的化学物质可能会减少对土壤的影响,空气和水也有可能改善人类健康。他们不仅营养价值高,而且供应生产微生物土壤。生物肥料增加化肥的有效性通过微生物的载体材料安装。这些增长的生物可以在固态和液态生产6个月到2年的保质期不同对植物生长有积极的影响,也可以用作鱼饲料。生物肥料和杀虫剂也指出一些缺点。制造商可能会面临一些各种过程中并发症。健康风险也可能出现一些重金属的机会污染。如果能够克服这些限制,生物肥料和杀虫剂可以解决化肥造成的污染。

关键字

生物肥料;农业;污染;生物农药;土壤肥力

介绍

为了迎合人民的食品需求,驯化的植物和动物的概念才成为常见的大约10000年前。它始于控制农业对环境不构成任何威胁。今天这个行业不仅满足一个国家的粮食需求,也通过农产品出口改善经济状况。然而,世界人口正在快速增长,2040年有望达到90亿。由于人口爆炸和改变人们的饮食需求预计将增加的食物由2050年的70% (1,2]。其他因素可能包括问题如人口的增长,水资源短缺,气候变化和波动性降低农业产量。饥饿是世界上已经普遍有8.7亿人患有慢性饥饿。

农业已提升到一个非常复杂的和机械化耕作系统,导致了危险废物的生产。的绿色革命(GR)技术直到2000年帮助增加作物的产量每公顷从12 - 13%的粮食供应。GR技术一般包括遗传改良,灌溉方式和使用化肥和农药。在提高农业产量的欲望农民使用化肥等化学物质,农药、杀虫剂、除草剂等(3,4]随着时间呈指数增加。所有这些化学物质影响环境通过降解空气、土壤和水质5]。谈论人类健康,研究显示证据农民暴露于这些肥料是生孩子肢体缺陷的风险(6,7]。据估计,大约50%的化肥也会渗到土壤和地下水,已经开始显示出它对人类健康影响的疾病,如高铁血红蛋白症的儿童(8]。

过量的氮肥洗在湖泊、河流和河口和导致富营养化,氮肥通常不吸收,会干扰地面和地表水(9]。人工化肥也会导致排放的温室气体一氧化二氮和氨等。虽然这增加农业产量减少了贫困但同时它威胁环境的不利影响。这些影响包括土壤肥力退化,水的硬度,增加有毒残留物和开发的抵抗昆虫。因此,农业废弃物曾被认为是无害的,现在已经生长在数量和强度。克服这些挑战有机农业的新趋势,包括使用可持续农业实践像生物肥料的使用10,11]。

记住这个挑战需要从相同的土地面积和增加作物产量也在对环境安全的方式12]。影响作物害虫越来越关心农民需要大量的支出控制他们的成长。寻找解决方案时需要考虑的三个要素包括人,繁荣和地球。

无机肥料的缺点

土壤污染

化肥的效果并不明显立即对土壤有很大的缓冲能力。然而,随着时间的推移,土壤元素的自然平衡pH值扰动,和有毒化学物质的积累会导致中毒的食物链。这是由于肥料含有高浓度的钠和钾。酸性受精结果在李明和共生固氮的失衡的原因。前所未有的使用化肥也会导致营养失衡,破坏了农业领域的接受能力。此外,影响也致命的生物像蠕虫和土壤螨13]。

无机肥料主要含有磷酸盐、硝酸盐和钾铵盐。另一方面,这些肥料的来源重金属像Hg、Cd、铅、铜、镍、铜;天然放射性核素238 u, 232和210订单(14,15),因此造成重大环境问题。这些重金属积累在土壤和植物系统以及通过食物链导致水、土壤和空气污染。一般危害包括饮用水中硝酸盐的增加和河流,磷酸盐的增加在同一表面流的传输和致癌物亚硝胺在绿叶植物像菠菜(16),如亚硝胺在菠菜等绿叶植物(16]。对于大多数参数最高的值被记录在季风雨季(17]。他们也有可能根除可能对土壤有益微生物和昆虫。

水污染

知识是非常重要的,足够的化学肥料的应用是必要的。如果肥料应用于过剩,他们最终只会污染地表水和地下水。据估计,在理想条件下,大约2 - 10%的化肥干扰地表和地下水18]。在水中氮污染可以通过三种机制即发生排水、浸出和流程。浸出发生主要是由于氮肥的使用在种植。问题是在干旱和半干旱地区加速蒸发率很高。肥料达到土壤的深度后,他们通过微生物通过硝化作用转化为硝酸盐。这硝酸盐然后进一步采取地下水。硝酸盐氮是最常见的污染物,因为它很容易溶解在水中;然而其他污染物如亚硝酸盐,氮气有机氮和氮氧化物也存在。氮浓度的影响(通常超过50 mg / L引起肠道炎症,消化系统和泌尿系统。它也有可能造成婴儿高铁血红蛋白症等疾病的血液承载能力降低是由于血红蛋白的减少。 These compounds are also known carcinogens that can affect human health negatively. Intensive use of fertilizer can cause eutrophication where water quality is degraded due to the increase in biological oxygen demand by algae and higher aquatic plants. This causing the killing of fishes and other species, creates bad odor in the water and leaves the water unsuitable for any recreational activity [19]。

Morakinyo [20.)试点研究项目表明,肥料创建水污染由抽样,分析和比较的质量标准。主要观察磷酸浓度增加,的值为14.2 mg / l和11.19 mg / l的标准相比30μg / l。这个浓度是可能引发富营养化水和高铁血红蛋白症和蓝婴综合症等疾病是人类健康而言。这磷酸浓缩水不能用于农业或国内的目的是因为它的浊度、颜色和气味的变化。

空气污染

过度使用化肥生产的氮的氧化物排放到大气中。这些化合物然后转换成其他危险化合物像水蒸气,二氧化碳,甲烷、硫化氢(H2S) chloro-fluoro碳氢化合物,如卤代烷气体。氨的蒸发从碱性土壤铵肥料处理。这最终会导致酸雨在一些化学转换,可以造成伤害动物和植被(21,22]。

人类健康

与美国人相比,印度通过食物摄入约40次更多的杀虫剂。环境污染的主要原因是由于使用化肥领域各级像制造业或应用程序网站23]。水性肥料应用于植物,由于其自然水样的大部分营养物质流失,会渗到土壤吸收养分的植物。硝酸溶滤进一步洗到河流和池塘,使生物的发展进一步分解造成犯规后的气味。化肥的使用,生产的食品有非常不利的影响在人类和动物的健康24,25]。

•可以严重影响中枢神经系统的杀虫剂和除草剂残留造成呼吸道疾病和肠胃疾病(26]。

•其他疾病如气喘、恶心、肺部感染也深吸气和长期接触的结果。

•由于曝光和化学残留物的人接触抑郁、失眠、口腔acetomatism,肌阵挛和超级reflexia。雷竞技网页版

•植物氮积累量过多导致婴儿疾病和高铁血红蛋白症,N2基础肥料的生产胺也可以导致癌症。

•由于高铝暴露哮喘是阿尔茨海默氏症和骨骼疾病引起的。

•其他疾病如神经毒性,生长迟缓,认知延迟和神经系统损害是由于接触引起的钙。

•肺损伤发生由于广泛的暴露于钴和硼导致精子计数低,鼻子喉咙和眼睛刺激性。

有机肥料的好处

生物肥料的主要构成选择微生物活细胞,通过他们的根系向植物提供养分。微生物在这些肥料使用不同的机制,为植物提供养分。他们能够固氮、磷酸盐增溶的磷酸动员,促进rhizobacteria [27]。制备包括选择性对土壤微生物可能有用。包装是保证是否适合一个更长的保质期,环境和用户的安全28]。生物肥料的使用是越来越受欢迎,因为他们的营养价值和相对较低的环境影响(29日]。他们也使用可再生资源,可以积极代替化肥。他们也更容易过程通常包括粉碎、中和、杀菌、包装和运输。

生物肥料提供补充营养和微生物可能不会出现在土壤或更少的数量。这些肥料然后加速微生物活动的过程,提供足够数量和平衡的土壤和植物。到达现场,他们更容易和更全面的使用。生物肥料是有益的在增加产量更有效地利用化肥和控制土壤传播的疾病。

由于这些品质对生物肥料的需求增加,预计到2018年将达到1020万美元的价值。亚洲-太平洋地区预计将有34%的总需求,而欧洲和拉丁美洲也将改变他们的消费这些肥料由于监管对化肥。同样的生物农药也正在由天然材料,使用生物机制对抗植物昆虫(30.,31日]。

保存不利影响的作物害虫、化学品的使用始于1940年代dichloro-diphenyl-trichloroethane (DDT)是最著名的农药。然而由于这些农药在土壤肥力的不利影响,水质量和有毒残留物。此外,他们帮助昆虫产生抗药性和基因植物的变化引起的。这些化学物质爆发引发了次生害虫和积累有毒物质在食物链中,空气、水和土壤。克服这一挑战,保持作物生产力、生物肥料、生物农药预计将发挥重要作用的天然成分,无毒的机制和环保效果。苏云金杆菌通常也被称为英国电信(BT)是一种广泛使用的细菌微生物农药。

生物农药越来越流行是由于他们瞄准特定害虫的能力。同时他们是有效的和可降解对环境安全的方式。有机农业的新趋势大大有利于生物化肥和农药的使用。虽然这些生物解决方案不能完全取代化学物质,但他们可以为作物提供保护,环境安全保障水平。生物农药是流行自1995年以来,每年正以10%的速度增长,目前这些农药的生产是全球每年3000吨。市场的主要驱动力是农产品的需求越来越大,不留下任何有害残留物和有机产品。美国、加拿大、墨西哥和欧盟国家生物农药的广泛使用而亚洲是在这个开发和使用只有5%的销售生物农药(32]。

奶牛的粪便被广泛用作肥料的有机农场。这种肥料生产42公斤至64公斤可堆肥和使用的字段(33,34),除此之外,动物粪便也被用作肥料(35]。这需要分解有机废物,以便它可以用作肥料。生物反应器是一种环境友好技术,厌氧消化的有机物。该方法受到底物的浓度的影响,水分、温度、pH值(36,37]。通过捕捉甲烷的释放减少环境影响的密封容器被释放到大气中。甲烷的燃烧会产生二氧化碳的碳中和集体减少温室效应。然而,这个过程是缓慢的,因此效率较低,加快这个过程中,使用各种化学物质和酶(38,39]。因素,如搅拌速度,发酵温度和通风率监测,因为它们被认为影响的物理,化学和微生物生物肥料的特点。这些肥料不仅提高植物的生长,还提供预防疾病和压力(40- - - - - -42]。

使应用程序更容易,微生物是安装在任何材料之前释放到字段。这种材料不仅有助于增加肥料的保质期,也有利于快速增长的释放。载体材料的例子可以木炭,泥炭,稻田,土壤米糠等。确保材料与生物选择工作,测试的可行性。材料还pre-sterilized和富含营养物质,如麦芽糖、蔗糖和糖蜜,以确保更长的保质期。这种治疗方法为生物提供环境维持或增加(43]。在液态生物肥料还可以制定提高他们的保质期。在液体状态,可以添加更多的营养与细胞保护剂和诱导细胞,孢子或囊肿形成。固体和液体之间的差别载体保质期是6个月,2年,分别。液体生物肥料更耐高温(高达55°C),但制造成本比固体肥料(44]。

在一个实验,发现生物肥料对植物的生长有积极影响剑兰(Gladuolus grandiflorus l .)作为样本。最大发芽时间是在控制实验。肥料中氮的存在使植物长高和更多的重量。宏观和微观营养吸收也增强。另一个积极影响被视为早期开花植物喜欢玫瑰,因为辅助灯泡生殖的早期发展阶段。Galdiolus生物肥料,改善生理成长和花瓶生活这表明保留bioferts能力(45]。的体重和新生小球茎产量也增加归因于磷的可用性(46]。积极影响营养吸收的叶子也被观察到。

使用动物粪便(生物肥料)在水产养殖生产高蛋白的鱼是一个非常有效的生物肥料的使用。以来畜禽在改善印度的经济中发挥着重要的作用,这些行业的废物可以被利用作为渔业饲料(47]。这不仅减少的影响禽畜废物,对环境如果利用不当,也减少购买饲料和肥料的成本。如果管理以明智的方式会有不需要任何补充饲料。的基本原理用于Kaur et al。48]是浮游生物饲料在动物粪便和生长。这大量的浮游生物会导致鱼产量增加,它以浮游生物为食49]。积极改善鱼肌肉的脂肪含量也在受精试验。之间的有机处理,及样品,有更多的蛋白质和脂肪中发现有机鱼。

负面影响的参考依据

基于与生物肥,养分肥料给更好的结果是可靠的。核心过程的有效性由进一步的生物和化学的相互作用受到物理pH值等因素的影响,水分、温度和其他环境变量。如果条件不适合微生物繁殖并做他们的正常工作人口随时间逐渐减少,这导致了浪费时间和金钱。

突变在发酵过程中

在发酵过程中生物变异导致生产和质量控制成本的上升。需要给予更多的关注这方面为了消除这种不必要的条件。

不可用适当的和有效的菌株

缺乏有效的压力是最重要的一个缺陷,使生物肥不适合农作物和土壤。所选菌株必须比其他人更好的和竞争。他们应该兼容不同的环境条件和应该能够生存在培养基配方和变质剂运营商。

健康风险

正如我们知道,动物粪便富含营养和可以用来促进植物生长。然而,它的一些局限性也相关,增加消费者的安全风险,土壤的理化和生物稳定性。氨的更高的内容出现在肥料烧伤植物根和叶,增加运输成本和杂草一起生产。除此之外,重金属存在于它会导致癌症和其他致命的疾病可能会沉积在食物链中生物积聚和生物放大。所以,需要做一个详细的评估还在使用肥料肥料对土壤和考虑成本效益比。虽然有些可能是进行技术测试来验证,保证安全的担忧。

重金属含量

美国环境保护部分类根据bio-solid重金属的含量。较低的固体内容可以保持灵活的安全系统。和固体含量越高被分配到严格的安全控制和不太可能被使用。Bio-solid可以拒绝或接受根据其危险特性的水平呈腐蚀,反应活性,毒性、易燃性和其他生物危害。Bio-solids清晰的从这些特征安全认证和适用。的卫生条件是为了减少对人类和环境健康风险,但它有可能污染土壤,水,农作物和生态系统(50]。

不可用合适的载体

由于没有合适的文化中,细菌的生长和繁殖,生物肥保质期是受限制的。泥炭含有碳含量超过75%的质量是非常罕见的。自优质载体应该结合各种特征和持水能力一样,自由的有毒物质和可调pH值,找到这样的航母不是一项容易的任务。

土著微生物种群

有时已经存在于土壤微生物限制变质剂的效率,减少生物肥料的有效建立。

缺乏专业知识

个人负责的销售生物肥料不知道合适的接种技术。因为这些产品包含生物,他们的处理、传输和存储管理不是很容易。因此,缺乏专业知识和在这一领域的不确定性引起的并发症。

土壤和气候因素

影响微生物生长的因素,土壤肥力和作物响应,气候条件,硝酸高水平,高温度,不宜pH值,干旱、缺乏磷、铜、钴、钼和其他有毒物质(表1)。

表1。微生物生长和作物响应影响因素。

结论和建议

未来生物化肥和杀虫剂可能是全球关注的焦点。他们是已知的解决方案杂草,病原体和昆虫。与此同时,他们不太有害人类健康和环境。构成发现接近没有不利影响的技术和合法化他们的销售和分销。国家正在修改其政策阻止化学物质的使用和推广生物农药。但生产成本和市场壁垒由于当前流行的化肥产业正在成为一个问题。另一个主要问题是阻碍促进生物农药是它的作用方式,影响和监管问题仍然未知的公众和政策制定者。因此,它们的重要性还没有广为人知。需要创建意识在农民中,决策者、政府和厂商了解生物农药的重要性。

等害虫防治天然物质拒食素、威慑、驱虫剂和植物油经过测试,发现环境安全杀虫剂(55]。此外,增加生物杀虫剂的效率,DNA重组技术和蛋白质融合正在尝试了。促进生物农药和化肥的使用在农民需要使他们更有效和高效的,这样他们就可以发挥他们的作用,推动农业可持续发展。农民也需要教育的正确使用化肥径流和可能的不利影响降到最低。

大学和研究机构需要这方面的农业与优先级似乎答案粮食安全和环境卫生的问题。然而,这项技术需要研究和改进,显示了所需的结果和收益的农民的信任。需要重点研究的领域是商业生产的量化和应变身份验证。生物肥料已成为精准农业的重要组成部分,是一种以确保植物的营养生长和作物的质量优化。生物灌溉施肥是一种确保生物正常交付给根区,但它可以增加微生物的化学毒性的机会。因此,它需要一个区分生物和化学的应用输入。这些肥料可以提高效率的探索植物生长的基因和功能多样性rhizobacteria。正在研究的是找到一种方法,可以使生物肥料与土壤和兼容基因工程预计将发挥至关重要的作用在结合两种微生物更好的效率(56,57]。

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