微生物肥料与土壤修复--2016.7.18多伦

微生物肥料与土壤修复李松伟2016.7多伦提纲微生物肥料作用机理二微生物肥料堆肥发酵三微生物肥料土壤修复四微生物肥料概述一一、微生物肥料概述1、微生物肥料定义一类含有活微生物的特定制品，应用于农业生产中，能够获得特定的肥料效应，在这种效应的产生中，制品中活微生物起关键作用，符合上述定义的制品均应归入微生物肥料。——陈华癸教授，华中农业大学含有特定微生物活体的制品，应用于农业生产，通过所含微生物的生命活动，增加植物养分的供应量或促进植物生长，提高产量，改善农产品品质及农业生态环境。——国家标准（GB20287-2006）2、微生物肥料分类微生物肥料微生物种类作用机理制品组分细菌菌剂/肥料：根瘤菌肥、固氮菌肥放线菌菌剂/肥料：抗生菌肥料真菌菌剂/肥料：菌根菌肥细菌菌剂/肥料：根瘤菌肥、固氮菌肥复合微生物菌剂/肥料固氮菌剂/肥料：根瘤菌肥解磷/解钾菌剂/肥料硅酸盐菌类菌剂/菌肥单一微生物肥料复合（复混）微生物肥料菌菌复合（复混）菌物复合（复混）在登记管理上划分微生物菌剂(简称菌剂类产品)：9个品种微生物肥料类(简称菌肥类产品)：2个品种菌剂类包括：根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、溶磷菌剂、硅酸盐菌剂、光合细菌菌剂、有机物料腐熟剂（秸秆、粪便）、促生菌剂、复合菌剂、菌根菌剂和生物修复菌剂（农药残留降解、克服作物重茬）菌肥类包括：生物有机肥（菌+有机质/肥）和复合微生物肥料（菌+无机养分）微生物菌剂二、微生物肥料作用机理提供或活化养分功能；产生促进植物生长活性物质；改善作物品质、提高作物产量；促进有机物料腐熟；增强作物抗逆性，减少病虫害发生；改良和修复土壤，丰富土壤微生物群落。1、提供或活化养分功能生物固氮活化微量元素解磷解钾提高化肥利用率花生根瘤菌大豆根瘤菌自生固氮菌巨大芽胞杆菌氧化硫硫杆菌芽胞杆菌属或类芽胞杆菌属青霉菌、黑曲霉，菌根氧化硫硫杆菌根霉微生物制剂中微生物的代谢活动可产生赤霉素、细胞分裂素、酚类化合物及其衍生物等植物激素，也可产生烟酸、泛酸等酸性物质以及维生素等活性物质，这些物质能够起到促进作物生长的作用。2、产生促进植物生长的活性物质3、改善作物品质、提高作物产量增加作物产量：只起到辅助作用，不能代替有机肥和化肥。不同类型的微生物肥料，由于其作用机理与方式的不同，其辅助增产的效果也不相同。改善作物品质：施用微生物肥料能够提高蔬菜含糖量和Vc含量的同时降低蔬菜的硝酸盐含量，施用微生物肥料对水果品质的影响也比较明显。4、促进有机物料腐熟促进有机物料发酵腐熟，秸秆还田(除臭、缩短发酵时间、定向腐熟)降解有害物质：降解土壤中杀菌剂、杀虫剂、除草剂，减轻农药残留危害；通过降解外来有害污染物，起到净化土壤的作用。改善土壤结构：减少化肥投入，从而减少过量施用化肥对土壤团粒结构的破坏；增加作物的根系量。5、增强作物抗逆性，减少病虫害发生减轻作物病虫害发生（病情指数）提高作物抗倒伏、抗旱、抗寒克服作物连作障碍等方面的能力6、改良和修复土壤，丰富土壤微生物群落降解有害物质：降解土壤中杀菌剂、杀虫剂、除草剂，减轻农药残留危害；通过降解外来有害污染物，起到净化土壤的作用。改善土壤结构：减少化肥投入，从而减少过量施用化肥对土壤团粒结构的破坏；增加作物的根系量。三、微生物肥料堆肥发酵1、有机肥(复混肥)生产的关键环节原料准备成份化验粉碎预混合调节水分调整碳氮比调节PH值质量控制质量标准产品检测测土配肥大田作物发酵腐熟发酵菌添加氧气浓度翻抛温度控制散发水分大田作物制粒成型大田作物粉碎配料混合造粒烘干功能菌冷却花卉蔬菜大棚堆肥是微生物在好氧状态下的活动过程，在堆体内维持足够的氧气。2、堆肥发酵类型堆肥类型静态堆肥翻抛条垛堆肥容（反应）器堆肥通气垛条堆肥仓式（隧道）滚筒式塔式槽式特点：1、没有机械搅拌,需混入大量的调理剂增加孔隙率,保证通气;2、缺氧产生臭气及有机质沥出液；3、堆体内某些区域温度偏低,发酵不完全；4、由于氧气浓度和温度较低,静态堆肥耗时较长。（1）静态堆肥=氧气水蒸气,CO2成品堆肥有机原料混合物料Heat+water+CO2细菌、真菌、放线菌微生物新陈代谢翻抛条垛堆肥：物料被堆成宽3-6米、高1-3.6米的窄条,借助翻抛机进行腐熟分解;（2）翻抛条垛堆肥翻抛的功能：为条垛心部补氧；使心部及外层物料充分混合加快发酵进程；恢复内部孔隙率,促进气流循环；粉碎物料,增加颗粒表面积；使堆体外层的野草种子、细菌、幼虫，移到堆体内部的高温区，增强杀灭效果；降低堆体温度，散失水分和臭气。通气条垛堆肥:物料被堆成宽3米、高1.5米的窄条,借助下部的通气管道提供氧气进行腐熟分解，分为自然通风和强制通风。堆体下部铺设15-20cm厚的成品堆肥、秸杆或泥煤,作为垫料,防止热量散失并吸收沥出液;堆体表面覆盖15cm厚的成品堆肥或泥煤,防止热量散失、昆虫侵入、维持水份并减少气味;通气管道置于垫料与堆体之间,管道直径10cm,管道间距30-45cm;管道上打二排直径为1.25cm,中心距为30cm的通气孔,气孔可向上亦可向下。（3）通气条垛堆肥21－27m1.5－2.5m通风机15cm厚堆肥覆盖层通气管道（3）通气条垛堆肥被动通气条垛堆肥强制通气条垛堆肥容（反应）器堆肥：物料被置于建筑物、容器或反应器内,借助强制通风和机械翻抛，使物料进行腐熟分解。包括:仓式（隧道）、槽式、塔式、滚筒式（4）容（反应）器堆肥a、仓式（隧道）堆肥：仓体可由木材、混凝土或其它材料制成;通常在下部布置有多条带孔的管道，强制供气，以避免频繁装卸混合;料层可以加高,但容易压实物料,造成堆体缺氧;通常建造一组料仓,通过换仓促进混合、加快发酵进程;底部可做成斜坡,便于搜集沥出液;料仓通常建在屋内,便于控制温度与气味;b、槽式堆肥：料槽为混凝土结构,尺寸可达6米宽、3米高、50米长;通常配有通风系统和沥出液收集沟;翻抛机在槽顶的轨道上移动、翻抛、混合,恢复堆肥的孔隙率;原料从一端进入,在翻抛机的推动下从另一端排出;沿长度方向,物料处于不同发酵阶段,所以要分区供气;可建成连壁槽,在移行机的帮助下,各槽共用一台翻抛机。（4）容（反应）器堆肥c、塔式堆肥：物料从塔顶喂入,自上而下移动,塔底配有出料机构,将发酵过的物料卸出;每天从塔顶加入等体积的原料;塔底配有供气系统提供足量的氧气;臭气从塔顶收集后进行处理;后腐熟可在第二级塔内进行,也可通过条垛方式进行通风机通风机出料机构调理剂原料混合排气气流方向成品半成品发酵塔腐熟塔（4）容（反应）器堆肥原料排气成品气流方向料流方向d、滚筒式：带一定斜度的滚筒，以大约6RPM缓慢速旋转;空气从出料口进入,与物料逆向流动,在入料口排出,其间逐渐升温，使原料很快达到发酵温度;通过调整滚筒倾角或转速,物料在滚筒内停留大约3-6天;滚筒通常分三个区域,内部物料每天前移一个区域,最后一级排出;滚筒内部可保留10-15%的堆肥,作为新原料的接种体;由于物料停留时间较短，二次腐熟前需要筛分。（4）容（反应）器堆肥不同处理能力堆肥厂的推荐模式堆肥种类年处理能力（吨/年）静态堆肥50—1,500通气静态堆肥1,500—25,000简单容器式（槽式、仓式）25,000—100,000复杂容器式（槽式、滚筒式、塔式）100,000—250,000堆肥工艺—推荐堆肥模式温度070140210280350708090100110120130140150160170温度(DegreeF)堆肥发酵率(KgCO2/hr)有机质降解:最高降解率发生:43℃-65℃杀灭病菌,昆虫和野草种子:55oC，3天3、堆肥发酵的影响因素发酵天数发酵天数发酵天数发酵天数温度oF温度oF温度oF温度oF颗粒直径Vs堆肥效果料堆体积Vs堆肥效果碳氮比Vs堆肥效果翻抛频率Vs堆肥效果1吋直径2吋直径6吋直径30:140:160:125平方英尺每3天每10天每30天15平方英尺20加仑罐3、堆肥发酵的影响因素四、微生物肥料土壤修复1、土壤修复定义土壤修复是针对土壤的不良性状和障碍因素，采取相应的物理或化学措施，改善土壤性状，提高土壤肥力，增加作物产量，以及改善人类生存土壤环境的过程。土壤修复化学修复物理修复改变土壤酸性或碱性。常用的化学改良剂有石灰、石膏、磷石膏、氯化钙、硫酸亚铁、腐殖酸钙等，必须结合水利、农业等措施。采取相应的农业、水利、生物等措施，改善土壤性状，提高土壤肥力的过程。排水洗盐，植树造林，实时耕作，使用微生物有机肥等（1）为什么要进行土壤修复？我国化学农业难以持续，化学农药利用率不到30%,污染环境、影响食品安全;化肥当季利用率30%,碳铵利用率不足20%，尿素利用率不足60%，磷肥利用率不足20%，钾肥利用率仅为45%左右,污染水体、大气，影响土壤生态。1修什么？2复什么？2、土壤生态修复目的（1）陆地生物（食物）链运动（2）土壤生态结构与修复量化目标结构决定功能（3）土壤生态修复对象与实质▼可操作对象：土壤、水体与生物链。生态资源阳光、空气、水、矿/土；植物、动物、微生物。修复对象与实质1.生物栖息场所—非生物因子（矿质/土壤、水体等生物载体）2.修复非生物因子与生物因子（植物、动物、微生物）相互依存的宏观与微观自然关系，集中体现在生物（食物）链，实现生物多样性。（4）土壤生态修复对象、过程与目的宏观始态结构与机能被损害微观过程生态机能宏观终态具有生态机能3、土壤物理修复4、土壤生态微观结构修复（1）土壤团粒化结构及其形成团粒结构对土壤肥力的作用协调水分和空气。调节土壤有机质中养分的消耗和积累。稳定土壤温度，调节土热状况。改良耕性和有利于作物根系伸展。（2）土壤团粒化形成的必要条件■腐殖质■胶体物（来自植物根系的碳水化合物）材料与加工■微生物生命活动产生代谢物加工（分解/合成）有机质1有机质2植物3微生物5、生态修复不可或缺的“活”工具（1）关键因素矿物质45%水25%有机质5%微生物空气25%（2）土壤有机质（腐殖质）对提高土壤肥力的作用提供植物和微生物需要的养分N，P，K…，促进植物生长发育促进土壤微生物活动④改善土壤结构，增强土壤蓄水通气性⑤提高土壤的保肥性和对酸、碱的缓冲性⑥减轻重金属和农药的危害（3）土壤生态微生物菌群（4）土壤生态修复系统工具修建结构恢复功能植物保护植物生长微生物肥料6、微生物肥料在土壤修复中的效能细菌芽孢生产真菌孢子生产功能材料加工施入土壤根部像巨量的“地下工作者”在土壤根际环境中自动生产微生物肥料（1）初级代谢物与菌体生长相伴随的产物、对菌体生长、分化和繁殖是必须的氨基酸、核苷酸、维生素、糖类等；菌体对其合成反馈控制严密，一般不过量积累；能够发挥土壤修复效能，改善土壤结构，促进植物生长。“死土”“活土”（2）次级代谢物微生物生长到稳定期前后，以初生代谢物为前体，合成复杂的次生代谢物。分为酚类化合物、类萜类化合物、含氮化合物(如生物碱)等三大类。新陈代谢过程中常积累中间有机分子，这些分子不参与植物的基本生命过程，包括色素、固醇、生物碱、维生素、激素、多糖、植物杀虫剂等10个大类。几丁质酶作用下有害生物体内细胞壁、体壁几丁质分解成壳聚糖以最快捷的方式和高活性状态，让优势微生物到达“根系-土壤-微生物”形成的根际环境。