年产8万吨生物肥料可行性研究报告

1 关于 年 产 8 万吨 生物肥料的可行性 研究分析报告 一、 生物肥料的概述： 1、 生物肥料的定义： 现有 生物肥 都以有机质为基础，然后配以菌剂和无机肥混合而成。为广泛改善这种一般性和传统性的状况，生物肥料产品则远远超越了现有概念。其将扩大至既能提供作物营养，又能改良土壤；同时还应对土壤进行消毒，即利用生物（主要是微生物）分解和消除土壤中的农药（ 杀虫剂 和 杀菌剂 ）、除莠剂以及石油化工等产品的污染物，并同时对土壤起到修复作用。 狭义的生物肥料，即指微生物（细菌）肥料，简称 菌肥 ，又称微生物接种剂。它是由 具有特殊效能的微生物经过发酵（人工培制）而成的，含有大量有益微生物，施入土壤后，或能固定空气中的氮素，或能活化土壤中的养分，改善植物的营养环境，或在微生物的生命活动过程中，产生活性物质，刺激植物生长的特定微生物制品。 广义的生物肥料泛指利用生物技术制造的、对作物具有特定肥效（或有肥效又有刺激作用）的生物制剂，其有效成分可以是特定的活生物体、生物体的代谢物或基质的转化物等，这种生物体既可以是微生物，也可以是动、植物组织和细胞。生物肥料与化学肥料、有机肥料一样，是农业生产中的重要肥源。近年来，由于化学肥料 和化学农药的大量不合 2 理施用，不仅耗费了大量不可再生的资源，而且破坏了土壤结构，污染了农产品品质和环境，影响了人类的健康生存。因此，从现代农业生产中倡导的绿色农业、生态农业的发展趋势看，不污染环境的无公害生物肥料，必将会在未来农业生产中发挥重要作用。 2、 生物肥料的分类 ： 按目前微生物肥料的制品和种类来分析，可以分为两类： （ 1）通过其中所含微生物的生命活动，增加了植物元素营养的供应量，包括土壤和生产环境中植物营养元素的供应总量和植物营养元素的有效供应量，促使植物营养状况的改善，进而产量增加，这一类微 生物肥料的代表品种是 根瘤菌肥料。 （ 2）其制品虽然也是通过其中所含的微生物生命活动的关键作用促使作物增产，但是其中微生物生 命活动的关键作用不限于提高植物的元素营养供应水平，包括了它们所产生的植物生长刺激素对植物的刺激作用，促进植物对营养元素的吸收作用，或者是有拮抗某些病原微生物的致病作用，减轻作物病虫害而导致产量增加。这类微生物的种类和制品比较多，也比较复杂。但随着研 究的深入发展，此类微生物及其制品将会有比较合理、比较科学的归属、分类。 3、 生物肥料的种类 ： 生物肥料（微生物肥料）的种类较多，按照制品中特定的微生物种类可分为细菌肥料（如根瘤菌肥、 3 固氮菌肥）、放线菌肥料（如抗生菌肥料）、真菌类肥料（如菌根真菌）；按其作用机理分为根瘤菌肥料、固氮菌肥料（自生或联合共生类）、解磷菌类肥料、硅酸盐菌类肥料；按其制品内含分为单一的微生物肥料和复合（或复混）微生物肥料。复合微生物肥料又有菌、菌复合，也有菌和各种添加剂复合的。 我国目前市场上出现的品种主要有：固氮菌类肥料、根瘤菌类肥 料、解磷微生物肥料、硅酸盐细菌肥料、光合细菌肥料、芽胞杆菌制剂、分解作物秸秆制剂、微生物生长调节剂类、复合微生物肥料类、与 联合使用的制剂以及 生菌 5406 肥料等。 4、 生物肥料的特点 ： 微生物肥料是一类活菌制品，它的效能无不与其菌类活性及使用方法有直接的关系。 （）微生物肥料的核心是指品种特定的有效的活微生物，任何一款产品的有效活菌数都有明确的规定，有效活菌数降到一定数量时，它的作用也就没有了。 （）微生物肥料是一类农用活菌制剂，从生产到使用都要注意给产品中微生物 一个生存的合适环境，主要是水分含量、酸碱度、温度、载体中残糖含量、包装材料等等。 （）微生物肥料作为活菌制剂有一个有效期问题。此类产品刚生产出来时活菌含量较高，但随着保存时间和不同的运输、保存条件的变化，产品中的有效微生物数量逐渐减 4 少，当减到一定数量时其有效作用显示不出来。因此，规定产品的有效期和正确使用意义重大。 （）注意适用作物和适用地区，是保证微生物肥料有效作用的重要保证。提倡有针对性地选育生产菌种，例如针对碱性土壤、酸性土壤的菌种，或是针对某特定作物的菌种。 除此之外，在施用技 术上还要引起注意，同时也一定要看清产品是否有市场准入证。 生物有机复合肥是汲取传统有机肥料之精华，结合现代生物技术，加工而成的高科技产品。其营养元素集速效、长效、增效为一体，具有提高农产品品质、抑制土传病害、增强作物抗逆性、促进作物早熟的作用，其主要特点是： 一是无污染、无公害。生物复合肥是天然有机物质与生物技术的有效组合。它所包含的菌剂，具有加速有机物质分解作用，为作物制造或转化速效养分提供 “ 动力 ” 。同时菌剂兼具有提高化肥利用率和活化土壤中潜在养分的作用。 二是配方科学、养分齐全。生物有 机 复合肥料 一般是以有机物质为主体，配合少量的化学肥料，按照农作物的需肥规律和肥料特性进行科学配比，与生物 “ 活化剂 ” 完美组合，除含有氮、磷、钾大量营养元素和钙、镁、硫、铁、硼、锌、硒、钼等中微量元素外，还含有大量有机物质、腐殖酸类物质和保肥增效剂，养分齐全，速缓相济，供肥均衡，肥效持久。 5 三是活化土壤、增加肥效。生物肥料具有协助释放土壤中潜在养分的功效。对土壤中氮的转化率 达到 5 对土壤中磷、钾的转化率可达到 7 8 四是低成本、高产出。在生育期较短的第三、四积温带，生物有机复合肥可替代化肥进行一次性施肥，降低生产成本。如大豆每亩施用生物复合专用肥 30 40米每亩施用专用肥 50 75次性作底肥施入，不需追肥，既节省投资，又节省投工。与常规施用化肥相比，在等价投入的情况下，粮食作物每亩可增产 10 20%。 五是提高产品品质、降低有害积累。由于生物复合肥中的活化剂和保肥增效剂的双重作用，可促进农作物中硝酸盐的转化，减 少农产品硝酸盐的积累。与施用化学肥料相比，可使产品中硝酸盐含量降低 20 30%， 量提高 30 40%，可溶性糖可提高 1 4 度。产品口味好、保鲜时间长、耐储存。 六是有效提高耕地肥力、改善土壤供肥环境。生物肥中的活化菌所溢出的孢外多糖是土壤团粒结构的粘合剂，能够疏松土壤，增强土壤团粒结构，提高保水保肥能力，增加土壤有机质，活化土壤中的潜在养分。 七是抑制土传病害。生物肥能促进作物根际有益 微生物的增殖，改善作物根际生态环境。有益微生物和抗病因子的增加，还可明显地降低土传病害的侵染，降低重茬作物 的病情指数，连年施用可大大缓解连作障碍。 6 八是促进作物早熟。 5、 生物肥料的作用 ： 生物肥料（微生物肥料）的功效是一种综合作用，主要是与营养元素的来源和有效性有关，或与作物吸收营养、水分和抗病（虫）有关。总体来说，生物肥料（微生物肥料）的作用为以下几点： 1、增进土壤肥力施用固氮微生物肥料，可以增加土壤中的氮素来源；解磷、解钾微生物肥料，可以将土壤中难溶的磷、钾分解出来，转变为作物能吸收利用的磷、钾化合物，改善作物的营养条件。 2、制造和协助农作物吸收营养根瘤菌侵染豆科植物根部，固定空气中的 氮素。微生物在繁殖中能产生大量的植物生长激素，刺激和调节作物生长，使植株生长健壮，促进对营养元素的吸收。 3、增强植物抗病和抗旱能力微生物肥料由于在作物根部大量生长繁殖，抑制或减少了病原微生物的繁殖机会；抗病原微生物的作用，减轻作物的病害；微生物大量生长，菌丝能增加对水分的吸收，使作物抗旱能力提高。 4、减少化肥的使用量和提高作物品质使用微生物肥料后对于提高农产品品质，如蛋白质、糖分、维生素等的含量上有一定作用，有的可以减少硝酸盐的积累。在有些情况下，品质的改善比产量提高好处更大。 7 6、 发展生 物肥料的重要意义 ： （ 1）、 改善作物品质、提高作物产量 ， 徽生物肥料可将无机元素转化为有益植物生长的有机化合物，改善土壤氧化还原条件，减低氮素脱氧和氧化过程，从而降低硝酸盐含量。多项试验表明，施用生物菌肥，蔬菜硝酸盐含量减少 ，平均降低 分含量平均提高 l 崛。施生物菌肥的稻米蛋白质比对照组提高 植物根际促生细菌 (徽生物肥料的生命力所在，其促进植物生长的机制是产生生长素、抑制病原菌、根际固 氮和分解难溶性磷钾元素等。 根据有关研究结果，在豆科作物上施用根瘤菌制剂，不仅可提高收获物中蛋白质的含量，而且还使大豆和花生平均增产 10 20%；紫云英和苕子平均增产 40%以上，在新开垦地中甚至可增产 1 2 倍；豌豆增产 15%；蚕豆增产 17%；柽麻增产 13 30%。但施用不当，则可能增产效果很小或甚至无效果。使用其它类型的生物肥料，亦可使作物增产 10%左右，且其品质也较单施化肥有一定改善。又据中国农业大学、吉林省农业科学院等单位的有关研究，如果施用方法得当，施用生物复合肥肥力高 (用量 15可使水稻增产5 15%，小麦增产 棉花增产 甘蔗增产约 14%，油菜增产 蔬菜作物增产 10%以上。而且，同时还节省了 10 30%的化学 氮肥 ，并同时使作物品质 8 得到改善。 可见，施用生物肥料不仅可以取得较好的增产和改善作物品质的效果，而且其经济效益也是较大的 。（ 2）、 降低了生产成本 ， 据有关报道，用哈伯氏制氨法合成氨 时，每制造含 1氮的肥料并输送到用户，其所消耗的燃油约为 固氮生物能直接或间接利用光能生产氨，且这种生产是就地发生的，不仅节约了肥料生产所需的能源和劳动力，而且又不必花费将所生产的肥料运往田间撒布的代价，同时亦节省了建造化工厂的费用等，可谓是一举多得。对磷、钾矿的开采也是一样。开采磷、钾矿不仅需要花费大量的劳动力，也要耗费大量能源，酸制法生产 磷肥 还要消耗大量的硫 酸等，并占用很大的场地，在肥料的搬运中亦将消耗掉大量能量。上述结果，使得农民每施用 1氮、 分别约需花费 、 和 ，同时，农民将肥料买回家后，还必须花大量的劳动力将其运到田间并施入农田中。 相对而言，生物肥料充分利用微生物的某种特征，以增加土壤中有效养分为目的，其施用量一般不大，在其生产过程中所消耗的能量也很少，且施用生物肥料的同时还可减少化肥的施用量，因而节约了施肥成本。当然，由于生物肥料中微生物的活动需要大量的能量，如自生固氮菌每固定 27耗 100，共生固氮菌更是每消耗 100只能固定 1素，所以，生物肥料必须是在施足有机肥和 9 适量化肥的基础上才能发挥出其增产效果，或者说生物肥料只能是作为辅助肥料，而不能代替化肥和有机肥。 （ 3） 有效地利用了大气中的氮素或土壤中的养分资源 ： 据有关资料估计，全球 生物固氮 作用所固定的氮素大约为 13010年，而工业和大气的固氮量则少于 5010年，即依靠生物所固定的氮素是工业和大气固氮 (如雷电对氮素的固定等 )量之和的 ，因此，开发和利用固氮生物资源，是充分利用空气中氮素的一个重要 方面。从目前的研究结果来看，虽然微生物的固氮效率因土壤条件的不同而有较大差异，但这种作用的存在无疑是氮肥工业的一个有力补充。作物对土壤中磷、钾等矿质养分的利用能力较差，且磷、钾等肥料的利用率也较低，据有关研究结果，磷肥的当季作物利用率大多不到 20%，钾肥的当季作物利用率一般亦在 40%以下。从我国目前情况来看，磷钾资源严重不足，特别是钾肥大量依靠进口，所以，如何将土壤中的无效态磷、钾转化成可供作物吸收利用的有效态养分，一直为广大研究者所关注，生物肥料的应用，无疑为其提供了前提条件。 （ 4 ） 减少了环境污 染 ： 当前，施肥所导致的环境污染问题已越来越受到人们的广泛关注。据有关资料，在我国主要湖泊的富营养化中，来自农业非点源污染的影响甚至超过了工业污染。化肥施入土壤后，除被作物吸收利用的部分外，还有相当部分通过渗漏、挥发及硝化与反硝化等途径损失， 10 因此将不可避免地导致对大气、水体及土壤等环境的污染，在能量和经济上也是一种浪费。而施用生物肥料如固氮类生物肥料，不仅可适当减少化学肥料的施用量 (如前述施用肥力高可减少 10 30%的化学氮肥 )，而且因其所固定的氮素直接贮存在生物体内，相对而言，对环境污染的机会也就小得多。 （ 5 ） 能在一定程度上改善土壤的理化性质 ： 施用生物肥料，由于减少了化肥对土壤养分、结构等方面的不良影响，同时又使微生物的活动能力得到增强，所以在一定程度上改善了土壤的理化性质，并提高了土壤中某些养分的含量和有效性。同时施用生物肥料还可促进土体 ” 三化 ” 的形成，即使土壤腐殖质含量明显提高而达到 “ 腐殖化 ” 、形成多功能的生理群微生物区系而达到 “ 细菌化 ” ，显著改善土体结构使水气通畅而达到 “ 结构化 ” 。目前应用最多的是根瘤菌肥、固氮菌肥和固氮蓝藻等。 二、 生物肥料的未来发展方向 ： 生物肥料从最初的根瘤菌剂到细菌肥 料，再到今天的生物肥料，从名称上的演变已说明我国生物肥料逐步发展的过程。目前国际上已有 70 多个国家生产、应用和推广生物肥料，我国目前也有 500 家左右企业年产约数百万吨生物肥料应用于生产。这虽与同期化肥产量和用量不能相比，但的确已开始在农业生产中发挥作用，取得了一定的经济效益和社会效 11 应。随着研究的深入和应用的需要，应不断扩大生物肥料新品种的开发，其发展趋势如下： 由单一菌种向复合菌种转化。在这个转化过程中，一是不要单纯去追求营养元素供应水平的提高，要追求多功能，例如抗病、避虫等，如 5406 菌种可增强作物 的抗病能力，减少化学农药的使用 ;联合菌群的应用可使菌种某种或几种性能从原有水平再提高一步，使复合或联合菌群发挥互惠、协同、共生、加强、同位作用，排除相互拮抗的发生。二是要延长微生物在土壤中的存活时间，微生物存活的时间越长，生物肥的特效期越长。微生物在土壤中存活时间的长短，主要取决于土壤中可利用的碳源水平，可在生物肥中加入一种能够分解土壤中含碳化合物的菌株，以不断供应其它微生物碳源营养，达到延长微生物在土壤中存活时间的目的。 由单纯生物菌剂向复合生物肥转化。由过去单纯的硅酸盐菌剂、土壤磷活化剂、根瘤菌剂 、固氮菌剂等向生物菌剂与营养元素 (氮、磷、钾等元素，微量元素 )、有机肥、抗生素等复合的复合生物肥转化。这种转化有利于实现生物肥与生物药的结合，增强肥料的多功能作用效果。 由单一剂型品种的向多元化转化。为适应不同的条件，生物肥料除有液体剂型、草炭载体的粉剂，还有颗粒剂型、冻干剂型、矿油封面剂型等。生物肥料作为生物技术的发展 12 及其在农业生产中应用，正在酝酿一个良好的发展空间，由低级向高级、由低效到高效并向产业化方向发展。 21 世纪，生物肥料开发对我国农业可持续发展具有重要意义，生物肥料将与化肥、有机肥一起 构成植物营养之源。因此，生物肥料与化学肥料是相互配合、相互补充，它不仅是化肥数量上的补充，更主要的是性能上的配合与补充。生物肥料只有与有机肥料和化学肥料同步发展，才更具有广阔的应用前景。 三、 生物肥料的生产工艺 及工艺 操作 要求 ： 1、生产工艺： 固态发酵生产生物肥料 的主要工艺流 程有：菌种扩大培养原料预处理 调 接种发酵 翻跑控温 质量检测 成品包装。该生产线生产工艺 原理 如下：发酵过程中分为好氧发酵和厌氧发酵。在发酵前期采用好氧发酵，好氧微生物繁殖生长，等分泌产生大量酶类、维生素等活性产物促进 乳酸菌的生长。后 期的厌氧发酵，促进 厌氧菌 的增殖。微生物在无氧条件下发生强制自溶，细胞中的胞内酶及其他生物活性成分分泌出来。厌氧发酵时蛋白酶发生酶解反应，并产生香味物质。 固态发酵生物肥料 整个生产线由 2 个 关键 部分组成，即菌种扩大培养 部分及固态发酵部分 。整个生产线可用如下工艺流程表示 （略） 。 2、工艺要求： 发酵 菌种 ：生物有机肥料 发酵 菌种 必须 是专门用于生产高品质生物有机肥的一种高效生物 复合 菌剂 ， 切 必须达到 以下 功效特点 ： 13 （ 1） 0 亿 /克以上。 （ 2） 禽粪便加入 该 品，可在常温（ 15 以上）下，迅速升温 、脱臭、脱水，一周左右完全腐熟。 （ 3） 要由细菌、真菌复合而成，互不拮抗，协同作用。 （ 4） 果好：不仅对有机物料有强大腐熟作用，而且在发酵过程中还繁殖大量功能菌并产生多种特效代谢产物，从而刺激作物生长发育，提高作物抗病、抗旱、抗寒能力，功能细菌进入土壤后，可固氮、解磷、解钾，增加土壤养分、改良土壤结构、提高化肥利用率。 （ 5） 用安全：可处理多种有机物料，无毒、无害、无污染。 （ 6） 料经过矿质化，养分由无效态和缓效态变为有效态和速效态；经过 腐殖化，产生大量腐殖酸，刺激作物生长。 3、 使用 原料 范围 ： 畜禽粪便、作物秸杆、饼粕、糠壳、污泥、工业废渣、废水， 城市有机废弃物、农产品加工废弃料（蔗糖泥、果渣、茶渣、蘑菇渣、酒糟、糠醛渣等）。 4、 菌种 使用数量 ： 一般用量为 5、 原辅料及要求：主要物料：畜禽粪便、果渣、蘑菇渣、酒糟、糠 醛渣、茶渣、污泥等大宗物料，果渣、糠醛渣等酸度高，应提前 调至 右。辅料：米糠、锯末、饼粕粉、秸杆 14 粉等，干燥、粉状、高碳即可。 6、 原辅料配比：主料 辅料 =5:1 7、 水分 控制 ： 水分控制 在 50%手抓物料成团无水滴，松手即散。 8、 操作 方法 ： （ 1） . 按要求将 扩大后的菌种培养基 、主料和辅料全部混合均匀。 （ 2） 堆料高度 1 米，环境温度 15 C 以上。 （ 3） 温升至 60 C 时开始翻倒，每天一次，如堆温超过 65C，再加次翻倒。 （ 4） 温降低，物料疏松，无物料原臭味，稍有氨味，堆内产生白色菌丝。 （ 5） 接使用，生产商品有机肥、生物有机肥、有机无机复混肥、生物有机无机复混肥等。 注意事项 ： 禁止强光曝晒。 碱、易挥发性化学品及杀菌剂混放、混用。 境温度、水分含量等条件，可酌情调整用量。 四、质量控制及检验标准： 15 1、 菌种 ： 使用的微生物菌种应安全、有效，有明确来源和种名。 2、 外观（感官）：粉剂产品应松散、无恶臭味；颗粒产品应无明显机械杂质、大小均匀、无腐败味。 3、 技术指标 : 生物有机肥产品的各项技术指标应符合 下 表的要求。 项 目 剂 型 粉 剂 颗 粒 有效活菌数( ，亿 /g 机质（以干基计）， % 分， % 5.0 大肠菌群数，个/g( 100 蛔虫卵死亡率， % 95 有效期，月 6 4、 生物有机肥产品中 量指标应符合 2004农用微生物菌剂中 规定。 16 5、 若产品中加入无机养分，应明示产品中总养分含量，以（ N+2O）总量表示。 6、 试验方法 ： 样 ： 对每批产品进行抽样检验，抽样过程应避免杂菌污染。 样工具 ： 抽样前预先备好无菌塑料袋（瓶）、金属勺、剪刀、抽样器、封样袋、封条等工具。 样方法和数量 ： 在产品库中抽样，采用随机法抽取。 抽样以袋为单位，随机抽取 510 袋。在无菌条件下，从每袋中取样 200300g，然后将所有样品混匀，按四分法分装 3 份，每份不少于 500g。 验方法 ： 观 ： 用目测法测定：取少量样品放在白色搪瓷盘（或白色塑料调色板）中，仔细观察样品的形状、质地，应符合 要求。 效活菌数测定 ： 应符合 2004农用微生物菌剂中 规定。 机质的测定 ： 应符合 25 2002 中 规定。 17 分测定 ： 应符合 2004农用微生物菌剂中 规定。 测定 ： 应符合 2004农用微生物菌剂中 规定。 大肠菌群数的测定 ： 应符合 2004肥料中粪大肠菌群的测定的规定。 虫卵死亡率的测定 ： 应符合 2004肥料中蛔虫卵死亡率的测定的规定。 s、 测定 ： 应符合 8877 2002 中 规定。 +2O 含量测定 ： 应符合 25 2002 中 规定。 7 检验规则 ： 验分类 ： 厂检验（交收检验） ： 产品出厂时，应由 质量检验部门按 上 表进行检验，检验合格并签发质量合格证的产品方可出厂。出厂检验时不检有效期。 18 式检验（例行检验） ： 一般情况下，一个季度进行一次。有下列情况之一者，应进行型式检验。 a) 新产品鉴定； b) 产品的工艺、材料等有较大更 改与变化； c) 出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时； d) 国家质量监督机构进行抽查。 定规则 ： 标准中产品技术指标的数字修约应符合 170的规定；产品质量合格判定应符合 250 中修约值比较法的规定。 下列任何一条款者，均为合格产品 ： a) 产品全部技术指标都符合标准要求； b) 在产品的外观、 、水分检测项目中，有 1 项不符合标准要求，而产品其它各项指