《生物肥料》PPT课件.ppt

生物肥料学 第一章绪论 肥料微生物肥料及其作用微生物肥料的发展历史与现状 必需元素的种类 目前已经发现并已得到公认的植物必需元素共有16种 C H O N P K Ca Mg S Fe B Mn Zn Cu Mo Cl 大量元素 macro element 9种 在植物体内的含量一般高于1 1000 微量元素 micro element 7种 在植物体内的含量一般低于1 1000 中量元素 大量元素 Minerals 肥料在作物生产中的作用 正常 缺磷 缺钾 缺氮 缺镁 施肥对农业生态环境的影响 正面影响增加农作物产量 改善农产品品质 提高地力 改良土壤 重要的减灾措施 净化空气 增加有机质 增加 平衡养分 矫正pH 洪涝 冻害 增加CO2同化量1吨养分消耗24吨CO2 同时释放18吨O2 可供36人呼吸一年 一棵树的价值 50a 200 31 250 62 500制造O2 防止空气污染 防止水土流失 增加土地肥力 68 750 促进生物多样性 创造动物蛋白 31 250 2 500 196 250 一 肥料与化学肥料 肥料 用于提供 保持或改善植物营养和土壤物理 化学性能以及生物活性 能提高农产品产量 或改善农产品品质 或增强植物抗逆性的有机 无机 微生物及其混合物料 肥料的分类 无机肥料 化学肥料 有机肥料微生物肥料 化学肥料 指工业生产的一切无机肥及缓效肥 可以提供给植物一种或几种营养元素 包括氮 磷 钾 复合肥等 特点 养分含量高 增效迅速 河南省是国家的大粮仓 河南省粮食总产量连续5年超千亿斤 连续7年创历史新高 连续11年居全国首位 为国家粮食安全作出了重要贡献 我校郭天财教授陪同总理温家宝在河南调研旱情 郭天财教授陪同省委书记卢展工察看麦田管理工作 回良玉副总理听取郭天财教授小麦生产情况汇报 据联合国粮农组织统计 化肥对粮食的贡献率约占40 我国能以占世界7 的耕地养活占世界22 的人口 应该说化肥在其中起了重要作用 中国化工专家冯元琦说 中国人多地少 保障粮食安全是长期战略任务 而它的关键之一是解决好肥料问题 氮肥使用情况 NitrogenousFertilizersConsumption Mt 2002年 世界 84 746 304中国 25 430 1471 3 4 FertilizerConsumption ValueIndexofCropProduction RelationshipbetweenValueindexofcropproductionandfertilizerconsumptionperarablehectarein41countries FAO 肥料在作物生产中的作用 从1980 1995年的十几年间 化肥施用总量增加了183 1 年均递增率达7 2 1995年化肥总施用量约达3600万t 而同期粮食总产只增加了46 6 年均递增率仅为2 7 我国氮肥施用及粮食生产 万吨 20年氮肥施用量增加了近2 7倍粮食产量增加近1 3倍 虽然中国耕地仅占世界耕地的7 但却使用了世界35 的化肥 氮肥平均利用率可达50 60 我国N肥平均利用率为35 0 远低于世界平均水平 单位面积用量为世界平均水平的3倍 我国已经成为世界上最大的氮肥生产国和施用国 危害 能源消耗加重环境污染严重土壤肥力下降农产品品质下降 过量施用氮肥的负面影响 十一五 期间 我国节能减排目标是单位国内生产总值能耗降低20 主要污染物排放总量减少10 节能减排 减少能源浪费和降低废气排放 十二五 到2015年 全国SO2的排放总量将比2010年减少10 而COD的排放总量将比2010年减少5 到2030年全球二氧化碳排放量将达到402亿t 全球气温将上升6 将导致气候大规模变化 给地球带来无法弥补的损失 BP公司发布 2010年世界能源统计 2009年我国一次能源消费量达到31 1亿t标煤 已超过美国成为世界第一大能源消费国 在2009年全球温室气体排放量下降的同时 中国化石燃料产生的CO2排放量仍比2008年增加了9 达到75亿t 成为第一个CO2排放量超过70亿t的国家 到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40 45 作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划 氮肥生产向大气排出的CO2达到2亿t 占我国温室气体CO2当年排放量的1 10 生产1吨氮肥需消耗1 4吨标准煤 全国氮肥利用率每提高1个百分点 就可减少氮肥生产环节的能源消耗250万吨标准煤 可节约7 5亿元 N2 N2O NO NH3 N肥去向 Undergroundwater Soil 十二五的排放控制指标 COD SO2 氨氮 氮氧化物 硝酸盐污染 亚硝酸盐为致癌物质地下水污染 水体富营养化蔬菜含量超标 土壤板结 肥力下降 农产品的品质下降 农产品中硝酸盐含量与氮肥施用的关系 NO3 NO2 Dangerous 施用氮肥可使胡萝卜 卷心菜 马铃薯等硝酸盐含量提高0 5 1 5倍 玉米 黑麦草等提高1 3 39倍 植物积累硝酸盐的能力 叶菜类 根菜类 瓜果类 禾本科牧草 豆科牧草 茎 叶 根 种子 部分国家和地区磷矿 肥 中镉含量 mg kg 施肥与重金属污染 生态农业 农业生产以土壤自身的肥力为前提 减少化学物质的输入 避免喷洒农药和除草剂 采用生物防治病虫害和人工除草 改善作物品质 维护人类健康 促进环境保护 绿色食品 遵循可持续发展原则 按照特定生产方式生产 经专门机构认证 许可使用绿色食品标志的无污染的安全 优质 营养类食品 由于与环境保护有关的事物国际上通常都冠之以 绿色 为了更加突出这类食品出自良好生态环境 因此定名为绿色食品 化肥 可持续发展 环境友好型 生态农业 绿色食品 观点 A Carrel 美国 第一个医学诺贝尔奖获得者 化学肥料只能提高作物产量 却无法弥补土壤中日益枯竭的 全部元素 A Voisin 法国 农学家 化学肥料是人类近代史上最伟大的发明之一 但如果我们只考虑利用 而不注意保持土壤及农产品的生物品质 势必将人类引向灾难之路 Nicholas 美国 著名医生 只有肥沃的土壤 才有人类永久的财富 A Howard 英国 有机农业倡导者 没有良好的土壤就没有人类健康的身体 主张用有机肥改良土壤 福岗 日本 自然农业倡导者 没有肥沃的土壤 就没有营养丰富的食品 也就没有健康的身体 Shelton 美国 著名医生 我们要改善食物营养 一定要包括改良土壤在内 有机肥料 绿色食品主要的养分来源 主要指各种动物和植物残体等 经过一定时期发酵腐熟后形成的肥料特点 原料来源广 数量大 养分全 含量低 肥效迟而长 须经微生物分解转化后才能为植物所吸收 改土培肥效果好 改善土壤理化性质 保持和提高土壤肥力 品种 绿肥 人粪尿 厩肥 堆肥 沼气肥和废弃物肥料等 主要有机肥料 堆肥 artificialmanure 是以植物残体为主 加入一定量人 畜粪尿和草木灰或石灰 土等混合堆积 经微生物分解而成的农家肥 常作基肥施用 沤肥 waterloggedcompost 是指以植物残体为主 加入一定量的人畜粪尿 绿肥 石灰 河泥 塘泥 生活垃圾等物料混合 在淹水条件下 经嫌气微生物分解而成的农家肥料 沤肥在沟 塘中挖出后 经过适当日晒或冬冻后再施用 沤肥宜作基肥 厩肥 animalmanure 指以家畜粪尿为主与褥草等混合积制的农家肥料 厩肥必须要经过一段时间堆制腐熟后才能使用 厩肥常作基肥使用 在配施化肥时可适当减少磷 钾肥比例 人粪尿含氮较高 而磷钾少必须腐熟后以消灭病菌或用药剂杀虫灭菌 饼肥是各种油料作物种子经压榨式浸提去油后的残渣 用作基肥时 将饼肥碾碎施用 一般宜在播种前或苗木需肥期前2 3周施入 做追肥施用时必须经过腐熟 才有利于肥效的发挥 饼肥不宜在播种时施用 因在土壤中分解会产生高温和生成甲酸 乙酸 乳酸等有机酸 对种子发芽及幼苗生长均有不利的影响 泥炭与腐殖酸肥料 定义 是沼泽地植物残体经长期淹水积累形成的一种较为稳定的有机物堆积层 施用 分解程度低的泥炭 宜于作牲畜垫圈材料或苗床床面覆盖物 分解程度较高的泥炭宜用于制造堆肥 颗粒肥料及苗木育苗营养钵的材料 分解程度差的强酸性泥炭 可用作某些喜酸树种育苗时改良碱性土壤的材料 分解程度高而酸度低的泥炭 开采后经自然风化可直接作肥料使用 但肥效较差 泥炭 泥炭 用作育苗或栽培基质 定义 是以泥炭 褐煤 风化煤等为主要原料 加入一定量的氮 磷 钾和某些微量元素所制成的肥料 如腐殖酸钠 腐殖酸钾 腐殖酸复合肥料等 简称腐肥 施用 可作基肥和追肥 也可用来浸种 腐殖酸类肥料 沼气肥 定义 是植物性有机物和动物性有机物在沼气池内经嫌气微生物甲烷细菌等发酵 制取沼气后的残留物 又称沼气发酵肥 施用 沼气肥可作基肥 沼渣 和追肥 沼液 绿肥 定义 凡用作肥料的绿色植物体称为绿肥 施用 绿肥的施用一般分为直接翻耕和堆沤后施用两种 紫云英 三叶草 紫花苜蓿 合欢 二 微生物肥料及其作用 概念 又称生物肥料 是以活微生物的生命活动导致作物得到特定肥料效应的一种制品 陈华癸院士指出 所谓微生物肥料 是指 一类含有活微生物的特定制品 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 狭义的微生物肥料 通过其中微生物的生命活动增加植物营养元素的供应量 包括土壤和生活环境中植物营养元素的供应总量 导致植物营养状况的改善 进而提高作物的产量 代表 根瘤菌肥料 广义的微生物肥料 通过其中的微生物的生命活动 不但能提高植物营养元素的供应量 还可以通过产生植物生长刺激素 促进植物对营养元素的吸收利用和对某些植物病原物的致病作用产生拮抗效应 进而达到减轻农作物病虫害 提高作物产量和改善作物品质的目的 PGPR plantgrowthpromotingrhizobacteria 微生物肥料的作用 增加土壤肥力 主要功能产生多种生理活性物质刺激调节植物生长提高植物的抗逆 抗病能力减少化肥施用量 提高作物品质 生物肥力 化学肥力和物理肥力组成的土壤肥力三组分间的相互关系 微生物肥料的作用 增加土壤肥力 土壤肥力与3个组分的概念 人工接种微生物 即使用微生物肥料 是维持和提高土壤肥力的有效手段 在我国现有栽培与管理 过分使用化肥 复种指数高 不合理使用农药等 下是必不可少的 生物肥力核心 土壤微生物 组成 数量和功能 生物种群的多样性 表现在生物肥力形成和作用的过程是由多种生物参与的综合效果 动态性 测定值随着时间而变化 生物肥力特点 微生物参与了土壤养分转化和循环的重要过程 分解有机物和动植物残体 释放养分 转化复合物的化学形态 改变其有效性 分解杀虫剂和除草剂等 产生抗生素或其他拮抗特性维持生态平衡或拮抗土传病害 产生黏合物质利于土壤胶体和团粒结构形成 通过共生等作用 如根瘤菌共生固氮和菌根真菌 为植物提供营养 微生物肥料的作用 产生多种生理活性物质刺激调节植物生长 植物激素类物质 生长素 赤霉素 细胞分裂素 脱落酸 乙烯和酚类化合物及其衍生物有机酸 螯合作用 酸溶作用 生理活性物质 可以促进作物生长 水杨酸 合成螯铁蛋白 铁载体 激素 可诱导开花 诱导植物产生系统获得性抗性核酸类物质 核酸降解物可以促进根系对磷钾的吸收 还可以增强植物的光合作用 微生物肥料的作用 提高植物的抗逆 抗病能力 产生铁载体 抗生素 系统防卫酶 如几丁质酶破坏真菌的细胞壁而抑制病原真菌的生长 等抑制细菌或真菌性病害 提高植物的抗旱性 抗盐碱性 抗极端温度和对重金属毒害的抵抗能力 提高宿主植物的逆境生存能力 如 荧光假单胞菌中产生的铁载体可以在缺铁的环境中优先利用铁 抑制其他病原微生物对铁的吸收铜绿假单胞菌可以通过位于质粒上的mer基因的作用吸收环境中的汞 减少汞对植物的危害 VA菌根真菌肥料有一定的抗旱能力 微生物肥料的作用 减少化肥施用量 提高作物品质 微生物肥料施用后可以减少化肥的施用量 如使用根瘤菌肥料可以减少豆科作物化肥的用量 不仅可以节约能源 还可以减轻环境污染 很多研究还表明 使用微生物肥料后可以有效提高作物品种 提高作物总蛋白质 糖和维生素等的含量 微生物肥料符合当前有机农业和绿色农业发展方向 微生物肥料既有有机肥的长效 又有化肥的速效 还有自身的增效 是一种保护生态环境 维护人类健康的理想肥料 是生态农业的基石 但必须明确指出的是 目前微生物肥料只能部分代替化肥 而不能全部代替化肥 微生物肥料 生态农业的基石 三 微生物肥料的发展历史与现状 发展历史 1888 荷兰Berjerlinck首次得到根瘤菌的纯培养1889 波兰Prazmowshi用根瘤菌纯培养物接种豆科植物形成了根瘤 回接成功1895 法国Nobbe第一次研制并在欧美推广纯培养的根瘤菌制剂 Nitragin 专利产品 从此开辟了微生物肥料的新产业 1937 前苏联推广应用固氮菌肥料 开始了自生固氮菌肥料的应用 随后又推出 Phosphbakterin 菌剂是Bacillusmegateriumvarphosphaticum 并认为能够提高土壤磷的有效性 从此产生了磷细菌肥料 1976 Dodereiner等在巴西施用Azospirillumbrasilense菌剂 开始了联合固氮菌在谷物上的应用目前 已经有大量的菌剂被不同的国家注册应用 1 20世纪50年代初期在东北和华北进行根瘤菌接种剂的研究和应用 无正规生产企