微生物肥料与土壤修复--2016.7.18多伦

1、微生物肥料与土壤修复,李松伟 2016.7 多伦,提 纲,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,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

2、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,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

3、，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,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

4、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,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,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,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

5、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15 cm 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

6、排直径为1.25cm,中心距为30 cm 的通气孔,气孔可向上亦可向下。,（3）通气条垛堆肥,（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

7、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,（4）容（反应）

8、器堆肥,d、滚筒式： 带一定斜度的滚筒，以大约6 RPM 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,堆肥工艺 推荐堆肥模式,温度,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,3、堆肥发酵的影响因素,四、微生物肥料土壤修复,

9、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。,（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

10、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

11、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,5、生态修复不可或缺的“活”工具,（1）关键因素,（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 改善土壤结构，增强土壤蓄水通气性 提高土壤的保肥性和对酸、碱的缓冲性 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,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。,（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