新型肥料---有机碳肥

1、有机碳肥与现代农业,李群良 广西大学化学化工学院 2015.12.26,第三届液体肥料产业发展论坛,报告内容,碳素重新认识及定位 碳短板及补碳 碳肥及其分类 有机碳肥定义、功能及意义 有机碳肥生产技术及工艺 国内外碳肥生产概况 我们的研究进展及未来发展,植物必需营养元素及可利用形态,17种植物必需元素，C重新定位,植物含 C 55%，HO 34%，NPK11%,植物C与其他植物养分比例,植物营养中的“碳饥饿”,C、 H O、N P K 、Ca Mg S 、Fe Cu Mn Zn Mo Cl B Ni 大中微肥唯缺C（仅气肥用于大棚)，大田C长期缺位。,大气CO2， 300-350ppm 最佳浓

2、度，1000ppm 株间实际浓度，200ppm 自然差距3-4倍！田间差距5倍 ，碳成短板！ 靠天补C-碳饥饿，需肥补！,碳短板严重制约作物养分平衡,最小养分律-木桶理论(缺碳),NPK等元素远远超量，而C却得不到补充，造成养分极不平衡，作物产量无法提高、品质无法改善！,有机质含量是土壤肥沃程度的指标,有机质,土壤肥沃程度分类图,富线,良线,红线,贫线,危线,%,5,4,3,2,1,（松土）增O2,C,碳吸收通道？,几乎所有教科书都认为：碳元素通过植物叶片光合作用而获得！ 事实上，植物存在多种方式和途径吸收碳元素！,碳素吸收“二通道”,两种原料（CO2，有机碳）比较,光,（时、强）,合成少,有

3、机碳 （跳过光合作用，节能）,+NPK,合成多,无机 - 有机,+NPK,1. 天补 - 缺碳+受制于光,2. 肥补 有机碳 少 受制于光,有机碳形成碳骨架、节能 、高效！,有机碳-无机碳的对比,碳肥定义及其分类,碳肥是指能为作物提供有效碳素营养的肥料； 按碳素物理形态，可分为气态碳肥、液态碳肥和固态碳肥； 按碳素存在化学性质，可分为无机碳肥和有机碳肥。,气态碳肥,主要是CO2-主要表现在增加光合作用。已在大棚成功应用，获得良好增产效果； 富碳农业概念将工业CO2排放与农业增碳有机联系起来。,液态碳肥,液态碳肥由高浓度有机废水通过生物化工的方法催化控制性降解，释放出大量小分子水溶有机碳加工而成

4、，主要优势： a. 一个新型特大肥料产业 b. 弥补了有机肥的缺陷和应用领域 c. 具有环保和节能减排效应 d. 具有重要学术价值,固态碳肥,固态碳肥-主要由固体有机废弃物经微生物发酵控制性降解形成大量小分子水溶有机碳。,创新路径：有机物料 有机大分子 有机小分子 有机碳肥+微生物,Production of organic carbon fertilizers from organic wastes,Organic waste,Energy,Humification,Compost,Composting,Controlled degradation,Innovative pathway,Or

5、ganic carbon fertilizers,Traditional Aerobic Composting Process,Lignocellulose degradation,有机废弃物控制性降解,商品有机肥理论、标准和工艺的不妥之处：,1. 传统有机肥理论要点：制造“矿化腐殖质”，没有“有机碳养分”的要求。 标准： 有机质含量45% 总养分（N+P2O5+K2O）5% 2. 生产工艺：好氧、高温、翻堆高温烘干 有机质 CO2 + H2O+ M 控制性降解 小分子有机碳,有机碳营养与普通有机肥比较,大分子 活性官能团很少 难直接吸收 有机碳利用率低,普通商品有机肥,有机质有机肥有机营养,

6、有机碳成分匹配-优化（优选好成分-碳链长短、性状、官能团等）,有机营养肥,有机营养肥,小分子 活性官能团多 直接吸收 有机碳利用率高,有机碳肥,无机碳肥,无机碳肥-主要包括H2CO3、CO2、 HCO3- 、CO32- 等,碳酸氢盐的代谢途径,有机碳肥,有机碳肥就是富含植物所需有机养分的肥料，而植物有机养分的有效物质就是植物根系可直接吸收的小分子水溶有机碳。包括以下内涵： a. 小分子，即分子量通常在600 Da； b. 水溶性好，能直接溶于水，可被微生物 或植物吸收利用； c. 有机化合物，含有碳骨架，也可包含N、P等元素。 d. 是一种具有能量的肥料！唯一！,有机碳肥功能,物质性-补碳，构

7、建植物体内各有机成分的必需成分-碳骨架！ 能量性-为作物生长节省了能量-节能！ 营养吸收的组织者-可促进NPK等元素吸收利用！ 可改善作物品质和提高其免疫力！ 是激活土壤微生物的必需口粮！ 环保功能！,有机碳肥生产工艺,正午：未施用液态有机对照（每亩施复合肥40公斤）; 施用液态有机碳肥试验（施肥同对照，每亩加施液态有机碳肥3公斤）,对照：每亩底肥施复合肥50kg；B方案：底肥在对照基础上加施有机碳菌剂40kg；A方案：在B方案基础上喷施2次液态有机碳共400ml,碳循环促进清洁生产和循环经济,液体有机碳肥粒径分布,Fig.13 FTIR spectra in compost,Fig. 14 1H NMR spectra in compost,1: Terminal CH3 and CH2, CH of methylene chains . 2: CH3 and CH2, CH proton to aromatic or carboxyl groups. 3: Protons on carbon to ox