1、微生物肥料與土壤修復,李松偉 2016.7 多倫,提 綱,一、微生物肥料概述,1、微生物肥料定義 一類含有活微生物的特定制品，應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，能夠獲得特定的肥料效應，在這種效應的產(chǎn)生中，制品中活微生物起關鍵作用，符合上述定義的制品均應歸入微生物肥料。 陳華癸教授，華中農(nóng)業(yè)大學 含有特定微生物活體的制品，應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，通過所含微生物的生命活動，增加植物養(yǎng)分的供應量或促進植物生長，提高產(chǎn)量，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)及農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。 國家標準（GB20287-2006）,2、微生物肥料分類,在登記管理上劃分,微生物菌劑(簡稱菌劑類產(chǎn)品)：9個品種 微生物肥料類(簡稱菌肥類產(chǎn)品)：2個品種 菌劑類包括：根瘤

2、菌菌劑、固氮菌菌劑、溶磷菌劑、硅酸鹽菌劑、光合細菌菌劑、有機物料腐熟劑（秸稈、糞便）、促生菌劑、復合菌劑、菌根菌劑和生物修復菌劑（農(nóng)藥殘留降解、克服作物重茬） 菌肥類包括：生物有機肥（菌+有機質(zhì)/肥）和復合微生物肥料（菌+無機養(yǎng)分）,微生物菌劑,二、微生物肥料作用機理,提供或活化養(yǎng)分功能； 產(chǎn)生促進植物生長活性物質(zhì)； 改善作物品質(zhì)、提高作物產(chǎn)量； 促進有機物料腐熟； 增強作物抗逆性，減少病蟲害發(fā)生； 改良和修復土壤，豐富土壤微生物群落。,1、提供或活化養(yǎng)分功能,微生物制劑中微生物的代謝活動可產(chǎn)生赤霉素、細胞分裂素、酚類化合物及其衍生物等植物激素，也可產(chǎn)生煙酸、泛酸等酸性物質(zhì)以及維生素等活性物質(zhì)

3、，這些物質(zhì)能夠起到促進作物生長的作用。,2、產(chǎn)生促進植物生長的活性物質(zhì),4、促進有機物料腐熟,促進有機物料發(fā)酵腐熟，秸稈還田 (除臭、縮短發(fā)酵時間、定向腐熟),降解有害物質(zhì)：降解土壤中殺菌劑、殺蟲劑、除草劑，減輕農(nóng)藥殘留危害；通過降解外來有害污染物，起到凈化土壤的作用。 改善土壤結構：減少化肥投入，從而減少過量施用化肥對土壤團粒結構的破壞；增加作物的根系量。,5、增強作物抗逆性，減少病蟲害發(fā)生,減輕作物病蟲害發(fā)生（病情指數(shù)） 提高作物抗倒伏、抗旱、抗寒 克服作物連作障礙等方面的能力,6、改良和修復土壤，豐富土壤微生物群落,降解有害物質(zhì)：降解土壤中殺菌劑、殺蟲劑、除草劑，減輕農(nóng)藥殘留危害；通過降

4、解外來有害污染物，起到凈化土壤的作用。 改善土壤結構：減少化肥投入，從而減少過量施用化肥對土壤團粒結構的破壞；增加作物的根系量。,三、微生物肥料堆肥發(fā)酵,1、有機肥(復混肥)生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié),堆肥是微生物在好氧狀態(tài)下的活動過程，在堆體內(nèi)維持足夠的氧氣。,2、堆肥發(fā)酵類型,特點：1、沒有機械攪拌,需混入大量的調(diào)理劑增加孔隙率,保證通氣; 2、缺氧產(chǎn)生臭氣及有機質(zhì)瀝出液； 3、堆體內(nèi)某些區(qū)域溫度偏低,發(fā)酵不完全； 4、由于氧氣濃度和溫度較低,靜態(tài)堆肥耗時較長。,（1）靜態(tài)堆肥,翻拋條垛堆肥：物料被堆成寬3-6米、高1-3.6米的窄條,借助翻拋機進行腐熟分解;,（2）翻拋條垛堆肥,翻拋的功能： 為條垛

5、心部補氧； 使心部及外層物料充分混合加快發(fā)酵進程； 恢復內(nèi)部孔隙率,促進氣流循環(huán)； 粉碎物料,增加顆粒表面積； 使堆體外層的野草種子、細菌、幼蟲，移到堆體內(nèi)部的高溫區(qū)，增強殺滅效果； 降低堆體溫度，散失水分和臭氣。,通氣條垛堆肥:物料被堆成寬3米、高1.5米的窄條,借助下部的通氣管道提供氧氣進行腐熟分解，分為自然通風和強制通風。 堆體下部鋪設15 - 20cm厚的成品堆肥、秸桿或泥煤,作為墊料,防止熱量散失并吸收瀝出液; 堆體表面覆蓋15 cm 厚的成品堆肥或泥煤,防止熱量散失、昆蟲侵入、維持水份并減少氣味; 通氣管道置于墊料與堆體之間, 管道直徑10cm,管道間距30-45cm ;管道上打二

6、排直徑為1.25cm,中心距為30 cm 的通氣孔,氣孔可向上亦可向下。,（3）通氣條垛堆肥,（3）通氣條垛堆肥,被動通氣條垛堆肥,強制通氣條垛堆肥,容（反應）器堆肥：物料被置于建筑物、容器或反應器內(nèi), 借助強制通風和機械翻拋，使物料進行腐熟分解。 包括: 倉式（隧道）、槽式、塔式、滾筒式,（4）容（反應）器堆肥,a、倉式（隧道）堆肥： 倉體可由木材、混凝土或其它材料制成; 通常在下部布置有多條帶孔的管道，強制供氣，以避免頻繁裝卸混合; 料層可以加高,但容易壓實物料,造成堆體缺氧; 通常建造一組料倉,通過換倉促進混合、加快發(fā)酵進程; 底部可做成斜坡,便于搜集瀝出液; 料倉通常建在屋內(nèi),便于控制

7、溫度與氣味;,b、槽式堆肥： 料槽為混凝土結構,尺寸可達6米寬、 3米高、 50米長; 通常配有通風系統(tǒng)和瀝出液收集溝; 翻拋機在槽頂?shù)能壍郎弦苿?、翻拋、混?恢復堆肥的孔隙率; 原料從一端進入,在翻拋機的推動下從另一端排出; 沿長度方向,物料處于不同發(fā)酵階段,所以要分區(qū)供氣; 可建成連壁槽,在移行機的幫助下,各槽共用一臺翻拋機。,（4）容（反應）器堆肥,c、塔式堆肥： 物料從塔頂喂入,自上而下移動,塔底配有出料機構,將發(fā)酵過的物料卸出; 每天從塔頂加入等體積的原料; 塔底配有供氣系統(tǒng)提供足量的氧氣; 臭氣從塔頂收集后進行處理; 后腐熟可在第二級塔內(nèi)進行,也可通過條垛方式進行,（4）容（反應）

8、器堆肥,d、滾筒式： 帶一定斜度的滾筒，以大約6 RPM 緩慢速旋轉(zhuǎn); 空氣從出料口進入,與物料逆向流動,在入料口排出,其間逐漸升溫，使原料很快達到發(fā)酵溫度; 通過調(diào)整滾筒傾角或轉(zhuǎn)速,物料在滾筒內(nèi)停留大約3-6 天; 滾筒通常分三個區(qū)域,內(nèi)部物料每天前移一個區(qū)域,最后一級排出; 滾筒內(nèi)部可保留10-15%的堆肥,作為新原料的接種體; 由于物料停留時間較短，二次腐熟前需要篩分。,（4）容（反應）器堆肥,堆肥工藝 推薦堆肥模式,溫度,有機質(zhì)降解: 最高降解率發(fā)生: 43 -65 殺滅病菌, 昆蟲和野草種子: 55oC ，3天,3、堆肥發(fā)酵的影響因素,3、堆肥發(fā)酵的影響因素,四、微生物肥料土壤修復,

9、1、土壤修復定義 土壤修復是針對土壤的不良性狀和障礙因素，采取相應的物理或化學措施，改善土壤性狀，提高土壤肥力，增加作物產(chǎn)量，以及改善人類生存土壤環(huán)境的過程。,（1）為什么要進行土壤修復？,我國化學農(nóng)業(yè)難以持續(xù)，化學農(nóng)藥利用率不到30%,污染環(huán)境、影響食品安全;化肥當季利用率30%,碳銨利用率不足20%，尿素利用率不足60%，磷肥利用率不足20%，鉀肥利用率僅為45%左右,污染水體、大氣，影響土壤生態(tài)。,1,修什么？,2,復什么？,2、土壤生態(tài)修復目的,（1）陸地生物（食物）鏈運動,（2）土壤生態(tài)結構與修復量化目標,結構 決定 功能,（3）土壤生態(tài)修復對象與實質(zhì), 可操作對象：土壤、水體與生物

10、鏈。 生態(tài)資源 陽光、空氣、水、礦/土；植物、動物、微生物。 修復對象與實質(zhì) 1. 生物棲息場所非生物因子 （礦質(zhì)/土壤、水體等生物載體） 2. 修復非生物因子與生物因子（植物、動物、微生物）相互依存的宏觀與微觀自然關系，集中體現(xiàn)在生物（食物）鏈，實現(xiàn)生物多樣性。,（4）土壤生態(tài)修復對象、過程與目的,宏觀始態(tài) 結構與機能被損害,微觀過程 生態(tài)機能,宏觀終態(tài) 具有生態(tài)機能,3、土壤物理修復,4、土壤生態(tài)微觀結構修復,（1）土壤團粒化結構及其形成,團粒結構對土壤肥力的作用 協(xié)調(diào)水分和空氣。 調(diào)節(jié)土壤有機質(zhì)中養(yǎng)分的消耗和積累。 穩(wěn)定土壤溫度，調(diào)節(jié)土熱狀況。 改良耕性和有利于作物根系伸展。,（2）土壤

11、團粒化形成的必要條件,腐殖質(zhì) 膠體物 （來自植物根系的碳水化合物）,材料與加工,微生物 生命活動產(chǎn)生代謝物加工（分解/合成）有機質(zhì),5、生態(tài)修復不可或缺的“活”工具,（1）關鍵因素,（2）土壤有機質(zhì)（腐殖質(zhì)）,對提高土壤肥力的作用 提供植物和微生物需要的養(yǎng)分 N，P，K， 促進植物生長發(fā)育 促進土壤微生物活動 改善土壤結構，增強土壤蓄水通氣性 提高土壤的保肥性和對酸、堿的緩沖性 減輕重金屬和農(nóng)藥的危害,（3）土壤生態(tài)微生物菌群,（4）土壤生態(tài)修復系統(tǒng)工具,6、微生物肥料在土壤修復中的效能,細菌芽孢生產(chǎn) 真菌孢子生產(chǎn) 功能材料加工,施入土 壤根部,像巨量的“地下工作者”在土壤根際環(huán)境中自動生產(chǎn),微生物肥料,（1）初級代謝物,與菌體生長相伴隨的產(chǎn)物、對菌體生長、分化和繁殖是必須的氨基酸、核苷酸、維生素、糖類等； 菌體對其合成反饋控制嚴密，一般不過量積累； 能夠發(fā)揮土壤修復效能，改善土壤結構，促進植物生長。,（2）次級代謝物,微生物生長到穩(wěn)定期前后，以初生代謝物為前體，合成復