生物有机肥的生产与应用研究

生物有机肥的生产与应用研究第1页/共26页生物有机肥可作为良好的土壤修复材料

目前全球约有1965.0万km2的面积受到各种形式土壤退化的影响，土地退化给人类的可持续发展带来了巨大的压力。我国土地退化尤为严重，根据最新第2次土地退化遥感调查结果表明，全国现有的土地退化面积为356.0万km2。严重的土地退化使生态环境不断恶化，加剧土地资源危机，已成为严重的社会问题

治理土壤退化补充土壤有机质（腐殖质）补充土壤有益微生物以生物有机肥为载体第2页/共26页农业生产为有机肥制造提供了丰富的原材料我国农业生产除提供丰富的粮食、油料及其他一些工业原料外还生产出了大量的有机残余物，如秸秆、根叶等。这些残余物如果处理不当将造成能源物质的流失并造成环境污染。我国规模化、集约化畜禽养殖业的迅速发展，产生了大量的畜禽粪便，对环境造成了严重的污染。对于农业残余物和畜禽粪便的最好的处理办法就是把他们制成有机肥还田，这样既可以避免污染环境，同时也改善了土地的能量和物质流动。若把未腐熟的秸秆和畜禽粪便施入农田，不仅会消耗作物根际土壤中的氧，产生高温灼伤作物根系，同时还会产生低分子量的有害物质、引入各种病原菌，甚至造成地表水和地下水的污染，因此在施用前对它进行无害化和腐熟化处理十分必要。这就要求用现代生物技术对它们进行发酵处理，将他们制成生物有机肥。第3页/共26页生物有机肥的作用机理

生物有机肥是以畜禽粪便、城市生活垃圾、农作物秸秆、农副产品和食品加工产生的有机废弃物等为原料，配以多功能发酵菌种剂，使之快速除臭、腐熟、脱水，再添加功能性微生物菌剂，如固氮、解磷、解钾的菌剂，加工而成的含有一定量功能性微生物的有机肥料。微生物的作用过程：有益微生物进入土壤后，在生长繁殖过程中产生大量的次生代谢产物，这些产物能够促进土壤团粒结构的形成使土壤变得疏松、绵软、保水保肥性能增强，水、气、热更加协调，而且生物肥内功能性微生物具有解磷、解钾和固氮的作用，为农作物生长提供营养物质。有机质的转变过程：有机肥料施入土壤后向两个方向转化，一是复杂的有机质分解为简单的化合物，最终变成无机化合物，即矿质化过程；二是有机质矿化过程形成的中间产物合成为比较复杂的化合物，即腐殖化过程。定义作用机理第4页/共26页实验方案实验思路确定发酵材料确定发酵菌种发酵生产生物有机肥确定控制因素：C/N比、温度、通气量、含水量施用到土壤中检测效果检测好氧细菌总数、放线菌、固氮菌、氨化细菌、硝化细菌反馈调节发酵材料和菌种配方第5页/共26页实验方案

生物有机肥的生产采用条垛式发酵系统

实验配方第6页/共26页实验方案牛粪：它是发酵的主要原材料，它的成分复杂且因牛的食料的不同而呈现差异，一般来说含水量60%-70%、含氮量在1.7%左右，C/N为8-26.粗糠及细糠：粗糠主要成分是纤维素，粗糠的元素含量为：C：56%N：0.64%P：0.02%。细糠除纤维素外还含有一定的淀粉和蛋白质，细糠的元素含量为：C：54%N：0.91%P：0.18%。它们主要为微生物提供碳源，并且起到调节材料的C/N比和除臭的作用。粉煤灰：它的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等，此外，还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。碳、氢、氧是煤炭有机质的主体，占95％以上。它经过发酵菌剂的分解作用后可为发酵微生物提供碳源,氮源，磷源，此外它还有一定的除臭作用。尿素及碳铵：碳铵化学式为NH4HCO3，碳铵是氮源提供物质，其碳含量为17.1%，氮含量为20.0%。尿素化学式为CO(NH2)2它也是氮源提供物质，其氮含量为46.67%。它们为发酵微生物提供氮源，同时也可以为肥料增加一定的氮素。硫酸镁钾：为发酵微生物提供钾元素及镁元素。材料说明第7页/共26页实验方案复合腐杆菌剂：它是一个复合微生物群体，腐杆菌剂中的菌种主要有：丝状真菌、酵母菌、放线菌和细菌四大类。丝状真菌能分泌多种代谢产物，对含有纤维素的物料具有一定的分解作用。酵母菌分解营养物质，促进物质转化。放线菌能分泌有机酸、生理活性物质和抗菌素，抑制病原菌的发生蔓延，还能参与土壤中氮磷等化合物的转化，对作物具有促生，抗病和肥效作用。细菌以芽孢杆菌为主，能转化环境中的营养物质为作物所用。它的接种量为牛粪和粗糠、细糠总量的3.0‰.L.P.K菌剂：具有解磷、解钾作用，它可分解粉煤灰，释放其中的碳源，氮源，磷源及钾元素，以供其他发酵微生物使用。将它发酵扩大培养后，施入土壤中可以发挥解磷、解钾的功能。它的接种量为粉煤灰总量的1.0‰.永佳菌液：起到活化其他菌种的作用。材料说明第8页/共26页实验方案生物有机肥的效果检测实验土样第9页/共26页实验方案好氧细菌计数：实验方法第10页/共26页实验方案放线菌计数：第11页/共26页实验方案固氮菌计数第12页/共26页实验方案氨化细菌分析------采用稀释培养法第13页/共26页实验方案硝化细菌分析--------采用稀释培养法第14页/共26页实验方案步骤：说明：显微镜放大倍数：目镜16倍，目镜40倍，总放大倍数640倍。血球计数板用50%硫酸+8%重铬酸钾浸泡处理。计算公式为：每克干土含菌量=（数到的菌体总数）÷（80×2.5×10-7ml×10-2g/ml×干土百分数）校镜制片计数计算显微镜计数第15页/共26页实验数据分析

小堆实验发酵温度变化图

Smallexperimentalreactorfermentationtemperaturemap发酵温度变化第16页/共26页实验数据分析

大堆实验发酵温度变化图

Batchesfermentationtemperaturechartexperimental第17页/共26页实验数据分析好氧菌计数相对变化率：自贡土样：10cm处为85.0%，20cm处为40.5%南充土样：10cm处为13.7%，20cm处为70.3%相对变化率=（施肥土样菌数－未施肥土样菌数）÷未施肥土样菌数×100%）

平板计数第18页/共26页实验数据分析放线菌计数相对变化率：自贡土样的10cm和20cm的相对变化率为76.2%和45.4%；南充土样的10cm和20cm的对比差异为70.5.3%和63.8%第19页/共26页实验数据分析固氮菌计数相对变化率：自贡土样10cm和20cm处的相对变化率为139.3%和65.6%；而南充土样10cm和20cm处的相对差异为50.6%和18.2%第20页/共26页实验数据分析

氨化细菌分析

硝化细菌分析液体培养法第21页/共26页实验数据分析

显微镜计数数据

Microscopecountdata显微镜计数第22页/共26页实验结论生物有机肥应用于土壤修复时需要同时补充有机质（腐殖质）和土壤有益微生物，采用牛粪作主要原材料，配以粉煤灰、糠、化肥、硫酸镁钾等，接种复合腐杆菌剂和L.P.K菌剂后发酵制生物有机肥能满足富含腐殖质和微生物的要求，发酵产物含菌量为8×107个/g，超过国家规定的标准2×107个/g。用牛粪等发酵制造生物有机肥时采用以下工艺条件：将原材料C/N比调为30:1左右，含水率调为60%，复合腐杆菌剂接种量为有机质的3.0‰，L.P.K菌剂的接种量为粉煤灰的1‰，发酵效果较好。施用生物有机肥可以增加土壤微生物数量，从实验数据可以看出施肥后土壤的好氧细菌总数、放线菌、氨化细菌、硝化细菌、固氮菌的数量都有所增加。在实验数据范围内，好氧细菌平均增加52.5%，放线菌平均增加63.2%，固氮菌平均增加68.3%。从数据可以看出固氮菌能在施用生物肥的土地上良好的繁殖发育，故生产生物有机肥是可以适当多添加些固氮菌。第23页/共26页参考文献高宝岩，隋华，吕伟等.生物肥料的作用特性及应用前景浅析.天津农林科技，2000(l):27一28。耿冬梅，宣世伟.高温好氧菌群用于接种垃圾堆肥的实验研究.上海环境科学，2003，22(10):699一701.顾希贤，许月蓉.垃圾堆肥微生物接种实验.应用与环境生物学，1995，1(3):274-278李南，李涛.微生物肥料及其在农业生产中的应用.四川农业科技，2001，3:31张海燕,张旭东,李军,等.土壤微生物量测定方法概述[J].土壤微生物学杂志,2005，25（4）邵玉琴.恢复草地和退化草地土壤微生物类群数量