新型肥料---有機碳肥

1、有機碳肥與現(xiàn)代農業(yè)有機碳肥與現(xiàn)代農業(yè)李群良李群良 廣西大學化學化工學院廣西大學化學化工學院2015.12.26第三屆液體肥料產業(yè)發(fā)展論壇第三屆液體肥料產業(yè)發(fā)展論壇報告內容 碳素重新認識及定位 碳短板及補碳 碳肥及其分類 有機碳肥定義、功能及意義 有機碳肥生產技術及工藝 國內外碳肥生產概況 我們的研究進展及未來發(fā)展植物必需營養(yǎng)元素及可利用形態(tài)17種植物必需元素，C重新定位基礎元素大量元素中量元素微量元素 CH、O、 N、P、KCa、 Mg、 S Fe、Cu、Mn、Mo、Zn、Cl、B、Ni與N、P、K分開，不在一個水平！植物含植物含 C 55%，HO 34%，NPK11% 植物植物C與其他植物養(yǎng)

2、分比例與其他植物養(yǎng)分比例植物營養(yǎng)中的“碳饑餓” C、 H O、N P K 、Ca Mg S 、Fe Cu Mn Zn Mo Cl B Ni 大中微肥唯缺C（僅氣肥用于大棚)，大田C長期缺位。 大氣CO2， 300-350ppm 最佳濃度，1000ppm 株間實際濃度，200ppm自然差距3-4倍！田間差距5倍倍 ，碳成短板！，碳成短板！靠天補靠天補C-碳饑餓，需肥補！碳饑餓，需肥補！碳短板嚴重制約作物養(yǎng)分平衡最小養(yǎng)分律-木桶理論(缺碳)NPK等元素遠遠超量，而等元素遠遠超量，而C卻得不到補充，造成養(yǎng)分極不平卻得不到補充，造成養(yǎng)分極不平衡，作物產量無法提高、品質無法改善！衡，作物產量無法提高、品

3、質無法改善！ 有機質含量是土壤肥沃程度的指標有機質含量是土壤肥沃程度的指標 有機質土壤肥沃程度分類圖 富線良線紅線貧線危線%54321 FeCa 碳營養(yǎng)是土壤肥力的基礎物質碳營養(yǎng)是土壤肥力的基礎物質C/N3+B1B1B1B2B2B2B2B2B2B2B2B3 B3B3B3B3B3B3B3B3B3B3B3B3B3B3Mg2+NPZnCaKMnFeB2+有機融合態(tài)礦物營養(yǎng)（生物肥力）微膠質物（腐殖質）（有機酸）（化學肥力）（物理肥力）（松土）增O2C碳吸收通道？ 幾乎所有教科書都認為：碳元素通過植物葉片光合作用而獲得！ 事實上，植物存在多種方式和途徑吸收碳元素！碳素吸收“二通道”氣孔氣孔葉葉肉肉葉綠

4、體葉綠體有機碳養(yǎng)分有機碳養(yǎng)分+ + + 礦礦物營養(yǎng)物營養(yǎng)+水水光能光能CO2O2有機碳養(yǎng)分有機碳養(yǎng)分有機碳養(yǎng)分有機碳養(yǎng)分 +礦礦物營養(yǎng)物營養(yǎng)+水水二通道（事實存在）氣孔氣孔葉葉肉肉葉綠體葉綠體有機碳養(yǎng)分有機碳養(yǎng)分光能光能CO2O2有機碳養(yǎng)分有機碳養(yǎng)分一通道（傳統(tǒng)學說）兩種原料（兩種原料（CO2，有機碳）比較，有機碳）比較 光（時、強）合成少有機碳有機碳（跳過光合跳過光合作用，節(jié)能作用，節(jié)能）+NPK合成多合成多無機無機 - 有機有機+NPK1. 天補天補 - 缺碳缺碳+受制于受制于光光2. 肥補肥補 有機碳有機碳 少少 受制于受制于光光形態(tài) 能耗 補碳途徑 施用范圍 光、碳限制 CO2有機有機

5、碳肥碳肥無機氣態(tài) 需光合能 葉面 大棚 受限制有機固液有機固液 省光合能省光合能 葉面葉面 根根 大棚、大田大棚、大田 不受限制不受限制 有機碳形成碳骨架有機碳形成碳骨架、節(jié)能、節(jié)能 、高效！、高效！有機碳-無機碳的對比 碳肥定義及其分類 碳肥是指能為作物提供有效碳素營養(yǎng)的肥料； 按碳素物理形態(tài)，可分為氣態(tài)碳肥、液態(tài)碳肥和固態(tài)碳肥； 按碳素存在化學性質，可分為無機碳肥和有機碳肥。氣態(tài)碳肥 主要是CO2-主要表現(xiàn)在增加光合作用。已在大棚成功應用，獲得良好增產效果； 富碳農業(yè)概念將工業(yè)CO2排放與農業(yè)增碳有機聯(lián)系起來。液態(tài)碳肥 液態(tài)碳肥由高濃度有機廢水通過生物化工的方法催化控制性降解，釋放出大量小

6、分子水溶有機碳加工而成，主要優(yōu)勢： a. 一個新型特大肥料產業(yè) b. 彌補了有機肥的缺陷和應用領域 c. 具有環(huán)保和節(jié)能減排效應 d. 具有重要學術價值固態(tài)碳肥 固態(tài)碳肥-主要由固體有機廢棄物經(jīng)微生物發(fā)酵控制性降解形成大量小分子水溶有機碳。創(chuàng)新路徑：有機物料創(chuàng)新路徑：有機物料 有機大分子有機大分子 有機小分子有機小分子 有機碳肥有機碳肥+微生物微生物Production of organic carbon fertilizers from organic wastesOrganic wasteEnergy HumificationCompostCompostingControlled degr

7、adation Innovative pathwayOrganic carbon fertilizersTraditional Aerobic Composting ProcessLignocellulose degradation有機廢棄物控制性降解商品有機肥理論、標準和工藝的不妥之處：1. 傳統(tǒng)有機肥理論要點：制造“礦化腐殖質”，沒有“有機碳養(yǎng)分”的要求。 標準： 有機質含量45% 總養(yǎng)分（N+P2O5+K2O）5%2. 生產工藝：好氧、高溫、翻堆高溫烘干有機質 CO2 + H2O+ M 控制性降解 小分子有機碳有機碳營養(yǎng)與普通有機肥比較大分子 活性官能團很少難直接吸收有機碳利用率低 普通

8、商品有機肥 有機質有機質有機肥有機肥有機營養(yǎng)有機營養(yǎng)有機碳有機碳成分成分匹配匹配-優(yōu)化（優(yōu)選好成分優(yōu)化（優(yōu)選好成分-碳鏈長短、性狀、官能團等）碳鏈長短、性狀、官能團等）有機營養(yǎng)肥有機營養(yǎng)肥 小分子小分子 活性官能團多活性官能團多 直接吸收直接吸收 有機碳利用率高有機碳利用率高 有機碳肥有機碳肥無機碳肥 無機碳肥-主要包括H2CO3、CO2、 HCO3- 、CO32- 等 碳酸氫鹽的代謝途徑碳酸氫鹽的代謝途徑有機碳肥 有機碳肥就是富含植物所需有機養(yǎng)分的肥料，而植物有機養(yǎng)分的有效物質就是植物根系可直接吸收的小分子水溶有機碳。包括以下內涵： a. 小分子，即分子量通常在600 Da； b. 水溶性好

9、，能直接溶于水，可被微生物 或植物吸收利用； c. 有機化合物，含有碳骨架，也可包含N、P等元素。 d. 是一種具有能量的肥料！唯一！是一種具有能量的肥料！唯一！有機碳肥功能 物質性-補碳，構建植物體內各有機成分的必需成分-碳骨架！ 能量性-為作物生長節(jié)省了能量-節(jié)能！ 營養(yǎng)吸收的組織者-可促進NPK等元素吸收利用！ 可改善作物品質和提高其免疫力！ 是激活土壤微生物的必需口糧！ 環(huán)保功能！有機碳肥生產工藝固體有機廢棄物、畜禽糞便有機碳菌劑（BFA）建堆半?yún)捬醢l(fā)酵高堆燜干高碳有機肥產品A混合適溫 干燥固體有機碳肥產品B氧化劑、催化劑濃縮有機廢液反應罐液態(tài)有機碳肥產品C化肥混溶器有機碳復混液肥產品

10、D注：在適當環(huán)節(jié)加入功能菌，就可形成另一系列有機碳菌肥。正午：未施用液態(tài)有機對照（每畝施復合肥正午：未施用液態(tài)有機對照（每畝施復合肥40公斤）公斤）; 施用施用液態(tài)有機碳肥試驗（施肥同對照，每畝加施液態(tài)有機碳肥液態(tài)有機碳肥試驗（施肥同對照，每畝加施液態(tài)有機碳肥3公斤）公斤）對照：每畝底肥施復合肥50kg；B方案：底肥在對照基礎上加施有機碳菌劑40kg；A方案：在B方案基礎上噴施2次液態(tài)有機碳共400ml碳循環(huán)促進清潔生產和循環(huán)經(jīng)濟120d2.3%30d4.2%4d7.3%0d4.5%液體有機碳肥粒徑分布液體有機碳肥粒徑分布Fig.13 FTIR spectra in compostFig. 14 1H NMR spectra in compost1: Terminal CH3 and CH2, CH of methylene chains .2: CH3 and CH2, CH proton to aromat