1、堆肥新功能的开发及其应用堆肥新功能的开发及其应用 兼议保水与控释功能兼议保水与控释功能廖宗文廖宗文 刘可星刘可星 毛小云毛小云 华南农业大学资源环境学院华南农业大学资源环境学院新肥料资源研究中心新肥料资源研究中心一堆肥新功能开发的意义一堆肥新功能开发的意义1 堆肥传统功能：堆肥传统功能：（1）作物营养）作物营养直接；（直接；（2）改土培肥）改土培肥间接间接2 堆肥新功能拓展：堆肥新功能拓展：（1）防病：调控土壤微生态，）防病：调控土壤微生态，“扶正抑邪扶正抑邪”（2）保水：保水控肥，水肥齐调）保水：保水控肥，水肥齐调（3）双向控释（缓释、促释）双向控释（缓释、促释）养分动态平衡养分动态平衡3
2、意义：意义：（1）学术方面：学科（交叉）生长点、前沿、人才成长）学术方面：学科（交叉）生长点、前沿、人才成长（2）企业方面：）企业方面：技术制高点技术制高点技术创新与集成，物化于产品技术创新与集成，物化于产品 经济增长点经济增长点高性价比，市场竞争力增强高性价比，市场竞争力增强 抛开对手，蓝海战略抛开对手，蓝海战略二二 堆肥新功能开发的废物资源开发堆肥新功能开发的废物资源开发1 废物种类废物种类 （1）食品加工废物：）食品加工废物：糖厂、酒精厂、味精厂的废液、废渣、滤泥糖厂、酒精厂、味精厂的废液、废渣、滤泥 （2）造纸厂的废液、废渣）造纸厂的废液、废渣 （3）食用菌渣、土霉素渣）食用菌渣、土霉
3、素渣 （4）市政污泥、餐厨污泥）市政污泥、餐厨污泥 （5）秸秆、水葫芦（水浮莲）秸秆、水葫芦（水浮莲）2 前处理前处理 脱水、除臭、酸碱中和，脱水、除臭、酸碱中和，有机污染物降解（鸡粪抗生素、有机污染物降解（鸡粪抗生素、POPs）养分平衡养分平衡纵向横向平衡纵向横向平衡3 开发思路：扬长避短开发思路：扬长避短 以废治废，负负得正，例如：酸碱、干湿以废治废，负负得正，例如：酸碱、干湿 污泥难脱水污泥难脱水脱水新技术（克服）脱水新技术（克服）做保水材料（利用）做保水材料（利用）1 施肥防病技术的重要意义施肥防病技术的重要意义1.1 土传病害：番茄青枯病、香蕉黄叶病、姜瘟土传病害：番茄青枯病、香蕉黄
4、叶病、姜瘟 黄瓜枯萎病、烟草花叶病黄瓜枯萎病、烟草花叶病 严重性：连作障碍，用药难治，严重性：连作障碍，用药难治，南方（高温、高湿）尤甚南方（高温、高湿）尤甚 举例：深圳、广州菜区（番茄、黄瓜）举例：深圳、广州菜区（番茄、黄瓜）特产（中药，川连，人参）区特产（中药，川连，人参）区三 防病新功能的开发三 防病新功能的开发三三 防病新功能的开发防病新功能的开发1.2 现状现状（1 1）化学防治）化学防治喷施杀菌剂，土壤熏蒸等：喷施杀菌剂，土壤熏蒸等：效果差，造成环境污染，病原菌抗药性，降效果差，造成环境污染，病原菌抗药性，降低作物品质，危及食品安全。低作物品质，危及食品安全。（2 2）抗病育种：）
5、抗病育种：耗时长，投入高，且抗病能力易受土壤环境耗时长，投入高，且抗病能力易受土壤环境变化及病菌变异而波动。变化及病菌变异而波动。（3 3）新技术：生态调控、施肥防病）新技术：生态调控、施肥防病。抗病育种抗病育种施肥防病施肥防病抑制抑制调控调控营养营养病菌病菌土壤微生物态土壤微生物态植植 物物化学防治化学防治杀灭杀灭负作用负作用堆肥的应用效果堆肥的应用效果防治多种作物病害防治多种作物病害 土壤生态调控功能土壤生态调控功能堆肥的施用堆肥的施用番茄青枯病番茄青枯病番茄茎基腐病番茄茎基腐病番茄枯萎病番茄枯萎病黄瓜枯萎病黄瓜枯萎病香蕉黄叶病香蕉黄叶病2 堆肥防病的技术原理堆肥防病的技术原理堆肥堆肥（“
6、基质基质菌群菌群”效应）效应）土壤微生物生态（功能、结构）调控土壤微生物生态（功能、结构）调控扶正抑邪（以菌治菌）扶正抑邪（以菌治菌）防病防病适时起效适时起效调整堆肥工艺调整堆肥工艺施肥时间等施肥时间等 11222111223nnn.213 n3.1 堆肥工艺堆肥工艺生态调控效果生态调控效果（强度、快慢、持久）（强度、快慢、持久）接种次数：是否接种接种次数：是否接种 2次接种的效果优于次接种的效果优于1次接种次接种 腐熟度：适度腐熟的效果优于半腐熟腐熟度：适度腐熟的效果优于半腐熟 半腐熟堆肥：半腐熟堆肥：腐熟堆肥：起效快，但不持久。腐熟堆肥：起效快，但不持久。起效较慢，但较持久地提高土壤起效较
7、慢，但较持久地提高土壤微生物群落功能多样性指数。微生物群落功能多样性指数。3 防病效果及技术要点防病效果及技术要点发病株数发病株数处理处理移栽天数移栽天数35 d39 d43 d48 d55 d65 d75 dCK1678888T10113333T20012333T30000111T40111333T50001111T60000122 不同处理番茄青枯病发病情况不同处理番茄青枯病发病情况注：注：CK-化肥，化肥，T1-20 d 不接种堆肥，不接种堆肥，T2-20 d 接种一次堆肥，接种一次堆肥，T3-20 d 接种二次堆肥，接种二次堆肥，T4-30 d 不接种堆肥，不接种堆肥，T5-30 d
8、接种一次堆肥，接种一次堆肥，T6-30 d 接种二次堆肥。接种二次堆肥。下同下同3.153.203.253.303.353.4015d33d55d移栽天数Shannon多样性指数不同处理土壤微生物群落不同处理土壤微生物群落shannon多样性指数变化多样性指数变化作物生长期作物生长期 生态调控最适期生态调控最适期 多多样样性性指指数数 图图1a 1a 堆肥生态调控曲线堆肥生态调控曲线 提高快提高快效果好效果好作物作物生长期生长期 生态生态调控最适期调控最适期 多多样样性性指指数数 图图1b 1b 堆肥生态调控堆肥生态调控曲线曲线 提高较慢提高较慢效果一般效果一般作物作物生长期生长期 生态生态调
9、控最适期调控最适期 多多样样性性指指数数 图图1c 1c 堆肥生态调控堆肥生态调控曲线曲线 堆肥工堆肥工艺调整艺调整提高早提高早效果好效果好肥料调整技术，肥料调整技术，性能参数确定。性能参数确定。对施肥方法和肥对施肥方法和肥料生产都有意义料生产都有意义3.2 施肥时间施肥时间 对于同一有机肥，采取不同追肥时对于同一有机肥，采取不同追肥时间，其对土壤微生物多样性的影响以及间，其对土壤微生物多样性的影响以及防治土传病害的效果均不同。防治土传病害的效果均不同。肥肥(防防)效效 f(肥料性质，施用方法肥料性质，施用方法)调控强度、快慢、持久调控强度、快慢、持久数量、时机、次数数量、时机、次数施肥无效或
10、效果不大，不一定是肥料问题，与施用技术有关。施肥无效或效果不大，不一定是肥料问题，与施用技术有关。要全面认识要全面认识不同施肥措施对不同施肥措施对大田番茄大田番茄青枯病的防治效果青枯病的防治效果病情指数病情指数注：注：CK：无机复合肥；：无机复合肥；T1：基肥（液体有机肥）：基肥（液体有机肥）+追肥（液体有机肥）追肥（液体有机肥）T2：基肥（固体有机肥）：基肥（固体有机肥）+追肥（液体有机肥）追肥（液体有机肥）每个处理设每个处理设3次重复，每小区植次重复，每小区植24株番茄株番茄注：CK：无机复合肥，撒施 T1：南农肥，沟施 T2：南农肥，撒施 T3：绿兴肥，沟施 T4：绿兴肥，撒施 肥料均在
11、移栽前7d一次性施入 处处 理理总发病数（株）总发病数（株）发病率（发病率（%）产量（产量（kg）CK4223.346.41T1137.261.05T22715.047.35T3179.450.59T43821.140.36图1 各处理番茄青枯病发生率的比较02040608010012/5 19/5 24/5 4/6 12/6 20/6 28/6 3/7青枯病发生率(%)新垦地连作地对照连作地施生物有机肥 有机肥不同追肥时间对番茄青枯病发病率的影响有机肥不同追肥时间对番茄青枯病发病率的影响移栽天数CKCK：番茄移栽后：番茄移栽后15d15d、33d33d追施无机肥追施无机肥 T1T1：番茄移栽
12、后：番茄移栽后15d15d追施液肥追施液肥T2T2：番茄移栽后：番茄移栽后15d15d、33d33d追施液肥追施液肥 T3T3：番茄移栽后：番茄移栽后22d22d、33d33d追施液肥追施液肥下同下同处理处理Shannon index第一次取样第一次取样第二次取样第二次取样第三次取样第三次取样CK4.3280.017b4.3360.019b4.3980.006cT14.3970.017a4.3870.001a4.4050.017cT24.3880.021a4.3520.010b4.4360.001bT34.3330.003b4.3500.025b4.4770.001a 不同追肥时间对土壤多样性
13、指数的影响不同追肥时间对土壤多样性指数的影响3.3 堆肥防病机理的初步探讨堆肥防病机理的初步探讨（1）调节土壤微生物的种群结构，提高微生物群）调节土壤微生物的种群结构，提高微生物群落功能多样性以落功能多样性以“扶正抑邪扶正抑邪”。堆肥防治作物土传病害的机理在于以下三个方面：堆肥防治作物土传病害的机理在于以下三个方面：（2）调节土壤微生物活性，促进植物生长。）调节土壤微生物活性，促进植物生长。（3）植株防御酶的变化。）植株防御酶的变化。微生物量碳、氮微生物量碳、氮微生物群落功微生物群落功能多样性变化能多样性变化微生物群落微生物群落功能组成改变功能组成改变PODPOD、PPOPPO、PALPAL、
14、SODSOD酶活性变化酶活性变化.SOD SOD 和和PODPOD：清除活性氧、阻止活性氧形成。：清除活性氧、阻止活性氧形成。PODPOD和和PPO;PPO;将植物体内的酚氧化成醌，致使病原菌中毒死亡。将植物体内的酚氧化成醌，致使病原菌中毒死亡。PODPOD还催还催化木质素合成，细胞壁机械性能加强，有效阻止病原菌入。化木质素合成，细胞壁机械性能加强，有效阻止病原菌入。PAL:PAL:植保素、木质素和酚类等抗病次生物质合成的关键酶和限速酶植保素、木质素和酚类等抗病次生物质合成的关键酶和限速酶堆堆肥肥植物酶植物酶植物植物防病防病微生态调控微生态调控营养调控营养调控土壤土壤土壤呼吸土壤呼吸土壤酶土壤
15、酶土壤微生物土壤微生物4 研究展望和应用前景研究展望和应用前景4.1堆肥制作技术堆肥制作技术 堆肥工艺参数堆肥工艺参数营养目标营养目标土壤微生态调控目标土壤微生态调控目标充分地发挥堆肥的肥效潜力充分地发挥堆肥的肥效潜力4.2 堆肥质量及评价方法堆肥质量及评价方法质量标准质量标准 BIOLOG 特征碳源特征碳源 FAME PCRDGGE土壤微生态调控作用土壤微生态调控作用评价方法评价方法养分含量养分含量ECO板碳源板碳源 31种种 相关碳源相关碳源,冗余碳源冗余碳源GN板碳源：板碳源：96种种 相关碳源相关碳源,冗余碳源冗余碳源特征碳源：特征碳源：9种种 缓释与促释：实现平衡的双向调控技术缓释与
16、促释：实现平衡的双向调控技术 缓释：对释放速度过快的修正缓释：对释放速度过快的修正 如水溶性尿素、磷铵如水溶性尿素、磷铵 促释：对释放速度过慢的修正促释：对释放速度过慢的修正 如难溶性矿（如难溶性矿（P、Mg、K）OIF：速度快速度慢，互补适中：速度快速度慢，互补适中N速溶速溶缓释缓释适中（平衡）适中（平衡）促释促释P(Mg、K)矿矿难溶难溶四四 新功能拓展新功能拓展1 营养功能：调释放速率、缓释，促释双向调控。营养功能：调释放速率、缓释，促释双向调控。单施硫酸铵和有机无机配施的水稻吸氮量比较单施硫酸铵和有机无机配施的水稻吸氮量比较 N absorption(Not accumulative)
17、(NH4)2SO4 (NH4)2SO4 +Organic manure(NH4)2SO4+柽麻柽麻Time (day)时间（天）氮的吸收率（非累积）（）有机有机N无机无机N：不适合高不适合高C/N物料，如木屑、秸秆等物料，如木屑、秸秆等C/N比：适应性广比：适应性广 可调控供肥强度和持久性，长效可调控供肥强度和持久性，长效+速效速效P的活化：的活化：有效性有效性 低低 高高P释放释放 慢慢 快快 促释促释与与N不同：不同：快快 慢慢 缓释缓释 双向调控双向调控促释型技术：更高效，一步到位促释型技术：更高效，一步到位P矿矿促释促释活化活化P肥肥P矿矿常规技术常规技术高水溶性高水溶性P肥肥（磷铵等
18、）（磷铵等）缓释缓释缓释缓释P肥肥活化镁肥与硫酸镁的工艺与成本比较活化镁肥与硫酸镁的工艺与成本比较镁肥镁肥耗酸耗酸煅烧煅烧工艺工艺含量含量（MgOMgO%）价格价格（元（元/吨）吨）活化菱镁矿粉活化菱镁矿粉研磨混合研磨混合28.8228.82300300活化氧化镁活化氧化镁研磨混合研磨混合70.7270.72600600硫酸镁硫酸镁*煅烧加酸煅烧加酸27.0027.00950950MgO 含量含量:1t 活化氧化镁活化氧化镁 =2.6t 硫酸镁硫酸镁 但价格但价格:600 元元 2470元元Mg的活化：的活化：不同镁肥处理对防治烟草花叶病的影响不同镁肥处理对防治烟草花叶病的影响肥随水走，水快（
19、慢）肥快（慢）肥随水走，水快（慢）肥快（慢）水肥一体化：水肥一体化：提供成本分摊之途径提供成本分摊之途径保水保水1/2保肥保肥1/2保水肥保水肥普通肥普通肥水水水水3 技术目标：技术目标：增效减量、节支增效减量、节支(资，能资，能)、降污。、降污。4 技术创新技术创新（1）新原料）新原料 工农业废弃物：滤泥、污泥、废液工农业废弃物：滤泥、污泥、废液 低品位矿（磷、镁、钾）低品位矿（磷、镁、钾）（2）加工新技术）加工新技术 传统化工：高温高压、强酸，高档原料，高能耗；传统化工：高温高压、强酸，高档原料，高能耗；有效性有效性-高水溶性高水溶性 前高后低前高后低 开拓：温和（取代激烈）反应：低能耗开拓：温和（取代激烈）反应：低能耗 物耗；物耗；有效性有效性-适度水溶适度水溶 持续释肥持续释肥Thank You！
