新型肥料---有机碳肥

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重新定位基础元素大量元素中量元素微量元素CH、O、N、P、KCa、Mg、SFe、Cu、Mn、Mo、Zn、Cl、B、Ni与N、P、K分开，不在一个水平！植物含C55%，HO34%，NPK11%植物C与其他植物养分比例HO34%C55%NPK11%植物营养中的“碳饥饿”•C、HO、NPK、CaMgS、FeCuMnZnMoClBNi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%54321FeCa碳营养是土壤肥力的基础物质C/N3+B1B1B1B2B2B2B2B2B2B2B2B3B3B3B3B3B3B3B3B3B3B3B3B3B3B3Mg2+NPZnCaKMnFeB2+有机融合态矿物营养（生物肥力）微胶质物（松土）增O2C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”气孔叶肉叶绿体有机碳养分++矿物营养+水光能CO2O2有机碳养分有机碳养分+矿物营养+水二通道（事实存在）气孔叶肉叶绿体有机碳养分光能CO2O2有机碳养分×一通道（传统学说）两种原料（CO2，有机碳）比较光（时、强）合成少有机碳（跳过光合作用，节能）+NPK合成多无机-------有机+NPK1.天补--缺碳+受制于光2.肥补有机碳少受制于光形态能耗补碳途径施用范围光、碳限制CO2有机碳肥无机气态需光合能叶面大棚受限制有机固液省光合能叶面根大棚、大田不受限制有机碳形成碳骨架、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，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ProductionoforganiccarbonfertilizersfromorganicwastesOrganicwasteEnergyHumificationCompostCompostingControlleddegradationInnovativepathwayOrganiccarbonfertilizersTraditionalAerobicCompostingProcessLignocellulosedegradation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600Da；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！有机碳肥生产工艺固体有机废弃物、畜禽粪便有机碳菌剂（BFA）建堆半厌氧发酵高堆焖干高碳有机肥产品A混合适温干燥固体有机碳肥产品B氧化剂、催化剂浓缩有机废液反应罐液态有机碳肥产品C化肥混溶器有机碳复混液肥产品D注：在适当环节加入功能菌，就可形成另一系列有机碳菌肥。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）不是转基因，也不用化学激素，而是“有机碳肥+化肥”模式（实际增收106.2%）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“有机碳肥+化肥”使玉米产双棒图（实际增产42.3%）碳循环促进清洁生产和循环经济工业化生产固态有机碳肥液态有机碳肥高碳有机肥复合干燥有机碳肥技术促进大物质循环示意图BFA半厌氧发酵生化反应高浓度废水固态有机废物农产品人类食物畜禽饲料工业品原料商业化运作排泄物排泄物废渣废水有机垃圾农田六、有机碳肥系列产品液态有机碳有机碳无机液肥有机碳菌液有机碳微量元素水溶肥（绿乌龙）有机碳无机复混菌肥（金三极）有机碳菌肥（粒粒珠）有机碳菌剂（农用天佳）高碳有机肥发酵剂秸秆快速腐解剂肥效和使用价值举例：1吨金三极总肥效=（5吨商品有机肥+0.3吨高浓度复合肥），后者市场价值合计约6000元。每亩用金三极80公斤，价值相当于480元。120d2.3%30d4.2%4d7.3%0d4.5%液体有机碳肥粒径分布Fig.13FTIRspectraincompostFig.141HNMRspectraincompost1:TerminalCH3andCH2,CHofmethylenechains.2:CH3andCH2,CHprotonαtoaromaticorcarboxylgroups.3:Protonsoncarbonαtooxygen,carbohydrates.4:Aromaticprotons(includingquinone,phenol)谢谢光临！•联系方式：广西大学化学化工学院李群良•Tel：[phone]•Email：[e-mail]