Biological Organic and Inorganic Ecological Fertilizer and Its Development Prospects (Part Ⅱ)
Abstract:
Ecological fertilizer is a new type of fertilizer that contain organic substances, which can directly or indirectly provide crops with a variety of nutrients and stimulating substances to promote and regulate crop growth, as well as fertilize and improve the soil. Taking eight kinds of ecological fertilizers as the object of discussion, the main functions of ecological fertilizer are introduced, and the future development direction of ecological fertilizer is prospected.
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含腐殖酸肥料
腐殖酸具有刺激植物生长、改善土壤理化性状和提供少量养分的作用,可分为矿源腐殖酸和生化腐殖酸。矿源腐殖酸主要来源于泥炭、褐煤和风化煤,而生化腐殖酸以作物秸秆、木质素、工农业废弃物等为原料经化学处理活化而制成。
腐殖酸类肥料是种含有腐殖酸类物质的多功能肥料,也被称为“腐肥”、“黑化肥”或“黑肥”。经多年研究和开发,腐殖酸肥料已形成速效与长效并举、固体和液体并存、通用和专用同在、高浓度与低浓度配合、有机与无机协调的肥料体系。
4.1
生物腐殖酸液肥
由麦饭石粉和中草药通过生物发酵而成的生物腐殖酸液肥既有肥料功能,又有防病虫害的良好效果。多年的试验示范结果表明:该肥具有活化土壤、改良土壤结构、培育土壤肥力的功能; 能充分溶解化肥和农药,提高其利用率,有助于减少化肥和农药的用量,减轻空气、水体和土壤的污染; 能与化肥、农药、除草剂混用,尤其适合于大面积种植的作物,可使用大型机械施肥和飞机喷施。
4.2
腐殖酸水溶肥
近年来,水溶肥成为我国发展最迅速的新型肥料之一,其总体发展趋势是向多功能、专用系列发展, 逐渐由单一无机盐溶解的简单溶液体系发展为由养分、螯合剂、助吸剂、功能物质等组成的具有补充营养、提高作物抗逆性、杀虫防病等多种功能的复合体系,成为一种具有高科技含量的多功能肥料产品。
水溶肥主要优点: ①我国常规肥料的利用率一般只能达到20%~30%,而水溶肥可达到70%~80%,使用水溶肥不仅节水,还可减少施肥总量; ②水溶肥营养元素全面,总养分可达50%以上; ③肥效快,可满足高产作物在快速生长期对营养的需求; ④水溶性肥料不仅经营利润空间高,投入产出比也非常可观。
腐殖酸水溶肥除了具有其所含的腐殖酸的功效外,还具有特有的优势。
4.2.1
主要成分
以郁根牌腐殖酸水溶肥为例,其主要成分: w(水溶性腐殖酸,HA)≥60%,w(矿源黄腐酸,FA)≥15%,w(N+P2O5+K2O)≥20%,w(有机质)≥70%。
4.2.2
主要优势
(1) 促进作物地上部分营养体生长
在养分供应充足的基础上,腐殖酸水溶肥的刺激作用可使作物地上部分营养体生长旺盛,具体表现在株高、茎粗、叶片数、干物质积累等显著向好的方面发展。
(2) 改善作物生理代谢及酶活性
施用腐殖酸水溶肥后,可对植物起到刺激作用,不仅呼吸强度增强,而且光合作用和各种酶的活性也得到增强,有助于果实提前着色成熟。
丹东东港是全国最大的温室“九九”草莓产地,在草莓移栽后施用腐殖酸水溶肥,草莓快速扎根,主根壮,须根特别茂盛; 叶片舒展,颜色油绿、发亮,光合作用增强; 花盘大,花粉管发育得特别好; 在草莓果期冲施腐殖酸水溶肥后,果色均匀、鲜艳,果实饱满、耐碰、耐储存、风味好、甜度高,产量可提高10%以上,产值可提高20%以上。
(3) 增强作物的抗寒性
腐殖酸水溶肥料可显著提升东北地区温室越冬作物的抗寒能力。凌源市位于辽宁西部,约有10万亩(1亩=667 m2,下同)温室越冬黄瓜,由于冬季棚内地温过低,导致黄瓜在生长过程中容易出现僵苗、节间过短、果实弯曲等问题。施用腐殖酸水溶肥后,节间明显增长,根系发达粗壮,叶片厚度、亮度和韧度显著提高,果实笔直、油亮,标准果多,使经济效益得到大幅提高。
4.3
腐殖酸硅钾增效剂
由黑龙江圣东肥业有限公司研发生产的腐殖酸硅钾增效剂以含钾富硅页岩、石灰岩和褐煤腐殖酸铵为主要原料,经科学加工而成,其主要指标: w(有效SiO2)≥20%,w(有机质)≥10%,w(有效K2O)≥4%,w(腐殖酸)≥8%,w(中微量元素)≥4%,w(CaO)≥20%,w(有效MgO)≥3%,w(水分)≤5%,颗粒强度≥8 N/颗,pH在9~11。该增效剂除了具有其所含的腐殖酸的功效外,还具有以下优势:
(1) 提高植物体内多种酶的活性和叶绿素含量,使新陈代谢旺盛、光合作用增强、糖分和干物质积累增多,达到提高作物产量、改善品质的目的。
(2) 运用独特的生产工艺制成,更易被作物吸收和利用,避免了被土壤固定、淋溶和挥发所造成的养分损失,可提高养分利用率20%以上。
(3) 可为作物提供所需的各种养分,提高产量10%以上。
4.4
腐殖酸硼镁钙生物土壤调理剂
硼泥是生产硼酸、硼砂等产品产生的废渣,呈碱性,其所含的Mg、B、Fe、Si、Ca等均为植物生长所需的中微量元素和有益元素。我国大部分耕地缺硼,对硼的潜在需求量很大,对硼泥进行深加工,可以生产出如硼镁磷肥、硼镁肥、硼钙镁磷肥、硼钾镁锌肥、含硼复合肥等复合微量元素肥料。腐殖酸硼镁钙生物土壤调理剂是以硼泥、腐殖酸和生物菌剂为主要生产原料,将三者有机结合起来,取长补短、优势互补。
腐殖酸硼镁钙生物土壤调理剂的主要有效成份:有效活菌数≥0.2亿个/g,w(腐殖酸,FA)≥10%,w(B)≥1%,w(Mg)≥11%,w(Ca)≥2%,w(SiO2)≥8%,此外还含有锌、锰等微量元素。
腐殖酸硼镁钙生物土壤调理剂除了具有其所含的腐殖酸的功效外,还具有以下优势。
(1) 采用腐殖酸、硫酸等部分活化硼泥中的有益元素,使这些有益元素能够被作物直接吸收利用(水溶速效成分),具备速效型中微量元素肥料的特点。
(2) 将长效复合肥添加剂NAM加入颗粒中,能使复合肥中氮养分的释放速率与作物对养分的需求相适应,磷养分被活化,进而提高复合肥的养分利用率和肥效。
(3) 引入微生物技术,在丰富产品功能的同时提高肥料利用率,可减少化学肥料的使用量,达到提高农作物品质的目的。
(4) 富含弱碱性物质、有机质、微量元素、有益微生物等,具有改良和修复被重金属、农药和高浓度化肥污染的土壤的作用。
5
微生物菌剂
菌剂或菌肥通常由一种或数种有益微生物、培养基质和添加剂配制而成,包括固氮菌类、磷细菌、钾细菌、光合细菌、芽孢杆菌、酵母菌、抗生菌类、放线菌等。
近20年来,微生物肥料得到快速发展,目前至少有超过70个国家在开展研究、生产和使用微生物肥料,产品品种主要以根瘤菌剂和根际促生菌制剂为主,土壤的生物修复制剂正在成为新的研究开发热点。
随着微生物肥料行业的快速发展,产品种类也越来越多。按照产品的内涵,可将微生物肥料产品分为菌剂和菌肥两大类,其中菌剂类产品是指1种或1种以上的目标微生物经工业化生产扩繁后直接使用或仅被利于该培养物存活的载体吸附所形成的活体制品,而菌肥类产品是指目标微生物经工业化生产扩繁后与营养物质等复合而成、含有该培养物活体的制品。
菌剂在单位面积上的用量少,一般亩用量在1~2 kg。按产品中特定的微生物种类或作用机理,菌剂又可分为若干个种类,如固氮菌剂、解磷菌剂、根瘤菌剂、硅酸盐菌剂、光合细菌菌剂、有机物料腐熟剂、促生菌剂、微生物修复剂、调理剂等。
5.1
DM系列微生物复合菌菌剂
DM系列微生物复合菌菌剂是哈尔滨舜泰生物科技有限公司从美国引进,由枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等按科学比例复配而成,具有抗病、抗逆、溶磷、解钾等功能。该复合菌菌剂已在国内多种作物和不同土壤上得到应用,展示出显著的提高产品品质和增产的效果。
5.2
DM系列微生物复合菌菌剂的创新优势
(1) 强大的溶磷功能
当磷酸二铵等磷肥施入土壤后,铵根离子作为速效氮迅速释放,留下来的磷酸根便与土壤中的Ca、Mg、Fe、Al、Zn等离子结合成不溶的磷酸盐,这也是土壤板结的原因之一。DM系列微生物复合菌可产生大量的生物酸,将土壤中与Ca、Mg、Fe、Al、Zn等中微量元素结合的磷酸根置换释放出来,同时将Ca、Mg、Fe、Al、Zn等中微量元素也加以释放,使得植物在整个生命周期内不会缺乏磷素及中微量元素。此外,DM系列微生物复合菌又可产生大量的有机磷分解酶,使得土壤中的有机磷可以被植物充分吸收利用,使磷酸钙等在水中的溶解度提高500倍,使磷酸二铵等磷肥当季利用率提高3倍以上。使用DM系列微生物复合菌菌剂后,在不同作物上可减施磷肥40%~60%,在有机无机复混肥或复混肥中可充当6%~8%的磷含量,在生物有机肥中可充当4%~6%的磷含量。
(2) 优异的解钾功能
当氯化钾、硫酸钾等钾肥施入土壤后,一部分钾离子在土壤的矿化作用下变成矿化态的钾,导致植物不能直接吸收利用,降低了钾的利用率。
DM系列微生物复合菌在生命活动时产生的酶、荚膜多糖及生物酸类物质能将土壤中的矿物钾、固定钾分解转化成可被植物吸收的有效钾,同时可与土壤中的SiO2络合,促进矿物质的降解,释放出被矿物质晶格包围的硅和钾,可使氯化钾、硫酸钾等钾肥当季利用率提高30%~50%,在不同作物上可减少钾肥施用量30%~40%,在有机无机复混肥或复混肥中可充当3%~5%的钾含量,在生物有机肥中可充当3%~4%的钾含量。
(3) 提高有机肥料的利用率
DM系列微生物复合菌在土壤中产生的大量纤维素酶可直接参与土壤有机质的分解过程,可将复杂的含碳化合物分解为简单的化合物,促进植物对有机态养分的吸收,一般有机肥的肥效可提高1倍以上,用于蔬菜瓜果等经济作物或绿色有机作物,可提高产量30%~50%。
(4) 促进作物生长,提高农产品品质
DM系列微生物复合菌的代谢活动可产生赤霉素、吲哚乙酸、细胞分裂素、酚类化合物及其衍生物等植物激素,也可产生烟酸、泛酸等酸性物质以及维生素等活性物质,这些物质能够起到刺激作物生长的作用。施用DM系列微生物复合菌菌剂可明显强化植株体内的酶对糖分、淀粉、蛋白质及各种维生素的合成和运转,使淀粉、多糖、单糖的合成积累增加,在提高蔬菜、水果的含糖量和维生素C含量的同时降低硝酸盐含量,增加蔬菜、水果的干物质量,促进植株体内淀粉酶、蔗糖酸性转化酶升高,增加果实可溶性固形物含量,提高粮食作物、蔬菜、水果的产量。
(5) 增强作物抗逆性
DM系列微生物复合菌能够诱导作物产生超氧化物歧化酶、过氧化物酶等具有提高作物抗逆性的物质,在其受到干旱、盐碱、虫害、病害、衰老等逆境胁迫时,通过消除自身自由基的途径来减轻环境胁迫对作物造成的伤害。
(6) 抑制病虫害
DM系列微生物复合菌中有益微生物的大量繁殖,使其在作物根际土壤微生态系统内形成优势种群,抑制其他病原微生物的生长繁殖,对有害病原微生物产生拮抗作用,从而降低作物病害发生概率。DM系列微生物复合菌中能分泌抗生素的微生物在植物根际繁殖生长,其分泌的抗生素对某些病原菌或病毒形成屏障,对土传病害可起到防治作用。通过自身活动能够将因重茬、连作所残留的有害菌强行侵食,能有效避免因真菌、细菌、土传性病害所造成的青枯病、立枯病、绵腐病、根腐病、叶斑病、条锈病、茎腐病等病害,达到净化土壤、免深耕、抗重茬、解除药害的目的。
(7) 改良和修复土壤功能
DM系列微生物复合菌中的有益微生物通过生命活动降解土壤中有害污染物质,减轻重茬对作物生长的危害; 通过降解土壤中杀菌剂、杀虫剂、除草剂残留物质,减轻这些有害物质对作物的危害; 通过降解外来有害污染物,起到净化土壤的作用; 能使盐碱地和板结土壤逐步蓬松,彻底改善土壤的理化性状,增加土壤的有机成分,达到土壤蓄水保肥的目的。
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生态肥料发展前景
生态肥料重要的发展方向之一是研究开发将作物营养与其他促进作物高产的因素相结合的多种功能性肥料,主要包括:改良和修复土壤,提高产品品质; 提高水分和肥料利用率; 适应优良品种生育特性; 提高作物抗倒伏能力,具有防治杂草以及具有抗病虫害等抗逆性强的多功能肥料等。另外,在资源开发和高效利用领域也有一些值得关注的技术,如中低品位磷矿的促释技术、钾长石制备钾肥技术、利用废弃资源生产肥料技术等,甚至于新的工业固氮技术都是未来肥料研究的动向。
生态肥料的研究在我国刚刚起步,结合国情,重点研究领域包括:促进根系纵深发展,提高水分利用能力的功能性肥料的开发; 调节作物生物量分配,增强作物抗倒伏及抗病虫害能力的多功能肥料的开发; 替代现有杀虫剂,既能提供营养元素又能起到杀虫作用的功能性肥料的开发; 提高产品品质,发展优质农业的肥料的开发。
由于传统化学肥料的滥用,我国化肥的利用率较低,土壤营养元素失衡,土壤受重金属、农药和高浓度化肥污染严重,酸化程度加剧,理化性状变劣,中低产田面积已占全国耕地总面积的70%以上,农田生态环境的破坏情况也较为严重。因此,发展绿色、环保、高效的生态肥料,已成为实现我国化肥零增长、“减肥增效”的强有力措施。