小分子、速溶性、速效性有机肥料的新功能及应用效果课件

前前 言言 针对化学氮肥的易生物转化、易流失，采用增加有机肥和各种包膜，降低流失量，提高利用率，使之中效化、长效化，一直是几代人追求的目标。针对磷、钾肥的土壤化学固定，当季利用率很低的问题，普遍采用微生物法解磷、解钾。针对发酵堆肥有机肥的迟效化梦想提高肥效、减少施肥量，也是几代人追求的目标。但由于受腐植酸理论的长期困扰和束缚，进展缓慢。近年来，由于突破了腐植质理论和矿质营养学说的双重束缚，建立起小分子有机营养的新理念，出现新功能有机肥料的一系列新功能，创造出化学催化水解和研磨纳米化的新的生产方法，使有机肥小分子化、水溶化和速效化成为现实。通过大量应用试验和大面积示范推广，取得了意想不到的效果，初步形成了商品化，但还没有建立起行业标准和国家标准。1前 言 针对化学氮肥的易生物转化、易流失，采用增加一、小分子、速溶性、速效性有机肥料的新理念一、小分子、速溶性、速效性有机肥料的新理念 农民习惯和喜欢用水溶性肥料，为了施用方便，喜欢将腐植酸和化学复混制成有机-无机复混的水溶性肥料。既满足作物对无机营养的快速吸收，又能解决土壤板结的问题。2一、小分子、速溶性、速效性有机肥料的新理念21.1.国家颁布的水溶性肥料的农业行业标准国家颁布的水溶性肥料的农业行业标准（1）无机水溶肥料33 （2）农业行业标准NY1106-2010含腐植酸水溶肥料，实际上是有机-无机复混型，有二个品种：（3）农业行业标准NY1429-2010含氨基酸水溶肥料，有二个品种：4 （2）农业行业标准NY1106-2010含腐植酸水溶肥料 2.2.新的小分子营养理论和实践对传统理论的突破新的小分子营养理论和实践对传统理论的突破 5植物营养无机营养有机营养特殊营养 2.新的小分子营养理论和实践对传统理论的突破5植物营养无机 2.2.新的小分子营养理论和实践对传统理论的突破新的小分子营养理论和实践对传统理论的突破 传统理论的突破和新理论的建立腐植质理论改良土壤保水保肥矿质营养学说提供无机营养6小分子有机营养理论（包括特殊营养）完整的植物营养理论 2.新的小分子营养理论和实践对传统理论的突破腐植质理论矿质50年代60年代国内外植物营养学家和植物生理学家通过大量试验，特别是示踪原子试验得出了单糖、双糖、寡糖、氨基酸及寡肽类的有机酸，甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、氨基糖及氨基寡糖，都能被植物直接吸收。二十世纪美国的土壤生物化学家进一步证实了糖类、氨基酸类、氨基糖类、小分子非氨基酸有机酸类，植物根系都能直接吸收。西北农林科技大学和西南农业大学于二十一世纪，十余年研究得出结论，发酵堆肥营养作物的不是腐植酸，而是氨基酸和有机酸。吉林农大作物营养专家扬金教授用不同分子量的糖类做作物营养试验，得出玉米提前20天成熟，蔬菜提早15天20天上市，糖能直接被作物根系吸收，同光合作用互补，大幅度缩短作物生育期，提前早熟或提前上市。还能使化肥施用量减少三分之二，得出以糖减氮的结论。（1）小分子有机营养的理论依据750年代60年代国内外植物营养学家和植物生理学家通过大量试从植物化学成分看有机营养的重要性植物中的化学成份一般情况下95%为碳水化合物，N、P、K总量在4%左右。从植物碳水化合物来源看有机营养的重要性传统理论认为只能是光合作用。但如果能将淀粉、纤维素、半纤维素等有机碳化物和蛋白质的有机废弃物经化学催化水解成糖类、氨基酸肽类和黄腐酸类和小分子脂肪酸，可被作物根系直接吸收。这已成定论，早就被植物营养学家和植物生理学家通过大量试验所证实。（2）有机营养的重要性8从植物化学成分看有机营养的重要性植物中的化学成份一般情况下93.3.小分子有机营养的主要形态小分子有机营养的主要形态糖氨基酸非氨基有机酸黄腐酸氨基糖态的有机氮磷酸糖态有机磷糖酸钾态的有机钾黄腐酸态有机氮、磷、钾93.小分子有机营养的主要形态糖氨基酸非氨基有机酸黄腐酸氨基糖4.4.植物的能量营养观植物的能量营养观 地球上的生命存在有能量形式和遗传形式。钾元素是运输营养的载体，或称工具。钙是打开离子通道的元素。能量形式碳氧氢遗传形式碳氧氢氮磷硫104.植物的能量营养观能量形式碳氧氢遗传形式碳氧氢氮磷硫10 5.5.特殊生理活性物特殊生理活性物（1）植物降解活性物的作用生物碱生物碱植物中碱性的非蛋白质的含氮有机化合物，与酸结合溶于水，具有生物活性，是植物重要的次生代谢产物，能促进植物生长与代谢作用的基因快速表达，加快作物生长。黄酮体黄酮体植物中一类具有C6-C3-C6基本母核的含氧杂环有机物，以游离态或与糖结合成甙的形式存在，对植物的生长发育、开花、结果以及调动激发抵抗病害的基因快速表达，分泌植保素，防治病害的侵入起到重要作用。皂甙皂甙植物中一类含羟基较多的碳氢化合物，具有表面活性，起到乳化、分散作用，能使营养快速移动，加快吸收。倍半萜倍半萜一种茴香烯磷酸脂是植物成份中重要的一类，具有重要的生物功能和生理活性。是植物生成中的生理调控性调动基因显性表达的物质，有很强的生理活性，还具有抗菌、抗虫作用。11 5.特殊生理活性物（1）植物降解活性物的作用生物碱植（2）微生物次生代谢活性物的作用对植物的生长、发育、产量的提高、抗逆性，都具有较强的生理活性。壳聚糖芳香族的小分子脂肪族小分子有机酸葡聚糖羟基苯磺酸能调动植物的快速生长基因快速表达，加快细胞分裂速度，提早成熟，提早收获。壳聚糖脂肪族有机酸葡聚糖能诱导植物的抗性基因快速表达，加强植保素的分泌，提高对病害和虫害的抵抗能力，大幅度减少化学农药的施用。黄腐酸类羟基苯磺酸类12（2）微生物次生代谢活性物的作用对植物的生长、发育、产量的单、双糖，寡糖（壳寡糖、葡寡糖）、低聚糖、高糖；糖类氨基酸、寡肽、低聚肽、蛋白胨、小分子蛋白；肽类木质素低聚物、小分子黄腐酸类、天然黄腐酸；乙酸、丙酸、丁酸、乳酸、挥发性脂肪酸、天然降解小分子脂肪酸；脂肪族有机酸类复合有机酸钙、镁，葡萄糖酸，铁、锰、铜、锌钼、硼；复合有机酸微量元素类糖酸钾、磷酸糖、磷酸木糖、氨基糖、氨基酸糖、葡萄糖酸氨，黄腐酸钾、黄腐酸铵、磷酸基黄腐酸；复合有机酸钾生物碱、黄酮体、倍半萜类、皂甙；植物活性物生物酶类、对羟基苯磺酸类、非蛋白氨基酸类、有机酸类、生物素类。微生物代谢活性物氨基糖态氮、氨基黄腐酸态氮、有机酸态氮有机氮磷酸糖态P2O5、磷酸黄腐酸态P2O5、磷酸有机酸态P2O5有机酸磷酸态P2O5糖酸态钾、黄腐酸态钾、有机酸态钾有机钾6.6.小分子、速溶、速效性有机功能肥料的全部化学组成小分子、速溶、速效性有机功能肥料的全部化学组成13糖类单、双糖，寡糖（壳寡糖、葡寡糖）、低聚糖、高糖；肽类氨基7.7.小分子、速溶、速效性有机肥料的多种功能小分子、速溶、速效性有机肥料的多种功能 能量营养功能无机氮、磷、钾转化成有机氮、磷、钾，提高养分利用率，避免化学残留污染。有机磷、钾不能被土壤固定可提高当季磷、钾的利用率。有机酸钙、镁，同样也避免了土壤的固定使作物直接吸收。氨基糖、壳聚糖、葡聚糖、低聚糖能调动作物细胞分裂基因快速表达，使作物生长加快，提前收获提前成熟。黄腐酸类、对羟基苯磺酸类能调动作物抗病虫害基因快速表达，分泌植保素，增强作物自身抗病虫害能力，大幅度减少化学农药的施用。植物体中重要组成部分生理活性物生物碱、黄酮体、皂甙、倍半萜类能促进作物新陈代谢，加快对营养的吸收，加快作物生长起到调控作用。微生物的次生代谢产物对作物生长有特殊的生理功能是作物的特殊营养，起到保健作用，抑制土壤病虫害，促进作物健康生长发育，还能提高土壤的微生物活性。小分子、水溶性、速效性有机肥不仅使作物根系直接快速吸收，还能促进作物体内C、H、O同N、P、K的平衡，避免化肥残留污染。小分子、水溶性速效有机肥还能做为土壤微生物的理想碳源和氮源，加速繁殖，使之化肥氮转化为微生物氮，形成土壤的有机氮库，减少了氮肥的流失，提高了无机氮肥利用率。147.小分子、速溶、速效性有机肥料的多种功能 二、小分子、速溶、速效性有机肥的生产方法二、小分子、速溶、速效性有机肥的生产方法固体水不溶固体水不溶转变成水溶转变成水溶的研磨纳米的研磨纳米化技术化技术 形成小分子形成小分子的化学催化的化学催化水解技术水解技术生产小分子、水溶性、速效性有机肥关键性的两大技术15二、小分子、速溶、速效性有机肥的生产方法固体水不溶转变成水溶1.1.原料的选择与搭配原料的选择与搭配富含有氮化物和蛋白质的原料，如活性污泥类、畜禽粪便类、屠宰畜禽下脚料类，食品厂报废原料食品类、下架过期类、豆制品类、餐厨垃圾类。富含有机碳化物类，如农作物秸秆、厨余垃圾有机物类。发酵工业废液、废渣类无机化肥氮肥、磷肥、钾肥，中量、微量元素类。1616三、小分子水溶性速效有机肥的施用方法、注意事项及应用效果三、小分子水溶性速效有机肥的施用方法、注意事项及应用效果1.1.施用方法施用方法l施用量：10Kg/亩20Kg/亩l施用方法：（1）做基肥：撒施、穴施、沟施均可，同化肥混和施用。（2）做追肥：用水稀释300倍500倍采用冲施。滴灌、微灌，也可用水溶性化肥混和施用。17三、小分子水溶性速效有机肥的施用方法、注意事项及应用效果17 2.2.应用效果应用效果l提高农产品质量提高农产品质量 小分子水溶性速效有机肥料，不仅可以增产，而且能提高农产品的质量，效益非常明显。对蔬菜、水果而言，口感特别好，含糖量，含维生素C明显提高。台湾施用此肥生产的有机大米价格提高一倍。施用此肥生产的水果有的品种价格提高三倍，一般水果价格提高二倍，识别标准就是口感。提高农产品质量带来的经济效益往往要比增产所获经济效益还要高。18 2.应用效果18四、质量控制标准四、质量控制标准1.1.现行行业标准不适合小分子、速溶性、速效性有机肥现行行业标准不适合小分子、速溶性、速效性有机肥（1）有机肥行业标准NY525-2012不适合小分子、速溶性、速效性有机肥。NY525标准给有机肥料的定义为“主要来源于植物和（或）动物经过发酵腐熟的含碳有机物料。”生产方法大不相同，我们的小分子、速溶、速效有机肥是通过化学催化水解方式，将大分子降解成小分子的，不是通过“腐熟发酵”方法。NY525标准的主要指标是“有机质”。而我们的主要指标是具体的总糖、肽、有机酸、黄腐酸、生理活性物、有机氮磷钾、有机钙镁。（2）含腐殖酸水溶肥料的NY1106-2010行业标准，同是大分子腐植酸，不是小分子，也不适合小分子速溶、速效有机肥。（3）含氨基酸水溶肥料的NY1429-2010行业标准，主要指标是游离氨基酸一种，而小分子速溶、速效有机肥是多种成分，不适合此行标。19四、质量控制标准192.2.小分子、速溶、速效有机肥质量控制指标的说明小分子、速溶、速效有机肥质量控制指标的说明（1）总糖和总有机氮代替有机质 有机固体废弃物中纤维素、淀粉由葡萄糖（六碳糖）组成，半纤维素由木糖、阿拉伯糖（五碳糖）、葡萄糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸组成。动物肉质部分含粘多糖，由葡萄糖和一些杂糖组成。它们的水解产物由不同分子量不同聚合度的糖类组成。单糖、聚合度为1，双糖聚合度为2，寡糖聚合度为3，低聚糖聚合度4-10。聚合度10以上为多糖，但水溶部分最高为聚合度300。总糖由不同聚合度不同比例糖类组成。单糖和双糖、寡糖总量为10%-20%，低聚糖为20%-30%，聚合度300以下的多糖为50%-70%。202.小分子、速溶、速效有机肥质量控制指标的说明20（2）总有机氮做为企业质量控制指标 总有机氮包括蛋白质态有机氮和非蛋白质态有机氮，例如糖蛋白、脂蛋白及其降解产物肽类和氨基酸类及非氨基酸类。还是以蛋白质态氮的降解产物为主，总有机氮按粗蛋白的粗略计算，无机氮乘6.25系数，即为粗蛋白，基本上可包括蛋白质态氮和非蛋白质态氮。测氨基酸再推算蛋白质是精确计算，但没太大必要。蛋白质降解产物为肽类。三个氨基酸的结合叫寡肽。4个以上到10个叫低聚肽。在肥料行业新型肥料宜粗不宜细，有个发展过程。注：有机氮和无机氮分离和分析方法 水溶性有机氮和无机氮需先分离开，用亚滤膜（比纳滤膜分子孔径稍大）无机氮能透过，有机氮不能透过。先测透过的无机氮，再测不能透过的有机氮，也是用消化法测总氮再乘以6.25系数，就是有机氮。或者先测总氮，再测水溶性无机氮两者之差就是有机氮。2.2.小分子、速溶、速效有机肥质量控制指标的说明小分子、速溶、速效有机肥质量控制指标的说明21（2）总有机氮做为企业质量控制指标2.小分子、速溶、速效有机（3）控制指标不能太细化，比如不同种类的糖，不同种类的有机氮，植物生理活性物生物碱、黄酮类，暂时不能做为企业控制指标提出来，微生物次生代谢活性物同样也不能做为企业质量控制指标提出来。不能太复杂，化验检测分析设备，也不能太贵，否则产业界承受不起。（4）无害化指标重金属汞、砷、镉、铅、铬的限量，按NY1110行标执行。（5）因小分子速溶、速效有机肥生产工艺中有高温高压化学催化水解，任何生物和微生物类，如大肠菌值、蛔虫卵类都已彻底杀灭。所以蛔虫卵死亡率和大肠菌值二项可以不作为检验项目。国标GB18877-2009规定有机部分如果是腐植酸的话，蛔虫卵死亡率和大肠菌值二项可以不作为检验项目，同理推断小分子、水溶性速效有机肥也可以免去二项，不作为检验项目。2.2.小分子、速溶、速效有机肥质量控制指标的说明小分子、速溶、速效有机肥质量控制指标的说明22（3）控制指标不能太细化，比如不同种类的糖，不同种类的有机氮3.3.小分子、速溶、速效有机肥生产企业质量控制指标小分子、速溶、速效有机肥生产企业质量控制指标水溶性总糖 30.0%水溶性总有机氮 10.0%有机N+P2O5+K2O 15.0%黄腐酸 5.0%水分（H2O）的质量分数10.0%氯离子的质量分数 3.0%酸碱度（PH）1.0-3.0233.小分子、速溶、速效有机肥生产企业质量控制指标234.4.临时套用有机临时套用有机-无机复混肥料无机复混肥料GB18877-2009GB18877-2009国家标准国家标准 根据我国产业产品超前标准滞后的普遍规律，新型肥料品种推广一定面积和时间才涉及到申请行业标准和国家标准。在办理新型肥料登记之前和行业标准未出台之前暂时套用国家标准（GB18877-2009）。总养分（N+P2O5+K2O）的质量分数/%15.0水分（H2O）质量分数/%12有机质的质量分数/%20粒度（1.00mm-4.75mm或3.35mm-5.60mm）/%70酸碱度（PH）3.0-8.0244.临时套用有机-无机复混肥料GB18877-2009国家标五、生产小分子、速溶、速效性有机功能肥的原料资源五、生产小分子、速溶、速效性有机功能肥的原料资源1.1.农作物秸秆及林业加工及自然剩余物农作物秸秆及林业加工及自然剩余物 主要成份：纤维素、半纤维素、木质素、灰分、植物活性物。此资源含水量低、出肥率高，是制造水溶性有机肥理想原料之一。利用其中纤维素、半纤维素经化学催化水解处理形成不同分子量的糖类，其中的木质素经化学催化水解处理，形成本质素低聚物和黄腐酸。还有植物活性物、生物碱、黄酮类、皂甙倍半萜类等。灰分中可提供中量Ca、Mg和微量元素，但缺乏氮、磷、钾。25五、生产小分子、速溶、速效性有机功能肥的原料资源252.2.人、畜、禽粪便人、畜、禽粪便（1）城市公厕粪便 城市公厕粪便菌体蛋白和粪便蛋白质高，可以做为小分子水溶速效有机肥的有机氮源材料，可将城市公厕粪便同粉碎的农作物或林业废弃物和剩余物一起进行化学催化水解处理。（2）畜禽粪便 鸡粪、猪粪、牛粪含干基有机氮化物高，做为有机氮源的资源材料，同农作物秸秆和林业废弃物一起经化学催化水解处理，有机物不损失，重金属不会超标，还能达到有机氮化物和有机碳化物的平衡。262.人、畜、禽粪便263.3.餐厨垃圾餐厨垃圾 餐厨垃圾营养成份丰富，蛋白质含量高，还有淀粉和可溶性糖类，含油量含盐量也高，含水量大，易发酵变质，是生产小分子水溶性速效有机肥非常好的有机氮源和碳源材料。餐厨垃圾除杂、打浆、脱油后加入农作物秸秆一起进行化学催化水解反应达氮碳平衡制小分子、水溶性、速效性有机肥。273.餐厨垃圾274.4.活性污泥活性污泥 活性污泥菌体蛋白干基计高达25%左右，N+P2O5+K2O高达8%-9%，含水量高达80%，是很好的有机氮源材料，但有机碳不足，还存在重金属问题。活性污泥加农作物秸秆进行化学催化水解，使有机碳化物和有机氮化合达到平衡。重金属被稀释，可远离标准极限值。284.活性污泥285.5.食品行业废弃物食品行业废弃物 食品行业废弃物包括食品加工厂过期变质食品和原料，肉类加工厂的下脚，农贸市场变质鱼肉类，超市过期下架食品。此类有机物营养成份很丰富，是理想的有机碳源和有机氮源的材料。食品工业废弃物经化学催化水解处理，不用加其它原料，经营养调整就可制成营养丰富的小分子，速溶、速效有机肥料。295.食品行业废弃物296.6.以植物为原料的工业加工水解有机废渣（糠醛渣、木糖醇渣）以植物为原料的工业加工水解有机废渣（糠醛渣、木糖醇渣）7.7.发酵行业废液、废渣发酵行业废液、废渣 以粮食为原料的发酵行业，如柠檬酸行业、酒精行业、味精行业、食用醋行业的发酵废液、废渣是很好原料。8.8.造纸黑液造纸黑液 造纸厂制纸浆的富含半纤维素、木质素的黑液。9.9.中药加工废渣中药加工废渣3030结结 语语1、生产创新性小分子、速溶性、速效性有机肥料需打破传统的有机肥腐植酸理论和矿质营养学说的束缚，建立小分子有机营养理论同腐植酸理论和矿质营养学说相结合形成互补才是近代符合现代化农业发展需要的完整的有机肥理论。2、生产小分子、速溶性、速效性有机肥料需建立小分子多元化综合作用的营养观念。3、生产小分子、速溶性、速效性有机肥料需采用非堆肥发酵的现代工厂化的化工技术，主要是化学催化水解和研磨纳米化工艺技术为核心的成套化工和生物工程联合的工艺成套技术设备。31结 语31 4、生产小分子、速溶、速效有机肥料需采用富含有机碳化物和有机氮化物，如农作物秸秆类和富含丰富的有机氮化物的畜禽粪便、餐厨垃圾、活性污泥、食品工业废弃物、工业发酵废液、废渣，还有中药加工废渣、含植物水解活性物和微生物发酵次生代谢物活性物的废液、废渣，所用原料来源广泛，根据需要相互配合。5、小分子、速溶、速效有机肥能将无机氮、磷、钾化肥转化成有机氮、磷、钾，实现化肥的有机化。从原理上避免了在土壤中形成亚硝酸盐和硝酸盐，使农产品避免了化学残留污染，提高了农产品品质。结结 语语32 4、生产小分子、速溶、速效有机肥料需采用富含有机碳化物 6、小分子、速溶、速效有机肥还处在示范推广阶段，没有行业标准和国家标准是正常现象，期盼有关部门应通过调查研究，加快步伐，制定行业标准和国家标准，使小分子、速溶、速效有机肥产业加快发展。在行业标准和国家标准没出台前，建议要掌握好企业内部暂时不宜公开的质量控制指标。在办新型肥料登记证时暂时套用国家标准GB18877-2009有机-无机复混肥料标准，办好生产许可证和肥料登记证，以利于肥料的生产和销售。结结 语语33 6、小分子、速溶、速效有机肥还处在示范推广阶段，没有行化学催化水解罐34化学催化水解罐34成品肥料35水解罐生产物料成品肥料35水解罐生产物料