矿质肥料微生物活化技术应用探讨.ppt

矿质肥料微生物活化技术的应用 探 讨 河北师范大学化学与材料学院客座教授 盛建维 wfsjw@163.com 植物生长发育必需供给16种化学元素，否则植物就不能维持生命 ，叫做必需元素。 这16种必需元素是碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P)、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg)、硫（s）、铁（Fe）、硼（B）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）以及氯(Cl) 。其余为有益元素如：硅、硒、稀土等。????? 矿质肥 矿质肥是指除了NPK以外的,无需复杂加工,即可直接供农业所利用的各种矿物或岩石资源。 常见的有目前利用较为普遍的天然矿物肥料如麦饭石、沸石、蛭石、天青石、膨润土、钾长石、硅藻土等，都含有中微量元素。 天然矿物肥料,可提供植物生长发育所需要的各种营养元素,其所具有的特殊理化性能还可起到改良土壤、保水、保肥及提高植物的抗病菌能力。 ??我国农业长年高产，掠夺性地消耗了土壤中的中微量元素矿物质养分，不仅破坏我国农业系统的可持续性、降低耕地支撑高产的能力，而且使植物病变增多、农产品品质下降、氮肥利用率下降，加剧农业立体污染，这一现状亟待缓解。施用矿质肥是解决这一困境的出路之一。 二、“石头”如何变成肥料？ 中微量元素大都存在于矿石之中，石头变肥料必需要将原料活化、细化、膨化。 活化：把原料中的所有矿物质元素整体活化为能被植物吸收利用的有效营养形态，把岩石变成了肥料。 细化：原料中的矿物颗粒通常是毫米—厘米粒级，而产品中的矿物颗粒则被转化为纳米－微米级的微粒。 膨化：把致密块状的石头原料膨化为微孔发育的疏松状态，使得产品具有类似土壤团粒结构的保水保肥透气功能。 解决问题的办法就是模拟自然界的风化成土过程：一个叫水热反应，一个叫生物活化。 用微生物方法将硅酸盐岩石中的钾、硅、钙以及铁、镁、锰等矿物质转化成为植物可吸收的有效营养形态，且具有特殊的微孔结构和纳米-亚微米颗粒结构，不仅能补充多种矿物质营养元素，提高土壤肥力，促进养分平衡，还能增加土壤保水透气性能，缓解土壤酸化，从根本上提高我国耕地的综合肥力和可持续能力,此为生物活化。 下面以硅为例来阐明矿质肥的微生物活化技术，这项技术是将地质微生物学的成果运用到了肥料制造上来。 10、硅肥是一种品质肥料。可明显改善农产品品质，有效防 止裂果、缩果和畸形果，增加果实的硬度，果形正，着色 好，口味佳，商品性好，耐储运，延长保鲜期。 硅肥生产中的问题： 1、原料 市面上常见的硅肥（化学硅肥）多为炼钢厂的废钢渣、 粉煤灰、矿石高温煅烧等加工而成。一般用量大、效果差、 重金属超标，对作物造成潜在危害大，市场售价较低。 2、吸收率低 目前，硅肥的品种主要有枸溶性硅肥、水溶性硅肥两大类，枸溶性硅肥是指不溶于水而溶于酸后可以被植物吸收的硅肥，常见的多为炼钢厂的废钢渣、粉煤灰、矿石经高温煅烧工艺等加工而成，一般施用量较大（每亩25-50公斤左右），适合做土壤基施，市场售价较低（每吨几百元到上千元不等）；水溶性硅肥是指溶于水可以被植物直接吸收的硅肥，农作物对其吸收利用率较高，有化学法与微生物法两种，大部为高温化学法，生产工艺较复杂。 下面要介绍的是用微生物的方法增加肥料中水溶性硅含量的方法，利用的是地质微生物学的科研成果。 四、关于地质微生物学与硅的活化及增效 1、地质微生物学 以 地学和微 生 物学为基础的新 兴 交 叉 学 科— — —地 质 微 生 物 学 ， 是 地 球 系 统 科 学 的 一 个 重 要 的 分 支学科。 地质微生物学研究的重要内容之一是研究微生物与矿物的相互作用。 在微生物与矿物相互作用的过程中， 微生物可 以 从矿 物 中 直 接或 间 接获 取 生长所需的物质和能 量， 并提 升 自 身 对环 境 的适 应 性以及与其它 生 物 的 竞 争 性； 与 此 同 时， 发 生 矿 物的微生物降解或微生物矿化作用。 周跃飞等在2007年研究表明： 微生物可通过直接和间接作用方式影响硅酸盐矿物的溶解。在细菌生长的不同阶段，这两种方式的贡献有所差异。利用微孔滤膜进行了一系列实验，研究了多粘芽孢杆菌对微纹长石溶解的影响。结果表明，在细菌生长的 0~96 h 内，细菌及代谢产物能通过直接和间接作用共同促进微纹长石的溶解，但微纹长石中各元素的溶出在方式上有一定的差别，K 和 Si 的溶出主要受间接作用的影响，而 Al 的溶出主要受直接作用的影响。在稳定期和衰亡期，细菌及代谢物均对 K，Al，Si 三种元素的溶出起较强的促进作用。在长石溶解的过程中，细菌的生长 消耗、细菌表面络合作用、代谢物络合作用等均是影响离子浓度变化的