1、 分 类 号： 单位代码： 10193 密 级： 学 号： Z2012074 专业硕士学位论文 掺混肥与生物肥混存、混施的效果研究 The effect research of mixed fertilizer store and mix with biological fertilizer 作者姓名 ： 学位类别 ： 农 业推广 硕士 专业名称 ： 农业资源利用 研究方向 ： 肥料与平衡施肥 指导教师 ： 副教授 所在学院 ： 资源与环境学院 2014 年 5 月 独 创 性 声 明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究所取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致
2、谢所列内容外，论文 中不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得吉林农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本学位论文所有内容若有不实之处，本人愿意承担一切相关法律责任和后果。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 关于学位论文使用授权的声明 1、 本人完全了解吉林农业大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间所完 成的论文及相关成果的知识产权属吉林农业大学所有，并同意将本论文的版权授权给吉林农业大学，学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，
3、可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 2、本人 （同意 /不同意，务必打印后填写）吉林农业大学将本论文版权授权给不同媒体进行电子出版、多媒体出版、网络出版以及其他形式出版（涉密学位论文解密后应遵守此协议）。 3、本人声明毕业后若发表在攻读研究生学位期间完成的论文及相关的学术成果，必须以吉林农业大学作为第一署名单位。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 指导教师签名： 签字日期： 年 月 日 I 摘 要 将掺混肥与生物肥混合施用对作物生长及环境保护具有重要的意义。生物肥中的微生物在土壤物质转化和促进植物生长方面具有极为重要的作用。掺混肥的施用使得土壤营养元素均衡，提高作
4、物产量，对科学合理施肥、维持陆地生态系统具有重要的意义。 本文对不同施肥处理下生物肥料中固氮菌、解磷 菌、解钾菌菌落数进行分期测定并研究其菌落数量变化规律。通过盆栽试验研究不用施肥处理下土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量变化规律。 其结果如下 ： 对固氮菌研究表明： M1、 M2 两个处理刚接种时固氮菌数量最少，菌数分别为 1.9105cfu/g、 2.0 105cfu/g；最大繁殖期固氮菌数量分别为 8.3 105cfu/g、 2.0 105cfu/g。刚接种时 M2 处理固氮菌数量较 M1 处理高 0.16%；繁殖期即培养的第 312 天较 M1 处理高8.03%；死亡期较 M1 处理高 2.
5、14%。 对解磷菌研究表明： M1、 M2 两个处理刚接种 时解磷菌数量最少，菌数分别为 2.6104cfu/g、 53.7 104cfu/g；最大繁殖期解磷菌数量分别为 20.7 104cfu/g、 88.8 104cfu/g。刚接种时 M2 处理解磷菌数量较 M1 处理高 9.19%；繁殖期即培养的第 315 天较 M1 处理高 56.76%；死亡期较 M1 处理高 9.87%。 对解钾菌研究表明： M1、 M2 两个处理处理刚接种时解钾菌数量最少，菌数分别为1.2 105cfu/g、 1.6 105cfu/g；最大繁殖期解钾菌数量分别为 60.0 105cfu/g、 62.5 105cf
6、u/g。刚接种 时 M2 处理解钾菌数量较 M1 处理高 0.08%；繁殖期即培养的第 312 天较 M1 处理高 1.54；死亡期较 M1 处理高 0.83%。 对土壤碱解氮分析得出：除单施氮肥处理外其它施肥处理土壤碱解氮含量均呈现先上升后下降的趋势。整个施肥期土壤碱解氮总养分含量为：掺混肥 +生物肥氮肥 +生物肥掺混肥氮肥秸秆 +生物肥生物肥 CK。 对土壤速效磷分析得出：各处理土壤速效磷含量均呈现先上升后下降的趋势。整个施肥期土壤速效磷总养分含量为：掺混肥 +生物肥磷肥 +生物肥掺混肥磷肥生物肥秸秆 +生物肥 CK。 对土壤速效钾分 析得出：各处理土壤速效钾含量均呈现先上升后下降的趋势。
7、整个施肥期土壤速效钾总养分含量为：掺混肥 +生物肥钾肥 +生物肥掺混肥钾肥秸秆 +生物肥生物肥 CK。 关键词： 生物肥，掺混肥，黑土，氮磷钾，微生物 II Abstract Mixed fertilizer and biological fertilizer mix application is very important in crop grow and environmental protect. The microbes in bio-fertilizer has very important in transform material in soil and promot the
8、plant growth. The application of mixed fertilizer could balance the soil nutrient and increase the crop yield, this has great important in scientific and reasonable fertilizition and maintain terrestrial ecosystem. In this paper, staging measure the azotobacter、 phosphate-solubilizing bacteria and p
9、atassium colony number in biological fertilizer under different fertilizer treatments and study its colony number change rule. Through pot experiment study soil available nitrogen 、 available phosphorus and available potassium content change rule under different fertilization treatment. The results
10、show that: The research of azotobacter shows that:the fewest azotobacter appeared in just vaccination under the two process of M1 and M2,the number of bacteria were 1.9 105cfu/g and 2.0105cfu/g;The largest beeeding season nitrogen-fixing bacteria number were 8.3 105cfu/g and 2.0 105cfu/g.Just when v
11、accination M2 processing number of azotobacter was 0.16% bigger than the M1 processing; Breeding season training 312 days was 8.03% higher than M1 processing; Death phase was 2.14% bigger than the M1 processing. The research of phosphate-solubilizing bacteria shows that:the fewest bacteria appeared
12、in just vaccination under the two process of M1 and M2,the number of bacteria were 2.6 104cfu/g and 53.7 104cfu/g;The largest beeeding season phosphate-solubilizing bacteria number were 53.7 104cfu/g and 88.8 104cfu/g.Just when vaccination M2 processing number of bacteria was 9.19% bigger than the M
13、1 processing; Breeding season training 315 days was 56.76% higher than M1 processing; Death phase was 9.87% bigger than the M1 processing. The research of patassium shows that:the fewest patassium appeared in just vaccination under the two process of M1 and M2,the number of bacteria were 1.2 105cfu/
14、g and 1.6105cfu/g;The largest beeeding season patassium number were 60.0 105cfu/g and 62.5105cfu/g.Just when vaccination M2 processing number of patassium was 0.08% bigger than the M1 processing; Breeding season training 312 days was1.54% higher than M1 processing; Death phase was 0.83% bigger than
15、the M1 processing. On soil alkaline hydrolysis nitrogen analysis: Apart from the single nitrogen treatment fertilizer treatments soil alkaline hydrolysis levels tend to rise before falling. The fertilizing soil alkaline hydrolysis total nutrient content is: mixing fertilizer + biological fertilizer
16、nitrogen III fertilizer + biological fertilizer mixed fertilizer nitrogen fertilizer straw + biological fertilizer biological fertilizer CK. Analysis of soil available phosphate： The processing of soil available phosphate content tend to rise before falling. The fertilizing soil available phosphate
17、total nutrient content as follows: mixing fertilizer + biological fertilizer phophorus fertilizer + biological fertilizer mixed fertilizer phophorus fertilizer biological fertilizer straw + biological fertilizer CK. Analysis on soil available potassium: Each dealing with soil available potassium con
18、tent tend to rise before falling. The fertilizing soil available potassium total nutrient content is: mixing fertilizer + biological fertilizer potassium fertilizer + biological fertilizer mixed fertilizer potassium fertilizer straw + biological fertilizer biological fertilizer CK. Key words:Biologi
19、cal Fertilizer,Mixed Fertilizer,Black Soil,Nitrogen Phosphorus and Potassium,Microbial 目 录 摘 要 . I ABSTRACT . II 第一章 前 言 . 1 1.1 研究背景 . 1 1.2 生物肥料及掺混肥料研究进展 . 2 1.3 土壤氮磷钾研究进展 . 5 1.4 研究目的与意义 . 9 1.5 主要研究内容 及创新点 . 9 1.6 技术路线 . 10 第二章 材料与方法 . 12 2.1 供试材料 . 12 2.2 试验设计 . 12 2.3 测定项目及方法 . 13 2.4 数据分析 . 1
20、4 第三章 结果与分析 . 15 3.1 掺混肥与生物肥混存对微生物的作用效果 . 15 3.2 掺混肥与生物肥混施对土壤氮磷钾的作用效果 . 21 第四章 讨论 . 24 4.1 掺混肥与生物肥混存结果讨论 . 24 4.2 掺混肥与生物肥混施结果讨论 . 24 第五章 结论与展望 . 25 5.1 主要研究结论 . 25 5.2 存在问题与不足 . 26 参考文献 . 27 作者简介 . 32 致 谢 . 33 吉林农业大学硕士学位论文 绪论 1 第一章 前 言 1.1 研究背景 中国农业生产中的土壤最基本的自然资源和物质基础 。 土壤中三大元素氮磷钾对农业生产和作物产量和质量起着至关重要
21、的作用。我国肥料发展以氮磷钾先后顺序发展， 8090年代处于大发展时期。研究表明，我国普遍土壤缺氮，土壤氮素流 失速率较快，有效氮的固定较困难，而有效磷的供应量逐渐回升，磷缺乏程度逐渐降低，全国土壤施钾均有很好的效果，但土壤磷钾元素部分仍处于闭塞形式。土壤中氮磷钾三大营养元素含量是有限的，增加土壤氮磷钾含量最有效的措施即是施肥，以促进农作物发育 、提高产品产量、改善产品品质。 微生物的研究已在第十九世纪后半叶有了很大的进步，如发现和证明固氮豆科植物并将其根瘤菌进行分离、培养，并做成制剂应用 1。目前许多国家大力发展豆科植物的种植面积使其发挥生物固氮的作用，以减少使用化学肥料，取得明显经济和生态
22、效益 2。 微生物和土壤 磷之间的关系已在 20 世纪初被人们注意。 1908年 Sackett 3发现一些不溶性的复合物施入土壤后可作为磷源， 1948年 Gerretsen发现将不溶性磷肥与土壤微生物接种后可以促进植物生长，增加土壤磷的吸收，促进磷酸盐的溶解 4。 1988年尹瑞玲对我国旱地土壤解磷微生物进行深度的研究，取得了很大进展 5。 硅酸盐细菌不仅可以溶磷、解钾， 还具有固氮的能力 6-8 。因此 ,在微生物肥料中硅酸盐细菌已被广泛应用 , 大量田间试验表明，硅酸盐细菌能挖掘土壤潜在肥力并在提高作物产量等方面具有重要的作用 9-18, 但也存在这应用效果不稳定的缺点 19-21。
23、近年来由于中国人口增长率提高和人们生活水平的不断提高，因此对农副产品和农资产品的质量和数量的要求也在不断地提高，导致化肥在农业生产中过量使用。根据联合国粮农组织报告，化学肥料、农药、除草剂等的不合理施用易污染环境、河流及地下水 22,破坏土壤生态系统、造成土壤肥力下降，导致农产品质量及作物生长 23受影响 ， 也使得土壤有机质及营养元素流失 24。因此，为防止此类现象再发生应 加大控制化学肥料、农药、除草剂等的使用量，降低其对土壤、环境、水、农产品的 污染及对人类健康造成的危害。 通过国家有关部门的重视，生物肥料的研究取得了迅速的发展 。 生物肥料能 加快土壤有机质转化、改良土壤理化性状、 分
24、解土壤中化合态的磷、钾等元素、减少土壤氮素损失25。 研究表明有机无机生物肥料混合施用可以提高肥料利用率，减少对土壤、水、环境等的污染，并且能够提高农产品品质及提高作物产量。生物肥料中的微生物能够固定土壤氮素防止其营养元素过多地流失 还能 分解土壤中闭蓄态磷钾等元素 ，同时生物肥料的施用能够相对减少化学肥料的使用量，对保护环境、 提高土壤肥力具有一定的效果 ， 因此开发利用有机无机生 物复混型肥料势在必行 ，以 确保我国农业实现“高产、优质”目标。 吉林农业大学硕士学位论文 绪论 2 1.2 生物肥料及掺混 肥料研究进展 目前国内外生产生物肥料及掺混肥料品种很多，施用技术也在不断地提高，生物肥
25、料和掺混肥料混合施用已被广泛应用于世界各地，并得到认可。 1.2.1 国内生物肥料发展概况 生物肥料在中国从 20 世纪 50 年代初进行研究和应用，至今已有 60 多年的历史，适用品种多，其种类占据世界前列。 随着农业的发展，科学技术在农业生产中的进一步应用以及可持续农业战略实施的兴起，应用生物肥料替代部分化学肥料已受到关注 26，目前已形成具有中国特色 的产业结构 27-29。 我国现有的生物肥料生产企业 500 多家 ,约 5000000吨年产量。 近几年来 , 生物肥料进出口数量日益增加 , 已步入全球化轨道。我国依据国际上提出的“可持续农业”的政策 , 相应制定出发展“生态农业”的计
26、划 , 大力提倡研究和开发利用生物肥料。经过几十年的研究和探索生物肥料在中国农业生产中获得了很好的成效。目前我国应用较多的肥料是复合生物肥料，研究表明复合生物肥料比单施用菌肥对作物增产效果明显。此外，我国对生物肥料的发展前景给予了高度的重视 ,因此生物肥料在农业生产中发挥着巨大的作用。 生物 肥料是指一类含有活性微生物的产物 ， 具备肥料的功能 ,能促成作物生长发育、改良作物养分条件、抑制无益微生物的活动 30，其肥效是通过微生物的生命活动所引起的31。生物肥料中的微生物 可以提高土壤养分 、 改善农产品品质 32,33。生物肥料具有肥效高、成本低、生产技术简单、改善作物品质、无污染、分泌生长
27、激素、无毒副作用、节约能源等优点。生物肥料尽管有很多优点，但也有很多不足，目前我国生物肥料的用量远远低于无机肥料的用量，生物肥料还存在肥效慢、保质期短、易失活、不易保存等问题。因此，应正确存放和使用生物肥料，完 善其生产标准、加大投入、进一步研发高效的生物肥料使其在可持续农业发展中发挥其应有的生态效益。 生物肥料 最初称之为根瘤菌剂 ,根据微生物的作用机理可分为根固氮菌肥料、解磷菌肥料、根瘤菌肥料、抗生菌肥料、硅酸盐细菌肥料等 34。固氮菌肥料是指固氮微生物作用在菌株上产生的 。 根据其特点分为自体细菌固氮菌肥料和复合固氮菌肥料 ， 可作基肥、种肥和追肥 ，可使作物生长并满足作物的需要， 可减
28、少土壤氮素的损失。磷细菌肥料是指利用磷细菌的生命活动将土壤中难溶的有机无机磷转化成能被作物直接吸收利用的有效态磷，又能分泌生长激素刺激作物 生长的肥料，可以提高单位面积作物产量。按作用特征可分为有机磷细菌肥料和无机磷细菌肥料。硅酸盐细菌肥料又称钾细菌肥料，是指利用硅酸盐细菌的生命活动促进作物生长发育，抑制有害微生物的生命活动，微生物产品对作物具有增产效应。它在小麦、棉花等作物上应用较广效果较好，目前我国约有 30多种作物近 850 hm2 耕地使用钾细菌肥料 35。 我国生产上使用的生物肥料种类主要有增产菌肥料、固氮菌肥料、解磷菌肥料、硅酸吉林农业大学硕士学位论文 绪论 3 盐细菌肥料、复合微
29、生物肥料等，主要生产根瘤菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌等。 生物肥料在我国主要有液体和固体两种。 液体生物肥料是用发酵液瓶，也可以用矿物油盖；泥炭作为固体生物肥料的载体，分为粉体和颗粒两种。从内含物看，主要有单菌株制剂、多菌株制剂和微生物加化肥或有机物等的增效物混合成的制剂。生物肥料作为基肥、追肥不仅可用于浸种，还可将种子与秸秆、无机肥料混合施用。生物肥料在土壤中利用微生物的生命活动将空气中的惰性元素转化为作物可直接吸收利用的离子态元素，可以增加土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量，将农作物不能直接从土壤中吸收元素转化成可被作物吸收利用的元素，协助农作物吸收营养元素、提高作物营养、增强作物抗逆性、抗倒伏
30、和抗旱 性。 1.2.2 国外生物肥料发展概况 国际生物肥料的应用研究是在豆科根瘤菌中获得根瘤菌，最初只有大豆和花生两种。50 年代，来自前苏联的固氮菌、磷细菌和钾细菌统称为细菌肥料。 60年代开始推行“ 5406”抗生菌肥料。 70 80年代中期，开始研发 VA 菌根，以提高作物磷素营养状况和提高作物水分利用效率 。 80 年代至 90 年代，在农业生产中将固氮菌与生物钾肥进行拌种施用。近年来，固氮菌、磷细菌、钾细菌与有机肥混合成的生物肥料在农业生产使用。 目前根瘤菌肥料是国外应用最广效果最稳定的生物肥品种 36。但研究表明， 豆科植物根部结瘤的有 3 0 0 多种 ,而能分离出的根瘤只有
31、10 0 多种 , 由此 可见根瘤菌肥料资源相当可观。 目前 , 近 70 个国家推广使用生物肥料， 如美国、法国、德国和其他一些非洲国家。 在第 二十 世纪 80 年代 , 青霉菌在加拿大应用，此菌能有效地溶解无机磷，在 1988 年 , PhimBios 公司用该菌株制成生物肥料产品并现场试验，结果表明，约 10 种作物平均增产 6%9%。目前 ,国际复合微生物肥料还处于摸索阶段，如美国的“生物剂” 37。 由此可见随着生态农业的不断兴起，生物肥料的发展前景将日益受到人们的 重视。 国外正大力研发复合生物肥料以 提高生物肥料中微生物的作 用效果， 复合生物肥料的发展主要是复合根瘤菌和由不同
32、的微生物复合成生物肥，如日本的“ EM” 。 然而 复合生物肥料的使用 存在较多 的问题 , 不同微生物之间 既可 共存也可拮抗 , 它们在同一 生存环境内 是否互相争夺营养 这 一问题 需要 进一步 研究 ,而 目前 此类问题的 研究资料 极少 。 由 微生物和 增效物混合制成的复合生物肥料也存在较复杂的问题，众所周知增效物本身的营养结构比较复杂当其与微生物混合时需要考虑混合的比列以及增效物之间的比例，这一比例多少最合适需要设置不同比例处理进行田间 试验找出最合适的比列应用于农业生产中。 国外生物肥品种及豆科作物品种的应用不断的增加。众所周知国外很重视畜牧业和草业的建设，因此国外草原面积比较
33、大，不能够过量的施用化学肥料，因而生物肥料的使用量在不断的增加。国外草原面积虽然大但是草原的质量较差，土壤肥力不高，灌溉水供应不足，豆科植物在这种条件下自生结瘤不良，因此使用生物肥料的同时还应加大 根瘤菌肥的使用以改善豆科作物自生固氮系统。国外 很多国家依据本国土壤特征进行工艺和生产条吉林农业大学硕士学位论文 绪论 4 件改善挑选出优良载体、培养基配方及工艺流程 , 为生产良好的生物肥料产品奠定基础。 1.2.3 国内掺混肥料发展概况 我国掺混肥料产业的发展始于 50年代后期 。 1967年，我国第一个磷酸二铵生产装置在南京化学工业公司建立为掺混肥料的发展提供了原料及技术支持 。 1986 1
34、990年，中国农业科学院土壤肥料研究所对掺混肥内养分间的分离度对作物肥效的影响进行研究并进行田间模拟试验，为掺混肥料在我国的发展提供了理论依据 。 1987年我国第一座掺混肥料工厂在广州市经济开发区建立，该厂年产掺混肥料 46万吨 , 生产数 十种掺混肥料的品种 。目前 , 我国部分省均有掺混肥料装置 ， 掺混肥料技术得以迅速推广 。 众所周知 我国是农业大国，耕地少人口多，为解决 13 亿人口粮食问题光靠施用单质肥料是不可行的，因此随着现代化农业的发展，农民施用肥料逐渐由单质到复合的方向发展。掺混肥料的生产工艺简单、生产成本低、灵活制定、养分含量高、减少环境污染、易于开展农业服务等优点，因此
35、掺混肥比例不断增加 38,39。但我国发展掺混肥也存在着原料供应不足、生产设备不先进、产品标准化不明确等问题。 为此要着力解决我国基础原料问题，增加设备投资 , 完善生产技术 ，使我国掺混肥生产工业向新台阶这 不仅利于我国掺混肥料的发展 , 也利于我国测土配方施肥技术的推 广 。 随着粮食和作物产量的不断提高 ,农化服务的不断深入，掺混肥料将越来越受到农民的重视。 1.2.4 国外掺混肥料发展概况 美国是最早生产掺混肥料的国家 ，现已形成庞大的工业体系，开发出数种掺混肥料品种已满足不同作物及土壤的需求， 如今生产技术已遍布全世界 。 1920年，美国建成世界上第一个磷酸铵工厂，主要生产 磷酸一
36、铵和硫磷铵肥料。 1933 年，湿法磷酸和磷酸铵工厂首次在加拿大投产。 1936 年 ,美国采用单质肥料制成颗粒状掺混肥料。 1947 年 , 美国伊利诺斯 4 家化肥厂从事生产和销售以促进掺混肥料的进一步发展。 60 年代初，湿法磷酸产出磷酸一铵和磷酸二铵在美国和英国生产，这种方法已经被广泛的应用在许多国家并迅速推广。 70 年代中期 ,100个 磷铵厂在世界各地建成，年产量达 1720万 吨 40-42。掺混肥料应用于 1983年在 马来西亚地区已达到 70%的化肥总量 。 1986年掺混肥料用量，巴西地区占70%。目前 日本掺混肥料用量占总肥料用量的 80%。 北美和拉丁美洲将掺混肥料称
37、为 “ B B” 肥 ， BB 肥的生产工艺将两种或两种以上的干颗粒肥料通过机械的方式混合 ， 含有 N 、 P 、 K 、 Ca 、 Mg 、 S和部分微量元素的营目前加拿大 在中部和西部地区有 800个生产 B B 肥化 肥 厂 。全国 B B 肥年生产量达 30 万吨 , 占肥料总用量的 6 %左右 43。 截至 19 9 0 年 2 月 15 日统计 , 加拿大已有 1255 个 B B 肥生产企业 , 生产量均达几万吨以上 44。日本福冈市将掺混肥与有机肥料混合主要用于园艺作物，还将 BB 肥中加入钙镁硅及微量营养元素以满足土壤、作物的需要。日本 BB 肥生产品种多样化 ， 设备先进， 但由于磷钾资源不足 B B肥总生产量不如加国。 加拿大和日本两
