CN101205520A - 一种固定态磷素活化剂 - Google Patents

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王光华
金剑
周克琴
刘洪家
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Abstract

在农业生产技术领域中，一种固定态磷素活化剂，可以向土壤中接种溶磷菌，利用它代谢产生的有机酸与磷矿粉反应，活化磷矿粉中固定态难溶性磷，较好地解决了作物需磷和土壤固磷的矛盾。本发明还研究出了菌株的培养方法和商品化生产的制备方法。本发明使用方便，效果好，价格低，具有较高的经济效益，市场前景很好。

Description

一种固定态磷素活化剂
技术领域
本发明属农业生产技术领域，是一种固定态磷素活化剂。
技术背景
磷是植物生长所必需的重要营养元素之一。土壤是植物磷营养的主要来源，我国大部分土壤大耕层的全磷含量0.4-2.5％，对植物有效的磷不到全磷的1％，约70％的耕地土壤有效磷含量低于临界值(林葆等，1994)。另一方面，由于土壤固磷的普遍存在，施入土壤的可溶性磷肥大部分很快转化为难溶性磷酸盐，作物很难吸收，有研究表明磷肥的当季作物的吸收利用率一般低于20％(沈善敏，1992)。由于土壤固磷作用，这样造成一个矛盾，一方面土壤速磷低，需要大量的可溶性磷肥投入，另一方面又由于长期大量使用磷肥，土壤出现磷的富集(全磷含量高)，形成巨大的磷库。如何活化这部分磷是当前乃至今后相当长时期农业生产的重要问题。
速效磷肥的生产原料主要是磷矿粉。而磷矿粉属固定态磷素，不易被作物吸收。原生磷灰石的分子式可以写成Ca10(PO4)6X2，式中X为F-、OH-、CO3 2-时分别称为氟磷灰石、羟磷灰石和碳酸盐磷灰石。工业化生产速效磷肥是加入无机酸，如硫酸，使磷转化为水溶性状态，这种方式生产对环境及生产者具有一定的危害性。随着农业生产的发展，对磷肥的需求量逐年提高，迫切需求采取一些比较经济安全的方法，使固定态的磷释放出来为作物所用。
土壤中生存大量的微生物，其中有许多微生物能将难溶性磷酸盐转化为植物可吸收利用的形态，这些微生物称为溶磷菌(phosphate-solubilizing microorganisms，PSMs)。向土壤中接种溶磷菌，能够显著地改善作物的磷素营养，提高作物的产量。溶磷菌的溶磷作用与其代谢产生的低分子量的有机酸有直接的关系，不同的溶磷菌产生的有机酸种类是不同的，溶磷菌产生的有机酸主要有：醋酸、乳酸、草酸、酒石酸、琥珀酸、葡萄糖酸、α-酮基葡萄糖酸、羟基乙酸、水杨酸等。这些有机酸通过鏊合或络合作用与难溶性磷酸盐的Ca、Fe、Al等结合，使磷活化出来。国内外对溶磷菌研究结果表明，溶磷真菌的溶磷效果要远大于溶磷细菌，且效果稳定，所以近年来国外都非常注重对溶磷真菌的研究。如加拿大从土壤中分离出一株青霉菌，命名为拜来青霉(Penicillium bilaii)，用该菌株制成的解磷菌剂已在加拿大商品化生产，注册商品名为Provide
Figure A20061016327400041
和JumpStart
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；东北农业大学的许景刚教授也作了类似的研究，取得了较好的解磷效果。另外国内还有一些单位也相继报道一些溶磷或解磷菌剂，应用于农业生产，这些菌剂都是作为一种拌种剂或土壤处理剂。
发明内容
本发明的关键在于从土壤中筛选出一株高效溶磷真菌P66，利用它代谢产生的有机酸与磷矿粉反应，活化磷矿粉中难溶性磷，以及与之配套的菌株培养方法和菌剂的制备方法。
1、菌株：菌株草酸青霉(Penicillium oxalicum)是从作物根际土壤中分离到的高效溶磷真菌，菌株编号为P66，菌株在培养过程中产生有机酸-草酸，草酸与磷矿粉中的Ca、Fe、Al等结合，使磷活化出来。
2、菌株的培养方法
菌株液体溶解磷矿粉培养基：葡萄糖30-50g，MgSO4·7H2O 0.3g，NaCl 0.3g，KCl 0.3g，(NH4)2SO4 0.5g，FeSO4·4H2O 0.03g，MnSO4·4H2O0.03g，磷矿粉15-20g，蒸馏水1000mL，调节pH7.0-7.5。培养温度25-30℃，振荡培养7-10天。生产菌种的培养基：灭菌的小麦粒，在25-30℃条件下发酵培养10-15天。
3、菌剂的制备
粉剂：经发酵培养的生产菌种，用灭菌水洗下产生的分生孢子，浇注到灭过菌的草炭和沸石载体上。草炭和沸石比例按重量比为：50-70∶50-30。
具体实施方式
为表明高效溶磷真菌P66的溶磷效果，2002年我们在中国科学院东北地理与农业生态研究所哈尔滨园区进行了室内和田间的应用效果试验。
1.菌株P66室内溶磷效果试验：在250mL三角瓶中装入液体溶磷培养基100mL，其中葡萄糖用量为30g/L，磷矿粉(宜昌产，含磷10.5％)15g/L，高压灭菌30min，然后将P66溶磷真菌株孢子悬液100μL接入到三角瓶中，26℃摇床培养(160rpm)，在接种后2、4、6、8、10、12、15和20天分别取样2毫升，所取样品高速离心(10000rpm，20min)，测定上清液中磷含量。试验结果表明，菌株P66的溶磷量和溶磷率随培养时间的延长逐渐上升，至15天时达到最高值，此时菌株P66的溶磷量和溶磷率分别为880mg/L和56％。
表1菌株P66的液体溶磷试验结果
Figure A20061016327400051
2.矿粉磷素活化剂盆栽应用效果：本试验在中国科学院东北地理与农业生态研究所哈尔滨园区盆栽试验场上进行。盆栽用土为低磷黑土，土壤速效磷含量为8.0ppm。土壤过筛(4mm)备用。试验用盆为白色塑料盆，每盆装土1400g，供试作物为大豆和玉米，每盆穴播3处，每穴2粒，出苗后每盆定植3株。试验处理见表1。每处理种植6盆，添加的基础肥为N和K分别为150和100mg·kg-1土，形态为尿素和KCl。磷肥处理分不施磷、施磷矿粉两种，磷矿粉施用量为纯磷50mg·kg-1土。接菌处理为接矿粉磷素活化剂，每盆接种2克，对照接入灭过菌的矿粉磷素活化剂。水分供应尽量保持一致，在生育期间各处理统一追施氮钾和微量元素营养液一次，作物生长1个月后收获，分别收取植株地上和地下部分，烘干，测定生物量。试验结果表明，接种矿粉磷素活化剂的处理不同程度地促进了大豆和玉米地上和地下部分生物量的增加，说明矿粉磷素活化剂把土壤中难溶性的磷酸盐或添加的磷矿粉中的磷活化出来供作物利用。
表2矿粉磷素活化剂盆栽应用效果
Figure A20061016327400061
3.矿粉磷素活化剂田间应用效果：2003年我们在黑龙江省海伦市富民乡进行多点次的矿粉磷素活化剂田间应用效果试验，应用作物为大豆和玉米，每亩使用矿粉磷素活化剂1公斤，播种时与种子一同施入土壤，试验结果表明，在降低磷肥用量一半或不施磷肥条件下，应用矿粉磷素活化剂可以提高作物产量8-15％，约20千克左右，经济效益显著。
本发明无毒害作用，对人体安全，长期使用无破坏生态环境之忧。
本发明使用方便，效果好，价格低，每亩仅需投资8元左右，增产作用却比较明显，每亩平均净增收42.6元，投入产出比为1∶5，具有较高的经济效益，有利于增加农民收入，减轻农民负担，市场前景很好。

Claims (2)

1.一种固定态磷素活化剂，其特征在于从土壤中筛选出一株高效溶磷真菌P66。
2.根据权利要求1所述的活化剂，其特征在于菌株的培养方法和商品化生产的制备方法；
菌株的培养方法
菌株液体溶解磷矿粉培养基：葡萄糖30-50g，MgSO1·7H2O 0.3g，NaCl 0.3g，KCl 0.3g，(NH1)2SO1 0.5g，FeSO1·4H2O 0.03g，MnSO4·4H2O0.03g，磷矿粉15-20g，蒸馏水1000mL，调节pH7.0-7.5。培养温度25-30℃，振荡培养7-10天。生产菌种的培养基：灭菌的小麦粒，在25-30℃条件下发酵培养10-15天；
菌剂的制备
粉剂：经发酵培养的生产菌种，用灭菌水洗下产生的分生孢子，浇注到灭过菌的草炭和沸石载体上。草炭和沸石比例按重量比为：50-70∶50-30。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
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