CN101466652A - 新型肥料组合物以及用其来处理种子和植物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新型肥料组合物，所述肥料组合物为这样的类型，即包含与沸石相混合的细菌联合物作为活性产物。本发明还涉及在农业领域中的应用。

Description

新型肥料组合物以及用其来处理种子和植物的方法
本发明涉及新型肥料组合物(combinaison fertilisante)以及用其来处理种子和植物的方法。
目前，已知基于细菌的肥料制剂，以及它们在种子和/或栽培植物例如豆科植物、小麦、燕麦、玉米和棉花上的应用。
然而，现有技术的这些细菌学组合例如以法国商标“NitraginBonus”进行出售的细菌组合并不十分令人满意。
因此，本发明的一个目的是提供新型肥料组合物，该肥料组合物使得能够解决与现有的肥料产品，特别是基于细菌的肥料制剂相关的问题。
本发明的另一个目的是提供肥料组合物，其中的活性产物(produit actif)能够渗透入农作物的根中，并且能够在栽培的植物上形成固氮根瘤。
通过新型肥料组合物实现了这些目的以及下面将出现的其他目的，所述肥料组合物为这样的类型，即包含细菌联合物(associationbactérienne)作为活性产物，根据本发明，所述组合的特征在于所述细菌联合物与沸石相混合。
优选地，所述细菌联合物至少包含根瘤菌属(Rhizobium)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)。
有利地，所述细菌联合物至少包含豌豆根瘤菌(Rhizobiumleguminosarum)、苜蓿根瘤菌(Rhizobiummeliloti)和大豆慢生根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)。
本发明还涉及用其中活性产物为细菌联合物的肥料组合物来处理种子和植物的方法，所述方法的特征在于，所述细菌联合物与沸石相混合。
优选地，所述细菌联合物至少包含根瘤菌属和慢生根瘤菌属。
有利地，所述细菌联合物至少包含豌豆根瘤菌、苜蓿根瘤菌和大豆慢生根瘤菌。
优选地，用所述肥料组合物处理植物，从而使得所述细菌联合物产生0.5至1百万个原生质球/株植物。
无任何限定的下列描述使本领域技术人员能够更好地理解本发明的实施以及其不同的优点。
从根瘤菌属和慢生根瘤菌属的形成根瘤的细菌菌株开始，借助于溶菌酶，通过在TRIS-HCl缓冲溶液中在37℃的温度下暴露至少10至12小时而获得原生质球，借助于所获得的原生质球悬浮液来接种正在发芽的种子或植物的幼苗，然后让植物生长，并从在植物根上形成的根瘤开始获得根瘤菌属和慢生根瘤菌属细菌菌株的纯培养物。
通过与沸石相混合，该细菌联合物构成了改善植物的氮营养的肥料组合物或细菌肥料。该新型肥料组合物的作用基于与植物共生的能够从空气中固定氮的细菌根瘤的活性的利用。由此，土壤富含氮。
利用该细菌联合物来增加不同农作物的收获量。对农作物进行这样的处理使收获量增加1.6至2.0公担/公顷，对于一年生和多年生农作物而言，其收获量增加8至10公担/公顷。
从下列细菌菌株开始，获得了原生质球：保藏在亚美尼亚共和国国家科学院微生物学研究所的保藏中心(la collection del’Institut de microbiologie de l’Académie Nationale des Sciencesde la République d’Arménie)中的形成根瘤的细菌菌株：豌豆根瘤菌INMIA B-5609、苜蓿根瘤菌I NMIA-5521(突变菌株)；以及保藏在俄罗斯农业微生物学研究所(l’Institutde microbiologie agricolede Russie)中的细菌菌株：大豆慢生根瘤菌649。
将以24至48小时的培养物形式的细菌置于溶菌酶在TRIS-HCl缓冲液(pH8.1)中的溶液之中。在大约37℃的温度下在溶菌酶中温育10至12小时。然后，用无菌水洗去原生质球上的温育溶液，之后将其悬浮在水中。原生质球的最佳数量的增加显示在表1中。通过在显微镜下直接计算细胞的方法来确定悬浮液中原生质球的数量。
表1
根据通过接种引入的原生质球剂量的植物的污染水平
Figure A200780021335D00051
根据表1的结果，0.5至1百万个原生质球/株植物的数量是最佳的，因为植物根上根瘤的形成是最好的，或等同于使用最高剂量的原生质球时获得的结果。
经历了各种不同阶段处理的菌株与初始菌株(从中获得了所述原生质球)相似，然而在将它们施用给谷类植物之后，它们的一些性质发生了变化。所有在施用之后所研究的菌株属于革兰氏阴性细菌，它们具有杆状形状，与初始菌株相同。使根瘤菌5609和5521的初始菌株以及在施用后获得的菌株生长在琼脂上，在无氮的Ashby培养基中。它们不使牛奶凝结，并且不使明胶液化。在下列方面存在差异：初始菌株和能够在谷类植物根上形成根瘤的菌株的生长强度；以及它们与不同碳源的关系。在谷类植物上获得的菌株污染大部分以前的植物。这是确认所获得的菌株与根瘤菌属有关的主要特性。关于从小麦的结节获得的菌株的形态学、培养生理学(culturo-physiologiques)和生物化学特征的数据集中在下表2中。
Figure A200780021335D00061
所有施用给小麦并经研究的菌株在革兰氏反应中没有着色，即它们属于革兰氏阴性细菌，与根瘤菌5609和5521的初始菌株相同，所述初始菌株用于获得用于接种小麦和燕麦的原生质球。所述菌株具有杆状形状的细胞，然而大小比初始培养物更小(参见表2)。在恢复细胞膜后，所述原生质球也产生比初始培养物更小的细胞。
将初始菌株5609和5521以及在谷类植物上形成根瘤的菌株生长在琼脂上和无氮的Ashby培养基上。它们不使牛奶凝结，并且不使明胶液化。与初始菌株相反，在第I和III次施用后的菌株生长更弱。它们的菌落更大。在第I和III次施用后在谷类植物上形成根瘤的菌株5521与该突变菌株5521所源自的亲本菌株相似。
碳水化合物和有机酸的同化的研究揭示出，在初始菌株和于谷类植物上形成根瘤的菌株之间存在一些差异。与初始菌株相反，第III次施用的菌株5609可在淀粉培养基上生长，尽管非常弱。在有机酸的同化中观察到了最显著的差异。因此，能够污染谷类植物的细菌在很大程度上类似于从其中获得接种用原生质球的初始细菌，然而它们的一些性质在将它们施用给谷类作物之后发生了变化。
细菌联合物，例如以“Nitragin”名称进行出售的细菌联合物，广泛地用于农业实践。为了生产其，使用了共生的和非共生的固氮细菌的混合物。在不同的气候条件下和在亚美尼亚的不同土地上，以及在ex-USSR领土上的不同开垦地的田地上进行的实验过程中，特别是在Nitragin实验的地理网络(Réseau géographique)中，检验了该制剂。存在许多实验报告。“Nitragin”制剂在生态学上纯净的，对于人和动物绝对无害，其使一定数目的农作物(大豆、烟草、谷类植物、某些块茎类)的产量增加15％至40％。
根据本发明，提出了绝对新型的用于制备和利用肥料的方法，其原理是制备细菌联合物与沸石的混合物，沸石是硅酸铝的复合物(通式：Me2/n Al2O3 xSiO2 yH2O，其中M是金属阳离子，和n是化合价)，其在其组成中包含碱金属和其他金属的氧化物，并且其特点在于极度规则的孔结构，所述孔在通常温度条件下充满水。
下文中显示了凝灰岩(火山石)的天然沸石的物理化学特征：
天然沸石的含量(以重量百分比表示)：60-95
氧化物的含量(以重量百分比表示)
SiO2：61.0-71.0            MnO：痕量-0.1
TiO2：0.1-0.4              Na2O：0.9-3.4
Al2O3：11.0-14.0           K2O：1.0-2.8
Fe2O3：0.3-2.5             P2O5：痕量-0.15
FeO：0.3-2.0               H2O：2.0-6.0
CaO：2.8-5.0
MgO：0.5-2.5
有毒成分的含量(以重量百分比表示)
耐受极限                  真实含量
F：直至0.15                  无
As：直至0.01                 痕量
Pb：直至0.006                0.001-0.006
Hg：直至0.0005               痕量
Cd：直至0.05                 痕量
另外的矿物的含量(以重量百分比表示)：
蒙脱石                      1-20
石英                        1-6
方解石                      1-4
长石                        1-4
黑云母+火山玻璃             1-6
天然沸石的单胞(alvéole élémentaire)的组成(式的系数(coefficientsde formule))
Si：29.55              Na：0.70
Al：6.53               K：1.22
Mg：0.10               H2O：19.6
Ca：2.20
空隙(pore)的大小(以埃表示)：4
Figure A200780021335D0009093241QIETU
单胞的参数：a＝17.63
Figure A200780021335D0009093241QIETU
；B＝17.90
Figure A200780021335D0009093241QIETU
；c＝17.90
Figure A200780021335D0009093241QIETU
孔隙率     24.87-32.36％        平均值-28.17％
密度       2.2-2.6g/cm3
提取的土壤的质量         1.3-1.6g/cm3
体积质量                 1.7-1.0g/cm3
单轴压力下的坚固性(solidité)极限    334-952kg/cm3
                                         平均数：438kg/cm3
主要的交换阳离子：Ca和Na和K和Mg
交换阳离子的量(以对于100g岩石而言的mg当量表示)
Ca2+：22.0-59.0
Mg2+：4.0-18.0
Na+：22.0-59.0
K+：1.2-10.0
合计(Ca2++Mg2++Na++K+)＝72-123
比率   N a + + K + C a 2 + + M g 2 + = 0.26 - 1.77
耐酸性(pH)：0.4至7
耐碱性(pH)：7至13.8
上述肥料(根据本发明并以确定的比例与沸石相混合的细菌联合物)的使用带来了巨大的优点。沸石保持土壤结构，这有助于其的持久性通风；沸石保持水份，更重要的是，促进生物制剂的按比例使用，和延长其作用和其再活化的期限。沸石具有另一个重要的能力：其明显地增加种子针对所有类型疾病的抗性。根据美国、日本和亚美尼亚研究者的数据，沸石的使用使农作物的产量增加10％至12％，当与本发明的细菌联合物相混合时，取决于农作物，该效应至少改善2至2.5倍。
2002年在4公顷秋小麦田地上进行的实验的结果集中在下表3中。
表3
 
种子重量g 氮％ 蛋白质％
未处理的对照田地 24.80 1.8 1.8
使用本发明的混合物进行处理的田地 36.20 2.7 2
在借助于沸石进行培养的植物中形成根瘤的细菌的相互关系的特征呈现于表4中。
表4
 
变化形式 植物干重％ 根中的氮mg/g 白蛋白mg％
豌豆豌豆根瘤菌st.N B-5609st.N B-5618对照 147.6203.0100 9.110.82.7 16.2521.2511.9
大豆大豆慢生根瘤菌st.N649对照 220.5100 8.63.5 26.5614.0
饲料豌豆鹰嘴豆根瘤菌(Rh.cicer)st.N85对照 130.4100 14.42.3 23.9419.2
苜蓿苜蓿根瘤菌st.N B-5502st.N B-5521对照 194.0209.0100 3.43.71.7 19.9522.2715.96
小麦豌豆根瘤菌st.N B-5618(豌豆)大豆慢生根瘤菌st.N649(大豆)苜蓿根瘤菌st.N B-5521(苜蓿)对照 144.3104.6126.2100 3.363.253.70.63 9.36.88.46.2
在具有Ge-Li半导体检测器和用于处理光谱的辅助性“ASPECT”程序的低声γ-光谱测定设备上测定从Noyembérian(亚美尼亚)的地层中获取的沸石样品的放射性元素的活性和组成。在亚美尼亚原子能发电站的辐射外部控制实验室(laboratoire du  extérieurde radiation de la Centrale Atomique Arménienne)中对170克样品进行测量(测量的相对误差：6.9％)。分析的结果显示，所述样品包含铀-238(238U)和钍-232(232Th)类型的天然放射性元素，以及放射性元素钾-40(40K)。表5集中了上述样品的分析结果：
表5
 
放射性元素 活性Bk/kg
铀-238 20
钍-232 9
钾-40 831
为了进行比较，在下文的表6中引用了在普通岩石中放射性元素的典型比活性的数据(A.A.Moisséev，V.I.Ivanov，Livre deRéférence de dosimétrie et d’hygiène de la radiation，Moscou，＂Energoatomizdat＂，1984，第71页)。
表6
Figure A200780021335D00121

Claims (7)

1.新型肥料组合物，所述肥料组合物为这样的类型，即包含细菌联合物作为活性产物，其特征在于，所述细菌联合物与沸石相混合。
2.权利要求1的新型肥料组合物，其特征在于，所述细菌联合物至少包含根瘤菌属(Rhizobium)和慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)。
3.权利要求2的新型肥料组合物，其特征在于，所述细菌联合物至少包含豌豆根瘤菌(Rhizobium leguminosarum)、苜蓿根瘤菌(Rhizobium meliloti)和大豆慢生根瘤菌(Bradyrhizobiumjaponicum)。
4.用权利要求1至3中任一项的其中活性产物为细菌联合物的肥料组合物来处理种子和植物的方法，其特征在于，所述细菌联合物与沸石相混合。
5.权利要求4的方法，其特征在于，所述细菌联合物至少包含根瘤菌属和慢生根瘤菌属。
6.权利要求5的方法，其特征在于，所述细菌联合物至少包含豌豆根瘤菌、苜蓿根瘤菌和大豆慢生根瘤菌。
7.权利要求4至6中任一项的方法，其特征在于，用所述肥料组合物处理植物，从而使得所述细菌联合物产生0.5至1百万个原生质球/株植物。
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