CN101913964A

CN101913964A - 颗粒生物有机肥料

Info

Publication number: CN101913964A
Application number: CN2010102601851A
Authority: CN
Inventors: 洪坚平; 谢英荷; 刘小锋; 梁利宝; 李金岚; 郝鲜俊
Original assignee: Shanxi Agricultural University
Current assignee: Shanxi Agricultural University
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2010-12-15

Abstract

本发明涉及一种微生物肥料，具体为一种颗粒生物有机肥料。其制备方法是，选用固氮细菌Azotobacter chrococcum、解磷细菌Bacteria megaterium和Pseudomonas sp、解钾细菌Circulans；扩大培养；用草炭吸附；晾干，装入胶囊中，制成颗粒型菌剂；然后将鸡粪、腐植酸灭菌处理，把尿素、磷酸一铵用粉碎机粉碎成粉末状；将鸡粪、尿素、磷酸一铵、氯化钾、腐植酸和硫酸锌，加水搅拌均匀制成颗粒有机肥，最后将制作好的菌剂胶囊与有机肥按1∶10的重量比进行混合。保证了肥料中有效活菌数的数目，微生物肥料突出对土壤中养分自分解作用，尤其是土壤中磷钾资源的有效利用。玉米生长施用后能够使作物稳产或增产，并增加土壤中有益微生物数量，同时还可不同程度地提高土壤中速效氮、速效磷、速效钾、土壤有机质等含量。

Description

颗粒生物有机肥料

技术领域

本发明涉及一种微生物肥料，具体为一种颗粒生物有机肥料。

背景技术

《山西农业科学》2010年第4期，“颗粒生物肥料中微生物菌株的组合及存活的初步探讨”刘小锋，洪坚平，谢英荷(山西农业大学资源与环境学院，山西太谷030801)在该文章中，介绍了一种生物复混肥，它是在有机、无机复混肥的基础上接种有效微生物而生产的一种新型肥料，既能在作物生长前期提供作物所需的养分，又能在作物生长过程中，通过微生物的生命活动分解有机质和矿物质释放养分，利用菌肥或微生物活化剂改善土壤和作物的生长营养条件，能迅速熟化土壤、固定空气中的氮素、参与养分的转化、促进作物对养分的吸收、抑制有害微生物的活动等。其技术方案主要包括：颗粒菌剂的制作，用固氮细菌、有机磷解磷细菌、无机磷细菌、解钾细菌扩大培养，分别用草炭吸附，在阴凉处晾干，按一定比例混合，装入胶囊中，制成颗粒型菌剂。然后将鸡粪、腐植酸灭菌处理，把尿素、磷酸一铵用粉碎机粉碎成粉末状。根据肥料总养分的不同，按比例N∶P₂O₅∶K₂O为1∶0.7∶0.3混合，将鸡粪、腐植酸、尿素、磷酸一铵、氯化钾和硫酸锌，加水搅拌均匀，用挤压造粒机造粒，制成颗粒有机肥。最后将制作好的菌剂胶囊与有机肥按一定比例进行混合。

但是固氮细菌、解磷细菌、解钾细菌的具体种类，和其他一些技术方案并没有给出，影响了技术人员的理解和实施。而且其实际的施肥实施效果也还不够完善，不尽如人意。

发明内容

本发明为了解决颗粒生物肥料的制造的问题而提供了一种颗粒生物有机肥料。

本发明是由以下技术方案实现的，一种颗粒生物有机肥料，其制备方法是，选用固氮细菌Azotobacter chrococcum、解磷细菌Bacteria megaterium和Pseudomonas sp、解钾细菌Circulans；扩大培养，菌液分别按2∶1∶1∶2体积比例混合；再用草炭吸附，吸附质量比例菌液1∶草炭1.4-1.6；晾干，装入胶囊中，每个胶囊重约0.2-0.4克，制成颗粒型菌剂；然后将鸡粪、腐植酸灭菌处理，把尿素、磷酸一铵用粉碎机粉碎成粉末状；将鸡粪、尿素、磷酸一铵、氯化钾混合使其养分比例N∶P₂O₅∶K₂O为1∶0.7∶0.3，再加入腐植酸和硫酸锌，加水搅拌均匀，用挤压造粒机造粒，制成颗粒有机肥，最后将制作好的菌剂胶囊与有机肥按1∶10的重量比进行混合。所述的腐植酸占总重量的1-5％，硫酸锌占总重量的1-3％，

1、以下是菌株的分离与筛选

将采自山西晋城矿区塌陷区及周边熟土中选取具有较强功能的无机磷降解菌株为WP-5、有机磷降解菌株为YP-4；较强的钾矿粉降解菌株为K-7、自生固氮菌为N-6，这些菌经过仪器分析鉴定，固氮细菌N-6是Mesorhizobium tianshanense、解磷细菌YP-4是Bacteria megaterium、WP-5是Pseudomonas sp和解钾细菌K-7是Circulans，属于固氮细菌、解磷细菌和解钾细菌，所以通过上述试验，我们筛选得到固氮细菌N-6、解磷细菌YP-4、WP-5和解钾细菌K-7。

2、菌株发酵液混合后的肥效研究

见图1所示意：将固氮细菌N-6，解磷细菌YP-4、WP-5和硅酸盐细菌K-7分别接种于各自的培养基中，在各个菌株的最佳培养条件下，用摇瓶培养法培养6天，将上述发酵液吸附于灭菌的草碳载体上，复合菌液按发酵液1∶1∶1混合后，吸附于灭菌的草碳载体上，晾干，制成固体制剂，按3个处理即空白土样1、单独菌固体制剂2和复合菌固体制剂3分别接种于未经灭菌的土壤中，接种密度按固体制剂∶土壤为1∶10，以不接菌的土壤为对照(CK)，三次重复，25℃条件下经10天的培养。检测土壤中碱解氮、速效磷、速效钾的含量。

试验结果表明，上述相互间互不拮抗的四种菌剂混合后，提高了固氮、解磷和解钾的效能，使土壤中的速效氮、磷、钾以及有机质含量和土壤有益微生物数量等指标都有明显改善，从而达到增加土壤肥效和改善土壤微生态环境的综合效益。固氮、解磷、硅酸盐细菌发酵菌剂混合制成微生态制剂，有效地提高了固氮、解磷和解钾效能，明显地发挥了协同作用，使土壤中的速效氮、磷、钾以及有机质含量和土壤有益微生物数量等指标都有明显改善，从而达到调整微生态失调、促进生长作用。

3、菌剂最佳吸附比例的研究

吸附载体的吸附量是产品中有效活菌数高低的关键。为提高产品中有效活菌数的基数，我们选择不同吸附比例比较菌数变化情况，实验分为4个处理，处理1：菌液∶草炭为1∶1.5；处理2：菌液∶草炭为1∶2；处理3：菌液∶草炭为1∶3；处理4：菌液∶草炭为1∶4；检测时，对保存于避光荫凉干燥处分别含有固氮细菌N6，解磷细菌YP4、WP5，硅酸盐细菌K7以及三种菌吸附载体分别取样，各重复每次10g，三个重复混合均匀后，称取1g，，加入到含有100ml无菌水的摇瓶中，震荡处理5分钟，稀释为10⁷、10⁸菌悬液，此后按微生物稀释平板计数法计数，不同时间各吸附不同吸附比例载体中的固氮细菌N-6，解磷细菌YP-4、WP-5，硅酸盐细菌K-7和混合菌有效活菌数检测结果分别图2、图3、图4、图5。

从图2的变化曲线可以看出，不同的吸附载体中固氮细菌呈减少趋势，且下降趋势都比较平缓。到90d时，各吸附比例的有效活菌存活率分别为79.4％，73.4％，70.5％，62.5％。

从图3的变化曲线可以看出，试验制备的有机磷细菌YP-4，不同的吸附载体中细菌活菌数都呈减少趋势，且下降趋势都比较平缓。到90d时，各吸附比例的有效活菌存活率分别为70.1％，73％，66.2％，66.4％。

从图4的变化曲线可以看出，试验制备的无机磷细菌WP-5，不同的吸附载体中细菌活菌数都呈减少趋势，且下降趋势都比较平缓。到90d时，各吸附比例的有效活菌存活率分别为79.2％，79％，76％，71％。

从图5的变化曲线可以看出，试验制备的解钾细菌K-7，不同的吸附载体中细菌活菌数都呈减少趋势，且下降趋势都比较平缓。到90d时，各吸附比例的有效活菌存活率分别为81％，86.3％，85.8％，74.6％。

微生物制剂主要依靠其内含的有益微生物的生长发育起作用，有益微生物数量的多少直接关系到产品的质量。产品有益微生物数量由多种因子决定，其中吸附量起着主导作用。试验不同吸附量的有效活菌数变化趋势差异较大，高吸附比例因吸附后微生物利用吸附载体中的营养物质生长繁殖，短期内菌数会急剧增加，随着时间的推移和养分的消耗，菌数逐渐下降，必然影响到有益微生物的生长。因此，在综合吸附后载体中有效活菌数的变化情况，我们认为三种菌的混合微生态制剂的最佳吸附载体比例为1∶1.5。

4、关于肥效的测定数据

我们筛选出了互不拮抗的固氮菌N6，解磷细菌YP4、WP5，硅酸盐细菌K7，并使其发酵菌剂混合制成微生态制剂，有效地提高了固氮、解磷和解钾效能，明显地发挥了协同作用，使土壤中的速效氮、磷、钾以及有机质含量和土壤有益微生物数量等指标都有明显改善，从而达到提高土壤肥力、促进作物生长的作用。

微生物肥料产品质量的关键是控制产品有效活菌数，我们通过将菌剂包裹起来，不与肥料直接进行接触，保证了肥料中有效活菌数的数目，微生物肥料突出对土壤中养分自分解作用，尤其是土壤中磷钾资源的有效利用。施用后能够使作物稳产或增产，并增加土壤中有益微生物数量，同时还可，同程度地提高土壤中速效氮、速效磷、速效钾、土壤有机质等含量。

通过对生物有机肥料进行12月的连续检测，得出生物有机肥料中有机肥与菌剂颗粒重量比为1∶10，肥料养分总含量15％时，有效活菌数达到最大值13×10⁷个/g；有机肥与菌剂颗粒重量为1∶30，肥料养分总含量25％时，肥料中有效活菌数最小值为1.7×10⁷个/g。

5、对玉米产量的影响

试验采用完全随机裂区设计，主区为有机肥和颗粒菌剂重量比，设3个水平，分别为1∶10、1∶20、1∶30，副区为生物肥料总养分，设5个水平，分别为5％、10％、15％、20％、25％，共15个处理。主副区内随机排列，每处理重复3次，共45个小区，小区面积4m×12m＝48m²，为消除小区间的水分和氮素移动，主区之间设2m人行道，副区之间设1m人行道。

2009年6月10日冬小麦收割后硬茬覆播夏玉米(Zea mays L.)，品种为郑单958，播种方式为点播，播种密度为6万株/hm²。

表1

由上表可知：(1)不同有机肥与颗粒菌剂比例和肥料总养分下，比例为1∶10和总养分20％下的产量最高，为10087.76kg/hm²。夏玉米产量随有机肥和颗粒菌剂重量比增加有增加趋势，但其差别不大；相同总养分处理下，随有机肥和颗粒菌剂重量比的增加，产量有增加的趋势；相同有机肥和颗粒菌剂重量比下，不同总养分处理的夏玉米产量明显提高。(2)不同总养分处理的夏玉米产量构成随着有机肥和颗粒菌剂重量比的增加总体呈现增加趋势，穗粒数在处理配比1∶10，总养分20％达到最大，为600.85、千粒重和穗粒重均以处理配比1∶10，总养分20％达到最大，分别为338.5g和201.75g。相同总养分处理下，随配比的增加，产量构成均有增加的趋势；相同配比处理下，总养分处理的夏玉米产量构成明显提高。

综上所述，在本试验田条件下，夏玉米产量最高值在有机肥和颗粒菌剂重量比1∶10，总养分20％；产量构成最高值在有机肥和颗粒菌剂重量比1∶10，总养分20％；说明玉米在有机肥和颗粒菌剂重量比1∶10，总养分20％生长最适；玉米在有机肥和颗粒菌剂重量比1∶10，总养分15％、20％、25％时，产量增加不显著，说明玉米在总养分15％基本达到养分需求；而在25％时，造成资源浪费。

附图说明

图1土壤中氮磷钾的含量

图2不同吸附比例固氮细菌有效活菌数影响

图3不同吸附比例有机磷细菌有效活菌数影响

图4不同吸附比例无机磷细菌有效活菌数影响

图5不同吸附比例对解钾细菌有效活菌数影响

具体实施方式

实施例1、一种颗粒生物有机肥料，其制备方法是，选用固氮细菌Azotobacter chrococcum、解磷细菌Bacteria megaterium和Pseudomonas sp、解钾细菌Circulans，扩大培养(培养后的菌液浓度200-400X10⁸/ml)，菌液按固氮细菌2∶解磷细菌Bacteria megaterium1∶解磷细菌Pseudomonas sp1∶解钾细菌2体积比例混合，用草炭吸附，吸附质量比例菌液1∶草炭1.5，晾干，装入胶囊中，每个胶囊重约0.3克，制成颗粒型菌剂；然后将鸡粪、尿素、磷酸一铵用粉碎机粉碎成粉末状；根据肥料总养分的不同，按比例N∶P₂O₅∶K₂O为1∶0.7∶0.3质量比例混合，再加入5％的腐植酸、1％的硫酸锌，加总量1％的水搅拌均匀，用挤压造粒机造粒，制成颗粒有机肥，最后将制作好的菌剂胶囊与有机肥按1∶10的重量比进行混合。

菌株的分离与筛选及鉴定

将采自山西晋城矿区塌陷区及周边熟土5份样土混合均匀，各取1g放入经过灭菌处理的99ml水中，逐步稀释至10^-5、10^-6，然后从10^-5、10^-6的土壤稀释液中吸取0.1ml，分别培养在固氮细菌培养基、解磷细菌培养基(包括无机磷细菌和有机磷细菌)、解钾细菌培养基中。28℃培养3至4天，观察细菌生长形态。

固氮细菌：在固氮培养基上自生固氮菌形成光滑半透明、粘稠并产生褐色色素的菌落，初筛固氮细菌(N-1、N-2…N-10)10株。

解磷细菌：解磷细菌在解磷细菌平板上形成的较大和非常明显的解磷圈。初筛得到有机磷细菌(YP-1、YP-2…YP-6)6株，无机磷细菌(WP-1、WP-2…WP-7)7株。

解钾细菌：在阿须贝培养基和解钾细菌选择性培养基上解钾细菌可形成透明的光滑的油滴状的菌落，而且随着培养时间的推移，菌落颜色始终不变，这与许多文献和研究中描述的硅酸盐细菌的特征一致。采用此方法得到K-1、K2-…K-8解钾菌株8株。

菌株的初步鉴定

1、菌落菌体形态结构观察。分别在解磷细菌选择性培养基、硅酸盐细菌选择性培养基和阿须贝培养基上观察解磷细菌、解钾细菌和自生固氮菌菌落形态。

2、生理生化鉴定。参照文献进行以下试验：唯一碳源试验、唯一氮源试验、氧化酶试验、接触酶试验、H₂S试验、吲哚试验、柠檬酸盐试验、糖醇发酵试验及细菌运动性观察、石蕊牛乳试验、硝酸盐还原试验、甲基红试验、VP试验、明胶液化试验、淀粉水解试验、脂酶Tween80试验、无氮培养基生长试验、卵磷脂酶试验。

结果如下：将具有较强功能的无机磷降解菌株WP-5和有机磷降解菌株YP-4以及较强的钾矿粉降解菌株K-7和自生固氮菌N-6进行形态和生理生化鉴定。表2至表5是各菌株的生理生化特征。结果显示，菌株N-6细胞卵圆型，直径2um或更大，但随着时间和生长条件的改变，细胞形态会发生剧烈的变化，能短到类似球状，细胞单个，成对或不规则的堆状，不形成芽孢，但形成孢囊，产生夹膜黏液，革兰氏染色阴性，一些菌株常产生水溶性色素，能利用硝态氮和氨态氮，接触酶阳性。这些特征与固氮菌属Azotobacter特征吻合。从表3看出，N-6与该属内的模式菌株Azotobacter chrococcum圆褐固氮菌接近一致，所以菌株N-6为Azotobacter chrococcum。

菌株YP-4和K-7细胞呈直杆状，常以成对或链状排，具圆端，革兰氏阳性，有鞭毛，芽孢椭圆或卵圆胞菌属形，好氧的化能异养菌，接触酶阳性，这些特征与芽孢杆菌属(Bacillus)的特征吻合，所以它们都属于芽孢杆菌属。更进一步，将菌株YP-4的特征与巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium的描述相对照，从菌落特征和革兰氏染色及菌体形态特征分析二者极为吻合，从生理生化特征分析，二者也非常接近，见表2。对照检索表，可以断定菌株YP-4和巨大芽孢杆菌Bacillus Circulans属于同一种。同理菌株K7与Bacillus Circulans属于同一种。

结果还显示，菌株WP-5细胞单个排列，直的杆菌单鞭毛或多鞭毛，革兰氏阴性，有机化能异养，呼吸代谢，不发酵，接触酶阳性这些特征与假单胞菌属Pseudomonas的特征吻合，假单胞菌变化较大的菌属，在分类上相距很远，共有的特征不多。从表4可以看出，菌株K-7与假单菌属的特征最为接近，对照检索表，可以断定菌株K-7属于假单胞菌属，但是鉴定到种还有待进一步的试验。如表2：

表2 有机磷细菌YP-4与B.megaterium的生理生化特征比较

注：“+”阳性反应“-”阴性反应

表3 固氮菌N-6与Azotobacter chrococcum的生理生化特征比较

注：“+”阳性反应“-”阴性反应

表4 解钾细菌K7与B.circulans的生理生化特征比较

注：“+”阳性反应“-”阴性反应

表5 无机磷细菌WP-5与假单胞菌属的生理生化特征比较

脂酶Lip idase	-
			硝酸盐还原N itrate reduction	+	+
形成吲哚Indole p roduction	-	-
			产H₂S H₂S p roduction	+	-

注：“+”阳性反应“-”阴性反应

将具有较强功能的无机磷降解菌株WP5和有机磷降解菌株YP4以及较强的钾矿粉降解菌株K7和自生固氮菌N6进行形态和生理生化鉴定后，为了进一步确定菌株的种类，我们将固氮细菌N6、解磷细菌YP4、WP5和解钾细菌K7进行DNA检测，检测结果如表6：

表6 菌株的DNA鉴定表

从表6可以看出，固氮细菌N-6是Mesorhizobium tianshanense、解磷细菌YP-4是Bacteria megaterium、WP-5是Pseudomonas sp和解钾细菌K-7是Circulans，属于固氮细菌、解磷细菌和解钾细菌，所以通过上述试验，我们得到固氮细菌N-6、解磷细菌YP-4、WP-5和解钾细菌K-7。

实施例2、一种颗粒生物有机肥料，其制备方法是，选用固氮细菌Azotobacter chrococcum、解磷细菌Bacteria megaterium和Pseudomonas sp、解钾细菌Circulans，扩大培养(培养后的菌液浓度200-400X10⁸/ml)，菌液按固氮细菌2∶解磷细菌Bacteria megaterium1∶解磷细菌Pseudomonas sp1∶解钾细菌2体积比例混合，用草炭吸附，吸附质量比例菌液1∶草炭1.5，晾干，装入胶囊中，每个胶囊重约0.2克，制成颗粒型菌剂；然后将鸡粪、尿素、磷酸一铵用粉碎机粉碎成粉末状；根据肥料总养分的不同，按比例N∶P₂O₅∶K₂O为1∶0.7∶0.3，混合，再加入3％的腐植酸、2％的硫酸锌，加2％的水搅拌均匀，用挤压造粒机造粒，制成颗粒有机肥，最后将制作好的菌剂胶囊与有机肥按1∶10的重量比进行混合。

实施例3、一种颗粒生物有机肥料，其制备方法是，选用固氮细菌Azotobacter chrococcum、解磷细菌Bacteria megaterium和Pseudomonas sp、解钾细菌Circulans，扩大培养(培养后的菌液浓度200-400X10⁸/ml)，菌液按固氮细菌2∶解磷细菌Bacteria megaterium1∶解磷细菌Pseudomonas sp1∶解钾细菌2体积比例混合，用草炭吸附，吸附质量比例菌液1∶草炭1.5，晾干，装入胶囊中，每个胶囊重约0.4克，制成颗粒型菌剂；然后将鸡粪、尿素、磷酸一铵用粉碎机粉碎成粉末状；根据肥料总养分的不同，按比例N∶P₂O₅∶K₂O为1∶0.7∶0.3的质量比例混合，再加入1％的腐植酸、3％的硫酸锌，加6％的水搅拌均匀，用挤压造粒机造粒，制成颗粒有机肥，最后将制作好的菌剂胶囊与有机肥按1∶10的重量比进行混合。

Claims

1.一种颗粒生物有机肥料，其特征是：其制备方法是，选用固氮细菌Azotobacter chrococcum、解磷细菌Bacteria megaterium和Pseudomonas sp、解钾细菌Circulans；扩大培养，菌液分别按2∶1∶1∶2体积比例混合；用草炭吸附，吸附质量比例菌液1∶草炭1.4-1.6；晾干，装入胶囊中，每个胶囊重约0.2-0.4克，制成颗粒型菌剂；然后将鸡粪、腐植酸灭菌处理，把尿素、磷酸一铵用粉碎机粉碎成粉末状；将鸡粪、尿素、磷酸一铵、氯化钾混合使其养分N∶P₂O₅∶K₂O比例为1∶0.7∶0.3，再加入腐植酸和硫酸锌，加水搅拌均匀，用挤压造粒机造粒，制成颗粒有机肥，最后将制作好的菌剂胶囊与有机肥按1∶10的重量比进行混合。

2.根据权利要求1所述的颗粒生物有机肥料，其特征是：所述的腐植酸占总重量的1-5％，硫酸锌占总重量的1-3％。