CN103193541A - 一种高含氮复合微生物肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高含氮复合微生物肥料及其制备方法，原料包括以下组分及含量(wt％)：尿素10-33、微生物菌种剂5-20、有机物料10-40、水30-70，将以上物料加入至发酵容器中搅拌均匀，发酵15-25天，待有大量气体产生，检测发酵完成物料的铵态氮重量百分比浓度小于2％后，加入适量磷酸二氢钾，制成液体或固体剂型的复合微生物肥料，最后称重、包装即可。本发明通过微生物生化反应，将尿素中速效的小分子酰胺态氮素转化固定成缓效的大分子有机态氮素，既大幅度提高了复合微生物肥料中氮素养分的含量又保证了微生物的活性和数量；且提高了尿素的利用率，减少了其氮素易损失而对自然环境造成的污染。从而研制出一种新型、长效、环保的复合微生物肥料。

Description

一种高含氮复合微生物肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合微生物肥料及其制备方法，尤其是涉及一种高含氮复合微生物肥料及其制备方法。

背景技术

复合微生物肥料由两部分组成，一是特定微生物，二是营养物质，是该两种成分的复合体。复合微生物肥料中特定的功能性微生物，能在作物根际形成优势有益菌群，由于其生命活动，不但能释放土壤中被固定的磷、钾养分，还能固定、转化空气中的氮素养分，同时还有刺激作物生长和抑制农作物病源菌的作用。复合微生物肥料中的营养物质部分，既能提供植物营养又能改良土壤，同时也是功能性微生物的载体。复合微生物肥料施用后，能够改良土壤、改善农作物品质、提高农作物产量，是一种很有前途的新型肥料。

由于普通复合微生物肥料的总养分含量较低；且微生物对生存环境的要求较高，往往在所施用的土壤中无法达到接种的目的，影响了其推广应用。为此，在生产实践中，通常向其中加入一定量的化肥。为提高复合微生物肥料中的氮素养分含量，通常以物理掺混法加入化学氮肥。但由于化肥中的氮素是无机态氮素，以这种方法将化肥加入到复合微生物肥料中，超过一定含量后，会对微生物产生伤害，降低微生物的活性及其数量，甚至会使其丧失功能性，以致不能被称为“微生物肥料”，因此复合微生物肥料中的氮素养分一直难以大幅度提高。

申请号为200910201275.0的中国专利公开了一种高含氮生物有机肥料及其制备方法，该种肥料制备方法中采用乳酸菌、酵母菌和霉菌三种微生物复合作为发酵菌种剂；有机物料采用的是稻壳粉、秸杆粉、花生壳粉中的一种或几种。由于该三类微生物种类众多，而该专利并未说明具体菌种的生物学名称及在菌种剂中所占的比例，若选择不当，各菌种之间可能会发生拮抗导致菌种无法共存并发挥其自身的作用，菌种剂的制备较为复杂，菌种间的协同性较难保证，难以达到稳定固氮的效果；采用的有机物料均为较难分解的有机物，导致微生物难以吸收利用，因此应用效果不够理想。

申请号为201010241113.1的中国专利公开了一种复合微生物肥料及其制备方法，该肥料由酵母发酵粉渣、有机肥、尿素、硫酸钾、磷酸二铵、粘土及复合微生物菌剂等原料混合得到，以该制备方法加入化肥即为物理掺混法。该专利中采用的微生物菌剂为胶冻样芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、褐球固氮菌、粉状毕赤酵母菌、细黄链霉菌等各种不同的菌种分别接种发酵培养，再以物理方法按一定比例混合。其制备工艺过程比较复杂，并且要严格控制各个菌种的活菌数，甚至各菌种间有可能产生拮抗作用。用这种方法难以保证各菌种的数量及活性。

申请号为201010504078.9的中国专利公开了一种氨基酸复合微生物肥料的生产方法，包括固体菌剂制备、氨基酸废液造粒成有机颗粒剂、菌剂包衣等步骤，该制备方法加入化肥的方法亦采用的是物理掺混法。该专利认为，化肥中大量的盐份离子渗入菌体会导致微生物大量死亡，且菌剂包衣的目的就是减少菌剂中微生物与化肥的接触面，以此减轻化肥对微生物产生的伤害。

发明内容

本发明研发的一种高含氮复合微生物肥料及其制备方法，其目的就是为了克服上述现有技术存在的短处，通过微生物生化反应法加入化肥，在总氮含量高达15％的情况下，成功地将由尿素水解出的铵态氮(NH₄ ⁺)浓度控制在2％以下，既提高了复合微生物肥料中氮素养分的含量又保证了微生物的活性和数量；且提高了尿素的利用率，减少了其因氮素易损失对自然环境造成的污染，从而研制出一种新型、长效、环保的复合微生物肥料。

本发明的内容可以通过以下技术方案来实现：

一种高含氮复合微生物肥料，包括以下组分及重量百分比含量：

所述的微生物菌种剂为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，其有效活菌数大于等于30亿/ml，菌种的制备采用本领域常规操作即可。

所述的有机物料中包含鱼粉10wt％、黄豆粉25wt％、玉米粉30wt％，泥炭35wt％。

高含氮复合微生物肥料的制备方法，利用微生物生化反应法，将尿素中速效的小分子酰胺态氮素转化固定成缓效的大分子有机态氮素，以提高复合微生物肥料中氮素养份的含量，具体包括以下步骤：

(1)备料：按照以下组分及重量百分比含量准备物料：

(2)将以上物料加入至发酵容器中搅拌均匀，发酵15-25天，待有大量气体产生后，检测铵态氮重量百分比浓度小于2％后，向其中加入磷酸二氢钾，混合均匀即得到高含氮复合微生物肥料。

所述的加入磷酸二氢钾使制备得到的肥料符合NY/T798-2004复合微生物肥料标准。

尿素的分子式为CO(NH₂)₂，是人工合成的第一个有机物，之所以将其当作化肥施用，是由其化学和肥料学性质所决定的，如易溶于水、易吸湿、易释放、易损失等。尿素施入土壤后，在土壤微生物所分泌的尿酶作用下被水解成不稳定的碳酸铵，碳酸铵进一步分解为氨和二氧化碳：

在水分适宜的情况下，其分解速度大约为：温度10℃，7-10天；20℃，4-5天；30℃，2-3天。由于分解的速度大于作物吸收利用的速度，因此，在作物吸收外，除了一小部分氮素被土壤胶体吸附，其余大部分氮素(约60-70％)，可通过大气挥发，地表径流和淋溶流失等途径损失，在pH＞7.5的旱地，氮素损失更为严重，这是尿素利用率低的根本原因。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)以物理掺混法将尿素加入复合微生物肥料中，由于尿素吸湿后在微生物尿酶的作用下迅速水解由酰胺态氮释放出NH₄ ⁺，而NH₄ ⁺有很强的杀菌作用，对微生物存活极为不利。据现有研究数据表明，微生物在有3％纯氮尿素的环境中时，仍然可以正常生长；而在有6％纯氮以上的尿素环境中，尤其在pH值较低的情况下，产生大量的NH₄ ⁺对微生物产生毒害作用，从而使活菌数大幅下降。众所周知，碳元素和氮元素是微生物细胞体最基本的成份，微生物必须吸取碳、氮元素才能完成其新陈代谢的生命活动。本发明采用独特的配方和微生物发酵工艺，通过微生物生化反应，使得有机物料中的各个有机物中的碳元素和尿素中的氮元素有机结合，有效控制了尿素的水解速度，从而控制住了铵态氮(NH₄ ⁺)的浓度，使其一起成为微生物生长繁殖所需的营养物质，而不会对微生物产生伤害，形成微生物良好的生存环境。尿素中的氮素除一部分被微生物利用成为其细胞体之外，其余大部分与有机物料中各个有机物的分解物形成了腐殖质，而腐殖质即是一种结构非常复杂的高分子含氮有机物，只有非常少的一部分以铵态氮(NH₄ ⁺)的形态存在。

本发明制成的高含氮复合微生物肥料，在加入15％纯氮的尿素时，铵态氮浓度仍小于2％，其余氮素以有机态形式存在，既大幅度提高了复合微生物肥料中氮素养分的含量，又保证了微生物的活性和数量；

(2)现有技术为提高尿素的利用率一般采取以下方法：大颗粒尿素；包膜或涂层尿素；添加尿酶抑制剂；以尿素为原料制成新的复合肥料。这些方法是物理或化学的方法，由于工艺和设备过于复杂，投资大，生产成本高，市场售价高，农民应用积极性不高，因此推广率较低。本发明采用微生物生化反应法，且仅采用单一菌种，即将尿素所释放出的无机速效氮素转化固定成了一种缓效的有机态氮素，在提高尿素中氮素利用率的同时，延长了尿素的肥效期，减少了其因易损失而对自然环境造成的污染。

(3)本发明在有机物料中配置了腐植酸含量较高的泥炭，通过生化反应的作用，使其所含之部分钝化腐植酸(棕黑腐酸)转化为活性腐植酸(黄腐酸)，提高了复合微生物肥料的肥效和功能。另外，所采用的复合型有机物料很容易被微生物分解，其中各组份的营养物质全面，更加有利于枯草芽孢杆菌的吸收利用，为其创造了良好的生存环境。

(4)本发明采用单一的菌种，非常简化的工艺路线，将微生物固氮、腐植酸活化、复合微生物肥料生产在生化反应过程中一步完成，大幅度降低了生产成本。

(5)本发明所生产的复合微生物肥料为通过微生物生化反应所产生的整体发酵物，与普通复合微生物肥料相比，其中的营养成份更有利于农作物根部及叶面的吸收。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种高含氮复合微生物肥料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将39.12kg尿素，18kg微生物菌种剂、12kg有机物料及50.88kg水，加入至发酵容器中搅拌均匀后，进行发酵。其中，微生物菌种剂为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，其有效活菌数大于等于30亿/ml，菌种的制备采用本领域常规操作即可，有机物料中包含鱼粉10wt％、黄豆粉25wt％、玉米粉30wt％，泥炭35wt％；

(2)发酵第17天，发现容器内有大量气体产生，检测物料中铵态氮重量百分浓度小于2％，即认为发酵已经完成。向发酵物料中加入磷酸二氢钾，取样按NY/T798-2004复合微生物肥料标准检测合格，即得到液体产品，最后将其称重、包装即可。

将发酵完成的物料取样送至上海市农科院进行检测，结果如表1所示：

表1 检测结果

样品名称	全氮(％)	铵态氮(％)	腐植酸(％)
				叶面肥	15.68	0.58	8.71

实施例2

一种高含氮复合微生物肥料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将48.9kg尿素、7.5kg微生物菌种剂、45kg有机物料及48.6kg水加入至发酵容器中，搅拌均匀后进行发酵。其中，微生物菌种剂为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，其有效活菌数大于等于30亿/ml，菌种的制备采用本领域常规操作即可。有机物料中包含鱼粉10wt％、黄豆粉25wt％、玉米粉30wt％，泥炭35wt％；

(2)发酵第21天，发现容器内有大量气体产生，检测物料中铵态氮重量百分浓度小于2％，即认为发酵已经完成。向发酵物料中加入适量磷酸二氢钾，将物料取出，取适量干燥的稻壳粉进行吸附，然后烘干，取样按NY/T798-2004复合微生物肥料标准检测合格，即得到固体产品，最后将其称重、包装即可。

将发酵完成的物料取样送至上海市农科院进行检测，结果如表2所示：

表2 检测结果

样品名称	全氮(％)	铵态氮(％)	腐植酸(％)
				固体肥	15.08	1.01	18.60

应用实例

1、2012年，安徽省凤台县，水稻亩喷施液体高氮复合微生物肥料100克，产量与空白对照增产16.4％

2、2012年，江西省龙南县，脐橙叶面亩喷施液体高氮复合微生物肥料100克，根部基施固体高氮复合微生物肥料4公斤/株，与基施普通有机肥料对照，糖度增加1.5-2度。

实施例3

高含氮复合微生物肥料的制备方法，利用微生物生化反应法，将尿素中速效的小分子酰胺态氮素转化固定成缓效的大分子有机态氮素，具体包括以下步骤：

(1)备料：按照以下组分及含量准备物料：尿素20wt％、微生物菌种剂5wt％、有机物料40wt％，余量为水，其中，微生物菌种剂为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，其有效活菌数大于等于30亿/ml，菌种的制备采用本领域常规操作即可，有机物料中包含鱼粉10wt％、黄豆粉25wt％、玉米粉30wt％，泥炭35wt％；

(2)将以上物料加入至发酵容器中搅拌均匀，发酵第23天，有大量气体产生，检测铵态氮重量百分比浓度小于2％后，向其中加入适量磷酸二氢钾，使制备得到的肥料符合NY/T798-2004复合微生物肥料标准，混合均匀即得到高含氮复合微生物肥料。

实施例4

高含氮复合微生物肥料的制备方法，利用微生物生化反应法，将尿素中速效的小分子酰胺态氮素转化固定成缓效的大分子有机态氮素，具体包括以下步骤：

(1)备料：按照以下组分及含量准备物料：尿素10wt％、微生物菌种剂10wt％、有机物料10wt％，余量为水，其中，微生物菌种剂为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，其有效活菌数大于等于30亿/ml，菌种的制备采用本领域常规操作即可，有机物料中包含鱼粉10wt％、黄豆粉25wt％、玉米粉30wt％，泥炭35wt％；

(2)将以上物料加入至发酵容器中搅拌均匀，发酵第19天，有大量气体产生，检测铵态氮重量百分比浓度小于2％后，向其中加入适量磷酸二氢钾，使制备得到的肥料符合NY/T798-2004复合微生物肥料标准，混合均匀即得到高含氮复合微生物肥料。

实施例5

高含氮复合微生物肥料的制备方法，利用微生物生化反应法，将尿素中速效的小分子酰胺态氮素转化固定成缓效的大分子有机态氮素，具体包括以下步骤：

(1)备料：按照以下组分及含量准备物料：尿素33wt％、微生物菌种剂20wt％、有机物料17wt％，余量为水，其中，微生物菌种剂为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，其有效活菌数大于等于30亿/ml，菌种的制备采用本领域常规操作即可，有机物料中包含鱼粉10wt％、黄豆粉25wt％、玉米粉30wt％，泥炭35wt％；

(2)将以上物料加入至发酵容器中搅拌均匀，发酵第16天，有大量气体产生，检测铵态氮重量百分比浓度小于2％后，向其中加入适量磷酸二氢钾，使制备得到的肥料符合NY/T798-2004复合微生物肥料标准，混合均匀即得到高含氮复合微生物肥料。

Claims (5)

1.一种高含氮复合微生物肥料，其特征在于，该肥料包括以下组分及重量百分比含量：

2.根据权利要求1所述的一种高含氮复合微生物肥料，其特征在于，所述的微生物菌种剂为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，其有效活菌数大于等于30亿/ml。

3.根据权利要求1所述的一种高含氮复合微生物肥料，其特征在于，所述的有机物料中包含鱼粉10wt％、黄豆粉25wt％、玉米粉30wt％，泥炭35wt％。

4.如权利要求1-3中任一项所述的高含氮复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，该方法利用微生物生化反应法，将尿素中速效的小分子酰胺态氮素转化固定成缓效的大分子有机态氮素，具体包括以下步骤：

(1)备料：按照以下组分及重量百分比含量准备物料：

(2)将以上物料加入至发酵容器中搅拌均匀，发酵15-25天，待有大量气体产生后，检测铵态氮重量百分比浓度小于2％后，向其中加入磷酸二氢钾，混合均匀制成液体或固体剂型的复合微生物肥料。

5.根据权利要求4所述的一种高含氮复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，所述的加入磷酸二氢钾使制备得到的肥料符合NY/T798-2004复合微生物肥料标准。