CN103570435A - 一种含硫复合微生物肥料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含硫复合微生物肥料，包括质量百分比含量的成分：磷石膏3-30%，复合微生物菌剂1-10%，水分≤35％，总养分（N+P2O5+K2O）含量的质量百分比≥6%；所述复合微生物菌剂由巨大芽孢杆菌和氧化硫硫杆菌经过发酵、吸附后的菌剂混合得到。本发明还提供了一种含硫复合微生物肥料的生产方法，包括磷石膏的处理、复合微生物菌剂的制备和复合微生物肥料的制备步骤。本发明将工业生产废料磷石膏作为肥料添加，不仅有利于环境保护，帮助生产企业解决废料堆放问题，而且将废物资源化，符合可持续发展要求。
Description
技术领域
本发明涉及复合微生物肥料领域，具体涉及一种含硫的复合微生物肥料及其生产方法。
背景技术
硫(S)是继氮(N)、磷(P)、钾(K)之后的第四个植物主要营养元素，在植物体内的含量约为0.1％～0.5%。硫是含硫氨基酸、蛋白质和许多酶的成分，形成并存在于洋葱、蒜和十字花科植物的糖苷油中。因此，油菜等十字花科和百合科作物需硫量较多。但是，硫作为肥料养分和农业需求的重要性尚未被充分认识。1997年至2005年，TSI和中国15家科研单位合作开展平衡施硫项目。其主要目的是了解土壤缺硫情况，评估平衡施硫对主要作物的效应。主要开展了包括土壤硫肥力调查、硫肥田间试验、大田试验等研究、教学和示范等工作。得出的结论是，中国土壤缺硫形势严峻。在南部和东部湿润地区，有机硫占全硫的比例可达到85％～94%。在干旱的石灰性土壤上，则以无机硫占优势，一般约占全硫的39％～62%，并以易溶性硫酸盐、与碳酸盐共沉淀硫酸盐为主。南方诸省，因高温多雨，土壤硫易分解淋失，是缺硫土壤的主要分布区。北方土壤也有相当大比例的土壤存在缺硫或潜在缺硫现象。在24个主要农业省采集超过2.2万份土样，分析确定了土壤硫肥力水平，结果表明有30%的耕地缺硫，面积为4千万公顷；有20%的耕地潜在缺硫，面积为2千万公顷。随着农业集约化经营、大量使用含硫极少或不含硫的高浓度肥料，土壤缺硫正在成为中国农业可持续发展的限制因子之一。
施用硫肥，可以提高作物产量和产品品质，从而获得高的经济效益。研究表明，85%以上作物可通过施用硫肥显著提高产量，增产率为7％～15%；粮食作物的产投比可达9：1，水果类产投比可达40：1。施硫也可促进氮、磷养分吸收，提高养分利用效率。施用硫肥，与对照比，粮食作物、油料作物和经济作物吸氮量分别增加3.0~57kg/ha、15~63kg/ha和20~～97kg/ha，氮肥利用率提高4％～40%；粮食作物和油料作物吸磷量分别增加1.0~5.3kg/ha和1.2~5.1kg/ha，磷肥利用率提高5％～11%。
为促进农业生产、提高肥料效益和增加农民收入，我国着手农业生产结构调整，主要是扩大经济作物和高品质作物生产，如油料、糖料、蔬菜、茶叶和水果等。大多数经济和高品质作物需要更多的硫，施硫实现了平衡施肥，提高了作物品质和市场价值。硫已被纳入推荐施肥体系中，根据田间试验结果，谷类作物的最佳施硫量为30~40kg/ha(单质硫)；油料、糖料、蔬菜等经济作物的最佳施硫量为40~60kg/ha。
微生物肥料是一类含有活性微生物的特定制品。应用于农业生产中可以降低或减少化肥的使用量，增进土壤肥力，活化土壤养分、协助作物吸收分，增强植物的抗病、抗旱能力，产生多种生理活性物质，刺激作物生长。应用后不仅可以增产增收，而且可以提高农产品品质。随着微生物肥料的推广，这种产品已被广泛认可和接受，微生物肥料的专用化和系列化也逐渐成为发展趋势。微生物肥料作用机制除了增加土壤有机质外，更重要的是，有益菌不仅在土壤中定殖、扩繁，发挥本身作用，同时可以影响整个土壤微生物区系，抑制病原微生物活动，促进土壤中有益微生物的恢复。硫元素在土壤中的矿化作用就是由硫细菌参与的过程。硫细菌多指硫氧化细菌，可将低价态的硫（如H2S、单质硫等）氧化为高价态的硫（如SO4 2-）。现有已知可培养的硫氧化细菌包括硫杆菌属、硫化叶菌属和硫微螺菌属，其中硫杆菌属微生物适应谱较宽，而且可高效将H2S转化为SO4 2-。目前这类微生物主要用于工业除臭，还未运用于农业。作物吸收土壤中的硫素以SO4 2-为主，本发明将上述硫氧化细菌加入微生物肥料中，加速土壤中硫单质的固定和转化，从而增加硫素供应，缓解由于缺硫造成的缺素症及减产。在《复合微生物肥料》农业标准NY/T798-2004中要求总养分（N+P2O5+K2O）≥6％，但是对于其他中、微量元素含量并无限制。因此，可针对作物需肥要求，将适量硫素加入微生物肥料也是可行的研究方向之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种有效活菌数高的含硫复合微生物肥料。本发明要解决的另一个技术问题是提供该含硫复合微生物肥料的生产方法。
本发明的技术方案是：一种含硫复合微生物肥料，所述肥料包括质量百分比含量的成分：磷石膏3-30%，复合微生物菌剂1-10%，水分≤35％，总养分（N+P2O5+K2O）含量的质量百分比≥6%；所述复合微生物菌剂由巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）和氧化硫硫杆菌（Thiobacillus Thiooxidans）经过发酵、吸附后的菌剂混合得到。
根据本发明的含硫复合微生物肥料，优选的是，所述巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）和氧化硫硫杆菌（Thiobacillus Thiooxidans）吸附后菌剂的混合比例为1-10:1-10。两种微生物一般可以根据需要以任意比例混合。优选的是，二者的混合比例是巨大芽孢杆菌和氧化硫硫杆菌为1-10:1-10。
进一步地，所述巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）和氧化硫硫杆菌（ThiobacillusThiooxidans）吸附后菌剂的混合比例为1-5:5-10.
根据本发明的含硫复合微生物肥料，所述含硫复合微生物肥料的有效活菌数为2×107个/克；所述含硫复合微生物肥料的有机质质量百分比≥10%。所述含硫复合微生物肥料的有效活菌数一般控制在2-4×107个/克。有机质含量可以根据实际作物和土壤的需要来调配，将有机质含量控制在10%以上只是一个优选的实施方案，也可低于或者高于此数。常用的是将有机质含量控制在10-15%。
本发明还提供了一种含硫复合微生物肥料的生产方法，包括菌剂的制备，该方法包括以下步骤：
（1）磷石膏的处理：将磷石膏破碎成粉末或小颗粒；
（2）复合微生物菌剂的制备：将巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium），氧化硫硫杆菌（Thiobacillus Thiooxidans）单独发酵后用吸附介质吸附后得到单一菌剂，再将两种菌剂混合混合，粉碎；
（3）复合微生物肥料的制备：将步骤（1）得到的磷石膏和步骤（2）得到的复合微生物菌剂按磷石膏与菌剂3-30:1-10的质量比混合，加入氮肥、磷肥或钾肥中的一种或一种以上，搅拌均匀后粉碎，得到复合微生物肥料。
根据本发明的含硫复合微生物肥料的生产方法，优选的是，所述步骤（3）中还可添加微量元素肥料。磷石膏中本身含有一定的微量元素，如果需要增大肥料中的微量元素比例，可以根据需要额外添加微量元素。
进一步地，所述步骤（3）中还可添加有机质原料。根据最终需要肥料的有机质含量，来酌情添加有机质原料。
优选的是，所述有机质原料选自腐殖酸、发酵工业废料或植物渣粕饼肥中的一种或一种以上。发酵工业废料可以是氨基酸生产过程产生的水解渣或者酵母生产过程产生的废料。植物渣粕饼肥可以是菜籽饼、豆饼、花生麸等植物种子榨油后的残渣。
根据本发明的含硫复合微生物肥料的生产方法，优选的是，所述巨大芽孢杆菌（Bacillusmegaterium）和氧化硫硫杆菌（Thiobacillus Thiooxidans）吸附后菌剂的混合比例为1-10:1-10.
进一步地，所述巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）和氧化硫硫杆菌（ThiobacillusThiooxidans）吸附后菌剂的混合比例为1-5:5-10.
根据《复合微生物肥料》行业标准（NY/T789-2004）的要求和检测方法对产品进行检验，标准要求合格产品中有效活菌数≥2×107个个/克，总养分（N+P2O5+K2O）≥6％，杂菌率≤30％，pH值为5-8，经过大量的试验证明，上述复合微生物肥料可以达到下表技术指标，重金属含量没有超过农业部生物肥料行业标准无害化指标。
表1采用不同配方生产高硫复合微生物肥料的技术指标
注：个/克是指每克固体中含有微生物的个数；%是指该项目占复合微生物肥料质量分数。
磷石膏是一种湿法生产磷酸的工业副产品，含硫量可达25%-28%，磷含量达1%-2.5%，以及有利于农作物生长的营养物质。我国磷铵产量巨大，其工业生产废物磷石膏占用大量土地堆放，不仅污染土地资源而且也造成硫资源极大浪费。本发明将磷石膏作为硫肥添加至复合微生物肥料生产原料中，补充硫素的同时加入硅、钙、铜、铁、锌、钼等多种中微量元素，符合发展循环经济的要求。复合微生物肥料的一般用量约为80-120kg/亩，按3-5kg/亩施硫（单质）量计算，复合微生物肥料中硫素含量为2.5%-6.25%即可满足作物需要。
本发明的巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）是一种解磷细菌，可将土壤中磷酸钙盐转化为可供作物吸收利用的有效磷；氧化硫硫杆菌（Thiobacillus Thiooxidans）是一种矿质化能自养菌，适应谱较宽，而且可高效将低价态的硫（如H2S、单质硫等）转化为SO4 2-。将二者复合，可以共同对磷石膏中的矿质养分产生分解作用，有利于养分的分解，比单一菌种构成的菌剂营养性能有显著提高。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1.将中量元素硫作物作为主要无机添加物之一添加至复合微生物肥料中，弥补了复合微生物肥料长期以来仅含有氮磷钾而缺少硫元素的不足；
2.将硫素吸收与微生物活动结合，利用有益菌株对土壤微生物区系的活化，增加硫素的转化和作物对硫素的吸收；
3.将工业生产废料磷石膏作为肥料添加，不仅有利于环境保护，帮助生产企业解决废料堆放问题，而且将废物资源化，符合可持续发展要求；
4.根据需要可进一步采用氨基酸生产过程中产生的水解渣生产的复合微生物肥料，有机质多为小分子氨基酸，在土壤中易溶解，易被微生物利用，从而提高繁殖速度，肥效显著。
附图说明
图1是本发明高硫复合微生物肥料生产方法示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明的含硫复合微生物肥料包括质量百分比含量的成分：磷石膏30%，复合微生物菌剂9％，水分30%，总养分（N+P2O5+K2O）含量的质量百分比≥6％，水解渣40%；所述复合微生物菌剂由巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）和氧化硫硫杆菌（ThiobacillusThiooxidans）经过发酵、吸附后的菌剂混合得到.
1.粉碎磷石膏；
2.复合微生物菌剂制备：将巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）和氧化硫硫杆菌（Thiobacillus Thiooxidans）利用发酵设备单独发酵生产，发酵后的菌液用细度为60目草炭吸附，发酵液与草炭吸附比例为1:4。将二种吸附后的单一菌剂按照2：1的比例混合、粉碎，菌剂有效活菌数达到5×108个/克，水分保持在30%以内；
3.有机原料处理：将氨基酸生产过程中得到的大块水解渣敲碎，与质量分数为6%氢氧化钾混合，粉碎至60目，将其堆放12小时；
4.翻堆混匀，待温度自然降低后，检测有机原料基本性状。由于重金属含量远远低于行业标准，因而未检测。处理后有机物料基本性状见表2。
5.各组分原料混合复配：在容量为500kg的搅拌机中按照表3的原料配比进行准确配料；
6.混合：搅拌机搅拌10-15min，让物料充分混合；
7.粉碎：将混合的物料进行粉碎、细度达到80目；
8.分装入库：每包40kg，以塑料袋作物内包装，编织袋作为外包装；
9.成品基本性状见表4，重金属含量远远低于复合微生物肥料的行业标准，故而未测定。
表2粉状有机物料基本性状
表3高硫素复合微生物肥料的生产配料
表4高硫素复合微生物肥料检测结果
| 项目 | 有效活菌数 | 杂菌率 | 有机质 | 总养分 | 水分 | 硫素 |
| ×107个/g | （%） | （%） | （%） | （%） | （%） | |
| 含量 | 4.5 | 2.7 | 16.0 | 7.9 | 8.4 | 5.7 |
实施例2
除下述工艺外，其他同实例1。
本发明的含硫复合微生物肥料包括质量百分比含量的成分：磷石膏15%，复合微生物菌剂4.1％，水分9.1％，总养分（N+P2O5+K2O）含量的质量百分比26.4%，菜籽饼28.9%。复合微生物菌剂制备过程中，巨大芽孢杆菌和氧化硫硫杆菌发酵后的菌液用细度为70目草炭按照发酵液与草炭＝1:3比例吸附；单一菌剂按照1：5的比例混合、粉碎，复合微生物菌剂有效活菌数达到7.2×108个/克。
所添加的有机质原料为菜籽饼。处理后有机原料基本性状见表5。
各物料按照表7所述配方添加。
成品基本性状见表8。
表5粉状有机物料基本性状
表6高硫素复合微生物肥料的生产配料
| 原料 | 有机原料 | 菌剂 | 尿素 | 磷酸一铵 | 硫酸钾 | 磷石膏 | 硫酸镁 | 硼酸 | 硫酸锌 |
| 配比（%） | 28.9 | 4.1 | 28.3 | 6.9 | 14.8 | 15 | 1.0 | 0.5 | 0.5 |
表7高硫素复合微生物肥料检测结果
实施例3
除下述工艺外，其他同实例1。
本发明的含硫复合微生物肥料包括质量百分比含量的成分：磷石膏25%，复合微生物菌剂7.5％，水分11.4％，总养分（N+P2O5+K2O）质量百分比16.4%，水解渣36.7%。
复合微生物菌剂制备过程中，巨大芽孢杆菌和氧化硫硫杆菌发酵后的吸附后的菌剂按照1:12的比例混合、粉碎，复合微生物菌剂有效活菌数达到5.9×108个/克。
水解渣敲碎后与质量分数为8%的氢氧化钾混合，并粉碎至80目。处理后有机原料基本性状见表8。
各物料按照表9所述配方添加。
成品基本性状见表10。
表8粉状有机物料基本性状
表9高硫素复合微生物肥料的生产配料
| 原料 | 有机原料 | 菌剂 | 尿素 | 磷酸一铵 | 硫酸钾 | 磷石膏 | 硫酸镁 | 硼酸 | 硫酸锌 |
| 配比（%） | 36.7 | 7.5 | 14.8 | 7.1 | 6.9 | 25 | 1.0 | 0.5 | 0.5 |
表10高硫素复合微生物肥料检测结果
实施例4
除下述工艺外，其他同实例1。
本发明的含硫复合微生物肥料包括质量百分比含量的成分：磷石膏20%，复合微生物菌剂9％，水分10.4%，总养分（N+P2O5+K2O）质量百分比16.4%，木质素黑液36.7%。
复合微生物菌剂制备过程中，巨大芽孢杆菌和氧化硫硫杆菌发酵后的吸附后的菌剂按照10:3的比例混合、粉碎，复合微生物菌剂有效活菌数达到×108个克。
木质素黑液经沉淀、高温烘干，并粉碎至80目。处理后有机原料基本性状见表8。
各物料按照表9所述配方添加。
成品基本性状见表10。
表8粉状有机物料基本性状
表9高硫素复合微生物肥料的生产配料
| 原料 | 有机原料 | 菌剂 | 尿素 | 磷酸一铵 | 硝酸钾 | 磷石膏 | 硫酸镁 | 硼酸 | 硫酸锌 |
| 配比（%） | 36.7 | 9.0 | 10.1 | 7.1 | 6.9 | 25 | 0.75 | 0.5 | 0.5 |
表10高硫素复合微生物肥料检测结果
试验例
施用高硫复合微生物肥料对烤烟生长及烟草品质的影响
选用烟草品种“K326”。试验在温室条件下进行，每盆装土10kg，每盆一株。不同处理设置10个重复。各处理肥料以拌土方式施入，不同肥料养分用尿素、磷酸一铵和硫酸钾补齐。具体处理设置如下：
处理一：仅施用复合肥，尿素40g/盆，磷酸一铵13g/盆，硫酸钾15g/盆，简称CK；
处理二：复合肥+5g磷石膏，简称S-CF；
处理三：普通复合微生物肥料灭菌基质100g/盆，除磷石膏外配方为实例2，简称OF；
处理四：高硫复合微生物肥料灭菌基质100g/盆，简称S-OF；
处理五：普通复合微生物肥料100g/盆，简称BOF；
处理六：高硫复合微生物肥料100g/盆，配方为实例2，简称S-BOF。
在烤烟旺长期（移栽后55天）用SPAD-502叶绿素仪测定烟叶叶绿素含量，在成熟期（移栽后98天）测定烟株的农艺性状和干物质等指标，数据结果见表12。
表12不同施肥处理对烤烟农艺性状及产值的影响
由试验结果可知：（1）施用高硫肥料可增加烟叶中叶绿素含量，从而提高光合速率，增加干物质积累，进而有利于产量提高；（2）施用复合微生物肥料可改善烟草各农艺性状，尤其是总糖量、总氮量等烟叶品质性状；（3）高硫素复合微生物肥料在各项指标上都是所有处理中最大值，较CK、S-CF、OF、S-OF和BOF产值分别增加46.1%、44.6%、23.5%、14.5%和6.0％，经济效益显著提高。
复合微生物肥料集菌肥、化肥、有机肥和微肥优点于一体。有机质可提高土壤肥力，缓解，土壤板结，微生物可活化土壤养分，增加养分吸收，提高养分利用率。烟草是经济作物，施用复合微生物肥料可以降低烟叶氯含量，增加总碱量，使烟叶品质大幅提高。再适量加入硫肥以满足烟草对硫素的需求，可显著提高烟草的经济价值，促进农民增收。因此本发明具有巨大的经济效益和社会效益。
Claims (10)
1.一种含硫复合微生物肥料，其特征在于：所述肥料包括质量百分比含量的成分：磷石膏3-30%，复合微生物菌剂1-10%，水分≤35％，总养分（N+P2O5+K2O）含量的质量百分比≥6%；所述复合微生物菌剂由巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）和氧化硫硫杆菌（Thiobacillus Thiooxidans）经过发酵、吸附后的菌剂混合得到。
2.根据权利要求1所述的含硫复合微生物肥料，其特征在于：所述巨大芽孢杆菌（Bacillusmegaterium）和氧化硫硫杆菌（Thiobacillus Thiooxidans）吸附后菌剂的混合比例为1-10:1-10.
3.根据权利要求2所述的含硫复合微生物肥料，其特征在于：所述巨大芽孢杆菌（Bacillusmegaterium）和氧化硫硫杆菌（Thiobacillus Thiooxidans）吸附后菌剂的混合比例为1-5:5-10.
4.根据权利要求1所述的含硫复合微生物肥料，其特征在于：所述含硫复合微生物肥料的有效活菌数在2×107个/克以上；所述含硫复合微生物肥料的有机质质量百分比在10%以上。
5.一种含硫复合微生物肥料的生产方法，包括菌剂的制备，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）磷石膏的处理：将磷石膏破碎成粉末或小颗粒；
（2）复合微生物菌剂的制备：将巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium），氧化硫硫杆菌（Thiobacillus Thiooxidans）单独发酵后用吸附介质吸附后得到单一菌剂，再将两种菌剂混合混合，粉碎；
（3）复合微生物肥料的制备：将步骤（1）得到的磷石膏和步骤（2）得到的复合微生物菌剂按磷石膏与菌剂3-30:1-10的质量比混合，加入氮肥、磷肥或钾肥中的一种或一种以上，搅拌均匀后粉碎，得到复合微生物肥料。
6.根据权利要求5所述的含硫复合微生物肥料的生产方法，其特征在于：所述步骤（3）中添加微量元素肥料。
7.根据权利要求5或6所述的含硫复合微生物肥料的生产方法，其特征在于：所述步骤（3）中还添加有机质原料。
8.根据权利要求7所述的含硫复合微生物肥料的生产方法，其特征在于：所述有机质原料选自腐殖酸、发酵工业废料或植物渣粕饼肥中的一种或一种以上。
9.根据权利要求7所述的含硫复合微生物肥料的生产方法，其特征在于：所述巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）和氧化硫硫杆菌（Thiobacillus Thiooxidans）吸附后菌剂的混合比例为1-10:1-10.
10.根据权利要求9所述的含硫复合微生物肥料的生产方法，其特征在于：所述巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）和氧化硫硫杆菌（Thiobacillus Thiooxidans）吸附后菌剂的混合比例为1-5:5-10.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140212 |