CN105367225A - 一种含固氮菌的生物肥及其制法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含固氮菌的生物肥及其制法和应用，是将小分子有机碳液体和固氮菌混合，经造粒得到一种含固氮菌的生物肥，各组分以重量份数计为30～40份的小分子有机碳液体，10～25份的固氮菌剂。其产品含有有机碳小分子，可以提高固氮菌储运过程中活性，储运12个月，活菌数下降率低于20％，含固氮菌的生物肥颗粒施入土壤后，固氮菌在根系微环境中，有机碳小分子提供了合适的C/N比，促进其在根系快速繁殖、结瘤及固氮；有机碳小分子也可以促进植物根系的生长。

Description

一种含固氮菌的生物肥及其制法和应用

技术领域

本发明属于生物肥料技术领域，涉及一种含固氮菌的生物肥及其制法和应用。

背景技术

固氮菌类肥料是指以土壤或作物根际生活，并固定空气中氮气的微生物菌种，用液体深层发酵而制成的活体制品，能够固定空气中的氮元素作为养料，并能分泌生长素物质，帮助作物生长，在自然界中，每年由微生物所固定的氮素约1亿多吨，对增加土壤肥力起着很大作用。研究结果显示施用固氮菌肥料后能有促进植物生长的趋势，并伴有一定的增产效应，但效果不稳定，主要原因是固氮菌在储运过程中，活菌数下降，施入土壤后，寿土壤环境影响，活菌数及活性也会下降，效果得不到保证；它所处环境的C/N是固氮菌的活性与固氮能力的一个关键件因素。固氮菌只有在碳水化合物丰富而又缺少化合态氮的环境中，才能充分发挥固氮作用。土壤中碳氮比低于40～70:1时，固氮作用迅速停止。土壤中适宜的碳氮比是固氮菌发展成优势菌种、固定氮素最重要的条件。因此，固氮菌最好施在富含有机质的土壤上，或与有机肥料配合施用。

固氮菌是中温性细菌，最适宜的生长温度为25～30℃，低于10℃或高于40℃时，生长就会受到抑制。因此，固氮菌肥要保存于阴凉处，并要保持一定的湿度，严防暴晒。

固氮菌肥适用于各种作物，特别是对禾本科作物和蔬菜中的叶菜类效果明显。固氮菌肥一般用作拌种，随拌随播，随即覆土，以避免阳光直射；也可蘸秧根或作基肥施在蔬菜苗床上，或与棉花盖种肥混施；也可追施于作物根部。

固氮菌不容易保存，不易于商品化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含固氮菌的生物肥，生物有机肥载体选择含C量高的活性有机碳小分子，有机碳小分子能够为固氮菌提供适宜的C/N比载体；固氮菌在以有机碳小分子做基底更容易存活，能为固氮菌提供养分，生物有机肥通过穴施肥接触根系周边时，有机碳小分子不仅能够促进作物根系的生长，同时能够为固氮菌提供一个合理C/N比的微环境，促进固氮菌的繁殖，有利于固氮菌在作物根系上定值，促进结瘤，达到固氮的作用，通过固氮，在作物生长初期，为作物提供氮源，实现省肥省工。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种含固氮菌的生物肥，是将小分子有机碳液体和固氮菌混合，经造粒得到一种含固氮菌的生物肥。各组分的重量份数优选为30～40份的小分子有机碳液体，10～25份的固氮菌剂。

一种含固氮菌的生物肥的C/N比为50～80:1，pH为7.4～7.6。

所述小分子有机碳液体是将农业废弃物通过酸碱降解、微波降解、光降解或酶降解中的任意一种方法得到的含有全水溶性小分子有机化合物的液体。

优选地，小分子有机碳液体是有机碳肥，是指有机含碳小分子的重量百分比占5-85％，其中有机含碳小分子是指分子量在800以下，可以包含烷烃类，脂肪类，糖类，酸类，醛类等成分，该有机碳肥可以通过含有机碳的高分子物质经过处理得到，有机碳的高分子混合物包含腐殖酸类、生产酒精废水、生产酵母废水、生产氨基酸废水等，处理方式可以为酸消解、微波消解、微生物发酵、碱解、光解、酶解等，该有机碳肥的形态可以为液体和固体，有机碳在使用过程中可以稀释或者浓缩以达到肥料产品所需的功能。

更具体的，所述小分子有机碳液体是将植物残体等农业废弃物物理粉碎的基础上进行消解处理，得到含有全水溶性小分子有机化合物的液体。全水溶性小分子有机化合物如乙酸、糠醛等。

其中，消解反应可以是加入酸进行酸解，酸的种类为硝酸、硫酸、高氯酸或过氧化氢中的一种以上。酸的浓度为0.1-15％质量，反应时间2-50min。

本发明优选如下复合酸解法得到小分子有机碳液体：

(1)先将有机废水在转速200-400r/min条件下搅拌；

(2)再加入浓硝酸与盐酸，浓硝酸与盐酸的质量比为1：(1～3)，复合酸的用量为废水量的2～5％质量，控制酸解反应的温度为50～70℃，反应20-30分钟，

(3)向反应器中加入碱性过氧化物，碱性过氧化物的用量为废水量的3～6％质量，200-400r/min的转速下搅拌反应40-60分钟，离心分离，取上清液即得小分子有机碳液体。

更加优选，浓硝酸浓度≥75％质量，盐酸浓度30-37％％质量。

碱性过氧化物优选过氧化钾。

所述固氮菌剂为固氮菌的发酵培养液。可以采用现有技术的固氮菌发酵培养液例如：中国专利文献CN102701874B中公开的固氮菌剂。

本发明的另一目的在于提供一种含固氮菌生物有机肥的制备方法。

所述制备方法是将各组分混合均匀，造粒，得到含固氮菌颗粒生物有机肥。优选，各组分的重量份数为30～40份的小分子有机碳液体，10～25份的固氮菌剂。

优选地，本发明使用如下复合酸解法制备的有机碳肥与其他成分组合形成上述生物有机肥：

本发明优选如下复合酸解法得到小分子有机碳液体：

(1)先将有机废水在转速200-400r/min条件下搅拌；

(2)再加入浓硝酸与盐酸，浓硝酸与盐酸的质量比为1：(1～3)，复合酸的用量为废水量的2～5％质量，控制酸解反应的温度为50～70℃，反应20-30分钟，

(3)向反应器中加入碱性过氧化物，碱性过氧化物的用量为废水量的3～6％质量，200-400r/min的转速下搅拌反应40-60分钟，离心分离，取上清液即得小分子有机碳液体。

更加优选，浓硝酸浓度≥75％质量，盐酸浓度30-37％质量。

碱性过氧化物优选过氧化钾。

本发明还提供了一种含固氮菌生物作为颗粒肥穴施在作物根系周边的应用。也可以全溶于水，作为液体有机肥，冲施或滴灌在作物根系周边，使用方便，省工省时，解决了常规生物有机肥无法实现设施施肥的问题。

生物有机肥不仅可圆盘造粒形成颗粒肥，也可以通过包膜工艺包裹在用于传统的复合肥料、复混肥料或掺混肥料的表面，有利于作物吸收。

所述含固氮菌生物肥储运1年内，活菌数下降率少于20％。

所述含固氮菌生物肥施入土壤后，固氮菌微环境C/N比保持在50～80:1，固氮菌1-2周内繁殖结瘤。

发明人通过大量实验发现，在本发明重量百分比范围内的有机碳小分子、固氮菌等复配后，非常方便使用，且能很好的满足大多数豆科作物的需求，减少氮肥的施用量，提高豆科作物的产量、抗逆性和品质。

本发明的有益效果：

(1)该类生物肥中含有固氮菌，由于固氮菌可以转化空气中的氮，为作为提供氮营养，减少化学氮肥的使用；

(2)由于该生物肥中含有有机碳，固氮菌可以以有机碳作为营养载体，容易存活，保存期长，提高生物肥的保质期；

(3)由于该生物肥中含有有机碳，施入土壤中，固氮菌可以快速繁殖，提高作物根系周围的固氮菌数，从而提供氮营养；

(4)固氮菌在新陈代谢过程中分泌的其他小分子可以促进根系生长；

(5)由于该生物肥中含有能被作物直接吸收的小分子有机质和多功能的固氮菌，两者协同作用，共同促进作物对养分的吸收，满足营养需求，提高作物的产量。

具体实施方式

为了更好地解释本发明的实用性，举例说明，本发明的范围不受此限制。

实施例1

一种含固氮菌的生物肥，是将小分子有机碳液体和固氮菌混合，经造粒得到一种含固氮菌的生物肥。各组分的重量份数为30份的小分子有机碳液体，25份的固氮菌剂。

小分子有机碳液体获得方法：

(1)先将味精废水在转速400r/min条件下搅拌；

(2)再加入浓硝酸与盐酸，浓硝酸与盐酸的体积比为1:3，反应30分钟。

(3)向反应器中加入过氧化钾按照400r/min的条件继续搅拌反应60分钟。

浓硝酸质量占有机废水质量的1％，浓硝酸浓度75％质量，盐酸浓度35％质量。

固氮菌剂A为固氮菌的发酵培养液，固氮菌剂中固氮菌的含量为1万单位。

本发明的另一目的在于提供一种含固氮菌生物有机肥的制备方法。

所述制备方法是将各组分混合均匀，造粒，得到含固氮菌颗粒生物有机肥B。

应用实施例1

将该生物肥B施用于辣椒，试验结果显示，用实施例1中的肥料，在辣椒作物幼苗期施用20kg/亩，在等量常规施肥条件下，其产量增加10％以上，且等产量下对氮肥的需求量明显较少，具体数据见表1，由此可以得知该生物肥在辣椒生长过程中可以提供氮养分，促进辣椒作物生长。

应用实施例2

将该生物肥B施用于大豆，试验结果显示，用实施例1中的肥料，在大豆作物幼苗期施用20kg/亩，在等量常规施肥条件下，其产量增加10％以上，且等产量下对氮肥的需求量明显较少，具体数据见表1，由此可以得知该生物肥在大豆生长过程中可以提供氮养分，促进大豆作物生长。

应用对比例1

采用实施例1中相同的固氮菌剂A，以应用实施例1相同条件应用于辣椒上，其产量增加5～10％。

应用对比例2

采用实施例1中相同的固氮菌剂A，以应用实施例1相同条件应用于大豆上，其产量增加5～10％。

表1是将实施例1制备的生物肥B与固氮菌剂A作对比，观察保存2个月后肥料中固氮菌的存活率。

表1

肥料	生物肥B	固氮菌剂A
			保存2个月后固氮菌存活率	80％以上	50％左右

从表1的数据结果可以看出，本发明实施例1制备的生物肥B中固氮菌的存活率达到80％以上，而固氮菌剂A的存活率在50％左右，这说明，含有小分子有机质的生物肥B更适应于固氮菌生存，含有固氮菌的肥料从制作完成到施用到作物上的时间段里，以及到固氮菌肥发挥其作用的期间，需要维持固氮菌活性有效，因此本发明实施例1制备的生物肥B中高存活率的固氮菌更能满足作物需要，促进作物根系对氮素的吸收利用。

表2是将生物肥B和固氮菌剂A施用在辣椒作物上，将生物肥B和固氮菌剂A使用在大豆作物上，对比两组肥料的施用效果，分别从等产量下氮的施用份数、施用一周后固氮菌的繁殖倍数以及产量来说明生物肥B与固氮菌剂A的性能效果，数据见表2。

表2

从表2试验就结果得知，将生物肥B和固氮菌剂A施用在辣椒作物上，在等产量的情况下，施用固氮菌剂A氮的施用份数为100份，而生物肥B氮的使用份数为80份，将生物肥B和固氮菌剂A施用在大豆作物上，固氮菌剂A氮的施用份数为100份，而生物肥B为75份，由此可以说明本发明实施例1制备的生物肥B中固氮菌的固氮效果更佳，能促进作物对氮素的吸收利用；

从施用一周后固氮菌的繁殖倍数可以看出，当施用常规固氮菌肥时检测其固氮菌的繁殖倍数为1的情况下，施用生物肥B的固氮菌繁殖倍数为2.5，由此可以说明，本发明制备的生物肥B中固氮菌繁殖能力更强，这是由于生物肥B中存在的作为载体的小分子有机质更适合固氮菌生存；

从产量可以看出，施用生物肥B的产量达到10％以上，而常规固氮菌肥的产量为5～8％，这说明由于该生物肥B中含有能被作物直接吸收的小分子有机质和多功能的固氮菌，两者协同作用，共同促进作物对养分的吸收，满足营养需求，提高作物的产量。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种含固氮菌的生物肥，其特征在于，是将小分子有机碳液体和固氮菌混合，经造粒得到一种含固氮菌的生物肥，各组分以重量份数计为30～40份的小分子有机碳液体，10～25份的固氮菌剂；

所述小分子有机碳液体为农业废弃物通过酸碱降、微生物降解、复合酶降解以及光降解其中的任意一种降解方法得到的小分子有机碳液体。

2.根据权利要求1所述的一种含固氮菌的生物肥，其特征在于，所述生物肥的碳/氮的质量比为50～80:1，pH为7.4～7.6。

3.根据权利要求1所述的一种含固氮菌的生物肥，其特征在于，所述酸降解是加入酸进行酸解，酸的种类为硝酸、硫酸、高氯酸或过氧化氢中的一种以上，酸的浓度为0.1-15％质量，反应时间2-50min。

4.根据权利要求3所述的一种含固氮菌的生物肥，其特征在于，所述酸降解的步骤为：

(1)先将有机废水在转速200-400r/min条件下搅拌；

(2)再加入浓硝酸与盐酸，浓硝酸与盐酸的质量比为1：(1～3)，复合酸的用量为废水量的2～5％质量，控制酸解反应的温度为50～70℃，反应20-30分钟；

(3)向反应器中加入碱性过氧化物，碱性过氧化物的用量为废水量质量的3～6％，200-400r/min的转速下搅拌反应40-60分钟，离心分离，取上清液即得小分子有机碳液体。

5.根据权利要求4所述的一种含固氮菌的生物肥，其特征在于，所述浓硝酸质量浓度≥75％，盐酸质量浓度30-37％％。

6.根据权利要求4所述的一种含固氮菌的生物肥，其特征在于，所述碱性过氧化物为过氧化钾。

7.一种根据权利要求1所述含固氮菌的生物肥的制备方法，其特征在于，是将各组分混合均匀，造粒，得到含固氮菌颗粒生物有机肥。

8.根据权利要求7所述的一种含固氮菌的生物肥的制备方法，其特征在于，所述造粒是通过圆盘造粒形成颗粒肥，或者通过包膜工艺包裹在传统的复合肥料、复混肥料或掺混肥料的表面。

9.一种含固氮菌生物肥作为颗粒肥在作物根系周边穴施的应用。