CN106748543A - 一种兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物，这种混合材料包括以下组分：芽孢杆菌、无机亚磷酸盐和亚甲基脲中的两种或三种，本发明所述混合材料可用于农业、林业和园艺生产领域。本发明所述混合材料可替代有机肥料和土壤改良剂，该混合材料兼具廉价性和普遍性于一体，且其微生物可以控制硝酸盐的还原速率。

Description

一种兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物
技术领域
本发明涉及农业、林业和园艺生产肥料和土壤改良剂领域，具体是一种兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物。
背景技术
有机肥料和土壤改良剂在提高作物产量方面都具有重要的作用，尤其在其中含有充足的硝酸盐、磷和钾化合物的情况下效果更明显。然而普通化肥存在一个较大的缺点：容易被雨水淋失，导致传统化肥中有很大一部分通过水分渗透进入土壤深层，最终对周围的水和环境造成污染。
微生物群落均衡的健康土壤环境是成功培育植物的重要前提，但是过度的使用化学农药、化肥和其他化学物质，单一的种植模式，错误的耕作开垦方式和不利的气候条件都会导致土壤微生物群落在很长一段时间内出现不均衡现象，可能会引起土壤中致病微生物的爆发性生长，使植物发生严重的病害，最终降低作物的产量和品质以及适用性和贮存性。
集生态与综合于一体的现在农业种植方式，在化学农药的使用和种植计划的制定时需要将以上情况考虑在内，当微生物群落的数量和活性降低时，我们需要用其他的方式来激活它们，除了向土壤中注入有益微生物种群，这种已经研究了很多年的方法外，通过提高土壤中腐植酸的含量，向土壤中添加有机肥料或微生物生长所需的营养物质来改善土壤中微生物群落的平衡也是非常重要的。植物的营养均衡不仅会受到气候因素的影响，同时土壤条件和种植方式的特殊化对其影响也是非常重要的，并且在一定程度上已经超出了现有技术发展水平的影响。肥料中的亚磷酸盐和基于亚甲基脲水平的缓释硝酸盐类肥料均起到重要作用。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物，这种混合物可替代有机肥料和土壤改良剂，而且兼具廉价性和普遍性于一体，且其微生物可以控制硝酸盐的还原速率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物，其特征在于包括以下组分：芽孢杆菌、无机亚磷酸盐和亚甲基脲中的两种或三种。
作为优选，所述的芽孢杆菌包括枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌菌株。
作为优选，所述的芽孢杆菌包括枯草芽孢杆菌FZB24(注册编号.DSM-ID 96-2)和解淀粉芽孢杆菌FZB 42(注册编号.DSM-ID03-1506)。
作为优选，所述无机亚磷酸盐是碱性盐或碱土金属盐。
作为优选，所述无机亚磷酸盐是亚磷酸铵。
作为优选，所述亚甲基脲是尿素和甲醛的混合冷凝缩合物。
作为优选，所述亚甲基脲是固态尿素和甲醛的混合冷凝缩合物；
作为优选，所述亚甲基脲是液态尿素和甲醛的混合冷凝缩合物；
作为优选，所述亚甲基脲包括5–10份固态尿素和甲醛的混合冷凝物和2–5份液态尿素和甲醛的混合冷凝物。
作为优选，所述的兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物包括以下组分：芽孢杆菌30-60份，无机亚磷酸盐20-60份，亚甲基脲10-30份；
优选的，所述兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物包括以下组分：芽孢杆菌20-80份，亚磷酸铵10-60份；
优选的，所述兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物包括以下组分：芽孢杆菌20-80份，亚甲基脲20-80份；
优选的，所述兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物包括以下组分：亚磷酸铵10-80份，亚甲基脲20-80份。
作为优选，所述的兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物还包括以下组分：柠檬酸、亚氨基二琥珀酸、亚氨基二琥珀酸四钠、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸颗粒、粘附剂中的一种或多种；优选的，所述微量元素包括硼、铜、铁、锰、钼、锌中的一种或多种。
作为优选，制备所述混合材料时，需要先充分混匀无机亚磷酸盐和亚甲基脲，然后再加入培养好的芽孢杆菌，所需芽孢杆菌、无机亚磷酸盐和亚甲基脲在同等条件下进行混合；优选的，所述混合材料可以制成悬浮液、粉末或颗粒。
上述的兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物在作为有机肥料和土壤改良剂方面的应用。
所用的亚甲基脲(甲醛脲)是尿素和甲醛的冷凝缩合物，由不同长度分子链的不同亚甲基脲分子组成，这些分子链的溶解度直接影响到硝酸盐的释放速率。硝酸盐的脱聚合和矿化释放是通过微生物的活动实现的，这一过程主要受微生物的数量、微生物在土壤中的活性以及土壤温度的影响，土壤湿度对其影响很小，而pH值和晶粒尺寸对其几乎没有任何影响。所有包含在亚甲基脲中的碳(约15％)在分解代谢过程中被土壤中的微生物利用，因此在植物生长初期以及整个生育期内都能使土壤中微生物保持较高的活性。
已知的含有无机亚磷酸盐的肥料，如PHOS 60(全氮含量10％，存在于无机亚磷酸盐中的P2O548％)和PhosFung(全氮含量10％，存在于无机亚磷酸盐中的水溶性P2O527％，水溶性K2O 18％)。
本发明的有益效果
(1)本发明提供了一种兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合材料，这种混合材料可替代有机肥料和土壤改良剂，而且兼具廉价性和普遍性于一体，且其微生物可以控制硝酸盐的还原速率。
(2)本发明的主要特征体现在其原料组成包括芽孢杆菌、无机亚磷酸盐和亚甲基脲，将矿物肥料和芽孢杆菌菌株进行结合，并且它的功能不仅仅体现在各部分单一功能的加和作用，而且体现在相互间的协同作用。在本发明中无机亚磷酸盐和亚甲基脲作为矿物肥的供体，枯草芽孢杆菌以及解淀粉芽孢杆菌作为芽孢杆菌菌株的供应体。
(3)本发明所用原料无机亚磷酸盐具有很高的水溶性，从而能够很快的被植物根系吸收，在植物体内由亚磷酸盐转化为磷酸盐，由于亚磷酸盐具有复杂的工作机制，因此与其他的药品或系统(化学)活化剂相比，显著降低了其在耐药致病菌发展上的应用机会，但该物质具有很好的毒理学评价以及生态学特征，亚磷酸盐在土壤中被氧化为磷酸盐，被重新整合后迅速进入自然循环；
(4)本发明所用原料亚甲基脲(尿素形式)是尿素和甲醛的冷凝缩合物，由不同长度分子链的不同亚甲基脲分子组成，这些分子链的溶解度直接影响到硝酸盐的释放速率。亚甲基脲(甲醛脲)来源于化学性质稳定的尿素和甲醛的固体化合物，其矿化过作用主要是生物过程，因此大量的细菌和真菌能够促使亚甲基脲发生矿化作用。亚甲基脲符合现在对硝酸盐供应结构调整的需求，既能满足作物生长的需求还能够减少大量硝酸盐类化合物随水流的冲洗而进入地下水。已知的缓释硝酸盐肥料，如亚甲基脲Salozene39G，(整体硝酸盐含量39％)和Salozene SC(整体硝酸盐含量39％)。另外从亚甲基脲混合物中还研制出了含有其他矿物成分的肥料。
(5)由于向混合物中添加了芽孢杆菌，所以减缓了土壤中亚甲基脲释放硝酸盐的速率，因此使亚甲基脲转化成可为植物提供营养的亚硝酸盐类物质。杆菌产物的有效性基于与作物间多种复杂的相互作用：细菌进入植物根系后会形成一种生物膜，这种生物膜会在根系空间中与植物病原体发生竞争作用(如：镰刀菌、丝核菌或轮枝菌)，利用沉淀在根系中的营养物质，堵塞沉降区，因此降低了植物病原体的浸染强度；芽孢杆菌产生的激素可以促进根的生长发育，因此促进了根系对营养的吸收，增强了植物的抗逆性(干旱/水涝/盐害胁迫)和对土壤栖息病原体的耐受性；能够形成多种不同的酶(例如，植酸酶)，这些酶可以维持植物吸收那些通常不易被植物吸收的营养成分(例如，含磷有机物)，并且这些物质的消化需要先通过微生物活动来实现，这可以改善作物的活力和提高作物产量；芽孢杆菌能够诱导植物抵抗不同的植物病原物，从而减轻了病原体对植物的浸染；芽孢杆菌产生的次生代谢产物是细菌抵抗土壤中竞争者和作为防御系统的一部分，这些代谢产物可有效的抵抗真菌和细菌，并能增强植物对病原体的防御机制。
具体实施方式
实施例1
称取30.0份芽孢杆菌，21.0份亚磷酸铵，30.0份亚甲基脲，19.0份水，先将亚磷酸铵、亚甲基脲和水充分混合，然后再加入培养好的芽孢杆菌和添加剂进行混合，配成液体产品混合物。所述添加剂包括柠檬酸、亚氨基二琥珀酸、亚氨基二琥珀酸四钠、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸颗粒、粘附剂。所述微量元素包括硼、铜、铁、锰、钼、锌。
所述的芽孢杆菌包括枯草芽孢杆菌FZB24(注册编号.DSM-ID 96-2)和解淀粉芽孢杆菌FZB 42(注册编号.DSM-ID03-1506)。
所述亚甲基脲是尿素和甲醛的混合冷凝缩合物。所述亚甲基脲包括5份固态尿素和甲醛的混合冷凝物，2份液态尿素和甲醛的混合冷凝物。
实施例2
称取60.0份芽孢杆菌，21.0份亚磷酸铵，10.0份亚甲基脲，9.0份水，先将亚磷酸铵、亚甲基脲和水充分混合，然后再加入培养好的芽孢杆菌和添加剂进行混合，配成液体产品混合物。所述添加剂包括柠檬酸、亚氨基二琥珀酸、亚氨基二琥珀酸四钠、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸颗粒、粘附剂。所述微量元素包括硼、铜、铁、锰、钼、锌。
所述的芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌FZB24(注册编号.DSM-ID 96-2)。
所述亚甲基脲是尿素和甲醛的混合冷凝缩合物。所述亚甲基脲包括10份固态尿素和甲醛的混合冷凝物，5份液态尿素和甲醛的混合冷凝物。
实施例3
称取30.0份芽孢杆菌，45.0份亚磷酸铵，10.0份亚甲基脲，15.0份水，先将亚磷酸铵、亚甲基脲和水充分混合，然后再加入培养好的芽孢杆菌和添加剂进行混合，配成液体产品混合物。所述添加剂包括柠檬酸、亚氨基二琥珀酸、亚氨基二琥珀酸四钠、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸颗粒、粘附剂。所述微量元素包括硼、铜、铁、锰、钼、锌。
所述的芽孢杆菌是解淀粉芽孢杆菌FZB 42(注册编号.DSM-ID03-1506)。
实施例4
称取80.0份芽孢杆菌，20.0份亚甲基脲，20.0份水，先将亚甲基脲和水加入水槽中充分混合，然后再加入培养好的芽孢杆菌和添加剂，配成液体产品混合物。所述添加剂包括亚氨基二琥珀酸、亚氨基二琥珀酸四钠、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸颗粒。所述微量元素包括硼、铁、锰、锌。
所述的芽孢杆菌包括40份枯草芽孢杆菌FZB24(注册编号.DSM-ID 96-2)和40份解淀粉芽孢杆菌FZB 42(注册编号.DSM-ID03-1506)。所述亚甲基脲是尿素和甲醛的混合冷凝缩合物。
实施例5
称取80.0份亚磷酸铵，20.0份亚甲基脲，20.0份水，将亚磷酸铵、亚甲基脲、添加剂和水加入水槽中充分混合，配成液体产品混合物。所述添加剂包括微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸颗粒。所述微量元素包括硼、铜、铁、锰、钼、锌。
实施例6
称取40.0份芽孢杆菌，30.0份亚磷酸铵，20.0份亚甲基脲，和添加剂充分混合，然后将混合物料逐步加入到造粒盘中，进行造粒，得到颗粒状混合物产品。所述添加剂包括柠檬酸、亚氨基二琥珀酸、亚氨基二琥珀酸四钠、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸颗粒、粘附剂。所述微量元素包括硼、锌。
所述的芽孢杆菌包括10份枯草芽孢杆菌FZB24(注册编号.DSM-ID 96-2)和30份解淀粉芽孢杆菌FZB 42(注册编号.DSM-ID03-1506)。
实施例7
称取30.0份芽孢杆菌，20.0份亚磷酸铵，30.0份亚甲基脲，先把芽孢杆菌干燥后，再与固体亚磷酸铵、固体亚甲基脲和添加剂混合制成粉末状混合物产品。所述添加剂包括柠檬酸、亚氨基二琥珀酸、亚氨基二琥珀酸四钠、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸颗粒。所述微量元素包括硼、铜、铁、锰、钼、锌。
所述的芽孢杆菌包括20份枯草芽孢杆菌FZB24(注册编号.DSM-ID 96-2)和10份解淀粉芽孢杆菌FZB 42(注册编号.DSM-ID03-1506)。
实施例8
称取20.0份芽孢杆菌，60.0份亚磷酸铵，20.0份水，先将亚磷酸铵和水加入水槽中充分混合，然后再加入培养好的芽孢杆菌，配成液体产品混合物。所述添加剂包括柠檬酸、亚氨基二琥珀酸、亚氨基二琥珀酸四钠、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸颗粒。所述微量元素包括硼、铜、铁、锰、钼、锌。
所述的芽孢杆菌是解淀粉芽孢杆菌FZB 42(注册编号.DSM-ID03-1506)。
实施例9本发明混合物作为有机肥料方面的应用
为了更好的验证本发明的混合物作为有机肥料的肥效，采用本发明实施例1-3制得的混合物在西红柿田间进行试验。
1.试验材料与方法
1.1试验时间与地点
试验地点：泰安市山东农大肥业科技有限公司西红柿培植基地，品种为大红一号。
试验时间：2016年4月-8月。
1.2试验设计
试验设4个处理，处理1为对照组，施用市售普通肥料，处理2-4分别施用实施例1-3制得的混合物作为肥料，每个处理3个重复，每组处理的肥料总用量80kg/667m2，基肥施用50kg/667m2，定植后每20天结合浇水追施一次肥料，每次用量10kg/667m2，连续追肥4次,每组试验田面积67m2。
2.实验结果
(1)本发明混合物对西红柿生长指标的影响
作物的株高、叶片数和茎叶总重可一定程度反映植株的生长发育状况，由表1可以看出：本发明混合物作为有机肥料对西红柿的生长发育具有非常明显的促进效果，与对照相比，处理2-4明显提高了西红柿的株高、叶片和茎叶总重。
表1.不同处理对西红柿生长指标的影响
(2)本发明混合物对西红柿产量的影响
西红柿果实的重量是西红柿产量的重要指标，由表2可以看出：本发明混合物作为有机肥料施用后与对照处理明显提高了西红柿单果重、单株产量和亩产，因此具有很好的增产效果。
表2.不同处理对西红柿产量的影响
(3)本发明混合物对土壤养分的影响
为了进一步说明本发明混合物的应用价值，种植120天后取土测土壤内养分含量，由表3可知施用本发明的复合生态肥料后，土壤中有效氮、磷、钾含量与施用普通肥料相比有大幅度提高。此外，本发明复合生态肥料中的菌种进入土壤后成活率达85％以上，这些微生物可有效的分解土壤中的有机物和提高土壤的固氮能力，因此促进了植物对土壤中营养物质的吸收和利用。
表3.土壤有效养分含量
本试验还发现，与对照相比，施用本发明混合物实施例1-3所述混合物的土壤板结明显减少，说明芽孢杆菌的加入可有效改善土壤通气状况，减少土壤板结带来的损害，此外，低等植物生成的假根和微生物分泌产生的粘液可和土壤中的沙粒粘成一个有机复合体，从而起到固沙和减少水土流失的作用。
(4)本发明混合物对西红柿根系根结线虫的影响
表4.不同处理对西红柿根结数和卵块数的影响
由表4可知：与处理1相比，实施例1-3处理对西红柿根系侵染根结线虫的数量有明显的降低作用，其根结数和卵块数的形成抑制率在50％和30％以上，由此说明本发明混合物具有抑制根结线虫侵染的作用。这是因为本发明混合物中加入了芽孢杆菌，芽孢杆菌能诱导植物抵抗不同的植物病原物，从而减轻了病原体对植物的浸染；细菌进入植物根系后会形成一种生物膜，这种生物膜会在根系空间中与植物病原体发生竞争作用(如：镰刀菌、丝核菌或轮枝菌)，利用沉淀在根系中的营养物质，堵塞沉降区，因此降低了植物病原体的浸染强度；芽孢杆菌产生的次生代谢产物是细菌抵抗土壤中竞争者和作为防御系统的一部分，这些代谢产物可有效的抵抗真菌和细菌，并能增强植物对病原体的防御机制。
施例10本发明混合物作为土壤改良剂方面的应用
为了更好的验证本发明混合物作为土壤改良剂的效用，采用本发明实施例1制得的混合物进行农作物种植试验。
1.试验材料与方法
(1)试验时间与地点
试验地点：泰安市山东农大肥业科技有限公司试验田。
试验时间：2013年-2015年。
(2)试验设计
试验设2个处理，处理1为对照，仅采用常规施肥，处理2用实施例1制得的混合物+50％常规施肥，计算农作物年产量，由表5可知：施入实施例1制得的混合物作为土壤改良剂后，玉米和小麦产量均发生了显著变化，改良后第一年，玉米和小麦产量均显著提高，基本达到中产水平；改良后第二年玉米和小麦产量持续增长，尤其是玉米产量基本达到中高产水平。经过2年试验，与常规施肥相比，玉米增产17.32％～39.63％，小麦增产12.94％～35.79％，增产效果显著。
表5不同处理对玉米小麦产量的影响
由表6可知：实施例1制得的混合物作为土壤改良剂连续施用2年后，与对照相比，均显著降低了土壤容重，提高了土壤毛管孔隙度和土壤粉粒所占百分比，进而提高了土壤的通气性和保水保肥性，使土壤物理性状得到了改善。
表6不同处理土壤机械组成的影响
表7结果表明：本发明混合物作为土壤改良剂施用能提高土壤脲酶、过氧化氢酶以及蔗糖酶活性，这种混合材料连续施用2年后，土壤3种酶活性均显著高于常规施肥，从而加速了对土壤有机物质的分解转化以及对有机碳的积累。
表7不同处理对土壤酶活性影响

Claims (10)

1.一种兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物，其特征在于包括以下组分：芽孢杆菌、无机亚磷酸盐和亚甲基脲中的两种或三种。
2.根据权利要求1所述的兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物，其特征在于：所述的芽孢杆菌包括枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌菌株。
3.根据权利要求2所述的兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物，其特征在于：所述的芽孢杆菌包括枯草芽孢杆菌FZB24和解淀粉芽孢杆菌FZB42。
4.根据权利要求1所述的兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物，其特征在于：所述无机亚磷酸盐是碱性盐或碱土金属盐。
5.根据权利要求1所述的兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物，其特征在于：所述无机亚磷酸盐是亚磷酸铵。
6.根据权利要求1所述的兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物，其特征在于：所述亚甲基脲是尿素和甲醛的混合冷凝缩合物；
优选的，所述亚甲基脲是固态尿素和甲醛的混合冷凝缩合物；
优选的，所述亚甲基脲是液态尿素和甲醛的混合冷凝缩合物;
优选的，所述亚甲基脲包括5–10份固态尿素和甲醛的混合冷凝物和2–5份液态尿素和甲醛的混合冷凝物。
7.根据权利要求1所述的兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物，其特征在于包括以下组分：芽孢杆菌30-60份，无机亚磷酸盐20-60份，亚甲基脲10-30份；
优选的，所述兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物包括以下组分：芽孢杆菌20-80份，亚磷酸铵10-60份；
优选的，所述兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物包括以下组分：芽孢杆菌20-80份，亚甲基脲20-80份；
优选的，所述兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物包括以下组分：亚磷酸铵10-80份，亚甲基脲20-80份。
8.根据权利要求1所述的兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物，其特征在于还包括以下组分：柠檬酸、亚氨基二琥珀酸、亚氨基二琥珀酸四钠、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸颗粒、粘附剂中的一种或多种；优选的，所述微量元素包括硼、铜、铁、锰、钼、锌中的一种或多种。
9.根据权利要求1-8任一所述的兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物，其特征在于：所述混合材料可以制成悬浮液、粉末或颗粒。
10.权利要求1-9任一所述的兼具土壤改良作用和有机肥料功能的混合物在作为有机肥料和土壤改良剂方面的应用。
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