CN109320348A

CN109320348A - 一种土壤修复生物有机肥及其制备方法

Info

Publication number: CN109320348A
Application number: CN201811318207.8A
Authority: CN
Inventors: 明朗; 方寒钰; 宋国立
Original assignee: Chongqing Chaoxi Biotechnology Co Ltd
Current assignee: CHONGQING GUOLI YUANCHUANG BIOLOGICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2018-11-07
Publication date: 2019-02-12

Abstract

本发明公开了一种土壤修复生物有机肥及其制备方法，包含碳基有机肥、KL菌群和改性活性炭，所述碳基有机肥包含：a)炭基肥37～46.5％,b)磷矿粉6.5～15％，c)农家肥粉35～45％，d)生物粉1～2％，或钾肥0.2％均为重量百分比，本发明的有机肥在改善土壤，防止病虫害，改善农作物质量和品质方面优于传统的专用肥。

Description

一种土壤修复生物有机肥及其制备方法

技术领域

本发明属于农业生物技术领域，具体涉及一种土壤修复生物有机肥及其制备方法。

背景技术

中国大地，自上个世纪70年代末以后，在短短几十年，我国耕地肥力出现了明显下降，全国农耕土壤有机质平均不到1％。而与此同时，我国化肥用量及其增长速度上升令人吃惊。

国际公认的化肥施用上限是225千克/公顷，但目前我国农用化肥单位面积平均施用量达到434.3千克/公顷，是安全上限的1.93倍。从我国化肥平均施用量变化图上看出，上世纪50年代我国一公顷(15亩)土地施用化肥为8斤左右，而现在是868斤，以百倍速度增加；而这些化肥的利用率仅为40％左右，而剩下60％没有用完，都变成了污染，而这些化肥污染，使土壤的肥力不平衡而使土壤无活力。

为改善土壤的活力，向土壤中加入有机质的有机肥和土壤修复素的生物菌群。土壤的生物菌群(微生物)的功能是能合成土壤腐殖质，增加土壤有机物质，促进营养物质的转化；同时土壤中真菌丝的积累，能使土壤的基质(Earth Matrix,EM)的物理结构得到改善。目前主要推广EM利用技术，是经过仔细筛选出的好氧性和厌氧性微生物加以混合，利用独特的工艺，发酵而制成的微生物活菌制剂。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种土壤修复生物有机肥及其制备方法，该有机肥可改善土壤活力，减少化肥的使用量。

本发明的一种土壤修复生物有机肥及其制备方法，包含碳基有机肥、KL菌群和活性炭，其中，所述活性炭含有10％的改性活性碳。

优选的，土地修复生物有机肥含有：

上述本发明的生物有机肥，所述碳基有机肥包含：a)炭基肥37～46.5％,b)磷矿粉6.5～15％，c)农家肥粉35～45％，d)生物粉1～2％，均为重量百分比。进一步包含钾肥，用量0～2％，所述钾肥为农用硫酸钾或氯化钾。

上述本发明的生物有机肥，所述农家肥包含鸡粪干粉、猪粪干粉、秸秆干粉或/和果渣。所述生物粉包含木粉、猪粪干粉和牛粪干粉。

上述本发明的生物有机肥，进一步包含氧肥。

上述本发明的生物有机肥，所述KL菌群选自光合细菌类、酵母菌类、放线菌类和丝状菌类中的至少2种，所述KL菌群具有AP1(基因)、AP2(基因)、ERF(基因)、DREB(基因)、RAV(基因)、HSP70(基因)、HSP17.9(基因)、HSP21A-RPK1(基因)、Fe-SOD(基因)、Abi-oticStress-related genes(ABI应激相关基因)和/或GmPK基因过表达。

在具体实施方案中，本发明的土壤修复有机肥，包含碳基有机肥、KL菌群和改性活性炭，其中，碳基有机肥包含：

①炭基肥用量约为37-46.5％；

②磷矿粉，用量6.5-15％，其中，P2O3含量约为25％；

③钾肥，一般以农用硫酸钾或氯化钾代替，用量约为0-2％(含钾地区不配入)；

④农家肥粉(鸡粪干粉秸秆、猪粪、果渣等)35-45％用量；

⑤生物粉1-2％(含木粉、猪粪干粉和牛粪干粉)；

所述复合KL微生物菌群有光合细菌类、酵母菌类、放线菌类、丝状菌类KL菌。复合KL菌群，在土壤中能够加速土壤有机物质分解，促进土壤团粒化，提高土壤肥力；使有效养分含量明显增加，大大节约肥料，控制有害微生物，减少病虫害，增加根系增长，起到抗旱、抗涝功效。

本发明的土壤修复生物有机肥，通过工程学及生物学手段对碳基进行改良，在添加包括微量元素、生物粉和能量元素在内的碳基肥料外；还在传统碳基肥(有机肥)中通过分子生物学手段加入KL菌族，进一步增加了新型土壤系统在增产丰产中兼有较高的抗逆性(抗旱、抗涝、抗病害、调节酸碱)的作用。

KL菌族，如AP2/ERF基因家族成员在调控孢子代谢时，孢子更有利于定殖于植物根系；通过代谢产物调控根系与土壤微环境，促进植物繁殖并提高植物抗逆性。为保证孢子的安全性和稳定性，KL菌群将通过电转染手段，实现AP1/ERF基因成员AP1,AP2,ERF,DREB和RAV的孢子内过表达(Over-expression)，构建上述四个基因的联合过表达载体；并在载体上建立基于不同逆境下对应的启动子，在电转染化中将载体转入孢子中。之后通过构建不同逆境环境培养基质检验孢子的功能。除以上四个基因外，还包含其他的抗逆基因，如HSP(Heat Shock Pr-otein)家族：HSP70,HSP17.9,HSP21；又如A-RPK1，Fe-SOD，Abi-otic Stress-related genes，GmPK都考虑在我们的专利产品中。主要通过细菌等微生物基因的提取，用PCR/及RT-PCR(聚合酶链式反应)扩增，PCR产物测序等分子生物学手段来研究微生物土壤的抗逆机理，从而为抗逆菌3种的选择提供了参考和理论支持。AP2/ERF(Apetala2/ethylene-responsive element binding fact or)家族分为五个亚族：

①AP2(Apetala2)：可以与序列gCAC(A/G)N(A/T)TCCC(a/g)ANG(c/t)结合，在调节植物生长发育过程中发挥作用。如AtAP2(GeneID:829845)。

②乙烯应答因子(ethylene-responsive factor)：主要识别其下游调节基因启动子区域的GCC。如以南芥的：AtERF1:GeneID:821902；AtERF2:GeneID:834768盒结构，主要在抵抗生物胁迫过程中发挥重要作用。

③干旱应答元件结合蛋白DREB(dehydration-responsive-element-bind-ingprotein)：能识别干旱胁迫响应元件DRF/CRT(dehydration-res-ponsive el ement C-repeat)和冷诱导响应元件(AGCCGAC)。其成员在调节植物抗干旱和低温等非生物逆境及抵抗生物胁迫中行使功能。如以南芥的AtCBF1(NP567721.1)，AtCBF2(NP567719.1)，AtCBF3(NP567720.1)。

④RAV(related to ABI3/VP1)：该亚族参与生物胁迫响应、非生物胁迫响应、油菜素内脂响应和乙烯响应。如棉花的GhRAT1:Gene

ID 107946446，NtRAV1：GeneID 107946446。

上述本发明的土壤修复生物有机肥，所述改性活性碳，可以采用物理或化学方法进行改性。

活性碳物理方法改性：表面物理结构特性改性，其中活性炭表面孔径分布情况是影响吸附效果的关键，其孔径的大小、密度、孔径本身的长度控制由控制活化程度和温度控制来调整。活性炭优化的方法是温度在100-800℃及时间为10-30分钟为准。

活性碳表面化学性质的改性：通过活性炭表面氧化性、表面还原性、负载物质改性、酸碱改性等实现。如将商业化的活性碳进行混酸氧化改性，改性后活性炭对Cd，Cu，Pb和Cr的去除率和吸附率都提高了，混合酸改性对Cd，Cu，Pb的吸附效果最好。具体改性方法如下：将活性炭置于沸水中10分钟，重复三次，再于106℃烘箱中干燥4小时。取5g(克)预处理后的活性炭加入20ml(毫升)67％HNO3-98％H2SO4摇匀，HNO3：H2SO4体积比为1:3；50℃水浴中回流4小时，静置1小时。抽滤洗涤至中性，120℃下干燥10小时。这种改性后的活性炭使用于烟田，去除重金属为佳。改性活性炭含量占活性炭总量的10％为佳。

本发明的土壤修复生物有机肥优势如下：

1.本发明的生物有机肥，又称土壤修复生物有机肥。经投入土壤修复生物有机肥进入土壤后，在转化过程中，逐渐还原土壤与周边生物、生态的和谐；同时可以进行长期的无害化分解(养分释放)，不产生高温和有毒气体。

2.在转化过程中，土层内大肠杆菌作为碳源与地原放线菌产生反应，产生天然抗生素保护层，对土壤传病害如柑橘类、果树黄龙病、黄叶病、根腐病、生理病害等有显著的预防和治疗效果。

3.土壤修复生物有机肥够在土壤中缓慢分解，同时保留多种维生素、葡萄糖、多酚氧化酶、氨基酸等有益物质。适量施用一次足以提供农作物整个生产周期的营养需求，促进作物自身免疫系统的发育完善，保障作物基因的完整遗传。

4.土壤修生物有机肥含有大量蛋白质及有机物，长期使用能够改善土壤的团粒结构和理化性，增强土壤的保肥保水和独特解磷解钾固氮能力。使用土壤修复素等于在耕地土壤中人为合成天然抗生素保护层，提高作物抗旱抗涝能力，提高作物对养分的利用率，减免了农药的依赖，降低了人力和资金的投入成本；达到取代化肥农药，还百姓绿水青山的目的。

5.本发明的土壤修生物有机肥的一项特色为改性的活性炭的使用，活性炭是用生物有机质经过炭化，活化等过程制成的一种无定形炭。它具有较强的吸附性和催化功能，因此能吸附水中的有机污染物有很大的作用。同时也是生物有机肥料的载体及配料，对土壤、大气中的污染物都有很大的吸附性和土壤和空气的交换有强大的功能。

但是活性炭吸附性能还存在一定不足，包括活性炭吸附物质的选择比较差，吸附活化能力不高等这些因素，导致活性炭的吸附能力不强；因此改性活性炭是本发明的的一大特色。改性活性炭方法，针对不同土壤而加入配料的活性炭有所不同。

①物理方法改性：表面物理结构特性改性，其中活性炭表面孔径分布情况是影响吸附效果的关键，其孔径的大小、密度、孔径本身的长度控制由控制活化程度和温度控制来调整。本发明的活性炭优化的方法是温度在100-800℃及时间为10-30分钟为准。

②表面化学性质的改性：它可以通过活性炭表面氧化性、表面还原性、负载物质改性、酸碱改性等实现。用国内一种商品活性炭进行了混酸氧化改性，通过研发改性后活性炭对Cd，Cu，Pb和Cr的去除率和吸附率都提高了，混合酸改性对Cd，Cu，Pb的吸附效果最好。研制方法如下：将活性炭置于沸水中10分钟，重复三次，再于106℃烘箱中干燥4小时。取5g(克)预处理后的活性炭加入20ml(毫升)67％HNO3-98％H2SO4摇匀，HNO3：H2SO4体积比为1:3；50℃水浴中回流4小时，静置1小时。抽滤洗涤至中性，120℃下干燥10小时。这种改性后的活性炭使用于烟田，去除重金属为佳。使用该方法获得的改性活性炭占活性炭总量的10％为佳。

6.本发明的另一项特色为，适量调控氧肥优化产品；制作氧肥有两个目的。一是提供慢性释放氧气到土壤里，使植物根部有充足的氧分子，使许多的植物的生理机制得以进行。二是为长期水淹的植物根系提供充足的氧气，确保植物能正常生长，提升抗涝能力。

本发明的土壤修复生物有机肥，特别对某些植物(如短梗大参，Macropanaxrosthornii)的水淹胁迫下缓解了叶绿素含量和根系活力的下降，抑制了丙二醛(MDA，Malondialdehyde)含量上升，降低了质膜相对透性，提高了SOD(Superoxidedismutase),POD(peroxidase)的活性，降低了膜脂过氧化程度，增加抗涝的能力，这说明外施缓释氧肥有利于植物对抗抗涝的能力上升，对植物的生理化指标上升。本发明的土壤修复生物有机肥因地质、pH、水分等因素而配方不同，适当调整各成分比例。因此，共分五类，以PH值的土壤为准：有机质25-28g/kg；全氮1.8-2.0g/kg；碱解氮135-140mg/kg；速效磷9.5-2.0mg/kg；速效钾95-100mg/kg加以20-50g/kg的含量。

具体实施方式

以下实施例为代表性的，用于理解本发明的实质，但不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1土壤修复生物有机肥(配方重量百分比)

碳基有机肥 80％

KL菌群 2％

活性炭(含有改性活性炭10％) 18％

其中，碳基有机肥原料配方：a)炭基肥:40％,b)磷矿粉(P₂O₃含量为25％)：12％，c)农家肥粉(鸡粪干粉+猪粪干粉+秸秆干粉+果渣粉)：45％，d)生物粉(木粉+猪粪干粉+牛粪干粉)：2％，e)钾肥：1％。按此配方混合原料即得碳基有机肥。

KL菌群由光合细菌类、酵母菌类、放线菌类和丝状菌类组成。

以上原材料都可以从市场购得或自主制备(如农家肥粉，生物粉等)。

制备方法：

1)将KL菌群通过电传染法(常规方法不再赘述)使KL菌群具有AP1,AP2,ERF,DREB和RAV基因在孢子内过表达。

2)将碳基有机肥、活性炭混合均匀后，加入步骤1)获得的基因过表达的KL菌群，混合均匀。

有机肥按每亩1000-2000kg施用。

效果：

在四川古蔺县设两亩试验田，种植烟草，一亩按常规施用烟草专用肥，另一亩采用本发明的土壤修复生物有机肥进行施肥，将实施例1的土壤修复生物有机肥按每亩1500kg放入土壤中。两亩地均种植烟草。收割烟叶，经凉干后对比评价叶子重量(单位g)、长度和厚度(单位CM)。其结果见下表1.

表1四川古蔺县烟草种植试验田种植烟草质量对比

从表1的数据表明，本发明的土壤修复生物有机肥种植的烟草的烟叶无论从烟叶的重量还是从烟叶的长宽度，均明显优于传统烟草专用肥种植的烟草，特别是重量方面基乎是后者的两倍。表现出本发明的土壤修复生物有机肥明显的优势。

实施例2土壤修复生物有机肥(配方重量百分比)

其中，碳基有机肥原料配方：a)炭基肥:46.5％,b)磷矿粉(P₂O₃含量为25％)：6.5％，c)农家肥粉(鸡粪干粉+猪粪干粉+秸秆干粉+果渣粉)：45％，d)生物粉(木粉+猪粪干粉+牛粪干粉)：2％。按此配方混合原料即得碳基有机肥。

KL菌群由光合细菌类、酵母菌类和丝状菌类组成。

制备方法：

有机肥按每亩1000-2000kg施用。

效果对比:

利用两亩试验田，种植两亩猕猴桃，一亩按常规施用猕猴桃专用肥，另一亩施用实施例2的土壤修复生物有机肥2000kg,收获猕猴桃，对比两亩地的猕猴桃果的质量。结果见下表2。

表2猕猴桃植试验田种植猕猴桃的果的质量对比

由表2的数据表明，本发明的土壤修复生物有机肥用于猕猴桃的效果明显优于传统猕猴桃专用肥的效果。特别是在猕猴桃的生物质含量高于传统专用肥的猕猴桃10-30％。

实施例3土壤修复生物有机肥(配方重量百分比)

碳基有机肥 90％

KL菌群 1％

活性炭(含有改性活性炭10％) 9％

其中，碳基有机肥原料配方：a)炭基肥:37％,b)磷矿粉(P₂O₃含量为25％)：15％，c)农家肥粉(鸡粪干粉+猪粪干粉+秸秆干粉+果渣粉)：45％，d)生物粉(木粉+猪粪干粉+牛粪干粉)：1％，e)钾肥：2％。按此配方混合原料即得碳基有机肥。

KL菌群由光合细菌类、酵母菌类、放线菌类和丝状菌组成。

制备方法：

有机肥按每亩1000-2000kg施用。

效果：

利用两亩试验田，种植生姜，一亩按常规施用生姜专用肥，另一亩施用实施例2的土壤修复生物有机肥1000kg，收获生姜。结果，施用生姜专用肥的土地，生姜收成为60％，而施用实施例3的土壤修复生物有机肥的土地，生姜收成为100％。

上述本发明的土壤修复生物有机肥，制备方法都属于常规方法，无需特别提示。本发明的土壤修复生物有机肥，在不偏离本发明的精神实质下进行简单的替换和改变，也属于本发明的范围。

Claims

1.一种土壤修复生物有机肥及其制备方法，包含碳基有机肥、KL菌群和活性炭。

2.如权利要求1所述的有机肥，所述碳基有机肥包含：a)炭基肥37～46.5％,b)磷矿粉6.5～15％，c)农家肥粉35～45％，d)生物粉1～2％，均为重量百分比。

3.如权利要求2所述的有机肥，进一步包含钾肥，用量0～2％。

4.如权利要求3所述的有机肥，所述钾肥为农用硫酸钾或氯化钾。

5.如权利要求2所述的有机肥，所述农家肥包含鸡粪干粉、猪粪干粉、秸秆干粉或/和果渣粉。

6.如权利要求2所述的有机肥，所述生物粉包含木粉、猪粪干粉和牛粪干粉。

7.如权利要求1所述的有机肥，进一步包含氧肥。

8.如权利要求1所述的有机肥，所述KL菌群选自光合细菌类、酵母菌类、放线菌类和丝状菌类中的至少2种。

9.如权利要求1所述的有机肥，所述KL菌群具有AP1、AP2、ERF、DREB、RAV、HSP70、HSP17.9、HSP21A-RPK1、Fe-SOD、ABI应激相关基因和/或GmPK基因过表达。

10.如权利要求2所述的有机肥，所述磷矿粉，其P₂O₃含量约为25％。

11.如权利要求7所述的有机肥，碳基有机肥、KL菌群、活性炭重量百分比为：