CN109516881A - 生物固氮增效剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明生物固氮增效剂，按重量百分比包括：生物炭0.05～5%，石墨烯溶胶0.01～5%，铁营养素0.01～1%，钼营养素0.01～1%，芸苔素内酯类活性物质0.00001～0.0005%，表面活性剂0.1～1%，填充料余量。本发明生物固氮增效剂提供了丰富的非化合态碳素、能促进固氮微生物的定殖、提高固氮酶活性、促进植株对氮的吸收利用、提高产量。本发明还提供了生物固氮增效剂的使用方法。

Description

生物固氮增效剂及其使用方法

技术领域

本发明属于生物化控技术领域，特别涉及的是一种生物固氮增效剂及其使用方法。

背景技术

自然界中空气成分约有80%的氮，一般植物无法直接利用，但一些微生物能合成固氮酶，在固氮酶的催化作用下将氮气还原为氨态氮，而被植物吸收利用，该过程是土壤氮素的重要来源，占地表化合态氮近70%，其中一部分固氮微生物能与植物形成互利共生关系，为植物提供氮素营养。因此，在自然条件下植物体与微生物相结合后形成固氮的现象备受关注，如根瘤菌与豆科植物之间的共生固氮关系、兰绿藻与植物固氮、微生物与植物叶面结合固氮、土壤微生物与植物结合固氮、含脂刚螺菌与高等植物结合固氮等等，尤其以根瘤菌与豆科植物共生体系固氮能力最强，占生物固氮量的60%以上。豆科植物与根瘤菌就在根瘤中发生共生互助关系，根瘤菌固定的氮素供应豆科植物生长发育所需要的氮素营养，而豆科植物供应根瘤菌所需要的碳水化合物。欧、美、澳等发达国家，在种植大豆、花生和豆科牧草时不施任何氮肥与含氮复合肥，只施用其他矿质肥料，在播种前接种相应的优势根瘤菌菌剂，充分发挥其豆科作物与根瘤菌共生固氮的独特作用，达到提高豆科植物产量，又减少氮素化肥对生态环境的污染。利用根瘤菌与豆科植物共生固氮提高土壤肥力和农作物产量是世界农业的最生态、最遵循自然规律的种植技术。

我国发展现代农业，尤其是发展现代生态农业，必须保证粮食健康与安全，在种植固氮微生物共生植物时也应当学习美、英、法、澳等国的先进经验，不施氮素化肥，通过接种优势固氮菌种，发挥作物相应的固氮微生物共生固氮增产作用，节省施用化学氮肥的投资，加强对农业生态环境的保护，维护人类与农业生态的自然和谐。然而，随着现代农业的不断发展，忽视固氮微生物固氮增产作用，普遍增施尿素、复合肥或专用肥，严重影响了固氮微生物固氮效应，主要有以下几方面：

（1）作为生物固氮最关键因子：固氮酶固氮活性降低。

（2）由于化肥无机离子的竞争性效应，缺少生物固氮必须的电子和质子供体以及相应的电子传递链。

（3）化肥破坏了固氮微生物必须免氧失活机制。

（4）由于化学氮素养分的反馈阻抑效应，致使微生物固氮形成的氨不能得到及时转运或转化利用。

发明内容

本发明的目的是为了解决以上生物固氮过程中存在的诸多生产障碍，提供一种富含非化合态碳素、促进固氮微生物的定殖、提高生物固氮酶活性，促进植株对氮素的转化利用，调控作物生长平衡，显著提高生物固氮效率的生物固氮增效剂。

本发明的另一个目的是为了提供一种生物固氮增效剂的使用方法。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明生物固氮增效剂，按重量百分比包括以下组分：

生物炭 0.05～5%，

石墨烯溶胶 0.01～5%，

铁营养素 0.01～1%，

钼营养素 0.01～1%，

芸苔素内酯类活性物质 0.00001～0.0005%，

表面活性剂 0.1～1%，

填充料 余量，

上述的生物固氮增效剂所述生物炭是指农作物秸秆、麸皮、米糠等农业产品种植的副产物以及果树、观赏苗木等园林植物的修剪物料经低氧高温慢热解后生成的稳定的富含炭素的非化合态固态产物。

上述的生物固氮增效剂中的石墨烯溶胶溶液是指经过纳米化处理形成的胶体溶液，其中石墨烯颗粒直径不大于200纳米的比例应不低于10%。

上述的生物固氮增效剂中的铁营养素为硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、富马酸亚铁、柠檬酸亚铁、乳酸亚铁、氨基酸螯合铁（AA-Fe）、腐殖酸螯合铁（FA-Fe）、乙二胺四乙酸螯合铁（EDTA-Fe）、羟乙基乙二胺三乙酸铁(HEDTA-Fe)、乙二胺二邻羟苯基大乙酸螯合铁（EDDHA-Fe）、乙酰二胺-二(2-羟基-4-甲酰-酚基)乙酸铁(EDDHMA-Fe)、二乙烯三胺五乙酸螯合铁（DTPA-Fe）、羟乙基乙二胺三乙酸螯合铁(HEDTA-Fe)、葡萄糖酸铁、麦根酸铁、氯化血红素中的至少一种。

上述的生物固氮增效剂所述钼营养素为钼酸铵、钼酸钠、钼酸钙、二硫化钼、三氧化钼、六氟化钼、氨基酸螯合钼、乙二胺四乙酸螯合钼中的至少一种。

上述的生物固氮增效剂中的芸苔素内酯类活性物质为芸苔素内酯、混表芸苔素内酯、24-表芸苔素内酯、28-高芸苔素内酯、28-表高芸苔素内酯、丙酰芸苔素内酯、14-羟基芸苔素甾醇中的至少一种。

上述的生物固氮增效剂中的表面活性剂为吐温80、吐温60、吐温20中的至少一种。

上述的生物固氮增效剂中的填充料为水、硅藻土、膨润土、白炭黑、腐殖质、草炭土等中至少一种。

本发明的生物固氮增效剂的制备方法是按比例配料后充分混合而成。

本发明的生物固氮增效剂的使用方法包括种子浸种、移栽蘸根、浇灌、滴灌、喷叶，即将生物固氮增效剂稀释成200—600倍液用于浸种、蘸根，将生物固氮增效剂稀释成800—1200倍液使用于浇灌、滴灌、喷叶。

本发明生物固氮增效剂用于浸种、蘸根的时间和浓度，浇灌、滴灌或叶面喷施使用浓度、使用时期，需根据实际植株生长情况与苗情长势以及使用时的环境温度、光照强度、水分等具体因素做必要的适宜的调整，更有利于发挥本发明生物固氮增效剂的独特生物学效应，提高生物固氮效率。

本发明的生物固氮增效剂的使用对象包括花生、箭舌豌豆、蚕豆、豌豆、大豆、菜豆、豇豆、扁豆、苜蓿、决明、木麻黄、沙棘、杨梅、桤木等能与固氮微生物形成互利共生关系的植物。

本发明生物固氮增效剂的优点：

（1）降低固氮能耗，提高固氮效率：通过纳米石墨烯的微电子激发效应，确保生物固氮有足够电子和质子供体以及相应的电子传递链，并降低了生物固氮过程中必要的能级跃迁生物能耗水平，提高了生物固氮效率；

（2）提供丰富的非化合态碳素营养：土壤中C/N是影响固氮作用的最重要的因素，本发明通过生物非化合态碳，能快速平衡固氮微生物环境中有丰富的有机碳化合物而同时又缺少化合态碳素，从而促进生物固氮所形成的氨快速被转运/转化，避免了固氮酶被化合态氮抑制而失去固氮活性。同时，减少了非固氮微生物由于氮源丰富而快速繁殖，以致因与固氮微生物竞争碳源，从而阻碍生物固氮进程；

（3）促进接瘤，提高生物固氮酶活性：钼营养素可促进植物的幼苗根系分泌出类黄酮与甜菜碱，诱导土壤中的或接种的固氮微生物使之接触共生植物与根系上的根毛细胞，促进根毛变形与弯曲，诱导固氮微生物在根毛卷曲过程中增殖，并侵染进入根细胞质膜中，使主根的皮层细胞不断分裂逐步形成特殊功能性的共生体。同时，固氮酶由钼铁蛋白和铁蛋白复合而成，充足的铁元素和钼元素是固氮酶效率的保证，显著提高固氮酶活性；

（4）通过提高生物固氮，减少了化肥施用，活化土壤，更新地力，培肥土壤，从而保护生物固氮免氧失活机制的稳定运行，进而促进生物固氮可持续进行，保证植物生命周期有足够的氮素营养，提高作物产量，降低农产品硝酸盐含量，改善农产品品质。

本发明生物固氮增效剂的使用方法简单。

具体实施方式

实施例1：

本实施例1生物固氮增效剂，按重量百分比包括生物炭5%、石墨烯溶胶1%、EDTA-Fe0.5%、柠檬酸亚铁0.5%、钼酸铵0.1%、24-表芸苔素内酯0.0003%、混表芸苔素内酯0.0002%、吐温20 0.1%、硅藻土余量。

实施例2：

本实施例2生物固氮增效剂，按重量百分比包括生物炭0.1%、石墨烯溶胶5%、氨基酸螯合铁0.1%、钼酸钠0.5%、28-高芸苔素内酯0.00001%、吐温80 0.6%、水余量。

实施例3：

本实施例3生物固氮增效剂，按重量百分比包括生物炭1%、石墨烯溶胶0.5%、柠檬酸亚铁0.01%、钼酸钙0.01%、钼酸铵0.02%、钼酸钠0.02%、混表芸苔素内酯0.0004%、吐温60 1%、膨润土余量。

实施例4：

本实施例4生物固氮增效剂，按重量百分比包括生物炭3%、石墨烯溶胶0.01%、EDTA-Fe0.04%、三氧化钼0.01%、14-羟基芸苔素甾醇0.00001%、24-表芸苔素内酯0.00001%、28-表高芸苔素内酯0.00001%、吐温20 0.5%、膨润土20%、草炭土余量。

实施例5：

本实施例5生物固氮增效剂，按重量百分比包括生物炭0.05%、石墨烯溶胶3%、FA-Fe0.02%、EDTA-Fe0.03%、氨基酸螯合铁0.02%、钼酸铵0.9%、二硫化钼0.1%、芸苔素内酯0.00005%、吐温80 0.2%、吐温60 0.2%、水余量。

实施例6：

本实施例6生物固氮增效剂，按重量百分比包括生物炭0.8%、石墨烯溶胶0.1%、EDDHA-Fe0.5%、钼酸钠0.2%、乙二胺四乙酸螯合钼0.2%、丙酰芸苔素内酯0.0002%、吐温60 0.7%、硅藻土15%、白炭黑15%、腐殖质余量。

上述各实施例中的石墨烯溶胶是指经过纳米化处理形成的胶体溶液，其中石墨烯颗粒直径不大于200纳米的比例应不低于10%。

将实施例1、3、5分别稀释成400倍液用于花生播种前，浸种处理8小时, 晾干后分别播种于直径25cm高28cm的圆盆中，每盆播3-4粒，出苗后定植1株。每个处理6盆。开花期每处理选3株，采用乙炔还原法测定根瘤固氮酶活性。试验结果：

表1 不同处理对花生的影响（单株）

将实施例2、4、6分别稀释成800倍液，用于三年生沙棘苗浇灌，每株50毫升。试验结果：

表2 不同处理对三年生沙棘苗的影响

将实施例1、2分别稀释成1000倍液，用于紫花苜蓿叶面喷雾。

表3 不同处理对紫花苜蓿的影响

上述实施例是对本发明的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为对本发明的限制。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

Claims (9)

1.生物固氮增效剂，按重量百分比包括以下组分：

生物炭 0.05～5%，

石墨烯溶胶 0.01～5%，

铁营养素 0.01～1%，

钼营养素 0.01～1%，

芸苔素内酯类活性物质 0.00001～0.0005%，

表面活性剂 0.1～1%，

填充料 余量。

2.如权利要求1所述的生物固氮增效剂，其特征在于所述生物炭是指农作物秸秆、麸皮、米糠农业产品种植的副产物以及果树、观赏苗木园林植物的修剪物料经低氧高温慢热解后生成的稳定的非化合态固态碳素产物。

3.如权利要求1或2所述的生物固氮增效剂，其特征在于所述石墨烯溶胶溶液是指经过纳米化处理形成的胶体溶液，其中石墨烯颗粒直径不大于200纳米的比例应不低于10%。

4.如权利要求1或2所述的生物固氮增效剂，其特征在于所述铁营养素为硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、富马酸亚铁、柠檬酸亚铁、乳酸亚铁、氨基酸螯合铁、腐殖酸螯合铁、乙二胺四乙酸螯合铁、羟乙基乙二胺三乙酸铁、乙二胺二邻羟苯基大乙酸螯合铁、乙酰二胺-二(2-羟基-4-甲酰-酚基)乙酸铁、二乙烯三胺五乙酸螯合铁、羟乙基乙二胺三乙酸螯合铁、葡萄糖酸铁、麦根酸铁、氯化血红素中的至少一种。

5.如权利要求1或2所述的生物固氮增效剂，其特征在于所述钼营养素为钼酸铵、钼酸钠、钼酸钙、二硫化钼、三氧化钼、六氟化钼、氨基酸螯合钼、乙二胺四乙酸螯合钼中的至少一种。

6.如权利要求1或2所述的生物固氮增效剂，其特征在于所述芸苔素内酯类活性物质为芸苔素内酯、混表芸苔素内酯、24-表芸苔素内酯、28-高芸苔素内酯、28-表高芸苔素内酯、丙酰芸苔素内酯、14-羟基芸苔素甾醇中的至少一种。

7.如权利要求1或2所述的生物固氮增效剂，其特征在于所述表面活性剂为吐温80、吐温60、吐温20中的至少一种。

8.如权利要求1或2所述的生物固氮增效剂，其特征在于所述填充料为水、硅藻土、膨润土、白炭黑、腐殖质、草炭土中的至少一种。

9.如权利要求1或2所述的生物固氮增效剂的使用方法，其特征在于是将生物固氮增效剂稀释成200—600倍液用于浸种、蘸根，将生物固氮增效剂稀释成800—1200倍液用于浇灌、滴灌、喷叶。