CN110577446A - 一种能够长久保存的复合微生物肥料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种能够长久保存的复合微生物肥料包括以下重量份的原料：硝酸钙，10～20份；硝酸钾，20～30份；磷酸二铵，20～30份；蔬果废料，20～30份；动物粪便，20～25份；生物炭，25～35份；枯草芽孢杆菌粉，0.75～1.5份；橘皮，0.5～0.65份；马齿苋，0.3～0.45份；黄连，0.5～0.85份；其中，以所述生物炭为骨架，所述蔬果废料、动物粪便、枯草芽孢杆菌粉、橘皮、马齿苋和黄连共同制成有机颗粒。相比于现有技术，本发明所述的复合微生物肥料通过添加具有灭霉菌作用的橘皮和马齿苋，以及抑制念珠菌的黄连，有利于肥料长久保存，且对人体不会产生抗性。

Description

一种能够长久保存的复合微生物肥料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种肥料及其制备方法，尤其涉及一种能够长久保存的复合微生物肥料及其制备方法。
背景技术
为了提高化肥的有效利用率，从而减少化肥的使用量，以缓解土壤板结、水体富营养化等问题，人们逐渐倾向于使用无机-有机-微生物复合的肥料。复合微生物肥料中的无机组分能够为作物提供N、P、Ka等营养元素，促进作物快速生长结实；有机组分为土壤提供有机质，从而提高土壤肥力；微生物组分发挥固氮、解磷、解钾以及增强作物抵抗力等作用，以释放固结在土壤中的N、P、Ka等多种元素，从而提高了无机组分的利用率，并活化了土壤。
但是由于微生物的存在，微生物肥料不能像化学肥料一样进行长久的保存。目前，微生物肥料保存技术主要为将细菌通过喷雾干燥或冷冻干燥成芽孢形态，利用芽孢形态能够抵抗不适环境且在环境适宜时能够复苏成活性形态细菌的特性。但是，此种保存方式的期限仅为一年。这是由于此技术的保护方式较为单一，没有为芽孢在土壤中的复苏提供适宜的条件，也不能避免其他杂细菌的生长和繁殖，也不能避免霉菌的生长繁殖，导致长时间保存的微生物肥料活菌率低、杂菌率高且霉变。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种能够长久保存的复合微生物肥料。
本发明所述的能够长久保存的复合微生物肥料包括以下重量份的原料：硝酸钙，10～20份；硝酸钾，20～30份；磷酸二铵，20～30份；蔬果废料，20～30份；动物粪便，20～25份；生物炭，25～35份；枯草芽孢杆菌粉，0.75～1.5份；橘皮，0.5～0.65份；马齿苋，0.3～0.45份；黄连，0.5～0.85份；其中，以所述生物炭为骨架，所述蔬果废料、动物粪便、枯草芽孢杆菌粉、橘皮、马齿苋和黄连共同制成有机颗粒。
相比于现有技术，本发明所述的复合微生物肥料通过在有机颗粒中添加具有灭霉菌作用的橘皮和马齿苋，从而避免了具有大量营养成分的有机颗粒发霉，导致肥料失效；其次，黄连能够抑制念珠菌的生长，但不影响枯草芽孢杆菌的生长和繁殖，能够降低杂菌率，有利于肥料长久保存。并且，由于使用的是天然的杀菌材料橘皮、马齿苋和黄连，相对于使用抗生素来说，不存在抗性问题，更符合人们的需求。另外，以具有孔隙的生物炭为骨架制成的有机颗粒为枯草芽孢杆菌提供了一个个微小的生存环境，避免了菌体直接暴露在土壤中与离子浓度高的土壤水接触发生渗透失水而死亡，提升了细菌的存活率。同时，在有机颗粒中，作为骨架的生物炭具有诸多空隙，在肥料施入土壤生存条件符合细菌生长之后，一方面可以储藏水分，与蔬果废料和动物粪便一起为枯草芽孢杆菌的繁殖提供营养；另一方面，具有较大的比表面积，可以为枯草芽孢杆菌繁殖提供空间，从而使得有机颗粒成为枯草芽孢杆菌的培养基，有效增加细菌数量。
进一步地，复合微生物肥料包括以下重量份的原料：硝酸钙，13～18份；硝酸钾，20～28份；磷酸二铵，22～28份；蔬果废料，25～30份；动物粪便，22～25份；生物炭，28～33份；枯草芽孢杆菌粉，0.75～1.2份；橘皮，0.55～0.65份；马齿苋，0.35～0.45份；黄连，0.5～0.7份。枯草芽孢杆菌在繁殖过程中吸收肥料中的无机营养元素生成自身的有机物质，通过其死亡，将有机物质释放到土壤中，实现了无机养分的有机化，从而利用了土壤中的无机组份，提升了化学肥料的利用率；同时，枯草芽孢杆菌可以促进放线菌、固氮菌等有益微生物的繁殖，从而增加了土壤微生物的数量，提升了土壤活性。
进一步地，复合微生物肥料包括以下重量份的原料：硝酸钙，18份；硝酸钾，24份；磷酸二铵，26份；蔬果废料，30份；动物粪便，25份；生物炭，33份；枯草芽孢杆菌粉，1份；橘皮，0.65份；马齿苋，0.45份；黄连，0.5份。通过使用无机组份硝酸钙，为土壤补充了钙元素，而钙元素有助于改善土壤肥力；通过使用蔬果废料和动物粪便等有机物，减少了化学肥料的使用量，降低了化学肥料对土壤和水体的危害，同时，蔬果废料易从市场上获得，且制成肥料代替垃圾处理更具有经济效益和环保价值。
进一步地，所述枯草芽孢杆菌粉中混有保护剂，所述保护剂为糖蜜、麸皮、淀粉、糊精、氯化钠、聚天冬氨酸中的一种或几种。通过采用芽孢形式，有利于细菌的长久保存，通过添加保护剂有助于为芽孢复苏提供营养，从而提升活菌率。
优选地，所述保护剂包括4～5％淀粉、1.5～2％氯化钠。
本发明所述的复合微生物肥料的制备方法，包括以下步骤：
1)按重量份称取蔬果废料，剁碎成渣后，与相应重量份的动物粪便混合均匀并堆垛，加水发酵45～60天，期间每3～5天翻堆一次；
2)将橘皮、马齿苋和黄连洗净灭菌后碾成粉末，取0.25～0.3份橘皮，0.15～0.2份马齿苋，0.3～0.4份黄连，与相应重量份的生物炭颗粒、枯草芽孢杆菌粉共同混匀后，渗入生物炭颗粒的孔隙中；
3)取发酵后的物质与步骤2)制得的生物炭颗粒，0.2～0.35份橘皮，0.15～0.3份马齿苋，0.1～0.55份黄连混合均匀，制成有机颗粒；
4)按比例称取硝酸钙、硝酸钾、磷酸二铵和步骤3)所得的有机颗粒混合均匀，得到复合微生物肥料。
进一步地，在步骤1)中，所述的蔬果肥料和动物粪便发酵过程中，含水率为45％～55％。
进一步地，所述枯草芽孢杆菌粉的活菌浓度均达到109cfu/g。
具体实施方式
实施例一
枯草芽孢杆菌粉的制备：本发明所采用的枯草芽孢杆菌剂订购自中国农业微生物保藏管理中心，保藏编号为ACCC01430。将购得的枯草芽孢杆菌分别接种在LB固体培养基上，于37℃培养12小时后，挑单菌斑接种到LB液体培养基中，与37℃度在摇床上培养24小时后，按体积比1:1将两种菌液混合均匀。将混合后的菌液接种到发酵罐中，于37℃培养12～16h，期间不断通入灭菌空气，所述液体培养基包括100L灭菌水、2Kg葡萄糖、1.5Kg蛋白胨、0.5Kg氯化钠、0.05Kg牛肉膏，pH为7.0～7.5。发酵结束后，加入相当于发酵液质量5～10％重量的4％淀粉和1.5％氯化钠做保护剂，混匀后进行喷雾干燥得到枯草芽孢杆菌粉，喷雾干燥条件为进风温度110-150℃、出风温度60-90℃、进料速度5-10ml/min，所述淀粉和氯化钠经过高温灭菌。喷雾干燥后的枯草芽孢杆菌粉的活菌浓度为5～6.5×109cfu/g，芽孢率为95％～98％，于4℃保存。
发酵产物的制备：购得市场上不新鲜的蔬菜、水果后剁碎成渣，并按以下重量份与动物粪便混合均匀：蔬果废料，30份；动物粪便，25份。将混匀后的蔬果废料与动物粪便堆成条垛，于阳光下暴晒发酵，加水使物料含水量达45～55％，每隔3～5天翻堆一次，发酵60天后得到发酵产物。
生物炭颗粒的制备：将含水量为10-30％的秸秆转入炭化炉中，在100～150℃下脱水排氧处理80-100min；将脱水排氧后的秸秆在650℃高温下炭化90min；冷却后将炭化产物粉粹，使其粒径≤0.3cm，即得到生物炭颗粒。
有机颗粒的制备：第一步，将橘皮、马齿苋和黄连洗净灭菌后碾成粉末，取33份生物炭颗粒、1份枯草芽孢杆菌粉、0.3份橘皮、0.2份马齿苋、0.4份黄连共同混匀并渗入生物炭颗粒的孔隙中；第二步，再加入发酵产物、0.35份橘皮、0.3份马齿苋、0.4份黄连，与第一步所得的生物炭颗粒混匀，制成有机颗粒。所述有机颗粒的含水量为1.2％～2.8％，粒径为0.6cm。
无机颗粒的制备：将所述有机颗粒与18份硝酸钙、24份硝酸钾、26份磷酸二铵混匀并圆盘造粒，得到无机颗粒，所述无机颗粒粒径为0.4cm。
复合微生物肥料的制备：将所述有机颗粒与无机颗粒混匀，并于低温阴凉通风处保存。
实施例二
取按实施例一制得的肥料(实验组)5组保存在低温阴凉通风处，同样取新制得的普通复合微生物肥料(对照组)5组于同处保存。分别检测观测保存365天、540天和730天后，肥料的活菌数量，并求出平均值。具体检测方法如下：
1)称取肥料中的有机颗粒1g，破碎发酵产物形成的外层后，将生物炭颗粒分散于保护剂中(4％淀粉+1.5％氯化钠)，200rpm，搅拌15min，挑出生物炭颗粒，保留菌悬液；
2)于75℃水浴中搅拌菌悬液20min后，迅速冷却到37℃得到灭菌悬液；
3)取1ml灭菌悬液稀释106后，接种到10cm2的LB固体培养基上，37℃培养12h后，统计10cm2范围内的菌斑数量并求5组平均值。
根据实验结果可知，随着天数的增加，实验组的巨大芽孢杆菌和胶冻芽孢杆菌的菌斑数略高于对照组，同时，实验组的杂菌斑数量显著低于对照组。结果表明，本发明所述的复合微生物肥料添加了橘皮、马齿苋和黄连，能够抑制其他细菌和霉菌的生长和繁殖，而不影响枯草芽孢杆菌的生长和繁殖，相对于普通复合微生物肥料，长时间保存后仍能够维持低的杂菌率和枯草芽孢杆菌的高活菌率。
实施例三
取按实施例一制得的肥料(实验组)保存在低温阴凉通风处，同样取新制得的普通复合微生物肥料(对照组)于同处保存。分别观测保存365天、540天和730天后，肥料的发霉情况。每次观测时分别取随意取5组实验组和对照组袋中的肥料，每组5g，检测该5g肥料中的霉菌数，5组取平均值并记录。
根据实验结果可以看出，本发明所述的复合微生物肥料使用了具有灭霉菌作用的柠檬水和姜黄，肥料保存两年后，霉菌的数量依旧很少远远小于对照组，适于长时间保存。
实施例四
取相邻的两块小麦田，其中一块田施用由实施例一制得的复合微生物肥料(实验组)，另一块田施用由市面上的常规复合肥料(对照组，该常规复合肥料中的微生物为枯草芽孢杆菌)。施肥方式、灌溉方式、小麦品种和栽种密度均相同，施肥为基肥条施40Kg，追肥条施或穴施15Kg。对施肥前后，土壤中的有机质和各类微生物数量进行检测，同时对小麦产量进行检测。
由检测结果可以看出，施肥6个月后，无论从土壤有机质含量、细菌数量还是放线菌数量来说，施用实验组肥料的土壤都显著优于施用对照组肥料的土壤。这说明，相对于对照组肥料，实验组肥料能够更加有效的改善土壤肥力和活性。具体原因如下：
从细菌数量方面来说，刚施基肥后，枯草芽孢杆菌主要以低活性的芽孢形式存在，因此，施肥3日后，土壤中的细菌数量变化不大。随时间的延长，芽孢逐渐苏醒转化成活菌形态，同时无机组份快速溶于土壤水分，提高了土壤水分的离子浓度，即提升了土壤水分的渗透压，由于对照组肥料的菌体直接暴露在土壤中，发生大量菌体失水死亡；而实验组的菌体大部分存在于生物炭空隙中受到保护，死亡数量较少，同时有机颗粒构成的微生态坏境适宜细菌的繁殖，因此施肥15天后，施用实验组肥料的土壤中的细菌数量，高于对照组。随后的时间里，随着化学组分逐渐被小麦根部吸收，土壤水分的离子浓度逐渐降低，即土壤水分的渗透压逐渐降低，无论是对照组还是实验组的菌体都不再因渗透失水而死亡，开始大量繁殖，土壤中的细菌数量开始逐渐升高。由于细菌的繁殖呈指数增长，繁殖起始的基数越大，后期的细菌数量就越大。因此，在施肥初期，存活菌体数量较大的实验组，随着时间的延长，相对对照组来说，细菌繁殖后的数量也较大。
同时，因为枯草芽孢杆菌能够促进土壤中放线菌的生长繁殖，因此，相对对照组来说，施用实验组肥料的土壤中的放线菌繁殖后的数量也较大。另外，对于有机质含量来说，实验组的肥料相对于对照组来说，添加了生物炭，因此，其有机质含量较对照组较高。
实施例五
取5组相邻的两块小麦田，其中一块田施用由实施例一制得的复合微生物肥料(实验组)，另一块田施用由市面上的常规复合肥料(对照组，该常规复合肥料中的微生物为枯草芽孢杆菌)。施肥方式、灌溉方式、小麦品种和栽种密度均相同，施肥为基肥条施40Kg，追肥条施或穴施15Kg。统计5组实验田的小麦亩产量，并计算平均值。
产量(Kg/亩) 实验组 对照组
小麦 654.2 578.3
可见，相对于施用对照组的肥料，施用实验组的肥料的小麦产量更高。这是由于，实验组的细菌存活量和最终的细菌繁殖量均高于对照组，促进生成的固氮菌等有益菌较多，对作物抗逆性的改善也更优化。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种能够长久保存的复合微生物肥料包括以下重量份的原料：硝酸钙，10～20份；硝酸钾，20～30份；磷酸二铵，20～30份；蔬果废料，20～30份；动物粪便，20～25份；生物炭，25～35份；枯草芽孢杆菌粉，0.75～1.5份；橘皮，0.5～0.65份；马齿苋，0.3～0.45份；黄连，0.5～0.85份；其中，以所述生物炭为骨架，所述蔬果废料、动物粪便、枯草芽孢杆菌粉、橘皮、马齿苋和黄连共同制成有机颗粒。
2.根据权利要求1所述的能够长久保存的复合微生物肥料，其特征在于，包括以下重量份的原料：硝酸钙，13～18份；硝酸钾，20～28份；磷酸二铵，22～28份；蔬果废料，25～30份；动物粪便，22～25份；生物炭，28～33份；枯草芽孢杆菌粉，0.75～1.2份；橘皮，0.55～0.65份；马齿苋，0.35～0.45份；黄连，0.5～0.7份。
3.根据权利要求2所述的能够长久保存的复合微生物肥料，其特征在于，包括以下重量份的原料：硝酸钙，18份；硝酸钾，24份；磷酸二铵，26份；蔬果废料，30份；动物粪便，25份；生物炭，33份；枯草芽孢杆菌粉，1份；橘皮，0.65份；马齿苋，0.45份；黄连，0.5份。
4.根据权利要求1-3所述的任意一种能够长久保存的复合微生物肥料，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌粉中混有保护剂，所述保护剂为糖蜜、麸皮、淀粉、糊精、氯化钠、聚天冬氨酸中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的能够长久保存的复合微生物肥料，其特征在于，所述保护剂包括4～5％淀粉、1.5～2％氯化钠。
6.根据权利要求4所述的任意一种能够长久保存的复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按重量份称取蔬果废料，剁碎成渣后，与相应重量份的动物粪便混合均匀并堆垛，加水发酵45～60天，期间每3～5天翻堆一次；
2)将橘皮、马齿苋和黄连洗净灭菌后碾成粉末，取0.25～0.3份橘皮，0.15～0.2份马齿苋，0.3～0.4份黄连，与相应重量份的生物炭颗粒、枯草芽孢杆菌粉共同混匀后，渗入生物炭颗粒的孔隙中；
3)取发酵后的物质与步骤2)制得的生物炭颗粒，0.2～0.35份橘皮，0.15～0.3份马齿苋，0.1～0.55份黄连混合均匀，制成有机颗粒；
4)按比例称取硝酸钙、硝酸钾、磷酸二铵和步骤3)所得的有机颗粒混合均匀，得到复合微生物肥料。
7.根据权利要求6所述的能够长久保存的复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，在步骤1)中所述的蔬果肥料和动物粪便发酵过程中，含水率为45％～55％。
8.根据权利要求6～7所述的任意一种能够长久保存的复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，所枯草芽孢杆菌粉的活菌浓度均达到109cfu/g。
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