CN111470888A - 生物复合肥及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及肥料技术领域，尤其是涉及一种生物复合肥及其制备方法和应用。所述生物复合肥，由蓝藻和绿藻组成，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：(0.5～2)。本发明采用荧光检测技术追踪单体蓝藻及绿藻细胞在土壤及水中的裂变繁殖速度，根据蓝藻和绿藻的量来量化土壤中生物复合肥的施用量，使其适应不同作物的不同生长需求。可针对普遍作物、需要提高糖度的作物、需要提高产量的作物、需要降低重金属含量的作物，采用合适配比和用量，满足不同的使用要求。

Description

生物复合肥及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及肥料技术领域，尤其是涉及一种生物复合肥及其制备方法和应用。
背景技术
随着农业生产技术的发展进步，用于向作物提供营养元素、改善土壤性质、提高土壤肥力的肥料被广泛研究。其中，生物复合肥因其具有均衡的天然营养素，且不含有任何化学营养成分，不会造成环境污染和生态破坏等优势，得到的极大的关注。
然而，现有技术中的生物复合肥不能满足不同作物的营养需求，功能相对单一。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供生物复合肥，以解决现有技术中存在的复合肥不能满足不同作物的营养需求，功能相对单一的技术问题。
本发明的第二目的在于提供上述生物复合肥的制备方法，所述制备方法操作简单，条件温和。
本发明的第三目的在于提供上述生物复合肥在不同作物的种植中的应用。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
生物复合肥，由蓝藻和绿藻组成，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：(0.5～2)。
本发明的生物复合肥原料简单，营养成分丰富，能够满足不同作物的使用需求。
上述提及的蓝藻也就是蓝绿藻，是一类革兰氏染色阴性、含叶绿素a，不含叶绿体，能够进行光合作用的单细胞原核生物。蓝藻可以利用固氮酶直接固定大气中的氮，以提高土壤肥力，增产作物。
上述提及的绿藻具有叶绿体，能够进行光合作用，利用太阳的光能，同化二氧化碳和水制造有机物质并释放氧气。
在本发明一具体实施方式中，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：0.5。
在本发明一具体实施方式中，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：(1～2)。
在本发明一具体实施方式中，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：1。
在本发明一具体实施方式中，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：1.5。
在本发明一具体实施方式中，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：2。
在本发明一具体实施方式中，所述蓝藻选自固氮鱼腥藻、水生686固氮蓝藻(Anabaena azotica)、水生678固氮蓝藻(A.azotica forma a)、水生670固氮蓝藻(Anabaena variabilis forma)、水生508固氮蓝藻(Nastoc Linckia forma)中的任一种或多种。优选的，所述蓝藻为鱼腥藻。
采用显微镜对鱼腥藻的细胞结构进行分析，鱼腥藻外观颜色为蓝绿色或浓绿色，摇匀后溶液澄清、颜色均匀，无颗粒或异物。在显微镜10倍镜下，细胞呈均匀绿色，细胞链长且粗，链上至少一个异形胞并且无明显异物附着；显微镜40倍镜下，溶液干净，无其他微生物，链上单个细胞30～50个，异形胞较多(至少有一个以上)，单个细胞排列规则且大小均匀，细胞链不弯曲，细胞饱满细胞壁外凸，异形胞透亮而绿，细胞上无黑色斑点或杂质附着，不处于分裂期间。在此基础上，选取符合要求的最优单细胞链作为母细胞链，再在母细胞链上选取最优单细胞。
在本发明一具体实施方式中，所述绿藻选自蛋白小球藻、蛋白核绿藻(chlorellapyrenoidsa)和普通绿藻(chlorella vulgaris)中的任一种或多种。优选的，所述绿藻为小球藻。
采用显微镜对小球藻的细胞结构进行分析，小球藻外观颜色为黄绿色，摇匀后溶液澄清、颜色均匀，无其他颗粒或异物。显微镜10倍镜下，细胞呈黄绿色，大而圆，不存在“群聚现象”；显微镜40倍镜下，溶液干净无其他微生物，细胞上无任何杂质附着，可清晰观察到细胞结构—细胞壁和细胞核。
在本发明一具体实施方式中，所述蓝藻通过逐级扩大培养的方式进行培养获得。进一步的，选取蓝藻母细胞进行逐级扩大培养得到所述蓝藻。
在本发明一具体实施方式中，蓝藻母细胞的选取方法包括：选取不处于分裂期，细胞链上异形胞子圆润硕大的细胞链作为蓝藻母细胞。
在本发明一具体实施方式中，所述绿藻通过逐级扩大培养的方式进行培养获得。进一步的，选取绿藻母细胞进行逐级扩大培养得到所述绿藻。
在本发明一具体实施方式中，绿藻母细胞的选取方法包括：选取不处于分裂期，细胞结构圆润硕大的单细胞作为绿藻母细胞。
其中，逐级扩大培养的方式可以为于10～20mL容器中培养15～25天后，接种至80～150mL容器中培养15～20天后，再接种到0.9～1.2L容器中培养20～25天，再接种到4.5～5.5L容器中培养20～25天，然后再接种到17～19L容器中培养20～30天，再接种至1000～1100L容器中培养20～50天。
在逐级扩大培养的过程中，持续光照和恒温。当培养蓝藻时，光照的强度为20000～30000lux，温度为26～28℃；当培养绿藻时，光照的强度为20000～30000lux，温度为26～28℃。
采用上述逐级培养的方式，蓝藻的浓度达到108～109个/mL，绿藻的浓度达到108～109/mL。
在本发明一具体实施方式中，培养蓝藻采用的培养基为超净水。
在本发明一具体实施方式中，培养绿藻采用的培养基为超净水。
本发明还提供了上述任一种生物复合肥在作物的种植中的应用。
其中，所述作物包括普通蔬菜如茄子、辣椒或西红柿，高糖度作物如甘蔗、甜菜或水果，需要提高产量的作物如水稻、马铃薯、棉花或玉米，需要降低重金属含量的作物，如中草药或普通作物。
在本发明一具体实施方式中，当作物选自茄子、辣椒或西红柿时，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：1，施用量为700～900mL/亩，如800mL/亩；当作物选自甘蔗、甜菜或水果时，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：2，施用量为1400～1600mL/亩，如1500mL/亩；当作物选自水稻、马铃薯、棉花或玉米时，所述蓝藻和绿藻的质量比为1.5：1，施用量为1000～1100mL/亩，如1000mL/亩；当作物选自中草药时，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：1.5，施用量为1900～2100mL/亩，如2000mL/亩。
具体的，针对普遍作物，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：1，施用量为700～900mL/亩，如800mL/亩；当需要提高作物糖度时，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：2，施用量为1400～1600mL/亩，如1500mL/亩；当需要提高作物产量时，所述蓝藻和绿藻的质量比为1.5：1，施用量为1000～1100mL/亩，如1000mL/亩；当需要降低作物重金属含量时，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：1.5，施用量为1900～2100mL/亩，如2000mL/亩。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的生物复合肥原料简单，营养成分丰富，能够满足不同作物的使用需求；
(2)本发明的生物复合肥制备方法简单，操作条件温和，适宜大规模生产；
(3)本发明采用荧光检测技术追踪单体蓝藻及绿藻细胞在土壤及水中的裂变繁殖速度，根据蓝藻和绿藻的量来量化土壤中生物复合肥的施用量，使其适应不同作物的不同生长需求。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明具体实施例中采用的部分产品信息可以如下：
蓝藻，具体为水生686固氮蓝藻(Anabaena azotica)、水生678固氮蓝藻(A.azotica forma a)、水生670固氮蓝藻(Anabaena variabilis forma)、水生508固氮蓝藻(Nastoc Linckia forma)，厂商为微藻时代(北京)生命科技发展有限公司；
绿藻，具体为蛋白核绿藻(chlorella pyrenoidsa)、普通绿藻(chlorellavulgaris)，厂商为微藻时代(北京)生命科技发展有限公司。
实施例1
本实施例提供了生物复合肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)在显微镜下分离单个绿藻细胞活体和蓝藻细胞活体，分别作为绿藻母细胞和蓝藻母细胞；
(2)采用逐级扩大培养的方式培养蓝藻：将蓝藻母细胞于10mL试管中培养20天，然后接种于100mL瓶中培养20天后，再接种于1L三角瓶中培养20天后，再接种于5L三角瓶中培养20天后，再接种于18L桶中培养30天后，最后在1000L大桶中培养30天，得到蓝藻藻液；培养过程中给予恒定的温度28℃和恒定的光照20000lux；按上述的条件培养后，大桶中得到的蓝藻藻液中藻的数量级达到108个/mL；
采用逐级扩大培养的方式培养绿藻：将绿藻母细胞于10mL试管中培养20天，然后接种于100mL瓶中培养20天后，再接种于1L三角瓶中培养20天后，再接种于5L三角瓶中培养20天后，再接种于18L桶中培养30天后，最后在1000L大桶中培养30d，得到绿藻藻液；培养过程中给予恒定的温度28℃和恒定的光照20000lux；按上述的条件培养后，大桶中得到的绿藻藻液中藻的数量级达到108个/mL；
培养过程中的培养基为均为净化后的无菌水，培养过程中所采用的培养容器均是无菌的，同时，培养容器通入的空气为净化过的空气；
其中，蓝藻和绿藻的培养顺序无先后限制，也可同时进行；
(3)将上述培养得到的藻液按照蓝藻与绿藻的质量比为1：1进行混合，混合均匀后，得到生物复合肥。
实施例2
本实施例参考实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(3)中，蓝藻和绿藻的质量比为1：2。
实施例3
本实施例参考实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(3)中，蓝藻和绿藻的质量比为1.5：1。
实施例4
本实施例参考实施例1的制备方法，区别仅在于：步骤(3)中，蓝藻和绿藻的质量比为1：1.5。
实施例5
本实施例提供了生物复合肥在作物种植方面的应用，包括如下步骤：
将实施例1制备得到的生物复合肥用于普通蔬菜番茄的种植过程(苗期，移栽定植后使用一次)中，每亩用量为800mL。
其中，实施例1的生物复合肥还可以用于辣椒或茄子等的种植。
实施例6
本实施例提供了生物复合肥在作物种植方面的应用，包括如下步骤：
将实施例2制备得到的生物复合肥用于需要糖度高的作物甘蔗的种植过程(甘蔗根部形成后初期使用一次)中，每亩用量为1500mL。
其中，实施例2的生物复合肥还可以用于甜菜或水果等的种植。
实施例7
本实施例提供了生物复合肥在作物种植方面的应用，包括如下步骤：
将实施例3制备得到的生物复合肥用于需要提高产量的作物水稻的种植过程(水稻育苗初期，根部刚形成时使用一次)中，每亩用量为1000mL。
其中，实施例3的生物复合肥还可以用于水稻、棉花和玉米等的种植。
实施例8
本实施例提供了生物复合肥在作物种植方面的应用，包括如下步骤：
将实施例4制备得到的生物复合肥用于需要降低重金属含量的作物中草药的种植过程(甘蔗根部形成后初期使用，每半年使用一次)中，每亩用量为2000mL。
比较例1
比较例1参考实施例1的制备方法，区别在于，步骤(3)中，蓝藻和绿藻的质量比为1：0.2。分别参考实施例5-8，应用于番茄、甘蔗、水稻、中草药的种植中，分别对应比较例1-1、比较例1-2、比较例1-3、比较例1-4。
比较例2
比较例2参考实施例1的制备方法，区别在于，步骤(3)中，蓝藻和绿藻的质量比为1：3。分别参考实施例5-8，应用于番茄、甘蔗、水稻、中草药的种植中，分别对应比较例2-1、比较例2-2、比较例2-3、比较例2-4。
实验例1
为了验证本发明的生物复合肥具有更快的繁殖速度，与比较例不同配比的复合肥进行对比，按照实施例5-8及比较例1和比较例2的方式应用在对应的作物上，每种作物1亩地，每亩地平均分为16块均匀大小，自苗期使用3个月后，利用荧光检测法追踪测量藻细胞扩散位置，结果如表1所示，以实施例5可追踪到的藻细胞作为基准1，计算其余组可追踪到的藻细胞数量与实施例5可追踪到的藻细胞数量的比值X。
表1不同复合肥的繁殖速度
编号 X
实施例5 1
实施例6 1.7
实施例7 1.2
实施例8 2.1
比较例1-1 0.21
比较例1-2 0.21
比较例1-3 0.22
比较例1-4 0.21
比较例2-1 0.31
比较例2-2 0.31
比较例2-3 0.29
比较例2-4 0.28
从上表中可知，针对不同的作物，本发明的生物复合肥的配比和用量能够提高藻细胞的繁殖速度。
实验例2
为了对比说明本发明不同生物复合肥及其用量对作物种植的影响，分别将实施例1-4以及比较例1-2的复合肥用于番茄、甘蔗、水稻、中草药的种植，对照例施用等量的清水。当用于番茄时，每亩用量为800mL；当用于甘蔗时，每亩用量为1500mL；当用于水稻时，每亩用量为1000mL；当用于中草药时，每亩用量为2000mL。施用时间为苗期，施用在苗根部。待作物收获后，计算各作物的产量，并对甘蔗的糖度、中草药的重金属含量进行测试，测试结果分别见表2-4。
表2不同复合肥对作物产量的影响
Figure BDA0002456430570000101
表3不同复合肥对甘蔗含糖度的影响
Figure BDA0002456430570000102
Figure BDA0002456430570000111
表4不同复合肥对中草药重金属含量的影响
编号 重金属含量
实施例1 71％
实施例2 68.6％
实施例3 69.2％
实施例4 66.1％
比较例1 73.2％
比较例2 73％
对照例 100％
注：对照例中的含量设定为100％，其余各组中含量＝各组中实际含量/对照例中实际含量
从上表中可知，本发明的生物复合肥的配比和用量能够适应不同的作物的生长需求。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.生物复合肥，其特征在于，由蓝藻和绿藻组成，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：(0.5～2)。
2.根据权利要求1所述的生物复合肥，其特征在于，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：0.5；
或者，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：1；
或者，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：1.5；
或者，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：2。
3.根据权利要求1或2所述的生物复合肥，其特征在于，所述蓝藻选自固氮鱼腥藻、水生686固氮蓝藻、水生678固氮蓝藻、水生670固氮蓝藻和水生508固氮蓝藻中的任一种或多种；
优选的，所述蓝藻为鱼腥藻。
4.根据权利要求1或2所述的生物复合肥，其特征在于，所述绿藻选自蛋白小球藻、蛋白核绿藻和普通绿藻中的任一种或多种；
优选的，所述绿藻为小球藻。
5.根据权利要求1所述的生物复合肥，其特征在于，所述蓝藻和/或所述绿藻通过逐级扩大培养的方式进行培养获得；
优选的，所述逐级扩大培养的方式包括：于10～20mL容器中培养15～25天后，接种至80～150mL容器中培养15～20天后，再接种到0.9～1.2L容器中培养20～25天，再接种到4.5～5.5L容器中培养20～25天，然后再接种到17～19L容器中培养20～30天，再接种至1000～1100L容器中培养20～50天。
6.根据权利要求5所述的生物复合肥，其特征在于，在所述逐级扩大培养的过程中，持续光照和恒温条件。
7.根据权利要求6所述的生物复合肥，其特征在于，当培养蓝藻时，光照的强度为20000～30000lux，温度为26～28℃；当培养绿藻时，光照的强度为20000～30000lux，温度为26～28℃。
8.权利要求1-7任一项所述的生物复合肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将各原料按比例混合均匀。
9.权利要求1-7任一项所述的生物复合肥在作物的种植中的应用；
优选的，所述作物选自茄子、辣椒、西红柿、甘蔗、甜菜、水果、水稻、马铃薯、棉花、玉米和中草药中的任一种。
10.根据权利要求9所述的生物复合肥在作物的种植中的应用，其特征在于，当作物选自茄子、辣椒或西红柿时，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：1，施用量为700～900mL/亩；
当作物选自甘蔗、甜菜或水果时，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：2，施用量为1400～1600mL/亩；
当作物选自水稻、马铃薯、棉花或玉米时，所述蓝藻和绿藻的质量比为1.5：1，施用量为1000～1100mL/亩；
当作物选自中草药时，所述蓝藻和绿藻的质量比为1：1.5，施用量为1900～2100mL/亩。
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