CN1128741A - 一种微生态肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微生态肥料，它以有机物质为微生物生命载体，并引入微生物活性物质，提高了微生物进入土壤的成活率和活性，从而充分发挥微生物固氮、解磷、解钾的功能，大幅度提高了农作物的质地和产量，改善了土壤结构，消除了污染，保护了环境。

Description

一种微生态肥料及其制备方法

本发明涉及一种微生态肥料及其制备方法，具体说它是以有机物质作生命裁体，再加入磷粉、钾粉和特殊的微生物活性物质—诱导素的微生物菌群为核心的肥料。

由于化学肥料污染环境，危害人体健康，破坏土壤理化性质，破坏作物品质和口感，已给人类带来难以克服的灾难，因此，研制和生产化肥替代品工作发展迅速。其中尤以微生物肥料最受各国科学人士注目。

微生物肥料也叫菌肥，一百年来几次兴衰，其关键原因在于进入土壤环境后大量死亡，增产功能不稳定。

我国菌肥的应用始于五十年代初，最早是1950年于东北土壤中分离出大豆根瘤菌，并于1953年在东北大面积推广。固氮菌、磷细菌、抗生菌等从1954年起也应用于农业生产，但增产效果不稳定。至于硅酸盐细菌肥料(又称钾细菌肥料)、综合细菌肥料、丁酸细菌肥料等也经历了反复的应用试验，但也是难以获得满意的增产效果。

利用微生物达到增产目的的这方面研究在国外早有报导。第一个利用微生物增产的事例大概要追溯到1895年，当时法国加洛首次使用了几种土壤细菌使非豆料作物增产，至今已有一百年。期间在苏联使用园褐固氮菌(自生或共生)及解磷细菌(一种巨大芽孢杆菌)据称能增产10％左右，而且应用面积一度很大。60—70年代美国加州大学等，开始转向对生长迅速的根细菌的研究及对有益微生物的筛选，并开始把提高土壤肥力，促进作物生长及对病原微生物的拮抗作用等因素加以综合考虑，从而开拓了视野，筛选对象也有所增加。

目前我国不少科研单位和个人在从事微生物肥料、根际微生物以及生物肥料的研究，其中北京农业大学已故教授陈延熙先生等研制的植物保健益菌一增产菌是比较成功的。增产菌主要有蜡质芽孢杆菌、短芽孢杆菌、坚强芽孢杆菌等组成。它与以往应用的许多生物制剂的重大区别在于，增产菌是菌株组合或菌群，是植物体自然生态系的成员，增产菌的活动主要受植物个体内微生态环境的影响，因此从1979年进入田间试验以来，已在全国3.9亿亩土地，50余种作物上得到应用，但增产菌是以改善植物个体生存环境而得以增产的，加之施用方法主要为拌种和喷叶面，广大农民一时还难以适应。有一些生物肥料虽然含有有益微生物，但缺乏用生态学观点指导生产的过程。由于缺乏高新的生态工程技术，有益微生物一旦进入土壤环境，便大量死亡，活性降低，其固氮、解磷、解钾的功能得不到充分发挥。

本发明的目的就是提供一种克服上述微生物肥料现存缺陷，提高微生物进入土壤的成活率，及其活性的新型微生态肥料。

本发明的另一个目的是提供制备上述新型微生态肥料方法。

本发明的微生态肥料不同于微生物肥料。

微生态肥料的核心体是有益微生物菌群，它们具备固氮、解磷、解钾功能，同时，这些微生物活体的代谢产物对植物生长具有良好的刺激功能，并增强作物抗病害能力，改善色泽和口感。微生态肥料是利用了微生态学技术，为这大量的有益微生物活体配置了进入土壤环境以后能够成活，并大量增殖的条件，即生命载体配置技术。这样，微生物的功能才能发挥并显示出来，满足农作物增产的需要。

本发明的微生态肥料包括下列成分(重量分数)

    有机物质  72—78

    磷粉       8—12

    钾粉       8—12

    菌种剂     4—6

    诱导素     0.015～0.025

所述的有机物质即生命载体优选禽兽粪便，草炭、泥炭、坑泥、生活垃圾、煤矸石、无有害成分的排放污泥。

所述的菌种剂是以草木灰为载体的，由中华人民共和国农业部1994年5月13日发布的标准NY227—94名称为“微生物肥料”中规定的微生物。

所述的诱导素是提供微生物活化的钼、硼、硫铵素、微生物C以及大豆蛋白组成的混合物，其重量分数为钼1.2-1.5，硼4～5、硫胺素0.3～0.5、微生物C 0.3～0.5、大豆蛋白92-95。

所述的磷粉是磷肥中的任意一种，优选过磷酸钙。

所述的钾粉是钾肥中的任意一种，优选氯化钾。

所述的微生态肥料可通过调整配方制作成适于各种作物生长的通用性肥料。也可制作成适宜专一作物需要的专用型肥料。

本发明的制作微生态肥料的方法，按照下述过程制备：

①原材料的初选，预处理，干燥灭菌

按需要结合不同环境因地制宜地选择碳氮比20∶1的有机物质，去杂如石块，金属物等损坏设备的杂物，送入灭菌锅，在70℃～80℃下烘15—20分钟。热源可是烟道气(约700℃左右)，间接加热方式，以不破坏有机物质中的有机成分。

灭菌后的无害化指标应符合NY227-94的要求。

②粉碎

将上述灭菌烘干后的有机物粉碎过筛，粒度在0.18—2毫米。

③拌合

接着将诱导素、磷粉、钾粉及菌种剂加入到上述粒状有机物中，缓慢搅拌至匀即得到本发明的黑褐色或褐色颗粒微生态肥料。

成品微生态肥料技术指标  如表1                     表1

项         目                     指    标1、外观                   黑褐色或褐色粉末，湿润、松散2、有效活菌总数

                亿/g  ＞0.13、水份，％               20～254、载体粒度，MM           粒径0.18～25、有机质(以C计)％  ≥    256、PH                     6.0～7.57、杂菌数，＜％     ≤    158、有效期                 不得低于6个月成品无害化指标    如表2                 表2

项           目                    指    标1、蛔虫卵死亡率％                  95～1002、大肠杆菌值                      10-3、汞及化合物(以Hg计)，Mg/Kg       ≤54、镉及化合物(以Cd计)，Mg/Kg       ≤35、铬及化合物(以Cr计)，Mg/Kg       ≤706、砷及化合物(以As计)，Mg/Kg       ≤307、铅及化合物(以Pb计)，Mg/Kg       ≤60

下面通过实施例亦结合附图详细地描述本发明，应当理解，所述实施例亦不限制本发明，本发明的范围由权利要求限定。

图1是有益微生物菌群对小麦各生育阶段根际固氮菌数量的影响；

图2是有益微生物菌群对小麦生育各阶段根表固氮菌变化的影响；

图3是有益微生物菌群对小麦生育各阶段土壤中全氮量变化的影响；

图4是有益微生物菌群对小麦生育各阶段土壤速效磷(P2O5)量变化的影响；

图5是有益微生物菌群对小麦生育各阶段土壤速效钾(K2O)量变化的影响；

实施例1、微生物菌群吸附于不同载体的盆栽对比实验。盆栽实验的土壤均为采自北京西苑大有庄的土壤，土壤经风干过筛。

实验方法：在直径20厘米，高25厘米的土盆中，每盆装风干土壤8.5公斤，施腐熟堆肥300克、过磷酸钙1.78克、氯化钾1.58克，以小麦为供试作物，有益微生物菌群选自由中国农科院土肥所提供给军事医学科学院动物中心的产品。固氮菌、磷细菌和钾细菌的配比为1∶1∶1。载体方案为(1)对照，不配载体，以动物中心生产的固体菌种剂直接作肥料(用草炭吸附，2亿个/g)，用量为每盆施有益菌总量1亿个菌；(2)一般载体，以菌种剂直接拌入20倍的腐熟堆肥，每盆施入有益菌总量1亿个菌；(3)生命载体，除按20∶1的碳氮比配入有机营养(农村有机废物)加入矿物质的磷和钾粉外，并配有本所特创的微生物活性物质，即诱导素，每盆施入有益菌总量1亿个菌。

实验是在93年9月25日播种，种子在播种前经过精选，并做过发芽试验，并用0.2％氯化汞灭菌处理，每盆播种10粒，出苗后留5株，每一处理重复5次。

在播种前期(9月23日)，分蘖盛期(11月15日)拔节盛期(94年4月25日)成熟期(94年6月15日)对有益菌群中的固氮菌在作物根际和根表的成活量进行了分析，并在各个时期测定了土壤的全氮。磷细菌和钾细菌的成活量是通过速效磷与速效钾的测定来间接反映的。

根际和根表固氮菌数量分析方法如下：取作物根系标本，除去根系上大部分的土壤，然后将附着在幼根上的小土粒摇落在无菌的培养器中，仔细混合均匀，称取平均样本10克，制成稀释液，在阿西比无氮洋菜平板(ASHBY)上测定，将摇去小土粒的作物幼根，用自来水冼净附着的土粒与植物残渣，取样约2克，投入100毫升(盛于300毫升的三角瓶内)的无菌水中，振荡洗涤(200r/min)15分钟后，取出作物根系，将悬液稀释，同上法测定根表的固氮菌数。土壤全氮量的分析测定是用凯氏法，速效磷是采用钼蓝比色法测定，用亚硝酸钴纳比浊法测定速效钾。结果见表3—7：

表3有益微生物菌群对小麦各生育阶段根际固氮菌数量的影响

                                        (参见图1)

表4有益微生物菌群对小麦生育各阶段根表固氮菌数量变化的影响

                                        (参见图2)

表5有益微生物菌群对小麦生育各阶段土壤中全氮量变化的影响

                                         (参见图3)

表6有益微生物菌群对小麦生育各阶段土壤速效磷(P2O5)

                           量变化的影响(参见图4)

表7有益微生物菌群对小麦生育各阶段土壤速效钾(K2O)

                           量变化的影响(参见图5)

结论：在小麦各个生育阶段分析根际和根表的固氮菌数量的结果表明，在作物的根际固氮菌的数量从分蘖期开始大量增加，以后逐渐下降。这在对照、载体和生命载体三种处理中固氮菌数量变化趋势均呈一致。但在分蘖期，三种处理固氮菌数量的增长幅度不同显示：生命载体＞载体＞对照，生命载体处理中根际固氮菌的数量几乎超过对照一倍。到拔节盛期根际固氮菌的数量增长情况仍显示：生命载体＞载体＞对照。而在作物根表，不仅固氮菌数量是根际的10倍，三种处理的固氮菌数量变化也与根际不同，高峰出现在拔节盛期，以后逐渐下降，数量增长情况仍是：生命载体＞载体＞对照，其中生命载体处理中根表固氮菌的数量是对照的三倍以上。而且，作物成熟时三种处理中根际和根表固氮菌的数量仍是：生命载体＞载体＞对照，这也可解释用生命载体生产的微生态肥料为什么后作受益的原因。

上述情况说明，无论施用菌种剂，菌种剂吸附在有机载体上还是吸附在生命载体上，都提高了作物根际和根表上固氮菌的成活率，这种成活率的提高与有无载体及什么样的载体产生相应的变化，用生命载体生产的微生态肥料较之微生物肥料和微生物肥料配合载体，其固氮菌的成活率要高许多倍，且后效性良好。

根据王毓庆(1960)的研究，用有机肥料做载体或配合固氮菌的施用，固氮菌的数量都有提高，配合厩肥施用后20天即提高了10倍。而生命载体应用了微生态技术，考虑了有益微生物菌群进入农业生产后的增殖和活性，因而比施用厩肥作载体固氮菌数量增加的更多，持续时间更长，后效更好，这一点在本试验中得到证实。

从土壤全氮量的分析结果与根际和根表固氮菌测定的结果不同，在播种前土壤中全氮含量最高，以后逐渐减少，到播种时降到最少，以后逐渐表现上升。而从三项处理对比来看，虽然到拔节时均降到最少量，然而到成熟期复出现上升的趋势，其中生命载体组较对照和载体组较高许多。这一结果表明，尽管由于有益微生物菌群的施入，在小麦生育的各个时期内积累了相当数量的氮素，却被小麦在其生长过程中大量的消耗了。特别是在拔节盛期，作物生长旺盛，土壤中氮素含量急剧下降，而在成熟期，作物几乎停止生长，因而出现了土壤中大量氮素累积的趋势，在这个阶段，由于应用生命载体，有益微生物菌群数量大，因而土壤全氮水平的恢复和增长超过对照和载体处理。

土壤中速效磷和速效钾的分析结果与全氮变化不一致，对照组速效磷含量基本保持稳定，而载体组略有增加，蜂值出现在分蘖期，以后缓慢降低，生命载体组则不同，蜂值虽然也出现在分蘖期，但超过对照一倍多(载体组这时超出的不多)，以后缓慢下降，使土壤中速效磷的含量基本维持在一个较高的水平。速效钾的结果与速效磷几乎一致，且同步，只是较对照和载体组速效钾含量超出的更多，成熟时仍维持在较高的含量水平。

上述试验结果可以证明：

①施用以固氮、解磷、解钾细菌为主的有益微生物菌群可以使农作物增产，但由于配合载体的不同，增产情况差别很大。由于注意了有益微生物菌群与环境因素的关系，微生态肥料更具备菌群数量增大，功能充分发挥，以保证农作物增产的趋势。

②有效微生物菌群的施用使土壤氮、磷、钾的供应能力有不同程度的提高，而以生命载体组的供应能力最强表现为养分含量高，供应持续时间长。

③生命载体组的施用较之对照和载体组显示微生物活体数量更大，氮、磷、钾供应能力更显优势，而且成熟后的土壤累积数量多(活菌体)，速效养分高，这对后作生产和肥力的恢复十分有利。

结论是：生命载体提高了有效微生物菌群的数量和功能。

实施例2、微生态肥料的田间应用试验

于1993年至1994年在山东烟台、东阿等地进行了生产性应用试验。

1、在大葱栽培上的肥料品种比较试验

   ①材料与方法

材料：作物品种章邱大葱

肥料品种：厩肥、尿素、微生态肥料

试验地点：山东东阿

试验设计：在条件基本相同的砂壤土上，选取0.16公顷地，分别设两种处理，每种处理又设一个重复，每个重复面积是0.04公顷(0.6亩或400平方米)。

上述地块上种植的大葱，均选自同一地点生长良好的葱秧，按每亩地3万株的标准，于1993年夏至季节开沟定植，行距50—60cm，株距约5cm，定植前普施厩肥10000公斤/亩，深翻土壤使土肥混合，定植后，除用肥按设计外，其它田间管理条件相同。

两种设计如下：

A、化肥组 定植前沟内集中施尿素每亩10公斤，过磷酸钙15公斤，缓苗期后结合第一次培土在立秋每亩追尿素15公斤，在葱白形成期，即白露节和秋分节每亩分追施尿素10公斤，期间灌水勤、重。该处理共用尿素每亩45公斤，过磷酸钙15公斤，除厩肥外，化肥成本84元(93年价格)。

B、微生态肥料 定植前沟内集中施微生态肥料45公斤，缓苗后在葱白形成初期，(白露节)结合第二次培土，集中沟施微生态肥料45公斤。该处理除厩肥外，共施用微生态肥料90公斤，微生态肥料成本54元(1993年价格)。

②试验结果

A、产量及产量构成：

              肥料品比试验结果列于下表

处理	株数/亩	葱白长(cm)	单株重(Kg)	亩产(Kg)
					CK1微生态肥1CK2微生态肥2	29500287003045030050	5757.256.962.1	0.5～10.6～1.20.5～10.6～1.2	5600630057006500

B、小结与讨论

微生态肥料适宜喜肥水的大葱栽植用，由于肥料均采用沟施法，尤其是葱白期需肥水大时可以结合配套土追施，肥效易于发挥。因此增产幅度在10％以上。

增产因素主要表现在葱白比对照略长，而单株重增重较明显上。

多人品尝，认为施入微生态肥料的大葱品质甘美脆嫩，但缺乏定量鉴定结果。

2、在番茄大棚栽培上应用的肥料品种比较试验

①材料与方法

材料：作物品种 北京早红

肥料品种厩肥、尿素、二铵、微生态肥料

地点  烟台福山门楼

设计：在条件基本相同的壤土上，选取0.32公顷塑料大棚菜地，分别做两种处理，每种处理又设一个重复，每个重复面积0.08公顷(1.2亩或800平方米)。

该试验是采用春早熟栽培，选生长50天左右的健状幼苗，立春时移植进大棚(10cm土层最低地温稳定在10℃左右，定植前1个月左右扣棚烤地，翻耕晒土，施入厩肥5000公斤/亩，(相同处理的施肥部分)，定植密度4000株/亩，定植以后除肥料施入不同外，其它田间管理相同。

两种设计如下：

A、化肥组 定植前每亩施入基肥尿素20公斤，过磷酸钙15公斤，第一果座住后结合浇水施入美国二铵10公斤，氯化钾10公斤；果由青转白时追二铵10公斤，氯化钾10公斤；后隔1周再结合浇水追施二铵10公斤，氯化钾10公斤，肥料投入成本133.5元(1993年价格)。

B、微生态肥料组，定植前每亩施入基肥45公斤；第一果座住后结合浇水施入30公斤，后隔7天结合浇水各施入30公斤，共计两次，其它管理条件与上组相同，肥料投入成本81元(1993年价格)。

②试验结果

处理	亩产量(Kg)	位次
			CK1微肥1CK2微肥2	75009000800010350	4231

③小结

A、微生态肥料适宜喜肥水的番茄栽培使用。

B、施用时注意要沟施

C、使用时一般表现增产，下果早、果色好。

3、在苹果栽培应用的肥料品种比较试验

①材料与方法

材料 果树品种一果光，肥料品种，以尿素，过磷酸钙、氯化钾为一种施肥处理，以微生态肥料为另一种施肥处理。

试验地点 山东东阿

设计：

在条件基本相同的17—22年生果光苹果地里，选取7亩地分别设两种处理，每种处理又设一个重复，每小区面积为0.116公顷(1.75亩或1167平方公尺)。

两种设计如下：

A、化肥组 在秋季苹果采收后施入基肥10000Kg/亩，在分芽分化前即6月下旬施入尿素2.5Kg/株，过磷酸钙5Kg/株，氯化钾2Kg/株，每株投入成本9.75元/株(1993年价格)。

B、微生态肥料组 在秋季苹果采收后施入基肥10000Kg/亩，花芽分化前即6月下旬(大年)施入微生态肥料15Kg/株，每株肥料成本9.0元/株(1993年价格)。

②试验结果

A、产量和质量

处理	株/亩	亩产(Kg)	总糖(％)	总酸(％)
					CK1微生态肥1CK2微生态肥2	40404040	8520930087359540	8.1348.7268.1458.650	0.56160.53120.57350.5120

B、小结

微生态肥料适宜苹果树栽培应用，由于系开沟施肥，肥效显著。从产量结构上比化肥组略有增产，而果实甜度加大，酸度减小，品质改善明显，而且着色好。

4、在水稻栽培上的肥料品种比较试验

①材料与方法

材料 水稻

肥料品种：堆肥、尿素、二铵、锌肥、微生态肥料

试验地点：天津黄庄农场

试验设计：在条件相同的水稻土上，选取4公顷地分别设两种处理，每种处理面积2公顷(15亩地或10000平方米)。

上述地块上的水稻秧选自同一秧田健状秧苗，每亩插秧4万穴，每亩40万苗。除用肥按设计外，其它田间管理条件相同。

两种设计如下：

A、化肥组插 秧前施尿素20Kg/亩，过磷酸钙30Kg，缓秧时追施尿素15Kg，过磷酸钙15Kg/亩，分蘖时追施二铵10Kg/亩，拔节前追施尿素20Kg/亩，孕穗时追施锌肥15Kg(亩)，化肥成本为135元/亩。

B、微生态肥料，插秧前施微生态肥料70Kg/亩，分蘖时追施微生态肥料30Kg/亩，二铵10Kg/亩，投肥成本125元/亩。

②试验结果

A、产量及产量构成

处理	底肥	追肥	每穗粒数	空气率％	千粒重g	产量Kg/亩
							化肥	尿素20Kg过磷酸钙30Kg	尿素35Kg过磷酸钙15Kg二铵10Kg锌肥15Kg	110	4.2	25.2	603
微生态肥	70Kg	30Kg	115	4.0	25.6	616

B、小结

微生态肥适宜在水稻栽培上施用，其施用方法较化肥更简单，肥效明显，但在地力弱的田块施用时要注意生长中后期养分供应不足，要注意在营养生长旺期追施微生态肥料，也可补少量速效化肥，提高肥料的速效性。

结论

1、经过国外上百年，国内四十多年的试验和推广应用，我国目前有数量众多的固氮细菌、解磷细菌和解钾细菌(又称硅酸盐菌)可供配制微生态肥料使用，其固氮、解磷、解钾、抗逆、刺激作物生长的功能是具备的，这是生产微生态肥料的有利条件。

2、农村中存在大量有机废弃物，这些废弃物多年来污染农村环境，浪费了生物能和生物物质。农村有机废弃物资源化是环境科学面临的重大研究课题，而用农村有机废弃物做为生命载体生产微生态肥料不仅净化了农村环境，充分利用了生物能和生物物质，而且为绿色食品生产提供了无公害污染的肥料，其应用前景十分广阔。

3、微生态肥料中为微生物配制的生命载体可以保证有益微生物菌群进入生产领域后呈成活、增殖和提高活性的状态。因此，其根际根表有益菌群(以固氮菌为代表)比其它处理数量更多，氮、磷、钾、等养分的供应能力更强，克服了微生物肥料难以推广应用的弱点，为有益微生物大规模进入生产领域，造福人类开创了新路。

4、微生态肥料的施用，更有利于有益微生物菌群的长期存活，因而具有良好的持续性和后效性，长期施用对土壤理化性质的改善，对作物品质的改善，对环境的保护都具有积极作用。

5、在水稻、大葱、番茄、苹果上施用的肥料品种比较试验结果证明，微生态肥料可以大规模进入生产应用领域。

6、该肥料的施用要注意方法，即土壤有机含量要高，要有水浇条件，要近根部地下施用。

Claims (9)

1、一种微生态肥料，其特征在于包括下列成分(重量分数)：

    有机物质  72—78

    磷粉       8—12

    钾粉       8—12

    菌种剂     4—6

    诱导素     0.015～0.025

2、按照权利要求1的微生态肥料，其特征在于所述的有机物质是禽兽粪便，草炭、泥炭、坑泥、生活垃圾、煤矸石、无有害成分的排放的污泥。

3、按照权利要求1的微生态肥料，其特征在于所述的菌种剂是以草木灰为载体的，由中华人民共和国农业部1994年5月13日发布的标准NY227—94名称为“微生物肥料”中规定的微生物。

4、按照权利要求1的微生态肥料，其特征在于所述的诱导素是提供微生物活化的钼、硼、硫铵素、微生物C，以及大豆蛋白组成的混合物，其重量分数为：钼1.2-1.5，硼4～5、硫胺素0.3～0.5、微生物C 0.3～0.5、大豆蛋白92—95。

5、按照权利要求1的微生态肥料，其特征在于所述的磷粉是磷肥中的任意一种，优选过磷酸钙。

6、按照权利要求1的微生态肥料，其特征在于所述的钾粉是钾肥中的任意一种，优选氯化钾。

7、按照权利要求1—6中，任一种微生态肥料的制备方法，其特征是依次按照下述过程制备：

①原材料的初选，预处理，干燥灭菌

按需要结合不同环境，因地制宜地选择碳氮比20∶1的有机物质，去杂，送入灭菌锅中，在70℃～80℃下烘15—20分钟。

②粉碎

将上述灭菌烘干后的有机物，粉碎过筛，粒度0.18—2毫米。

③拌合

将诱导素，磷粉、钾粉及菌种剂加入到上述粒状有机物中，缓慢搅拌至匀即得到本发明的黑褐色或褐色颗粒微生态肥料。

8、按照权利要求1—6的任一种微生态肥料，其特征在于可以按需调整配方制作成适于各种作物生长的通用性肥料，也可制作成适宜专一作物需要的专用型肥料。

9、按照权利要求7的微生态肥料，其特征在于可以按需调整配方制作成适于各种作物生长的通用性肥料，也可制作成适宜专一作物需要的专用型肥料。