CN113185355A - 一种含微生物尿素的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含微生物尿素的制备方法，涉及新型肥料技术领域。所述制备方法按照一定比例将枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌六种菌复合，制备复合微生物菌剂；添加1‰～20‰的稳定剂将复合微生物菌剂进行稳定和稀释；稀释后的复合微生物菌剂均匀喷涂到在成品皮带上输送的颗粒尿素表面，喷涂量为尿素质量的1‰～5‰；喷涂均匀后的颗粒尿素在皮带上继续输送，自然冷却到室温后迅速装袋保存。经过规范大田农化实验，能使冬小麦、马铃薯、玉米、蔬菜等增产6～15％，促进农产品品质提升。解决了含高浓度盐分的尿素中，添加微生物菌后产品有效活菌数不稳定，农业应用效果不佳的问题。

Description

一种含微生物尿素的制备方法
技术领域
本发明涉及新型肥料技术领域，具体涉及一种含微生物尿素的制备方法。
背景技术
尿素主要由碳、氮、氧、氢元素组成，是一种中性肥料，也是高含氮量的氮肥，适用于各类土壤和作物。因其易于保存、使用方便、易溶于水、极大满足作物对氮的需求，既可作为基肥，也可以作为追肥，因此施用量大，每年施用量在千万吨以上。尿素施用后难以被土壤吸附，易随水流失，另外转化后会积累大量的铵离子，导致土壤pH值发生改变，长期施用导致土壤养分失调，土壤板结，部分地块有害重金属含量和有害病菌量超标，土壤性状恶化，农产品品质降低。
微生物菌剂在土壤内扩繁后，可直接或间接改良土壤、恢复地力、预防土传病害、降解有毒害物质，如能恰当使用可以大大提高农产品产量，改善农产品品质，同时改善因大量施用尿素导致的土壤问题，保护生态环境，进一步提高尿素利用率，改善土壤养分。
单独施用微生物菌剂会增加额外的工作量，如果能与尿素一起施用就不会有这个问题，但微生物菌剂与尿素结合且保持其稳定的微生物活性，对于工艺要求高。现有此类产品的微生物活性在半年内最高，随后出现明显衰减，但半年时间不能满足肥料货架期的要求。
CN110283108A中公开了一种含酶和微生物的复合肥及其制备工艺，为使得生物菌剂与无机肥混合后保持其活性，加入了复合酶，通过有机物来保持微生物的活性，这使得复合肥的生产工艺在原有基础上大大复杂化，投资成本也大大提高了，不够经济。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含微生物尿素的制备方法，解决现有尿素中添加微生物菌剂工艺复杂成本高、添加后有效活菌数不稳定的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种含微生物尿素的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)制备复合微生物菌剂：将枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌混合后制得；
(2)将复合微生物菌剂进行稳定、稀释；
(3)稀释后的复合微生物菌剂通过精准流量控制，均匀喷涂到在成品皮带上输送的颗粒尿素表面；
(4)喷涂均匀后的颗粒尿素在皮带上继续输送，自然冷却到室温后迅速装袋保存。
更进一步的技术方案是所述复合微生物菌剂由六种菌剂按质量比1:1:1:1:1:1在室温下混合而成，每种菌剂中的有效活菌数＞50亿/克。
更进一步的技术方案是所述复合微生物菌剂混和过程中添加稳定剂，稳定剂为过100目粉末高岭土、硅藻土、轻质碳酸钙、粉状氧化钙，添加比例为1‰～20‰。
更进一步的技术方案是所述复合微生物菌剂用无菌水进行稀释，稀释温度常温，稀释倍数10倍。
更进一步的技术方案是所述稀释后的复合微生物菌剂喷涂量为尿素质量的1‰～5‰。
更进一步的技术方案是所述喷涂过程持续时间为0.5～3分钟，之后冷却到常温即迅速进行包装，包装使用双层包装袋。
工作机理：
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是芽孢杆菌属的一种。枯草芽孢杆菌具有较强的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，可将体内酶原激活为有活性的酶，还可分泌一系列其他酶，如果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶等，可帮助分解植物中的淀粉、多糖等物质。枯草芽孢杆菌可利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。枯草芽孢杆菌菌体生长过程中会产生枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，这些活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用。
多粘类芽抱杆菌(Paenibacillus polymyxaAsh,Priest&Collins)是一种产芽孢、具有固氮能力的革兰氏阳性细菌。多粘类芽抱杆菌具有营养竞争能力强、抗菌物质产生量高、生长速度快及适应性强等特性，能快速生长成为优势菌群，占据生态优势，在植物表面形成保护膜，阻止病菌侵染，使病菌没有生存空间。多粘类芽抱杆菌能在植物根尖定植并形成生物膜，并且在根部维管柱外的细胞内空间积累，产生的生物膜能够大大加速植物吸收营养物质的过程。多粘类芽抱杆菌能够通过固氮和溶磷为植物提供植物自身难以吸收的氮源和磷肥养料。
胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus Krassilnikov)能够分解出长石、云母等矿物中的钾、硅，具有溶磷、释钾和固氮功能，同时能在生长繁殖过程中产生有机酸、氨基酸、多糖、激素等有利于植物吸收和利用的物质。在土壤中繁殖后，可分泌植物生长刺激素及多种酶，以增强作物对一些病害的抵抗力，同时抑制其他病原菌的生长。
短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)是菌体细杆状的芽孢杆菌属的一种细菌。短小芽孢杆菌能水解淀粉，降解甘露聚糖、木聚糖、纤维素等。短小芽孢杆菌产生活性物质的概率很高，可以不断产生多种酶，如耐热木聚糖酶、耐热丝氨酸碱性蛋白酶、谷氨酸内肽酶、胆红素氧化酶、胶原蛋白酶、碱性纤维素酶、脂肪酶、降解毒死蜱的酶等。
解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)属革兰阳性芽孢杆菌，对丁草胺具有明显的降解效果，可产生低分子量抗生素以及抗菌蛋白或多肽等活性物质，抑制植物病原菌，并且可作为根围细菌促进植物生长。通过非核糖体途径合成分子量小热稳定性好、含有D-氨基酸、耐受蛋白酶水解以及有机溶剂作用的脂肽类抗生素，在生物防治应用中对植物病原细菌、真菌、病毒、线虫的抑制起到主要作用。除了产生抗菌素等次级代谢产物外，还会产生一系列对病原菌抑制起到重要作用的胞外水解酶，并且能诱导寄主细胞产生抗性。解淀粉芽孢杆菌可以产生赤霉素、吲哚乙酸、细胞分裂素等多种生理活性物质和氨基酸类物质，促进植物根系及植株生长，增强植物抗病性，从而间接地减少病害发生。解淀粉芽孢杆菌可降解乙基纤维素产生还原糖，还能降解土壤中残留的农药，减少亚硝酸盐含量。
地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)是一种在土壤中常见的革兰氏阳性嗜热细菌。该细菌可调整菌群失调达到改良目的，能产生抗活性物质，并具有独特的生物夺氧作用机制，能抑制致病菌的生长繁殖。地衣芽孢杆菌具有较强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶的活性，可用于羽毛的降解。
枯草芽孢杆菌是土壤中普遍存在的一种芽孢杆菌，经过筛选的枯草芽孢杆菌具有较强的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，可将体内酶原激活为有活性的酶，还可分泌一系列其他酶，如果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶等，可帮助分解植物中的淀粉、多糖等物质。多粘类芽抱杆菌具有营养竞争能力强、抗菌物质产生量高、生长速度快及适应性强等特性，能快速生长成为优势菌群，占据生态优势，在植物表面形成保护膜，阻止病菌侵染，使病菌没有生存空间。同时多粘类芽抱杆菌能够通过固氮和溶磷为植物提供植物自身难以吸收的氮源和磷肥养料。胶质芽孢杆菌具有溶磷、释钾和固氮功能，同时能在生长繁殖过程中产生有机酸、氨基酸、多糖、激素等有利于植物吸收和利用的物质。短小芽孢杆菌能水解淀粉，降解甘露聚糖、木聚糖、纤维素等。解淀粉芽孢杆菌可产生低分子量抗生素以及抗菌蛋白或多肽等活性物质，抑制植物病原菌，并且可作为根围细菌促进植物生长。地衣芽孢杆菌可调整菌群失调达到改良目的，能产生抗活性物质，并具有独特的生物夺氧作用机制，能抑制致病菌的生长繁殖。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.解决目前不含有机质，含高浓度盐分的尿素中，添加微生物菌后产品有效活菌数不稳定，农业应用效果不佳的问题，提高肥料利用率，提高农产品品质，同时改良土壤微生态。
2.利用本发明制备的含微生物尿素，经过规范大田农化实验，能使冬小麦、马铃薯、玉米、蔬菜等增产5～15％，促进农产品品质提升。
3.市场上常见的相关产品是含有一定量微生物的生物有机肥，有机无机复混肥(这些产品中含有大于20％的有机质，无机养分含量一般小于15％)和微生物菌剂(纯菌剂产品)。本发明中含微生物尿素是在高浓度无机养分尿素(氮含量≥46％，不含有机质)产品里添加一定量的微生物菌剂，该产品在10个月内仍保持稳定的微生物活性，并具有较好的农业效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步描述，但本发明要求保护的范围不局限于实施例表述的范围。
实施例1
一种含微生物尿素的制备方法，将有效活菌数大于50亿/克的枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌按照1:1：1:1:1:1(质量分数比)比例进行常温混和。混和过程中添加5‰的过100目粉末高岭土作为菌剂稳定剂。混和后，按照稀释10倍的量往混和物中缓慢加入无菌水进行稀释，稀释后获得复合微生物菌剂。然后通过校核好的计量泵精准喷涂到成品输送皮带上的颗粒尿素表面，喷涂量为尿素质量的1‰。喷涂过程持续约0.5分钟，之后冷却到常温即迅速进行包装，包装使用双层包装袋。
实施例2
一种含微生物尿素的制备方法，将有效活菌数大于50亿/克的枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌按照1:1：1:1:1:1(质量分数比)比例进行常温混和。混和过程中添加5‰的过100目粉末硅藻土作为菌剂稳定剂。混和后，按照稀释10倍的量往混和物中缓慢加入无菌水进行稀释。稀释后获得复合微生物菌剂。然后通过校核好的计量泵精准喷涂到成品输送皮带上的颗粒尿素表面，喷涂量为尿素质量的1‰。喷涂过程持续约0.5分钟，之后冷却到常温即迅速进行包装，包装使用双层包装袋。
实施例3
一种含微生物尿素的制备方法，将有效活菌数大于50亿/克的枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌按照1:1：1:1:1:1(质量分数比)比例进行常温混和。混和过程中添加1‰的过100目粉末轻质碳酸钙作为菌剂稳定剂。混和后，按照稀释10倍的量往混和物中缓慢加入无菌水进行稀释，稀释后获得复合微生物菌剂。然后通过校核好的计量泵精准喷涂到成品输送皮带上的颗粒尿素表面，喷涂量为尿素质量的2‰。喷涂过程持续约1分钟，之后冷却到常温即迅速进行包装，包装使用双层包装袋。
实施例4
一种含微生物尿素的制备方法，将有效活菌数大于50亿/克的枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌按照1:1：1:1:1:1(质量分数比)比例进行常温混和。混和过程中添加3‰的过100目粉末氧化钙作为菌剂稳定剂。混和后，按照稀释10倍的量往混和物中缓慢加入无菌水进行稀释，稀释后获得复合微生物菌剂。然后通过校核好的计量泵精准喷涂到成品输送皮带上的颗粒尿素表面，喷涂量为尿素质量的1‰。喷涂过程持续约1分钟，之后冷却到常温即迅速进行包装，包装使用双层包装袋。
实施例5
一种含微生物尿素的制备方法，将有效活菌数大于50亿/克的枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌按照1:1：1:1:1:1(质量分数比)比例进行常温混和。混和过程中添加3‰的过100目粉末硅藻土作为菌剂稳定剂。混和后，按照稀释10倍的量往混和物中缓慢加入无菌水进行稀释。稀释后获得复合微生物菌剂。然后通过校核好的计量泵精准喷涂到成品输送皮带上的颗粒尿素表面，喷涂量为尿素质量的2‰。喷涂过程持续约1分钟，之后冷却到常温即迅速进行包装，包装使用双层包装袋。
实施例6
一种含微生物尿素的制备方法，将有效活菌数大于50亿/克的枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌按照1:1：1:1:1:1(质量分数比)比例进行常温混和。按照稀释10倍的量准备无菌水，在无菌水中添加1‰的过100目粉末高岭土作为菌剂稳定剂，并混和均匀。之后往复合菌混和物中缓慢加入制备好的无菌水进行稀释。稀释后获得复合微生物菌剂。然后通过校核好的计量泵精准喷涂到成品输送皮带上的颗粒尿素表面，喷涂量为尿素质量的3‰。喷涂过程持续约1分钟，之后冷却到常温即迅速进行包装，包装使用双层包装袋。
选取上述产品定期对微生物活性进行检测，检测结果如表1。由表1可知，本发明中产品微生物活性稳定，至少在10个月内不会出现明显衰减。
表1含微生物尿素货架期微生物活性检测结果
Figure BDA0003068370130000051
为验证含微生物尿素在北方冬小麦上的施用效果，设计大田试验研究其对冬小麦农艺性状、产量的影响。
试验地位于河北省元氏县南因镇董堡村。该地块土壤肥力中等、均匀，井水灌溉，生产条件良好，是河北小麦生产主产区。土壤类型：石灰性褐土，土壤质地：中壤。土壤养分含量：有机质26.2g/kg、全氮1.08g/kg、有效磷29mg/kg、速效钾73mg/kg、PH值8.1。
试验肥料为含微生物磷酸二铵(15-39-0)，普通尿素(N-46％)，含微生物尿素(N-46％)，氯化钾。
试验供试作物为小麦，品种为冀麦518。
试验设计2个处理，4次重复，每小区30m2，各处理肥料按照等养分设计用量，试验地周围设置保护行。施肥方式为基施/追施，施用方式采用当地常规方式，播种密度按当地常规密度。试验处理设计如下：
处理1：底施2#含微生物磷酸二铵29.5kg/亩+含微生物尿素16kg/亩，普通氯化钾4kg/亩；追施含微生物尿素15kg/亩
处理2：底施2#含微生物磷酸二铵29.5kg/亩+普通尿素16kg/亩，普通氯化钾4kg/亩；追施普通尿素15kg/亩
本次大田实验在2019年10月11日整地施肥，各处理将磷酸二铵底肥一次性施入，10月12日播种，亩播量14千克，等行距种植，行距15cm。11月19日浇水、施肥，此时将底施的尿素一次性施入，11月25日喷施除草剂；2020年3月25日浇水施肥，各处理按照试验设计追肥品种、用量追施，5月1日、8日进行病虫害综合防治2次，2020年6月13日收获。
在小麦起身期对冬小麦亩茎数、单株蘖、次生根进行调查，调查结果见表2。
表2冬小麦起身期生育性状调查表
处理 单株蘖(个) 次生根(条) 亩茎数(万)
1 3.28 10.6 98.75
2 3.15 11.9 91.1
在小麦成熟期对小麦亩穗数、穗粒数、千粒重进行调查，调查结果见表3。
表3小麦成熟期生育性状调查表
处理 亩穗数(平均值) 穗粒数(平均值) 千粒重(平均值)
1 49 25.32 42.42
2 48.32 24.08 42.62
试验小区测产方法采取每个小区选择3个有代表性的点位，每个点查1米单行穗数(折算亩穗数)，同时每个点选取10穗调查穗粒数和千粒重，3个调查点数值平均计算理论亩产量。产量计算结果见表4。
表4产量统计结果单位：kg/亩
Figure BDA0003068370130000071
由表4得知：处理1较处理2亩增产26.47kg，增产率为6.29％。
试验结论：
冬小麦使用含微生物尿素能够有效的促进小麦生长发育，提高小麦产量，同时提高亩穗数、穗粒数。
本发明的上述实施例仅是用以说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述说明的基础上还可以作其它不同形式的变化或变动。这里无需对所有的实施方式进行穷举。凡在本发明精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种含微生物尿素的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)制备复合微生物菌剂：将枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌混合后制得；
(2)将复合微生物菌剂进行稳定、稀释；
(3)稀释后的复合微生物菌剂通过精准流量控制，均匀喷涂到在成品皮带上输送的颗粒尿素表面；
(4)喷涂均匀后的颗粒尿素在皮带上继续输送，自然冷却到室温后迅速装袋保存。
2.根据权利要求1所述的一种含微生物尿素的制备方法，其特征在于：所述复合微生物菌剂由六种菌剂按质量比1:1:1:1:1:1在室温下混合而成，每种菌剂中的有效活菌数＞50亿/克。
3.根据权利要求1所述的一种含微生物尿素的制备方法，其特征在于：所述复合微生物菌剂混和过程中添加稳定剂，稳定剂为过100目粉末高岭土、硅藻土、轻质碳酸钙、粉状氧化钙，添加比例为1‰～20‰。
4.根据权利要求3所述的一种含微生物尿素的制备方法，其特征在于：所述复合微生物菌剂用无菌水进行稀释，稀释温度常温，稀释倍数10倍。
5.根据权利要求1所述的含微生物尿素的制备方法，其特征在于：所述稀释后的复合微生物菌剂喷涂量为尿素质量的1‰～5‰。
6.根据权利要求5所述的含微生物尿素的制备方法，其特征在于：所述喷涂过程持续时间为0.5～3分钟，之后冷却到常温即迅速进行包装，包装使用双层包装袋。
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