CN113387757A - 一种复合微生物肥料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合微生物肥料，包括柠檬酸发酵尾液、节杆菌发酵液、尿素、磷酸一铵和硫酸钾；且各组分的配比:(400～600)mL:(400～600)mL:(50～80)g:(50～80)g:(40～60)g；所述复合微生物肥料以氨水调节pH值至5.5‑7.0。该肥料可提高作物产量，促进作物生长，且对土壤具有改良作用。
Description
技术领域
本发明涉及微生物肥料技术领域，更具体地说是涉及一种复合微生物肥料及其制备方法与应用。
背景技术
柠檬酸作为一种重要的化工原料和食品添加剂被广泛应用于食品、医药、化工等行业。柠檬酸生产过程中产生大量尾液，尾液中主要含有淀粉、蛋白质、碳水化合物、各种有机酸、氨氮和脂肪等，浓度为20000～30000mg/L，属于高浓度有机废水，如直接排放，会污染环境、破坏土壤。
复合微生物肥料是集有机肥、化学肥料和微生物肥料的优点于一体的肥料。复合微生物肥料不仅给作物生长提供所需的NPK和中微量元素外，还能为作物提供有机质和有益微生物活性菌。肥料进入土壤后，微生物在有机质、无机营养元素、水分、温度的协助下大量繁殖，减少了有害微生物群体的生存空间，从而增加了土壤有益微生物菌的数量，微生物菌产生大量的有机酸可以把多年沉积在土壤中的磷钾元素部分溶解释放出来供作物再次吸收利用，长期使用后土壤将会变得越来越疏松和肥沃。
目前，复合微生物肥料中的有机肥主要以畜禽粪便为主要原料进行发酵，然而，柠檬酸发酵尾液中含有丰富的碳源、氮源和无机盐等多种成分恰恰能满足作物生长所需，若以柠檬酸发酵尾液为主要原料制备复合微生物肥料，既能有效避免废液对环境的污染，又能废物利用，满足作物生长所需。
因此，如何以柠檬酸发酵尾液为主要原料制备微生物肥料并将其施入土壤中促进作物生长是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种复合微生物肥料，该肥料可提高作物产量，促进作物生长，且对土壤具有改良作用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种复合微生物肥料，包括柠檬酸发酵尾液、节杆菌发酵液、尿素、磷酸一铵和硫酸钾；且各组分的配比:(400～600)mL:(400～600)mL:(50～80)g:(50～80)g:(40～60)g；且所述复合微生物肥料以氨水调节pH值至5.5-7.0。
作为本发明优选的技术方案，所述柠檬酸发酵尾液中有机质含量为280-300g/L。
作为本发明优选的技术方案，所述节杆菌发酵液中的活菌数≥0.5×108cfu/ml。
作为本发明优选的技术方案，所述氨水的质量浓度为31-35％。
以上技术方案达到的技术效果是：柠檬酸发酵尾液中有机质含量为280.45g/L，腐殖酸含量为3.45g/L，总氮含量为120.34g/L，总磷含量为3.48g/L、总钾含量为20.67g/L，营养丰富，可为作物生长发育提供良好的有机质和无机盐离子；节杆菌为Arthrobacterhalodurans KJ-1，保藏编号为CCTCC NO：M 2021332，保藏时间为2021年4月6日，保藏单位为中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国.武汉.武汉大学；分类命名为Arthrobacterhalodurans。节杆菌发酵液中活菌数较多，节杆菌可疏松土壤，且促进土壤中盐离子和重金属离子的降解；尿素、磷酸一铵和硫酸钾可为土壤提供氮源、磷源和碳源。所以，本发明的复合微生物肥料，柠檬酸发酵过程中的废液为主要原料，避免了对环境的污染，同时，由于节杆菌发酵液具有耐盐耐旱的特性，将菌株发酵液与柠檬酸发酵液尾液混合，可显著促进作物的生长发育，且，具有改良土壤的作用。
一种复合微生物肥料的制备方法，包括下述步骤：
1)制备节杆菌发酵液：将活化节杆菌菌株接种于发酵培养基中，37℃，180r/min摇床中发酵96h，得节杆菌发酵液；
2)称取：按照体积质量比称取柠檬酸发酵尾液、节杆菌发酵液、氨水、尿素、磷酸一铵和硫酸钾；
3)初次混合：向柠檬酸发酵尾液中加入所述节杆菌发酵液，得发酵混合液；
4)二次混合：向所述发酵混合液中加入尿素、磷酸一铵、硫酸钾，搅拌至均一溶液，得混合液；
5)调节pH值：向所述混合液中加入氨水，调节pH值至6.5，得复合微生物肥料。
作为本发明优选的技术方案，所述发酵培养基包括酵母提取物、胰蛋白胨和蒸馏水，且，三者的质量体积比为：1g:2g：200ml。
作为本发明优选的技术方案，所述发酵培养基的pH值为7.5-7.8。
作为本发明优选的技术方案，制备得到的复合微生物肥料的pH值为5.5-7.0；复合微生物肥料中氮、磷、钾含量分别为2.73％、6.17％、3.05％。
上述制备方法制备得到的复合微生物肥料在提高作物产量、促进植物生长中的应用。
上述制备方法制备得到的复合微生物肥料在改良盐碱地土壤中的应用。
综上所述，本发明的技术效果是：
本发明提供的复合微生物肥料对非盐碱地番茄生长、产量有促进作用，施用本发明复合微生物肥料可促进番茄鲜生物量、干生物量，较常规施肥分别增加18.78％，22.69％，单果重增加18.90％，产量增加13.11％。此外，施用本发明复合微生物肥料可以降低土壤pH值，增加速效钾、速效磷、有机质、碱解氮含量，增加量分别为8.13％、18.01％、17.64％、16.97％。
而且，本发明提供的复合微生物肥料对盐碱地棉花生长、产量有促进作用，施用本发明复合微生物肥料可促进棉花鲜生物量、干生物量，较常规施肥分别增加19.92％，24.25％。施用复合微生物肥料处理较常规施肥处理棉花单株铃数增加14.74％，单铃重增加12.38％，籽棉产量显著增加41.43％。此外，施用复合微生物肥料处理较常规施肥处理土壤pH降低7.09％，EC降低25.83％，有机质提高52.03％、碱解氮提高42.31％、速效磷显著提高46.46％、速效钾提高32.45％。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
实施例中用到的节杆菌为Arthrobacter halodurans KJ-1，保藏编号为CCTCCNO：M 2021332，保藏时间为2021年4月6日，保藏单位为中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国.武汉.武汉大学；分类命名为Arthrobacter halodurans。
实施例1制备复合微生物肥料
一种复合微生物肥料的制备方法，过程包括：
1)制备节杆菌发酵液：将活化节杆菌菌株接种于发酵培养基中，37℃，180r/min摇床中发酵96h，得节杆菌发酵液；
2)称取：称取柠檬酸发酵尾液400ml、节杆菌发酵液600ml、尿素50g、磷酸一铵80g和硫酸钾40g；柠檬酸发酵尾液的pH为2.87，有机质含量为280.45g/L，腐殖酸3.45g/L，总氮120.34g/L，总磷3.48g/L和总钾20.67g/L；
3)初次混合：向柠檬酸发酵尾液中加入所述节杆菌发酵液，得发酵混合液；
4)二次混合：向所述发酵混合液中加入尿素、磷酸一铵、硫酸钾，搅拌至均一溶液，得混合液；
5)调节pH值：向所述混合液中加入质量浓度为32％的氨水，调节pH值至5.5，得复合微生物肥料，复合微生物肥料中氮、磷、钾含量分别为2.33％、4.23％、3.06％。
实施例2
一种复合微生物肥料的制备方法，过程包括：
1)制备节杆菌发酵液：将活化节杆菌菌株接种于发酵培养基中，37℃，180r/min摇床中发酵96h，得节杆菌发酵液；
2)称取：称取柠檬酸发酵尾液500ml、节杆菌发酵液500ml、尿素70g、磷酸一铵70g和硫酸钾70g；柠檬酸发酵尾液的pH为2.87，有机质含量为280.45g/L，腐殖酸3.45g/L，总氮120.34g/L，总磷3.48g/L和总钾20.67g/L；
3)初次混合：向柠檬酸发酵尾液中加入所述节杆菌发酵液，得发酵混合液；
4)二次混合：向所述发酵混合液中加入尿素、磷酸一铵、硫酸钾，搅拌至均一溶液，得混合液；
5)调节pH值：向所述混合液中加入质量浓度为31％的氨水，调节pH值至6.5，得复合微生物肥料，复合微生物肥料中氮、磷、钾含量分别为2.73％、6.17％、3.05％。
实施例3
一种复合微生物肥料的制备方法，过程包括：
1)制备节杆菌发酵液：将活化节杆菌菌株接种于发酵培养基中，37℃，180r/min摇床中发酵96h，得节杆菌发酵液；
2)称取：称取柠檬酸发酵尾液600ml、节杆菌发酵液400ml、尿素80g、磷酸一铵50g和硫酸钾60g；柠檬酸发酵尾液的pH为2.87，有机质含量为280.45g/L，腐殖酸3.45g/L，总氮120.34g/L，总磷3.48g/L和总钾20.67g/L；
3)初次混合：向柠檬酸发酵尾液中加入所述节杆菌发酵液，得发酵混合液；
4)二次混合：向所述发酵混合液中加入尿素、磷酸一铵、硫酸钾，搅拌至均一溶液，得混合液；
5)调节pH值：向所述混合液中加入质量浓度为35％的氨水，调节pH值至7.0，得复合微生物肥料，复合微生物肥料中氮、磷、钾含量分别为3.23％、2.87％、4.05％。
实施例4
复合微生物肥料在非盐碱地番茄生长、产量及土壤改良中的应用。
在同等栽培条件下，设置小区进行对比实验，CK为常规大田施肥；处理1为施用本发明的实施例1的复合微生物肥料；处理2为施用本发明的实施例2的复合微生物肥料，处理3为施用本发明的实施例3的复合微生物肥料，小处理4为市面复合微生物肥料。番茄苗期，盛花期，盛果期分别施用100kg/亩复合微生物肥料，CK施用磷酸一铵100kg/亩。然后对不同处理番茄生物量、产量和土壤基础养分进行检测，试验于新疆石河子市石总场进行，供试作物为番茄，供试品种为1612，种植方式为覆膜滴灌，1膜2管2行配置，株距40cm，行距60cm，理论株数5.2*104株·hm-2。总灌水量150m3亩，灌水8次，随水施肥6次。
番茄生物量的测定：
番茄初花后，挖取每小区1m*1m＝1m2内植株，迅速带回实验室，测定番茄鲜生物量，然后在105℃杀青30min，70℃烘至恒重，测定干生物量。结果如表1所示；
表1.不同处理对番茄生物量的影响
由表1可知，施用实施例1复合微生物肥料可促进番茄鲜生物量、干生物量，较常规施肥分别增加5.24％，8.66％。施用实施例2复合微生物肥料可促进番茄鲜生物量、干生物量，较常规施肥分别增加18.78％，22.69％。施用实施例3复合微生物肥料可促进番茄鲜生物量、干生物量，较常规施肥分别增加8.34％，15.26％。市面复合微生物肥料可促进番茄鲜生物量、干生物量，较常规施肥分别增加16.24％，12.51％。以上结果表明施用实施例2复合微生物肥料对促进番茄鲜生物量、干生物量最佳。
番茄产量的测定：
于番茄采收期，随机取3个1m*1m＝1m2的样点，采收番茄，记录果数和重量，从而估测番茄产量。每亩番茄产量＝(单株果数*单果重*每亩株数*相关系数)/1000。结果见表2；
表2施有机液体肥番茄产量及产量构成因素
由表2可知，施用实施例1复合微生物肥料对番茄产量有显著促进作用，较未施用处理单果重增加2.66％，产量增加4.33％。施用实施例2复合微生物肥料对番茄产量有显著促进作用，较未施用处理单果重增加18.90％，产量增加13.11％。施用实施例3复合微生物肥料对番茄产量有显著促进作用，较未施用处理单果重增加15.18％，产量增加4.98％。施用实施例3复合微生物肥料对番茄产量有显著促进作用，较未施用处理单果重增加15.18％，产量增加4.98％。施用市面复合微生物肥料对番茄产量有显著促进作用，较未施用处理单果重增加17.41％，产量增加4.71％。以上结果表明施用实施例2复合微生物肥料提高番茄单果重及产量最大。
土壤样品理化性质测定
于番茄拉秧期采集未施用本发明复合微生物肥料与施用本发明复合微生物肥料土样，风干后先后过1mm和0.15mm筛。先后对土壤进行有机质测定(重铬酸钾容量法)、pH值测定、碱解氮测定(采用碱解扩散法)、速效磷测定(采用钼锑抗比色法)、速效钾测定(采用火焰光度计法)，结果见表3；
表3施有机液体肥番茄土壤理化指标影响
由表3可知，施用实施例1复合微生物肥料可以降低土壤的pH值，降低量为1.12％，且可增加速效钾、速效磷、有机质、碱解氮含量，增加量分别为2.46％、4.02％、13.65％、5.61％。施用实施例2复合微生物肥料可以降低土壤的pH值，降低量为1.52％，且可增加速效钾、速效磷、有机质、碱解氮含量，增加量分别为8.13％、18.01％、17.64％、16.97％。施用实施例3复合微生物肥料可以降低土壤的pH值，降低量为0.25％，且可增加速效钾、速效磷、有机质、碱解氮含量，增加量分别为5.80％、13.17％、7.58％、5.80％。施用市面复合微生物肥料可以降低土壤的pH值，降低量为0.10％，且可增加速效钾、速效磷、有机质、碱解氮含量，增加量分别为4.84％、14.91％、6.87％、10.68％。说明施用复合微生物肥料后能够提高土壤的速效养分，具有培肥地力、改善土壤质量的作用，其中施用实施例2复合微生物肥料效果最佳。
实施例5
复合微生物肥料在盐碱地棉花生长、产量及土壤改良中的应用
在同等栽培条件下，设置小区进行对比实验，小区基础理化性质为pH：8.91，EC：3.41ms/cm，有机质：13.28g/kg，碱解氮：13.92mg/kg，速效磷20.92mg/kg，速效钾：110.92mg/kg。
对棉花生物量、产量和土壤基础养分进行检测。每个处理3个重复，面积为20亩，具体处理如下；
设置小区进行对比实验，CK为常规大田施肥；处理1为施用本发明的实施例1的复合微生物肥料；处理2为施用本发明的实施例2的复合微生物肥料，处理3为施用本发明的实施例3的复合微生物肥料，处理4为市面复合微生物肥料。番茄苗期，盛花期，盛果期分别施用100kg/亩复合微生物肥料，CK施用磷酸一铵100kg/亩。棉花采用覆膜种植，机械点播，1膜3管6行配置，总灌水量350m3/亩，灌水8次，随水施肥7次。
棉花生物量的测定方法：
棉花初花后，挖取每小区1m*2.2m＝2.2m2棉株，迅速带回实验室，测定棉花鲜生物量，然后在105℃杀青30min，70℃烘至恒重，测定干生物量；结果如表4；
表4不同处理对棉花生物量的影响
由表4可知，施用实施例1复合微生物肥料可促进棉花鲜生物量、干生物量，较常规施肥分别增加3.87％，8.93％。施用实施例2复合微生物肥料可促进棉花鲜生物量、干生物量，较常规施肥分别增加19.92％，24.25％。施用实施例3复合微生物肥料可促进棉花鲜生物量、干生物量，较常规施肥分别增加15.91％，19.66％。施用市面复合微生物肥料可促进棉花鲜生物量、干生物量，较常规施肥分别增加17.70％，18.46％。以上结果表明施用实施例2复合微生物肥料效果最佳。
棉花产量的测定
棉花吐絮后，每小区随机取样1m*2.2m＝2.2m2，测定其株数、铃数，每小区分上、中、下层采收共100铃，晒干测定平均单铃重。每亩籽棉产量＝(铃数*平均铃重)*小区株数*300*0.85(测产系数)/1000；结果见表5；
表5不同处理对棉花产量的影响
由表5可知，施用实施例1复合微生物肥料处理较常规施肥处理棉花单株铃数增加5.07％，单铃重增加7.34％，籽棉产量显著增加21.10％。施用实施例2复合微生物肥料处理较常规施肥处理棉花单株铃数增加14.74％，单铃重增加12.38％，籽棉产量显著增加41.43％。施用实施例3复合微生物肥料处理较常规施肥处理棉花单株铃数增加10.83％，单铃重增加9.86％，籽棉产量显著增加34.49％。施用市面复合微生物肥料处理较常规施肥处理棉花单株铃数增加10.37％，单铃重增加8.72％，籽棉产量显著增加35.48％。说明施用复合微生物肥料后能够增加棉花单株铃数、单铃重，从而增加籽棉产量，其中施用实施例2复合微生物肥料处理对花单株铃数、单铃重及籽棉产量增加最大。
土壤样品的测定
棉花花铃期采集距滴灌带距离10cm附近土层土样，取3点进行混合样品，风干后先后过1mm和0.15mm筛。然后对土壤进行基本理化性质测定：有机质采用重铬酸钾容量法测定、pH和电导率采用酸碱仪测定、碱解氮采用碱解扩散法测定、速效磷采用钼锑抗比色法测定、速效钾采用火焰光度计法测定。棉花花铃期，对试验地土壤进行取样测定，结果如表6所示；
表6.不同处理对棉花盛铃期土壤的各项指标的影响
由表6可以看出，施用实施例1复合微生物肥料处理较常规施肥处理土壤pH降低3.93％，EC降低16.13％，有机质提高8.13％、碱解氮提高17.89％、速效磷显著提高12.62％、速效钾提高9.95％。施用实施例2复合微生物肥料处理较常规施肥处理土壤pH降低7.09％，EC降低25.83％，有机质提高52.03％、碱解氮提高42.31％、速效磷显著提高46.46％、速效钾提高32.45％。施用实施例3复合微生物肥料处理较常规施肥处理土壤pH降低2.58％，EC降低15.24％，有机质提高23.42％、碱解氮提高34.27％、速效磷显著提高36.95％、速效钾提高19.33％。施用市面复合微生物肥料处理较常规施肥处理土壤pH降低2.58％，EC降低5.05％，有机质提高18.15％、碱解氮提高23.28％、速效磷显著提高21.80％、速效钾提高19.51％。说明施用复合微生物肥料后能够提高盐碱地土壤的速效养分并降低pH、EC，具有培肥地力、改善土壤质量的作用，其中实施例2复合微生物肥料对盐碱地改良效果最好。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种复合微生物肥料，其特征在于，包括柠檬酸发酵尾液、节杆菌发酵液、尿素、磷酸一铵和硫酸钾；且各组分的配比:(400～600)mL:(400～600)mL:(50～80)g:(50～80)g:(40～60)g；所述复合微生物肥料以氨水调节pH值至5.5-7.0。
2.根据权利要求1所述的一种复合微生物肥料，其特征在于，所述柠檬酸发酵尾液中有机质含量为280-300g/L。
3.根据权利要求1所述的一种复合微生物肥料，其特征在于，所述节杆菌发酵液中的活菌数≥0.5×108cfu/ml。
4.根据权利要求1所述的一种复合微生物肥料，其特征在于，所述氨水的质量浓度为31-35％。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)制备节杆菌发酵液：将活化节杆菌菌株接种于发酵培养基中，37℃，180r/min摇床中发酵96h，得节杆菌发酵液；
2)称取：按照体积质量比称取柠檬酸发酵尾液、节杆菌发酵液、氨水、尿素、磷酸一铵和硫酸钾；
3)初次混合：向柠檬酸发酵尾液中加入所述节杆菌发酵液，得发酵混合液；
4)二次混合：向所述发酵混合液中加入尿素、磷酸一铵、硫酸钾，搅拌至均一溶液，得混合液；
5)调节pH值：向所述混合液中加入氨水，调节pH值至5.5-7.0，得复合微生物肥料。
6.根据权利要求5所述的一种复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，所述发酵培养基包括酵母提取物、胰蛋白胨和蒸馏水，且，三者的质量体积比为：1g:2g：200ml。
7.根据权利要求5所述的一种复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，所述发酵培养基的pH值为7.5-7.8。
8.根据权利要求5所述的一种复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，制备得到的复合微生物肥料中氮、磷、钾含量分别为2.73％、6.17％、3.05％。
9.权利要求5-8任一所述的制备方法制备得到的复合微生物肥料在提高作物产量、促进植物生长中的应用。
10.权利要求5-8任一所述的制备方法制备得到的复合微生物肥料在改良盐碱地土壤中的应用。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210914 |