CN113880642A - 一种复合微生物肥料 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种复合微生物肥料，其包含微生物活性保护剂。该复合微生物肥料通过添加微生物活性保护剂减少了溶磷微生物在制备工艺中受到的损伤，提高了复合肥中的有效活菌数，使其获得较好的肥效，在农作物生产应用中取得良好的收益。

Description

一种复合微生物肥料

发明领域

本申请属于微生物肥料领域，具体地，本申请提供了一种复合微生物肥料，以及在番茄种植和缺磷土壤改造中的应用。

背景技术

据统计，我国8成以上的耕地处于不同程度的缺磷，要实现现代农业要求的高产必需使用磷肥，番茄、大豆、甘薯等常见作物都是高需磷的种类。我国是世界磷肥第一消费大国，每年磷肥消费量1000万吨左右以上。与土地情况不相适应的是，我国磷矿资源缺乏，保有储量151.98亿吨，数十年内高品质磷矿资源将开采殆尽，磷肥日益成为限制我国农业可持续发展的瓶颈。

另一方面，磷肥施入土壤后大部分被土壤固定：在石灰性土壤中有效磷转变成溶解度极低的磷灰石；在酸性土壤中形成磷酸铁和磷酸铝。我国在磷肥/磷矿缺乏的同时，多年来的磷肥使用也造成了土壤磷积累，这些累积磷多以难溶无机磷形态存在，释放缓慢，作物难以利用，即所谓闭蓄态磷或者高稳定性磷。

解决土壤磷的活化与释放是提高土壤磷和磷肥利用效率，进而实现我国农业可持续发展的必由之路。溶磷微生物是一类具有活化土壤难溶无机磷能力的有益微生物，应用溶磷微生物活化土壤难溶磷是世界公认的安全、经济和有效的生物措施。目前此类溶磷菌剂多为单一菌株的菌剂，溶磷效果和适应的土壤类型受限。

大量研究表明，微生物肥料是一种保护生态环境、提高农作物产量和品质的好方法。微生物肥料是由一种或数种有益活体微生物制备而成的菌剂，借助其代谢过程或代谢产物，以改善植物生长条件，达到促进植株生长的作用。因此，保持微生物活性是制备微生物肥料的关键。复合微生物肥料是由特定微生物与传统肥料复合而成。长期使用复合微生物肥料可以改善土壤的理化性质，提高土壤速效肥力，抑制土传病害的发生，促进农作物生长，对于提高产量和农业可持续发展具有重要意义。现有复合微生物肥料的制备工艺中，微生物的加入方式之一是菌种与传统肥料的混合造粒。在造粒过程中添加微生物的工艺，高温、高盐、干燥等因素会导致微生物大量死亡，无机肥料尤其高氮对微生物有极强的杀伤力。为提高微生物复合肥在保持存放过程中功能微生物的有效活性，研究不同微生物保护剂、包膜材料及不同配方组合对活菌数的影响起着至关重要的作用。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种含微生物活性保护剂的复合微生物肥料，解决复合微生物肥料在制备过程中微生物易失活而导致有效活菌数降低的问题。本发明通过在复合肥中加入聚谷氨酸和海藻糖作微生物活性保护剂，减少了溶磷微生物在制备工艺中受到的损伤，提高了复合肥中的有效活菌数，使其获得较好的肥效，在农作物生产应用中取得良好的收益。

为了达到上述发明目的，本发明提供了以下的技术方案：

一种复合微生物肥料，所述复合微生物肥料包括微生物活性保护剂。

优选，所述微生物活性保护剂由聚谷氨酸和海藻糖组成。

优选，所述聚谷氨酸和海藻糖的质量比为2：1。

优选，所述复合微生物肥料按质量比包括下述组分，溶磷微生物1％-3％、微生物活性保护剂1％-3％、木薯渣15％-25％、腐殖酸粉38％-58％、磷酸二氢钾8％-22％和尿素10％-20％。

优选，按质量比，所述复合微生物肥料包括溶磷微生物2％、微生物活性保护剂2％、木薯渣20％、腐殖酸粉46％、磷酸二氢钾15％和尿素15％。

优选，所述复合微生物肥料中总养分(N+P₂O₅+K₂O)≥18％，水分≤30％，有机质≥20％，pH6.5-7.5。

优选，所述溶磷微生物包含菠萝泛菌和凹陷芽孢杆菌。

优选，所述菠萝泛菌和凹陷芽孢杆菌有效活菌数比例为2:1。

进一步，本申请提供了所述复合微生物肥料的制备工艺，该工艺的步骤如下：1)按配方，将发酵、粉碎处理后的木薯渣、腐植酸粉、尿素、磷酸二氢钾等合格原料送至原料搅拌机中混合均匀；

2)边搅拌边加入定量发酵好的菌液和微生物活性保护剂，继续搅拌混合30分钟；

3)输送至造粒机中，形成颗粒；

4)将颗粒输送至筛分机进行筛分，大颗粒需粉碎后和粉剂物料重新返料造粒，合格大小的产品取样检测各项指标合格后，包装成成品入库。

进一步，本申请提供了所述的复合微生物肥料及其制备工艺在番茄种植中的应用。

进一步，本申请提供了所述的复合微生物肥料及其制备工艺在缺磷土壤改造中的应用。

本发明的有益效果：

本发明通过在复合微生物肥料中添加微生物活性保护剂，在肥料制备过程中对环境的变化起到了缓冲作用，从而保护了其中的溶磷微生物，避免了其大量的损伤和死亡。本发明选用聚谷氨酸和海藻糖作为微生物活性保护剂，与其他常用的膨润土、羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇等相比，添加该保护剂中的活菌数较高，说明该保护剂能够较好地保持本发明复合肥中的溶磷微生物的活性，具有易于保存和延长肥料货架期的功效。本发明的复合肥通过微生物活性保护剂的添加和使用，为溶磷微生物提供了荚膜保护，以及防止其生物体膜与膜蛋白的变形，在应用中实现了肥料贮藏的稳定性，提高了微生物的存活率和活性，提高了肥料的效果，对农作物的生产有较大的促进作用并获得了良好的经济收益。

具体实施方式

菌种和培养基：

菠萝泛菌(Pantoea ananatis)：申请人购买自中国农业科学院后自行保藏并传代，初始来源为ATCC 19321；

凹陷芽孢杆菌(bacillus depressus)：申请人购买自中国农业科学院后自行保藏并传代，初始来源为CGMCC的1.15124；

黑曲霉(Aspergillus niger)：申请人购买自中国农业科学院后自行保藏并传代，初始来源为ACCC 32579；

哈茨木霉(Trichoderma harzianum)：申请人购买自中国农业科学院后自行保藏并传代，初始来源为ACCC 32517。

传代时菠萝泛菌和凹陷芽孢杆菌使用各自专用培养基，实验中两种菌使用相同的改进的牛肉膏蛋白胨培养基(每升加入磷酸二氢钾0.1g、磷酸氢二钾0.1g、硫酸铵2.5g，碳酸钙10g，硫酸亚铁0.005g)。

其他原料：

木薯渣：山东力苗生物科技有限公司；

腐植酸粉：河南黑色生态科技有限公司；

磷酸二氢钾：四川盛丰化工有限公司；

尿素：山东联盟化工有限公司；

聚谷氨酸和海藻糖购自市售产品。

主要设备：

主要化验设备名称	品牌型号	数量	生产单位名称
				超净工作台	SW-CJ-2FD	1	苏州净化设备有限公司
显微镜	CX23	1	奥林巴斯
				高压灭菌锅	BXM-30R	2	上海博迅实业有限公司
恒温培养箱	PYL-45	2	莱玻特瑞
				高速粉碎机	BZF-100	1	郑州料丰仪器设备有限公司
恒温振荡摇床	MQT-60R	1	上海旻泉仪器有限公司
				电子天平	BS-600+	1	上海天平仪器厂
分析天平	BSM220.4	1	上海卓精电子科技有限公司
				定氮装置	K9840	1	济南海能仪器有限公司
电热恒温干燥箱	DHG-9140A	1	上海博迅实业有限公司
				水浴恒温振荡器	SHA-C	1	金坛市双捷仪器厂
火焰分光光度计	FP6410	1	上海仪电分析仪器有限公司

主要实验方法：

溶磷实验：

使用难溶磷固体培养基：葡萄糖10g、MgSO₄·7H₂O 0.4g、磷源5g，(NH4)₂SO₄ 0.5g、NaCl 0.2g、KCl 0.3g、MnSO₄ 0.03g、FeSO₄·7H₂O 0.01g、琼脂20g、酵母膏0.5g、水1000mL。磷源分别为磷酸钙、羟基磷灰石、磷酸铁。

将待测菌株制作成相近OD的菌悬液，取200μL菌悬液于6cm培养皿中均匀涂板。25摄氏度培养1日后用6mm的打孔器打成菌饼，将菌饼接入上述培养基平板上，25摄氏度培养3日后测定溶磷圈直径(D)与菌落直径(d)的比值(D/d)大小，以此来确定菌株的溶磷能力。

大田实验：

实验地点1：内蒙古杭锦后旗二道桥温室大棚

供试土壤：试验地为8米跨度温室大棚，土壤为灌淤土，地势平坦，排灌较好，肥力中等，为轻化盐土(表1)。

表1供试土壤养分状况

供试肥料：浙江丰瑜生态科技股份有限公司生产的复合微生物肥料，剂型为颗粒。主要指标如下：菠萝泛菌(Pantoea ananatis)+凹陷细胞芽孢杆菌(Cytobacillusdepressus)有效活菌数≥0.2亿/g，总养分(N+P₂O₅+K₂O)≥18％，有机质≥20％，pH 6.5-7.5，水分≤30％。

供试品种及栽培方式：番茄品种为普罗旺斯。采用起垄覆膜、吊蔓式立体栽培方式。2月7日幼苗6-7片真叶时定植。大行距60—70㎝，小行距40㎝，株距50-55㎝，亩留苗2500株。

试验设计与施肥方法：

试验设计：常规施肥+基施供试颗粒复合微生物肥(T)、常规施肥+基施灭活复合微生物肥(CK1)、常规施肥(CK2)三个处理。重复4次，小区面积30m²，随机区组排列，设立保护行1米，其他管理一致。

T1：在常规施肥的基础上，于整地时基施亩基施复合微生物肥20kg；

CK1：在常规施肥的基础上，于整地时基施等量灭活复合微生物肥20kg；

CK2：即常规施肥。于2020年1月22日定植前15天进行整地，施足基肥，结合翻地每亩施充分腐熟的农家肥5000kg，重过磷酸钙80kg，硫酸钾35kg，深耕30厘米，深浇一水，保墒压碱。当第一盘果长到核桃大时，浇临界水、追肥，每次亩追施复合肥20kg；以后每隔10天浇一水，每盘果座稳后随水追肥。

实验地点2：内蒙古五原县葵博园农业局温室大棚

供试土壤：试验地为8米跨度温室大棚，土壤为灌淤土，地势平坦，排灌较好，肥力中等，为轻化盐土(表2)。

表2供试土壤养分状况

供试肥料：浙江丰瑜生态科技股份有限公司生产的复合微生物肥料，剂型为颗粒。主要指标如下：菠萝泛菌(Pantoea ananatis)+凹陷细胞芽孢杆菌(Cytobacillusdepressus)有效活菌数≥0.2亿/g，总养分(N+P₂O₅+K₂O)≥18％，有机质≥20％，pH 6.5-7.5，水分≤30％。

供试品种及栽培方式：番茄品种为普罗旺斯。采用起垄覆膜、吊蔓式立体栽培方式。2月5日幼苗6-7片真叶时定植。大行距60—70㎝，小行距40㎝，株距50-55㎝，亩留苗2500株。

试验设计与施肥方法

试验设计：常规施肥+基施供试颗粒复合微生物肥(T)、常规施肥+基施灭活复合微生物肥(CK1)、常规施肥(CK2)三个处理。重复4次，小区面积30m²，随机区组排列，设立保护行1米，其他管理一致。

T1：在常规施肥的基础上，于整地时基施亩基施复合微生物肥20kg；

CK1：在常规施肥的基础上，于整地时基施等量灭活复合微生物肥20kg；

CK2：即常规施肥。于2019年1月20日定植前15天进行整地，施足基肥，结合翻地每亩施充分腐熟的农家肥5000kg，重过磷酸钙80kg，硫酸钾35kg，深耕30厘米，深浇一水，保墒压碱。当第一盘果长到核桃大时，浇临界水、追肥，每次亩追施复合肥20kg；以后每隔10天浇一水，每盘果座稳后随水追肥。

实施例1微生物有机肥中菌种的选定

按照现有技术的研究，已经发现大量菠萝泛菌有不同程度的溶磷能力，发明人在研究微生物有机肥时，尝试了从不同途径获得得多种菠萝泛菌菌株，其普遍存在对难溶磷的溶解性能不足和在实际土壤中施用效果不佳等问题。针对此问题，发明人尝试了不同的菌种组合的溶磷效果，结果如下表(实际验证的菌种更多，由于很多组合有拮抗效果以及保密和继续申请原因，未予以全面展示)：

表3单一菌种和菌种组合的溶磷效果

“*”菌种组合时在平板上200微升菌悬液由两种菌悬液各100微升组成。

“—”无溶磷圈或无可测量的明显溶磷圈。

结果显示待测的菠萝泛菌和黑曲霉都有较好的难溶磷溶解能力，哈兹木霉和凹陷芽孢杆菌虽然在筛选中显示出一定的溶磷性能，但在难溶磷的溶解能力上有明显不足。而菠萝泛菌+凹陷芽孢杆菌以及菠萝泛菌+哈兹木霉的组合相比单菌株明显提高了难溶磷的溶磷能力，特别是对磷酸铁的溶磷能力。

随后，发明人进一步验证了不同比例的菠萝泛菌+凹陷芽孢杆菌以及菠萝泛菌+哈兹木霉组合的溶磷效果。结果如表4所示：

表4不同比例菌种组合的溶磷效果

“—”无溶磷圈或无可测量的明显溶磷圈。

结果表明，活菌数2:1的菠萝泛菌+凹陷芽孢杆菌具有最好的溶磷效果。

实施例2实际复合微生物肥料的配制工艺

将菠萝泛菌与凹陷芽孢杆菌(活菌数比例为2:1，实际肥料检测中有效活菌数≥0.2亿/g)与木薯渣、腐植酸粉、尿素、磷酸二氢钾和微生物活性保护剂，配制成颗粒状复合微生物肥料。

本发明复合微生物肥料的基本生产过程为：按配方，将发酵、粉碎处理后的木薯渣、腐植酸粉、尿素、磷酸二氢钾等合格原料送至原料搅拌机中混合均匀；边搅拌边加入定量发酵好的菌液和微生物活性保护剂，继续搅拌混合30分钟；输送至造粒机中，形成颗粒；将颗粒输送至筛分机进行筛分，大颗粒需粉碎后和粉剂物料重新返料造粒，合格大小的产品取样检测各项指标合格后，包装成成品入库。其有效活菌数≥0.2亿/g，总养分(N+P₂O₅+K₂O)≥18％，有机质≥20％，pH 6.5-7.5，水分≤30％，杂菌率≤30％。

实施例3复合微生物肥料的有效菌体释放率和存活率检测

选取不同的微生物活性保护剂，以相同的质量比加入复合微生物肥料，采用下述检测方法进行实验。其中本发明选取了膨润土、羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇等常用微生物活性保护剂作对比试验。

菌体释放率检测方法：将复合肥放置在阴凉处保存，两天后取10g样品加入100mL生理盐水在200r/min下振荡2h,然后立即用稀释平板计数法测定释放的菌数。用接种菌数与释放菌数(测定时实际的有效活菌数)相比计算释放率。结果如表5。

表5不同微生物活性保护剂的菌体释放率

存活率检测方法：将放置在室温下的复合肥在2、10、20、40、80和100d分别取10g样品加100mL生理盐水在200r/min下振荡2h,取样方法同上。用稀释平板计数法,测定在不同时期释放的活菌数,并以该菌数对初始菌数的比值作为菌体存活率。结果如表6。

表6不同微生物活性保护剂的菌体存活率

通过菌体释放率和存活率实验结果可以看出，添加质量份数比为2：1的聚谷氨酸和海藻糖微生物活性保护剂的复合肥中有效活菌数较高。

实施例4大田实验结果

将实施例2制备的复合微生物肥料与先前制备的性质类似的菠萝泛菌微生物肥料(实际肥料检测中有效活菌数≥0.2亿/g)用于实际大田实验，结果如下表：

杭锦后旗：

表7施用复合微生物肥对番茄生长状况的影响

表8施用复合微生物肥对番茄产量的影响

表9方差分析表

通过试验调查结果可以看出，在番茄上施用复合微生物肥料与常规施肥相比，番茄表现出茎秆粗壮、株果数与单果重增加，裂果减少，脐腐病发病率降低，能改善番茄营养生长与生殖生长状况。

通过试验产量对比可以看出，番茄施用复合微生物肥料，可极显著提高番茄的产量，增产率达到14.1％，增收5601元/亩，施用浙江丰瑜生态科技股份有限公司生产的复合微生物肥料实现了增产增效。

五原县：

表10施用复合微生物肥对番茄生长状况的影响

表11施用复合微生物肥对番茄产量的影响

表12方差分析表

通过试验调查结果可以看出，在番茄上施用复合微生物肥料与常规施肥相比，番茄表现出茎秆粗壮、株果数与单果重增加，裂果减少，脐腐病发病率降低，能改善番茄营养生长与生殖生长状况。

通过试验产量对比可以看出，番茄施用复合微生物肥料，可极显著提高番茄的产量，增产率达到13.0％，增收4546元/亩，施用浙江丰瑜生态科技股份有限公司生产的复合微生物肥料实现了增产增效。

Claims (10)

1.一种复合微生物肥料，其特征在于，所述复合微生物肥料包括微生物活性保护剂。

2.根据权利要求1所述的复合微生物肥料，其特征在于，所述微生物活性保护剂由聚谷氨酸和海藻糖组成。

3.根据权利要求1所述的复合微生物肥料，其特征在于，所述聚谷氨酸和海藻糖的质量份数比为2：1。

4.根据权利要求1所述的复合微生物肥料，其特征在于，按质量比包括下述组分，溶磷微生物1%-3%、微生物活性保护剂1%-3%、木薯渣15%-25%、腐殖酸粉38%-58%、磷酸二氢钾8%-22%和尿素10%-20%。

5.根据权利要求4所述的复合微生物肥料，其特征在于，按质量比，所述微生物菌剂包括溶磷微生物2%、微生物活性保护剂2%、木薯渣20%、腐殖酸粉46%、磷酸二氢钾15%和尿素15%。

6.根据权利要求4所述的复合微生物肥料，其特征在于，所述复合微生物肥料中总养分（N+P₂O₅+K₂O）≥18%，水分≤30%，有机质≥20%，pH 6.5-7.5。

7.根据权利要求4所述的复合微生物肥料，其特征在于，所述溶磷微生物包含菠萝泛菌和凹陷芽孢杆菌，菠萝泛菌和凹陷芽孢杆菌有效活菌数比例为2:1。

8.一种权利要求1所述复合微生物肥料的制备工艺，其特征在于，该工艺的步骤如下：

1）按配方，将发酵、粉碎处理后的木薯渣、腐植酸粉、尿素、磷酸二氢钾等合格原料送至原料搅拌机中混合均匀；

2）边搅拌边加入定量发酵好的菌液和微生物活性保护剂，继续搅拌混合30分钟；

3）输送至造粒机中，形成颗粒；

4）将颗粒输送至筛分机进行筛分，大颗粒需粉碎后和粉剂物料重新返料造粒，产品取样检测各项指标合格后，包装成成品入库。

9.根据权利要求1-8任一项所述的复合微生物肥料及其制备工艺在番茄种植中的应用。

10.根据权利要求1-8任一项所述的复合微生物肥料及其制备工艺在缺磷土壤改造中的应用。