CN114163283B - 一种包膜型微生物菌剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包膜型微生物菌剂，其包括20‑40重量份的肥料核芯，5‑25重量份的有机质中间层以及5‑15重量份微生物菌剂表层。其中，所述肥料核芯包括镁肥；所述的微生物菌剂表层包括微生物菌剂和矿质载体，二者的重量比为1:1至4:1；所述微生物菌剂包括侧孢短芽孢杆菌、植物乳杆菌中的一种或两种。所述包膜型微生物菌剂能够促进植物对镁元素的吸收，即使是在高浓度的N/P/K肥、尤其是高浓度K肥胁迫下，进而提高植物中的叶绿素含量。本发明还涉及所述包膜型微生物菌剂的制备方法和用途。

Description

一种包膜型微生物菌剂
技术领域
本发明属于农业特殊功能肥料领域，具体涉及一种包膜型微生物菌剂及其制备方法和用途。
背景技术
我国是肥料生产大国，同时也是肥料施用大国，长期大量的施用肥料，尤其是N、P、K等大量元素肥料，不仅加剧了土壤板结，恶化了土壤环境，而且，土壤中N、P、K等大量元素的过量累积，也会导致植物所生存的外部环境离子浓度发生变化，打破离子间的平衡，进而影响植物正常的生理代谢，主要表现为对植物吸收其生长所必需的中微量元素造成了拮抗，阻碍了植物对部分中微量元素的吸收。
王文明等(大气CO2浓度和供氮水平对油菜中微量元素吸收及转运的影响，应用生态学报2015年7月第26卷第7期)的研究发现，，高CO2浓度下，使用氮肥会导致植物茎中钙、硫、硼、锌增加，镁、锰、钼、铁减少，叶中的多数中微量元素均减少。张亚晨等(简述镁元素对植物的作用)的研究发现，镁与多种元素存在拮抗，例如钾可以抑制大豆镁的吸收；增加营养液中的钾，小麦地上部镁的含量下降。
基于现有技术的研究，在目前N、P、K普遍过量施用的情况下，如何保证作物能够有效吸收生长所必需的中微量元素是一段时间以来一直在研究的课题。
现有研究发现，部分微生物肥料，如VA菌根真菌可协助植物吸收营养元素(孙子欣等，AMF促进植物吸收矿质元素的生理机制及对土壤硫素的影响.中国农学通报2020,36(32)；张凤敏等，共生真菌对豆科植物吸收微量元素的影响及相关机制.中国农学通报2018,34(23))。
另外，现有研究中，也存在将无机肥料与微生物菌剂共同制备成包覆颗粒形状，通过微生物的作用来增加无机肥料的吸收和利用。例如CN106800435A公开了一种增效尿素，其包含尿素核心层、中间包膜层和外部微生物层，所述微生物层包括能将尿素分解为氨的微生物菌剂，例如枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巴氏芽孢杆菌、黑曲霉、绿色木霉等，这样能够有效地提高尿素的利用率，促进植物快速生长，提高农作物产品的品质。
镁是植物生长所必需的营养元素，镁可以对植物的光合作用、蛋白质合成等均产生影响，而且镁元素还可以影响植物对其他有益元素的吸收。植物缺镁通常表现为叶脉失绿、叶片发黄等等。如上所述，在大量使用常量元素肥的施肥背景下，显然影响了植物对镁等中微量元素的吸收。但在目前过量施肥的施肥习惯下，如何保证植物对镁元素的有效吸收，目前还缺乏系统性的研究。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的研究人员经过深入研究发现，在特定微生物的存在下，即使存在高浓度的N、P、K等常量元素肥的胁迫，依然能够使植物有效吸收有益中微量元素，尤其是镁元素，基于该发现完成了本发明。如无特殊说明，本发明所述的份均代表重量份，所述的比例均代表重量比。
本发明是通过如下技术方案来实现的。
本发明一方面涉及一种包膜型微生物菌剂，其包括：
20-40重量份的肥料核芯；
15-25重量份的有机质中间层；以及
5-15重量份微生物菌剂表层。
优选地，各组分的重量份为：
25-30重量份的肥料核芯；
18-22重量份的有机质中间层；以及
7-10重量份微生物菌剂表层。
在本发明的包膜型微生物菌剂中，其中，所述肥料核芯包括镁肥，所述的镁肥包括硫酸镁、硝酸镁、氯化镁中的一种或多种，优选为硫酸镁。
所述的有机质中间层包括海藻渣、糠醛渣和腐植酸，其重量比为1-5:1-5:1，优选为3-4:2-3:1，例如3:2:1、3:3:1、4:2:1、4:3:1。
所述的微生物菌剂表层包括微生物菌剂和矿质载体，二者的重量比为1:1至4:1，优选为1:1至3:1，例如1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1。在所述微生物菌剂表层中，其中：所述微生物菌剂包括侧孢短芽孢杆菌(有效活菌数大于5×109CFU/g)、植物乳杆菌(有效活菌数大于2×109CFU/g)中的一种或两种，优选为侧孢短芽孢杆菌与植物乳杆菌的复合微生物菌剂，二者的重量比为1:4至4:1，优选为1:2至2:1，例如1:2、1:1、2:1。所述矿质载体选自沸石粉、膨润土中的一种。
在本发明的一种实施方式中，所述肥料核芯除包括镁肥外，还包含其他中微量元素肥，包括钙肥(硝酸钙、硫酸钙或氯化钙)、锌肥(硫酸锌或氯化锌)、铁肥(硫酸亚铁)等。但是，在本发明的优选实施方式中，所述肥料核芯仅含有镁肥。
在本发明的微生物菌剂中，其中：所述内层的镁肥核芯可以为植物提供生长所必需的营养元素。所述中间有机质层一方面可以将表层微生物层与无机肥料物质物理隔开，避免无机肥料物质与微生物菌剂直接接触时影响后者的存活性；另一方面，可作为微生物菌剂表层在颗粒上的负载载体。所述微生物菌剂表层中所包含的微生物剂，可以促进植物对核芯层镁元素的吸收，尤其是在N/P/K等常量元素肥高浓度胁迫下，其具体表现为，即使在过量施用N/P/K的情况下，与不施用微生物菌剂相比，施用了所述微生物菌剂后，能够明显增加植物对镁元素的吸收，有效降低过量N/P/K对植物吸收镁等其他营养元素的影响。
本发明另一方面涉及所述包膜型微生物菌剂的制备方法。具体的，其包括如下步骤：
步骤一：取配方量的肥料核芯，制备成直径为2-3mm的颗粒；
步骤二：将配方量的有机质中间层粉碎成粉末状，然后加入适量粘结剂水溶液，通过包膜机均匀包覆于步骤一制备的肥料核芯颗粒表面；
步骤三：将配方量的微生物菌剂与矿物载体粉末混合，然后加入适量粘结剂水溶液，通过包膜机均匀包覆于步骤二制备的颗粒表面；干燥即得本发明所述的包膜型微生物菌剂。
在本发明的制备方法中，所述的粘结剂可以选用肥料造粒领域常用的粘结剂，例如海藻酸钠、玉米淀粉、明胶等。
本发明另一方面涉及所述包膜型微生物菌剂用于促进植物吸收镁元素的用途，其中，向植物生长的环境施用本发明所述的包膜型微生物菌剂。
在本发明所述的用途中，所述植物可以为粮食作物、蔬菜作物或经济作物，优选为蔬菜作物青椒。
在本发明优选的实施方式中，所述植物生长环境中N、P和/或K肥的施用是过量的，尤其是K肥的施用是过量的。本发明所称的施用过量是指N肥亩施用量大于20kg(以N计)，P肥亩施用量大于5kg(以P2O5计)，K肥亩施用量大于24kg(以K2O计)，该标准依据农业农村部种植业管理司关于《2021年春季主要农作物科学施肥指导意见》确定。
在本发明所述的用途中，施用所述包膜型微生物菌剂后，表层微生物菌剂可以促进植物对核芯镁肥的吸收，即使是在高浓度的N/P/K肥、尤其是高浓度K肥胁迫下，这对植物的生长和营养元素的吸收是有利的。
本发明另一方面涉及所述包膜型微生物菌剂用于提高植物叶片中叶绿素含量的用途，其中，向植物生长的环境施用本发明所述的包膜型微生物菌剂。在本发明所述的用途中，施用所述包膜型微生物菌剂后，表层微生物菌剂可以促进植物对核芯镁肥的吸收，即使是在高浓度的N/P/K肥、尤其是高浓度K肥胁迫下；而植物吸收充足的镁元素后，可提高植物叶片中叶绿素的含量，因为镁是叶绿素合成中较为关键的金属元素。
本发明相对于现有技术的有益效果表现在：
本发明人经过大量研究，发现侧孢短芽孢杆菌和植物乳杆菌能够有效促进植物对镁元素的吸收，即使在高浓度的N/P/K肥、尤其是高浓度K肥胁迫下，依然效果明显。基于此，开发了包括镁肥和微生物的包膜型微生物菌剂。
镁是叶绿素合成中较为关键的金属元素，本发明产品通过提高植物对镁元素的吸收，进而可提高植物叶片中叶绿素的含量，这对植物的生长发育以及作物产量等均是非常有利的。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的实质，下面结合实施例对本发明的内容作进一步说明，但不能视为对本发明的限制。
本发明下述实施例和对比例所述的侧孢短芽孢杆菌、植物乳杆菌以及枯草芽孢杆菌均购自江苏绿科生物技术有限公司，其中侧孢短芽孢杆菌的有效活菌数为1×1010CFU/g，植物乳杆菌的有效活菌数为1×1010CFU/g，枯草芽孢杆菌的有效活菌数为2×1011CFU/g。其他原料均通过市售获得。另外，如无特殊说明下述实施例所述的比例均为重量比。
一、制备实施例
实施例1
称取20kg硫酸镁，制成平均直径为2.5mm的颗粒状。然后，称取15kg有机质(海藻渣:糠醛渣:腐植酸＝4:2:1)，粉碎成细粉状，加入适量5％海藻酸钠水溶液，通过包膜机均匀包覆与硫酸镁颗粒表面；之后，称取微生物菌粉(侧孢短芽孢杆菌菌粉)3kg，沸石粉2kg，混合均匀后加入适量5％海藻酸钠水溶液，通过包膜机均匀包覆与制备得到的颗粒表面，干燥即得。
实施例2
称取25kg硫酸镁，制成平均直径为2.5mm的颗粒状。然后，称取18kg有机质(海藻渣:糠醛渣:腐植酸＝3:3:1)，粉碎成细粉状，加入适量5％海藻酸钠水溶液，通过包膜机均匀包覆与硫酸镁颗粒表面；之后，称取微生物菌粉(侧孢短芽孢杆菌菌粉:植物乳杆菌菌粉＝1:2)4.5kg，膨润土2.5kg，混合均匀后加入适量5％海藻酸钠水溶液，通过包膜机均匀包覆与制备得到的颗粒表面，干燥即得。
实施例3
称取28kg硫酸镁，制成平均直径为2.5mm的颗粒状。然后，称取20kg有机质(海藻渣:糠醛渣:腐植酸＝4:2:1)，粉碎成细粉状，加入适量5％海藻酸钠水溶液，通过包膜机均匀包覆与硫酸镁颗粒表面；之后，称取微生物菌粉(侧孢短芽孢杆菌菌粉:植物乳杆菌菌粉＝2:1)6kg，沸石粉2kg，混合均匀后加入适量5％海藻酸钠水溶液，通过包膜机均匀包覆与制备得到的颗粒表面，干燥即得。
实施例4
称取30kg硫酸镁，制成平均直径为2.5mm的颗粒状。然后，称取22kg有机质(海藻渣:糠醛渣:腐植酸＝3:2:1)，粉碎成细粉状，加入适量5％海藻酸钠水溶液，通过包膜机均匀包覆与硫酸镁颗粒表面；之后，称取微生物菌粉(侧孢短芽孢杆菌菌粉:植物乳杆菌菌粉＝1:1)7.5kg，沸石粉2.5kg，混合均匀后加入适量5％海藻酸钠水溶液，通过包膜机均匀包覆与制备得到的颗粒表面，干燥即得。
实施例5
称取40kg硫酸镁，制成平均直径为2.5mm的颗粒状。然后，称取25kg有机质(海藻渣:糠醛渣:腐植酸＝4:3:1)，粉碎成细粉状，加入适量5％海藻酸钠水溶液，通过包膜机均匀包覆与硫酸镁颗粒表面；之后，称取微生物菌粉(植物乳杆菌菌粉)7.5kg，膨润土7.5kg，混合均匀后加入适量5％海藻酸钠水溶液，通过包膜机均匀包覆与制备得到的颗粒表面，干燥即得。
对比例1
称取28kg硫酸镁，制成平均直径为2.5mm的颗粒状。然后，称取20kg有机质(海藻渣:糠醛渣:腐植酸＝4:2:1)，粉碎成细粉状，加入适量5％海藻酸钠水溶液，通过包膜机均匀包覆与硫酸镁颗粒表面，干燥即得。
对比例2
称取28kg硫酸镁，制成平均直径为2.5mm的颗粒状。然后，称取20kg有机质(海藻渣:糠醛渣:腐植酸＝4:2:1)，粉碎成细粉状，加入适量5％海藻酸钠水溶液，通过包膜机均匀包覆与硫酸镁颗粒表面；之后，称取微生物菌粉(枯草芽孢杆菌菌粉)6kg，沸石粉2kg，混合均匀后加入适量5％海藻酸钠水溶液，通过包膜机均匀包覆与制备得到的颗粒表面，干燥即得。
二、本发明包膜型微生物菌剂对镁元素吸收的影响
测定本发明微生物菌剂对植物镁元素吸收的影响。
供试作物：青椒，品种为荷椒13，在育苗盘中育苗至约15cm高度，备用。
试验方法：选择常年种植蔬菜的大棚，平整田块，划分成若干小区，每小区面积约20平方米。各小区分别施用尿素(以N计，折合亩施用量为25kg)、过磷酸钙(以P2O5计，折合亩施用量为8kg)和硫酸钾(以K2O计，折合亩施用量为35kg)，其施用量大于常规施肥量；同时，各处理按照下表1所示施用本发明的实施例肥料和对比例肥料，之后再次翻耕土地，移栽育苗好的青椒幼苗，日常田间管理。每处理重复3次，各小区随机排列。
在青椒开花期，分别按照五点取样法取样，具体取样方法为：每小区选择5个点，每点选取1株健康植株，采集植株中上部叶片2片。将采集的叶片清洗、烘干、粉碎研磨后用原子吸收分光光度计法测定镁、钙元素的含量(参考《土壤农化分析》3版，鲍士旦主编)。3次重复取平均值即为各处理结果，如下表1所示。
表1各处理镁、钙含量测定结果
Figure BDA0003426357420000081
表1结果显示，施用本发明的包膜型微生物菌剂后，相对于对比例1-2，能够明显增加青椒叶片中镁元素的含量。具体到本发明实施例中，其中实施例3处理后，叶片中镁含量最高，说明两种微生物组成的复合微生物菌剂后，进一步提高了植物对镁元素的吸收。与此相对应的，在对钙含量进行测定时，未观察到这种变化趋势，各处理叶片中钙含量基本相当，其原因可能是所用微生物对植物吸收钙元素并无明显促进作用。
三、本发明包膜型微生物菌剂对植物叶片叶绿素含量的影响
在青椒开花期，分别按照五点取样法(同前)，测定其叶绿素含量。3次重复的平均值即为各处理结果。具体的叶绿素测量方法按照《植物生理学实验指导(第二版)》(陈建勋主编、华南理工大学出版社出版)中所述方法进行测定，分别在663nm和645nm测定叶绿素a、b的含量，进而计算叶片中叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素的总含量，其结果如下表2所示。
表2各处理叶绿素含量测定结果
Figure BDA0003426357420000091
表2结果显示，施用本发明的包膜型微生物菌剂后，相对于对比例1-2，能够明显增加青椒叶片中叶绿素的含量。具体到本发明实施例中，其中实施例3处理后，叶绿素含量最高，说明两种微生物组成的复合微生物菌剂后，进一步提高了植物对镁元素的吸收。
以上显示和描述了本发明的优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是对本发明的解释说明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，任何变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (6)

1.一种包膜型微生物菌剂用于促进植物吸收镁元素的用途，其特征在于，向植物生长的环境施用所述的包膜型微生物菌剂；其中，所述包膜型微生物菌剂包括：
20-40重量份的肥料核芯；
15-25重量份的有机质中间层；以及
5-15重量份微生物菌剂表层；
其中：
所述肥料核芯为硫酸镁；
所述有机质中间层为海藻渣、糠醛渣和腐植酸，其重量比为3-4:2-3:1；
所述的微生物菌剂表层为微生物菌剂和矿质载体，二者的重量比为1:1至3:1；且，所述微生物菌剂为侧孢短芽孢杆菌与植物乳杆菌的复合微生物菌剂，二者的重量比为1:2至2:1；所述矿质载体为沸石粉或膨润土。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述包膜型微生物菌剂包括：
25-30重量份的肥料核芯；
18-22重量份的有机质中间层；以及
7-10重量份微生物菌剂表层。
3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述植物为青椒；所述植物生长环境中N、P和/或K肥的施用是过量的。
4.一种包膜型微生物菌剂用于提高植物叶片中叶绿素含量的用途，其特征在于，向植物生长的环境施用所述的包膜型微生物菌剂；其中，所述包膜型微生物菌剂包括：
20-40重量份的肥料核芯；
15-25重量份的有机质中间层；以及
5-15重量份微生物菌剂表层；
其中：
所述肥料核芯为硫酸镁；
所述有机质中间层为海藻渣、糠醛渣和腐植酸，其重量比为3-4:2-3:1；
所述的微生物菌剂表层为微生物菌剂和矿质载体，二者的重量比为1:1至3:1；且，所述微生物菌剂为侧孢短芽孢杆菌与植物乳杆菌的复合微生物菌剂，二者的重量比为1:2至2:1；所述矿质载体为沸石粉或膨润土。
5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于，所述包膜型微生物菌剂包括：
25-30重量份的肥料核芯；
18-22重量份的有机质中间层；以及
7-10重量份微生物菌剂表层。
6.根据权利要求4所述的用途，其特征在于，所述植物为青椒；所述植物生长环境中N、P和/或K肥的施用是过量的。
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