CN114195598A - 一种提高土壤肥力的微藻肥料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种提高土壤肥力的微藻肥料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种提高土壤肥力的微藻肥料及其制备方法与应用，属于土壤改良技术领域。本发明提供的能够提高土壤肥力的微藻肥料，包括按照重量份数计的如下组分：蓝藻50‑80份、绿藻40‑70份、生物菌10‑30份、满江红5‑20份，秸秆10‑20份，所述绿藻由重量比例为1：2：1的沙角衣藻、蛋白核小球藻和孔石莼组成。经验证，本发明微藻肥料能够显著提高土壤肥力、提高农作物产量和品质，同时还具有降低土壤重金属污染的作用。

Description

一种提高土壤肥力的微藻肥料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于土壤改良技术领域，尤其涉及一种提高土壤肥力的微藻肥料及其制备方法与应用。
背景技术
土壤肥力的高低是农作物产量和施肥经济效益的决定因素之一。为了满足人口不断增长的需要，在过去几十年的农业生产中，我国单一大量的使用化学肥料以促进农产品的增产增收，同时也造成了土壤肥力下降和环境污染等问题。近年来，随着人民生活水平的提高，对高产优质农产品和营养保健食品的需求日益增加。所以寻求一种对环境无危害、不存在食品安全隐患问题的新的肥料种类，是本领域大势所趋。
生物肥料是一类含有有益微生物的制品，能够通过微生物的生命活动，促进土壤中的物质转化，促进作物对环境中营养的吸收，刺激和调控作物生长，同时可以防治病虫害，从而达到作物增产的目的，在为作物提供养分、调节有机质动态、增强土壤生物活性等方面起着至关重要的作用。生物肥料有着微量高效、对环境无危害的特点，所用的微生物都是环境友好型的，不会出现化学肥料污染水源、破坏土壤质量等各种环境问题，因此，生物肥料是一种化学肥料的最佳替代品。
但是目前尚未有将微藻作为生物肥料核心成分用于提高土壤肥力的有关研究。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种以微藻作为生物肥料核心组分的具有提高土壤肥力功效的微藻肥料。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种提高土壤肥力的微藻肥料，包括按照重量份数计的如下组分：蓝藻50-80份、绿藻40-70份、生物菌10-30份、满江红5-20份，秸秆10-20份，所述绿藻由重量比例为1：2：1的沙角衣藻、蛋白核小球藻和孔石莼组成。
优选的，所述蓝藻由重量比例为2：3：1的项圈藻、单岐藻和简孢藻组成。
优选的，所述生物菌由枯草芽孢杆菌、大豆根瘤菌和单胞菌中的任意两种菌组成。
优选的，所述秸秆为玉米秸秆。
本发明还提供了一种上述微藻肥料的制备方法，包括如下步骤：将秸秆、生物菌、蓝藻和绿藻混合后，堆肥发酵，得发酵物，将发酵物与满江红混合后，膨化处理即得。
优选的，在堆肥发酵的过程中需要翻堆。
优选的，所述翻堆具体为：当物料温度升至30-34℃时，每2-3天翻堆一次；当物料温度升至38-44℃时，每天翻堆一次；当物料温度升至50-60℃时，每天翻堆2-3次。
优选的，所述膨化处理的条件为：温度100-120℃，饱和蒸汽压力0.3-0.5MPa。
本发明还提供了一种上述微藻肥料或上述制备方法制备所得的微藻肥料在提高土壤肥力中的应用。
本发明还提供了一种上述微藻肥料或上述制备方法制备所得的微藻肥料在提高农作物产量和品质中的应用。
本发明的有益效果：
本发明首次提供了一种以微藻作为生物肥料核心的微藻肥料，能够显著提高土壤肥力，提高农作物的产量和品质。另外，本发明微藻肥料在提高土壤肥力的同时，还具有降低土壤重金属污染的作用。
具体实施方式
本发明提供了一种提高土壤肥力的微藻肥料，包括按照重量份数计的如下组分：蓝藻50-80份、绿藻40-70份、生物菌10-30份、满江红5-20份，秸秆10-20份，所述绿藻由重量比例为1：2：1的沙角衣藻、蛋白核小球藻和孔石莼组成。
本发明对于微藻肥料中各组分的具体来源没有特殊限定，所述微藻肥料优选的包括按照重量份数计的如下组分：蓝藻60-70份、绿藻50-60份、生物菌15-25份、满江红10-15份，秸秆15-16份，更优选的包括按照重量份数计的如下组分：蓝藻64-66份、绿藻54-57份、生物菌20-23份、满江红12-14份，秸秆15-16份，所述绿藻由重量比例为1：2：1的沙角衣藻、蛋白核小球藻和孔石莼组成。
在本发明中，所述蓝藻优选的由重量比例为2：3：1的项圈藻、单岐藻和简孢藻组成。本发明对于项圈藻、单岐藻和简孢藻的具体来源没有特殊限定。在本发明中，所述生物菌优选的由枯草芽孢杆菌、大豆根瘤菌和单胞菌中的任意两种菌组成，本发明对于枯草芽孢杆菌、大豆根瘤菌和单胞菌的具体来源没有特殊限定。当选择枯草芽孢杆菌和大豆根瘤菌时，两者的用量比优选为2：1，当选择大豆根瘤菌和单胞菌时，两者的用量比优选为1：3，当选择枯草芽孢杆菌和单胞菌时，两者的用量比优选为2：3。在本发明中，所述秸秆优选为玉米秸秆，本发明对于玉米秸秆的具体来源没有特殊限定。
本发明还提供了一种上述微藻肥料的制备方法，包括如下步骤：将秸秆、生物菌、蓝藻和绿藻混合后，堆肥发酵，得发酵物，将发酵物与满江红混合后，膨化处理即得。
在本发明中，优选的将秸秆、蓝藻和绿藻粉碎后再进行混合，本发明对于粉碎的具体方式没有特殊限定，采用本领域常规粉碎方式均可。本发明所述秸秆优选的为含水量60-80％的秸秆。将秸秆、生物菌、蓝藻和绿藻混合后，进行堆肥发酵，在堆肥发酵的过程中优选的需要翻堆，所述翻堆优选的为：当物料温度升至30-34℃时，每2-3天翻堆一次；当物料温度升至38-44℃时，每天翻堆一次；当物料温度升至50-60℃时，每天翻堆2-3次，更优选的为：当物料温度升至32-33℃时，每2天翻堆一次；当物料温度升至40-42℃时，每天翻堆一次；当物料温度升至54-56℃时，每天翻堆2次。所述堆肥发酵的时间优选为30-50天，更优选为35-45天。
堆肥发酵结束后，得发酵物，然后将发酵物与满江红混合，所述满江红优选的是经预处理后的满江红，所述预处理的方式优选为干燥、粉碎，本发明对于粉碎的具体粒径没有特殊限定，对于干燥的具体方式没有特殊限定，采用本领域常规干燥方式均可，干燥处理后，所述满江红的含水率优选为40-50％。发酵物与满江红混合后，进行膨化处理即得，所述膨化处理的温度优选为100-120℃，更优选为105-115℃，所述膨化处理的饱和蒸汽压力优选为0.3-0.5MPa，更优选为0.4MPa。
本发明还提供了一种上述微藻肥料或上述制备方法制备所得的微藻肥料在提高土壤肥力、提高农作物产量和品质中的应用。
本发明对于农作物的种类没有特殊限定，本发明提供的微藻肥料对于任意的农作物均具有增产增质作用。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将含水量为60％的玉米秸秆10份、蓝藻(由项圈藻、单岐藻和简孢藻按照重量比2：3：1的比例组成)50份和绿藻(由沙角衣藻、蛋白核小球藻和孔石莼按照重量比1：2：1的比例组成)40份分别进行粉碎处理后，混合，添加生物菌(由枯草芽孢杆菌和大豆根瘤菌按照重量比为2：1的比例组成)20份，堆肥发酵(当物料温度升至30℃时，每2天翻堆一次；当物料温度升至38℃时，每天翻堆一次；当物料温度升至50℃时，每天翻堆2次)30天，得发酵物。
将满江红自然晾干干燥至满江红的含水率为40％，粉碎，得预处理后满江红，将发酵物与预处理后满江红混合后，100℃、0.3MPa膨化处理，即得微藻肥料。
实施例2
将含水量为80％的高粱秸秆20份、蓝藻(由项圈藻、单岐藻和简孢藻按照重量比2：3：1的比例组成)80份和绿藻(由沙角衣藻、蛋白核小球藻和孔石莼按照重量比1：2：1的比例组成)70份分别进行粉碎处理后，混合，添加生物菌(由大豆根瘤菌和单胞菌按照重量比为1：3的比例组成)30份，堆肥发酵(当物料温度升至34℃时，每3天翻堆一次；当物料温度升至44℃时，每天翻堆一次；当物料温度升至60℃时，每天翻堆3次)50天，得发酵物。
将满江红自然晾干干燥至满江红的含水率为50％，粉碎，得预处理后满江红，将发酵物与预处理后满江红混合后，120℃、0.5MPa膨化处理，即得微藻肥料。
实施例3
将含水量为70％的棉花秸秆15份、蓝藻(由项圈藻、单岐藻和简孢藻按照重量比2：3：1的比例组成)60份和绿藻(由沙角衣藻、蛋白核小球藻和孔石莼按照重量比1：2：1的比例组成)50份分别进行粉碎处理后，混合，添加生物菌(由枯草芽孢杆菌和单胞菌按照重量比为2：3的比例组成)20份，堆肥发酵(当物料温度升至32℃时，每2天翻堆一次；当物料温度升至40℃时，每天翻堆一次；当物料温度升至54℃时，每天翻堆2次)35天，得发酵物。
将满江红自然晾干干燥至满江红的含水率为45％，粉碎，得预处理后满江红，将发酵物与预处理后满江红混合后，105℃、0.4MPa膨化处理，即得微藻肥料。
实施例4
将含水量为75％的玉米秸秆16份、蓝藻(由项圈藻、单岐藻和简孢藻按照重量比2：3：1的比例组成)66份和绿藻(由沙角衣藻、蛋白核小球藻和孔石莼按照重量比1：2：1的比例组成)57份分别进行粉碎处理后，混合，添加生物菌(由枯草芽孢杆菌和大豆根瘤菌按照重量比为2：1的比例组成)23份，堆肥发酵(当物料温度升至32℃时，每2天翻堆一次；当物料温度升至40℃时，每天翻堆一次；当物料温度升至54℃时，每天翻堆2次)45天，得发酵物。
将满江红自然晾干干燥至满江红的含水率为48％，粉碎，得预处理后满江红，将发酵物与预处理后满江红混合后，115℃、0.5MPa膨化处理，即得微藻肥料。
对比例1
与实施例1的区别在于不含有蓝藻，其余均同实施例1。
对比例2
与实施例1的区别在于不含有绿藻，其余均同实施例1。
对比例3
与实施例1的区别在于用地衣芽孢杆菌替换实施例1中的枯草芽孢杆菌，其余均同实施例1。
对比例4
与实施例1的区别在于堆肥发酵过程中未进行翻堆处理，其余均同实施例1。
对比例5
与实施例1的区别在于不含有满江红，其余均同实施例1。
实施例5
以石家庄市正定县为试验地点，以种植康麦9号小麦为试验对象，测定实施例1-4和对比例1-5不同微藻肥料对土壤肥力的影响。试验地耕层(0-20cm)土壤有机质含量12.80g/kg，含水量11.2％，重金属含量：全Cr 52.4mg/kg、全Cu18.3 mg/kg、全As 5.2mg/kg。以试验地点当地常规方法种植小麦作为对照组(共施3次肥，分别为底肥和两次追肥，底肥用小麦专用肥(15-21-9)50kg/亩，小麦返青拔节期追肥尿素18kg/亩)；试验组的小麦种植管理等与对照组相同，区别在于在小麦各生长时期需要施肥时(对应对照组的3次施肥时期)分别施用实施例1-4和对比例1-5的微藻肥料20kg/亩；在收获时分别测量试验组和对照组的耕层(0-20cm)有机质含量、含水量和重金属含量。
结果如表1所示。
表1不同组别对土壤肥力和重金属含量的影响
Figure BDA0003442677540000061
Figure BDA0003442677540000071
由表1可以看出，本发明微藻肥料可提高土壤有机质含量和含水量，且具有较好吸附土壤重金属的作用。
实施例6
试验在河北石家庄市赵县实验站进行。设置10个处理组，分别对应实施例1-4和对比例1-5和对照组，每处理3个重复，每盆定植2棵不结球小白菜四季青，盆栽盆直径20cm。将培育的小白菜四季青苗移苗至盆中后，分别追施实施例1-4和对比例1-5所述的微藻肥料50g，追施3次，逢干浇水。对照组在相应时间追施尿素100g，追施3次。在盆中生长30天，取小白菜四季青去除根系称重，并测量植株高度，采摘当日以2，6-二氯酚靛酚滴定法测定Vc含量。结果如表2所示。
表2不同组别对不结球小白菜四季青产量和品质的影响
组别 单株重量(g) 株高(cm) Vc含量(mg/g)
实施例1 35.8 26.3 0.68
实施例2 36.9 27.9 0.67
实施例3 40.6 30.6 0.72
实施例4 42.3 32.1 0.81
对比例1 15.2 12.1 0.57
对比例2 13.6 11.6 0.52
对比例3 14.5 10.8 0.59
对比例4 15.1 11.4 0.54
对比例5 13.9 10.7 0.53
对照组 10.2 10.6 0.56
由表2可以看出，本发明微藻肥料可提高不结球小白菜四季青的产量和品质。同时在实验室内，对玉米、小麦等农作物也进行了上述实验，也得到了本发明微藻肥料可提高农作物产量和品质的结果。
实施例7
在河北省石家庄市赵县实验站的日光温室中，种植秋冬季番茄，番茄品种为粉特利。8月中下旬秋冬季番茄定植，次年1月中下旬至2月初拉秧。种植密度为株距40cm，行距60cm，蔬菜生长期间除草、打叶、病虫害定期喷药防治。试验开始前土壤基础理化性状如表3所示。
表3试验开始前土壤基础理化性状
Figure BDA0003442677540000081
试验采用单因素试验设计，试验组(共9组)番茄共施用两次微藻肥料，每次分别施用实施例1-4和对比例1-5的微藻肥料15kg/亩，施用时期为定植时和坐果前。对照组的养分投入量为N 360kg·hm-2、P2O5210 kg·hm-2、K2O 530kg·hm-2。有机肥投入量为其P2O5养分含量占P2O5总投入量的50％，即化肥P2O5与有机肥P2O5养分投入量相同，化肥N、K2O用量为N、K2O投入总量与投入有机肥N、K2O含量的差值。其中有机肥全部底施，化肥全部追施。试验供试有机肥为商品有机肥(pH为6.8～7.2，符合NY/T525-2012)，化肥为尿素(46％N)、磷酸一铵(11％N和61％P2O5)、硝酸钾(13.5％N和46％K2O)。试验组和对照组除施用的肥料不同外，其余条件均相同。
拉秧后采集0～20cm的土样，每个土样靠近根部按照“S”形取五个点并混合均匀。其中一部分新鲜土样用于测定土壤水分、硝态氮含量，另外一部分土样经风干并研磨分别为1mm和0.15mm的筛，保存待测。土壤水分含量采用烘干法测定，即测定20g左右土样放置105℃的烘箱24h，经烘干后称重计算含水量；土壤硝态氮采用2mol·L-1KCl浸提，紫外分光光度法测定；土壤速效磷采用0.5mol·L-1碳酸氢钠浸提，钼锑抗比色法测定；土壤速效钾采用1mol·L-1乙酸铵浸提，火焰光度计测定；土壤电导率采用水土比5:1浸提，电导仪测定；土壤pH采用水土比2.5:1用pH计测定；土壤有机质采用重铬酸钾容量法测定。结果如表4所示。
表4不同组别对设施番茄土壤肥力的影响
Figure BDA0003442677540000091
由表4可以看出，本发明微藻肥料可提高设施蔬菜土壤肥力，调理设施蔬菜土壤的酸碱性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种提高土壤肥力的微藻肥料，其特征在于，所述微藻肥料包括按照重量份数计的如下组分：蓝藻50-80份、绿藻40-70份、生物菌10-30份、满江红5-20份，秸秆10-20份，所述绿藻由重量比例为1：2：1的沙角衣藻、蛋白核小球藻和孔石莼组成。
2.根据权利要求1所述的微藻肥料，其特征在于，所述蓝藻由重量比例为2：3：1的项圈藻、单岐藻和简孢藻组成。
3.根据权利要求1所述的微藻肥料，其特征在于，所述生物菌由枯草芽孢杆菌、大豆根瘤菌和单胞菌中的任意两种菌组成。
4.根据权利要求1所述的微藻肥料，其特征在于，所述秸秆为玉米秸秆。
5.权利要求1-4任意一项微藻肥料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将秸秆、生物菌、蓝藻和绿藻混合后，堆肥发酵，得发酵物，将发酵物与满江红混合后，膨化处理即得。
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，在堆肥发酵的过程中需要翻堆。
7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述翻堆具体为：当物料温度升至30-34℃时，每2-3天翻堆一次；当物料温度升至38-44℃时，每天翻堆一次；当物料温度升至50-60℃时，每天翻堆2-3次。
8.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述膨化处理的条件为：温度100-120℃，饱和蒸汽压力0.3-0.5MPa。
9.权利要求1-4任意一项微藻肥料或权利要求5-8任意一项制备方法制备所得的微藻肥料在提高土壤肥力中的应用。
10.权利要求1-4任意一项微藻肥料或权利要求5-8任意一项制备方法制备所得的微藻肥料在提高农作物产量和品质中的应用。
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