CN114854595A - 一种微藻生物复合液肥及其制备方法与应用 - Google Patents

一种微藻生物复合液肥及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种微藻生物复合液肥及其制备方法与应用，属于生物肥料技术领域，所述微藻生物复合液肥包括以下重量份的组分：蛋白核小球藻25～45份，光合营养绿藻15～30份，海洋侧孢短芽孢杆菌5～15份，细黄链霉菌5～15份。本发明通过加入蛋白核小球藻、光合营养绿藻、海洋侧孢短芽孢杆菌以及细黄链霉菌协同作用有效提高土壤中的有机质、氮、磷等营养成分，从而显著提高了蔬菜的产量和品质，同时该微藻生物复合液肥绿色安全、利用率高。

Description

一种微藻生物复合液肥及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及生物肥料技术领域，具体涉及一种微藻生物复合液肥及其制备方法与应用。
背景技术
黄瓜是一种高产蔬菜，生长快，结果多，结瓜期长，消耗养分大，黄瓜对氮、磷、钾三要素的需求量较大，它又是浅根作物，根量较少，在土壤中分布较浅，难以利用根层以下的水分和养分，根系耐肥力弱，若一次性施肥过多或肥料浓度过高会发生“烧根”现象。番茄是连续开花结果的蔬菜，生长期长，产量高，整个生育期需从土壤中吸收大量养分，主要是氮、磷、钾三要素，耐肥性强，需肥量大。综上可知，黄瓜番茄是典型的高投入高产生高效益经济作物，所需施肥量比较大，据养分平衡原理，植株只有在各种养分的吸收量达到生理平衡后才能正常生长发育，一旦养分比例失调，植株的新陈代谢相应破坏而出现生理病害。
目前，蔬菜上施用的大多数都是化学肥料与有机肥料，化肥的过量施用，造成土壤表层养分富集，土壤次生盐渍化发生普遍，尤其是设施蔬菜土壤盐渍化、酸化以及土传病害严重等连作障碍问题日渐突出，从而蔬菜品质、单位面积的产量和效益急剧下降，制约了现代农业的可持续发展。
藻类是一种低等水生绿色类植物体，富含蛋白质、氨基酸、无机盐、维生素和少量的酶，植物激素及多糖等生理活性物质。微生物肥料又称为生物肥料、菌肥，是一类以微生物生命活动及其产物导致农作物得到特定肥料效应的微生物活体制品，近年来，虽然关于微生物肥料研究报道不断增多，但鲜有针对不同轮作作物的微藻生物复合液肥的研究，尤其是微藻生物复合液肥在设施黄瓜和番茄轮作体系的效果研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微藻生物复合液肥及其制备方法与应用，本发明提供的微藻生物复合液肥能够有效地提高土壤中的有机质、氮、磷等营养成分，从而显著提高蔬菜作物的产量和品质。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种微藻生物复合液肥，包括以下重量份的组分：蛋白核小球藻25～45份，光合营养绿藻15～30份，海洋侧孢短芽孢杆菌5～15份，细黄链霉菌5～15份。
优选地，所述微藻生物复合液肥包括以下重量份的组分：蛋白核小球藻30～40份，光合营养绿藻18～28份，海洋侧孢短芽孢杆菌8～13份，细黄链霉菌8～13份。
优选地，所述海洋侧孢短芽孢杆菌的有效活菌数量为2～4×1012CFU/g，所述细黄链霉菌的有效活菌数量为4～6×1011CFU/g。
优选地，所述所述海洋侧孢短芽孢杆菌的菌株为AMCC 100018，所述细黄链霉菌的菌株为AMCC 400001。
本发明还提供了上述微藻生物复合液肥的制备方法，包括如下步骤：
将所述光合营养绿藻、蛋白核小球藻分别培养后得到光合营养绿藻藻液、蛋白核小球藻藻液；
将所述光合营养绿藻藻液、蛋白核小球藻藻液混合，取1/3～1/2质量的混合藻液沉淀得到混合藻泥；
将所述混合藻泥与PBS溶液混合，超声破碎，得到混合藻泥处理液；
将剩余的混合藻液、混合藻泥处理液、海洋侧孢短芽孢杆菌和细黄链霉菌混合，即得微藻生物复合液肥。
优选地，加入所述PBS溶液至混合藻泥的密度为2～8×106个/mL。
优选地，所述培养的培养基包括SE培养基、BG-11培养基、3N-BBM培养基或TAP培养基。
优选地，所述超声破碎的条件为超声功率400～500W，超声5～8s，间隔2～6s，冰浴超声处理12～18min。
本发明还提供了上述微藻生物复合液肥或其制备方法制备得到的微藻生物复合液肥在提高蔬菜产量中的应用。
本发明还提供了上述微藻生物复合液肥或其制备方法制备得到的微藻生物复合液肥在提高蔬菜品质中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提供的微藻生物复合液肥及其制备方法与应用，通过加入蛋白核小球藻、光合营养绿藻、海洋侧孢短芽孢杆菌以及细黄链霉菌协同作用有效提高土壤中的有机质、氮、磷等营养成分，从而显著提高了蔬菜的产量和品质，同时该微藻生物复合液肥绿色安全、利用率高。
本发明通过超声破碎不仅有效地提高破碎效率，使细胞内的活性成分更好释放，还能保证热敏性物质的生物活性，从而使制得的微藻生物复合液肥更好地发挥肥力。
具体实施方式
本发明提供了一种微藻生物复合液肥，包括以下重量份的组分：蛋白核小球藻25～45份，光合营养绿藻15～30份，海洋侧孢短芽孢杆菌5～15份，细黄链霉菌5～15份。
在本发明中，所述微藻生物复合液肥优选的包括以下重量份的组分：蛋白核小球藻30～40份，光合营养绿藻18～28份，海洋侧孢短芽孢杆菌8～13份，细黄链霉菌8～13份。本发明中的海洋侧孢短芽孢杆菌的有效活菌数量优选为2～4×1012CFU/g，更优选为2.5～3.5×1012CFU/g，进一步优选为3×1012CFU/g；所述细黄链霉菌的有效活菌数量优选为4～6×1011CFU/g，更优选为4.5～5.5×1011CFU/g，进一步优选为5×1011CFU/g。所述海洋侧孢短芽孢杆菌的菌株优选为AMCC 100018，所述细黄链霉菌的菌株优选为AMCC 400001。本发明通过蛋白核小球藻，光合营养绿藻、海洋侧孢短芽孢杆菌和细黄链霉菌的协同作用有效提高了蔬菜尤其是黄瓜和番茄的产量、品质。本发明对蛋白核小球藻、光合营养绿藻的来源没有特殊限定，采用本领域公知的产品即可。
本发明还提供了上述微藻生物复合液肥的制备方法，包括如下步骤：
将所述光合营养绿藻、蛋白核小球藻分别培养后得到光合营养绿藻藻液、蛋白核小球藻藻液；
将所述光合营养绿藻藻液、蛋白核小球藻藻液混合，取1/3～1/2质量的混合藻液沉淀得到混合藻泥；
将所述混合藻泥与PBS溶液混合，超声破碎，得到混合藻泥处理液；
将剩余的混合藻液、混合藻泥处理液、海洋侧孢短芽孢杆菌和细黄链霉菌混合，即得微藻生物复合液肥。
在本发明中，所述光合营养绿藻、蛋白核小球藻分别培养后得到光合营养绿藻藻液、蛋白核小球藻藻液。所述培养的培养基优选地包括SE培养基、BG-11培养基、3N-BBM培养基或TAP培养基。本发明对光合营养绿藻、蛋白核小球藻的培养方法没有特殊限定，采用本领域公知的方式即可。
在本发明中，将所述光合营养绿藻藻液、蛋白核小球藻藻液混合，取1/3～1/2质量的混合藻液沉淀得到混合藻泥。本发明的沉淀方式可选为离心，所述离心为在3000～4000rpm下离心4～6min。
在本发明中，将所述混合藻泥与PBS溶液混合，超声破碎，得到混合藻泥处理液。在将所述混合藻泥与PBS溶液混合前还需用PBS溶液清洗1～2次，清洗后，将所述混合藻泥与PBS溶液优选地混合至混合藻泥的密度为2～8×106个/mL，进一步优选为3～7×106个/mL，更优选为5×106个/mL。混合均匀后，进行超声破碎，所述超声破碎的条件优选为超声功率400～500W，超声5～8s、间隔2～6s、冰浴超声处理12～18min，进一步优选为超声功率420～480W，超声6～7s、间隔3～5s、冰浴超声处理13～16min。本发明通过上述超声条件破碎混合藻泥细胞，提高了破碎率，破碎率达95％以上，从而更易于释放细胞内的活性成分，且保证热敏性物质的生物活性。
本发明还提供了上述微藻生物复合液肥或其制备方法制备得到的微藻生物复合液肥在提高蔬菜产量中的应用。
本发明还提供了上述微藻生物复合液肥或其制备方法制备得到的微藻生物复合液肥在提高蔬菜品质中的应用。
在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明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1
一种微藻生物复合液肥为蛋白核小球藻30份，光合营养绿藻25份，海洋侧孢短芽孢杆菌AMCC 100018 10份，细黄链霉菌AMCC 400001 10份。
上述微藻生物复合液肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述光合营养绿藻、蛋白核小球藻分别培养后得到光合营养绿藻藻液、蛋白核小球藻藻液；
(2)将所述光合营养绿藻藻液、蛋白核小球藻藻液混合均匀，取1/2质量的混合藻液于3500rpm下离心5min，得到混合藻泥；
(3)将混合藻泥用PBS溶液清洗2次，清洗后，加入PBS溶液混合至混合藻泥的密度为5×106个/mL，在超声功率450W，超声6s、间隔4s、冰浴超声处理15min条件下超声破碎，得到混合藻泥处理液；
(4)将剩余的混合藻液、混合藻泥处理液、海洋侧孢短芽孢杆菌和细黄链霉菌混合，即得微藻生物复合液肥。
实施例2
一种微藻生物复合液肥为：蛋白核小球藻25份，光合营养绿藻30份，海洋侧孢短芽孢杆菌AMCC 100018 15份，细黄链霉菌AMCC 400001 5份。
上述微藻生物复合液肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述光合营养绿藻、蛋白核小球藻分别培养后得到光合营养绿藻藻液、蛋白核小球藻藻液；
(2)将所述光合营养绿藻藻液、蛋白核小球藻藻液混合均匀，取1/3质量的混合藻液于4000rpm下离心4min，得到混合藻泥；
(3)将混合藻泥用PBS溶液清洗1次，清洗后，加入PBS溶液混合至混合藻泥的密度为8×106个/mL，在超声功率500W，超声8s、间隔6s、冰浴超声处理18min条件下超声破碎，得到混合藻泥处理液；
(4)将剩余的混合藻液、混合藻泥处理液、海洋侧孢短芽孢杆菌和细黄链霉菌混合，即得微藻生物复合液肥。
实施例3
一种微藻生物复合液肥为：蛋白核小球藻45份，光合营养绿藻15份，海洋侧孢短芽孢杆菌AMCC 100018 5份，细黄链霉菌AMCC 400001 15份。
上述微藻生物复合液肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述光合营养绿藻、蛋白核小球藻分别培养后得到光合营养绿藻藻液、蛋白核小球藻藻液；
(2)将所述光合营养绿藻藻液、蛋白核小球藻藻液混合均匀，取1/2质量的混合藻液于3000rpm下离心6min，得到混合藻泥；
(3)将混合藻泥用PBS溶液清洗2次，清洗后，加入PBS溶液混合至混合藻泥的密度为2×106个/mL，在超声功率400W，超声5s、间隔2s、冰浴超声处理12min条件下超声破碎，得到混合藻泥处理液；
(4)将剩余的混合藻液、混合藻泥处理液、海洋侧孢短芽孢杆菌和细黄链霉菌混合，即得微藻生物复合液肥。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：本对比例的微藻生物复合液肥为蛋白核小球藻40份，光合营养绿藻35份，其他部分与实施例1相同。
试验例1
1.材料与方法
1.1试验地概况
该试验于2019年8月至2021年7月在河北省石家庄市赵县试验站北方农业科技园的日光温室中进行。该地区地处太行山东麓中段的山前冲积平原上，东经114°50′4″，北纬37°50′20″，属东部季风区暖温带半湿润大陆性气候，全年平均气温12.3℃，年平均日照2751h。供试日光温室为钢架结构，覆盖0.8mm聚乙烯棚膜，砖制墙体、无水泥柱拱形结构，冬季夜间棚膜上覆盖棉被保暖。试验开始前土壤基础理化性状见表1所示。
表1试验开始前土壤基础理化性状
Figure BDA0003580427170000061
1.2作物管理
种植蔬菜为秋冬季番茄～冬春季黄瓜，番茄、黄瓜品种分别为粉特利、津旱198。每年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；每年2月中下旬冬春季黄瓜定植，当年7月上旬拉秧。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。
1.3试验设计
以施入实施例1制备得到的微藻生物复合液肥，将微藻生物复合液肥分别设置为低浓度和高浓度组，空白对照组为仅不施入微藻生物复合液肥但其它养分投入与各组相同，具体设计方式见表2，其中秋冬季番茄与冬春季黄瓜进行相同管理方式。微藻生物复合液肥施用次数番茄季为2次，黄瓜季为3次，每次施用量相同，番茄施用时期为定植时和坐果前，黄瓜施用时期为定植时、坐果前和坐果前期。施用时将微藻生物复合液肥倒入施肥灌中，充分混匀后滴灌施入作物根部土壤中。
处理间养分投入量相同，番茄季养分投入量为N 360kg·hm-2、P2O5210kg·hm-2、K2O 530kg·hm-2，黄瓜季养分投入量为N 720kg·hm-2、P2O5440kg·hm-2、K2O 1080kg·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，其余肥料采用水溶性肥滴灌追施。番茄季从第1穗果实膨大期开始追肥，共追肥6次；黄瓜季从第1根瓜坐住开始追肥，共追肥10次。试验供试有机肥为河北兴武有机肥(pH为6.8～7.2，原料为菌渣30％、糠醛渣30％、牛羊粪10％、草木灰10％、腐殖酸10％和腐殖酸铵10％)，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)。每季施用前测定有机肥氮磷钾含量与含水量，计算出有机肥量与化肥用量，养分投入量见表3。
表2番茄季和黄瓜季的设计方案
Figure BDA0003580427170000071
表3秋冬季番茄与冬春季黄瓜养分投入量
Figure BDA0003580427170000072
Figure BDA0003580427170000081
1.4样品采集与测定
1.4.1土壤样品采集与测定
在试验开始前(第一次定植蔬菜前)以及试验期间拉秧后采集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、硝铵态氮含量，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。
1.4.2植物样品采集与测定
果实产量从番茄、黄瓜采摘开始，每小区记录实际产量和果实数量。在番茄、黄瓜盛果期间采集果实测定硝酸盐、Vc、可溶性固形物、可溶性糖和可滴定酸。果实硝酸盐采用紫外分光光度法测定；；Vc采用2,6-二氯靛酚滴定法测定；可溶性固形物采用ATAGO PAL－1手持式折射仪测定，可溶性糖采用硫酸-蒽酮比色法测定。
1.5数据分析
数据采用Microsoft Excel 2016和SigmaPlot 14.0软件进行处理与绘图，用SAS(v8.2，SAS Institute Inc.)做显著性分析(LSD法)，显著性检验水平为P≤0.05。
2.结果与分析
2.1施用微藻生物复合液肥对设施番茄/黄瓜拉秧期土壤养分的影响
施用微藻对设施土壤有机质含量的结果见表4。
表4不同组别的土壤有机质的含量
Figure BDA0003580427170000091
由表4的结果可知，施用适宜微藻生物复合液肥可显著提高土壤有机质含量，通过与对比例1组相比可知，本发明的微藻生物复合液肥具有协同提高土壤中有机质含量的作用。
施用微藻生物复合液肥对设施土壤硝态氮含量的结果见表5。
表5不同组别的土壤中硝态氮的含量
Figure BDA0003580427170000092
由表5的结果可知，施用适宜微藻生物复合液肥可显著提高土壤硝态氮含量，通过与对比例1组相比可知，本发明的微藻生物复合液肥具有协同提高土壤中硝态氮含量的作用。
施用微藻生物复合液肥对设施土壤中的磷含量的结果见表6。
表6不同组别的土壤中速效磷的含量
Figure BDA0003580427170000093
Figure BDA0003580427170000101
由表6的结果可知，施用适宜微藻生物复合液肥可显著提高土壤速效磷含量，通过与对比例1组相比可知，本发明的微藻生物复合液肥具有协同提高土壤中速效磷含量的作用。
施用微藻生物复合液肥对设施土壤pH的结果见表7。
表7不同组别的土壤中pH的含量
Figure BDA0003580427170000102
由表7的结果表明，施用微藻生物复合液肥对设施蔬菜土壤pH没有显著影响。
2.2施用微藻生物复合液肥对设施番茄/黄瓜产量及果实品质的影响
施用微藻生物复合液肥对设施番茄/黄瓜产量的结果见表8。
表8不同组别对设施番茄/黄瓜产量的结果
Figure BDA0003580427170000103
由表8的结果表明，施用微藻生物复合液肥对设施蔬菜的产量显著提高，通过与对比例1组相比可知，本发明的微藻生物复合液肥具有协同提高蔬菜的产量的作用。
施用微藻生物复合液肥对设施番茄/黄瓜品质的结果见表9。
表9不同组别对设施番茄/黄瓜品质的结果
Figure BDA0003580427170000111
由表9可知，施用微藻生物复合液肥对设施蔬菜中的VC、可溶性固形物、可溶性总糖的含量显著提高，硝酸盐的含量显著下降，即可知施用微藻生物复合液肥对设施蔬菜品质显著提高，通过与对比例1组相比可知，本发明的微藻生物复合液肥具有协同提高蔬菜品质的作用。
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)

1.一种微藻生物复合液肥，其特征在于，包括以下重量份的组分：蛋白核小球藻25～45份，光合营养绿藻15～30份，海洋侧孢短芽孢杆菌5～15份，细黄链霉菌5～15份。
2.根据权利要求1所述的微藻生物复合液肥，其特征在于，包括以下重量份的组分：蛋白核小球藻30～40份，光合营养绿藻18～28份，海洋侧孢短芽孢杆菌8～13份，细黄链霉菌8～13份。
3.根据权利要求1或2所述的微藻生物复合液肥，其特征在于，所述海洋侧孢短芽孢杆菌的有效活菌数量为2～4×1012CFU/g，所述细黄链霉菌的有效活菌数量为4～6×1011CFU/g。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的微藻生物复合液肥，其特征在于，所述海洋侧孢短芽孢杆菌的菌株为AMCC 100018，所述细黄链霉菌的菌株为AMCC 400001。
5.一种权利要求1～4任意一项所述微藻生物复合液肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述光合营养绿藻、蛋白核小球藻分别培养后得到光合营养绿藻藻液、蛋白核小球藻藻液；
将所述光合营养绿藻藻液、蛋白核小球藻藻液混合，取1/3～1/2质量的混合藻液沉淀得到混合藻泥；
将所述混合藻泥与PBS溶液混合，超声破碎，得到混合藻泥处理液；
将剩余的混合藻液、混合藻泥处理液、海洋侧孢短芽孢杆菌和细黄链霉菌混合，即得微藻生物复合液肥。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，加入所述PBS溶液至混合藻泥的密度为2～8×106个/mL。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述培养的培养基包括SE培养基、BG-11培养基、3N-BBM培养基或TAP培养基。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述超声破碎的条件为超声功率400～500W，超声5～8s、间隔2～6s、冰浴超声处理12～18min。
9.根据权利要求1～4任意一项所述的微藻生物复合液肥或权利要求5～8任意一项所述制备方法得到的微藻生物复合液肥在提高蔬菜产量中的应用。
10.根据权利要求1～4任意一项所述的微藻生物复合液肥或权利要求5～8任意一项所述制备方法得到的微藻生物复合液肥在提高蔬菜品质中的应用。
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