CN117586075B - 一种微藻矿物有机肥及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微藻矿物有机肥及其制备方法和应用，属于生物肥料技术领域。所述制备方法包括将含有蛋白核小球藻、鱼腥藻和小单歧藻的复合微藻营养液与改性坡缕石和鸡粪混合，发酵，获得所述微藻矿物有机肥。本发明将复合微藻与矿物有机肥联合发酵，复合微藻不仅将大量的碳储存在土壤中，减少二氧化碳的排放，起到缓解温室效应的作用，还可以与土壤中的根瘤菌、蓝藻共生固氮菌共同促进土壤中的氮素循环，提高土壤固氮能力。本发明提供的微藻矿物有机肥具有环保和可持续利用等特点，符合现代农业的发展趋势，对进一步推动微藻有机肥料的发展和应用具有重要意义，同时为低碳排放的农业生产带来了新的发展方向。
Description
技术领域
本发明涉及生物肥料技术领域，特别是涉及一种微藻矿物有机肥及其制备方法和应用。
背景技术
温室效应是指地球大气中的温室气体(如二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等)吸收和反射来自太阳的热量，导致地球表面温度升高的现象。而农田土壤作为一个温室气体的源和汇，对温室效应具有复杂的影响。土壤呼吸、管理方式和有机质含量等因素都影响着土壤的温室气体的排放和固定。传统化学合成肥料的长期使用，不仅导致土壤贫瘠，生物多样性丧失，甚至加剧了温室效应。为了解决这些问题，农业领域一直在寻找更为环保和可持续的肥料替代品。
有机肥料作为一种理想的替代品，具有许多优点，包括改善土壤质地，增强土壤保水能力，同时提供植物所需的养分。但有机肥料存在产量低、成本高和降解速度慢等问题。微藻具有较高的生长速度和养分含量，通过与有机废弃物的混合发酵，可释放出有机肥料所需的养分。然而微藻有机肥料的发展同样面临一些问题。一方面，微藻的培养和收获技术仍需要改进，以提高产量和质量。另一方面，微藻有机肥料的配方和发酵过程还需要更深入的研究，以优化肥料的养分含量和释放速度。
因此，对微藻有机肥料的制备工艺进行深入研究和改进，以提高有机肥对农作物的产量和质量的提升，对进一步推动微藻有机肥料的发展和应用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种微藻矿物有机肥及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，本发明提供的微藻矿物有机肥具有环保和可持续利用等特点，符合现代农业的发展趋势，同时为低碳排放的农业生产带来了新的发展方向。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种微藻矿物有机肥的制备方法，包括将含有蛋白核小球藻、鱼腥藻和小单歧藻的复合微藻营养液与改性坡缕石和鸡粪混合，发酵，获得所述微藻矿物有机肥。
进一步地，所述复合微藻营养液由蛋白核小球藻、鱼腥藻和小单歧藻分别经过扩增培养后，按体积比(1.5-2)：(1.5-2)：(0.8-1.2)混合制备。
进一步地，所述扩增培养条件为光照12h/d，pH值6.8-7.5，培养3-5d。
进一步地，所述改性坡缕石由粉碎后的坡缕石经分段煅烧获得。
进一步地，所述分段煅烧具体为先200℃煅烧2h，再400℃煅烧2h。
进一步地，所述复合微藻营养液、改性坡缕石和鸡粪按质量比(1-3)：(3-6)：(5-8)混合。
进一步地，所述发酵的温度为25-35℃，发酵时间为7-15d。
本发明还提供一种上述的制备方法获得的微藻矿物有机肥。
本发明还提供所述的微藻矿物有机肥在减少土壤温室气体排放中的应用。
本发明还提供所述的微藻矿物有机肥在提高农作物产量中的应用。
本发明公开了以下技术效果：
本发明将复合微藻与矿物有机肥联合发酵，蛋白核小球藻和鱼腥藻能利用土壤中营养物质，通过光合作用将二氧化碳转化为有机物质，进而促进土壤中的碳循环，将大量的碳储存在土壤中，减少二氧化碳的排放，起到缓解温室效应的作用；小单歧藻是一种光合作用蓝藻，可以与土壤中的根瘤菌、蓝藻共生固氮菌共同促进土壤中的氮素循环，提高土壤固氮能力。改性后的坡缕石为土壤中的有机物质提供了稳定的结果位点，阻止了微生物的碳利用，实现了土壤的碳固定的同时降低了碳排放。
本发明提供的微藻矿物有机肥具有环保和可持续利用等特点，符合现代农业的发展趋势，对进一步推动微藻有机肥料的发展和应用具有重要意义，同时为低碳排放的农业生产带来了新的发展方向。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明实施例中所用蛋白核小球藻种购自中国科学院淡水藻种库，编号为FACHB-5；所用鱼腥藻种购自中国科学院淡水藻种库，编号为FACHB-82；所用小单歧藻购自中国科学院淡水藻种库，编号为FACHB-128。
坡缕石通过普通市售购买，产地甘肃，主要成分为二氧化硅、氧化铁、氧化钙和氧化铝等。
蛋白核小球藻培养基组分：1.5g/L硝酸钠、40mg/L磷酸氢二钾、94mg/L七水硫酸镁、36mg/L二水合氯化钙、6mg/L柠檬酸、6mg/L柠檬酸铁铵、1mg/L EDTA二钠、20mg/L碳酸钠、2.86mg/L硼酸、1.86mg/L四水合氯化锰、0.22mg/L七水硫酸锌、0.08mg/L五水硫酸铜和0.05mg/L六水硝酸钴。
鱼腥藻培养基组分：200mg/L硝酸铵、550mg/L硝酸钠、450mg/L硫酸钾、150mg/L二水合氯化钙、150mg/L七水硫酸镁、400mg/L磷酸氢二钾、20mg/L五水硫代硫酸钠、25mg/L硼酸、4mg/L五水硫酸铜、0.4mg/L柠檬酸铁铵、0.2mg/L烟酸、0.3mg/L维生素B6和0.15mg/L维生素B1。
小单歧藻培养基组分：40g/L氯化钠、3g/L硝酸钠、400mg/L磷酸氢二钾、200mg/L七水硫酸镁、40mg/L二水合氯化钙、0.1mg/L六水合氯化铁、0.1mg/L四水合氯化锰、0.1mg/L七水硫酸锌、0.05mg/L五水硫酸铜和0.05mg/L六水硝酸钴。
实施例1
微藻矿物有机肥的制备方法，步骤如下：
(1)多种微藻营养液的制备
分别取150mL蛋白核小球藻、鱼腥藻和小单歧藻培养基于250mL锥形瓶中，并在120℃灭菌锅内高温灭菌2h。培养基冷却后，在无菌操作台分别接种60mL蛋白核小球藻、鱼腥藻和小单歧藻，并调节pH值为6.8，进行微藻扩增培养。在微藻扩增培养中，保证每天12h的光照时间，光照强度2000Lux，并早中晚摇瓶3次(提供溶解氧)，培养3～5d，在紫外光线680nm下测得吸光度OD值在0.4～0.6时，按照蛋白核小球藻培养液、鱼腥藻培养液和小单歧藻培养液的体积比1.5:2:1.2的比例混合，得到复合微藻营养液。
(2)改性坡缕石的制备
取坡缕石粉碎研磨后过40目尼龙筛，用超纯水洗去表面杂质后在40℃烘箱内烘干水分；进行高温煅烧，高温煅烧分为两段，先200℃煅烧2h，再400℃煅烧2h。得到改性坡缕石。
(3)微藻矿物有机肥的制备
按重量份计，将1份复合微藻营养液，3份改性坡缕石与8份的鸡粪混合，在25℃环境下发酵10d，制备得到微藻矿物有机肥。
实施例2
(1)多种微藻营养液的制备
分别取150mL蛋白核小球藻、鱼腥藻和小单歧藻培养基于250mL锥形瓶中，并在120℃灭菌锅内高温灭菌2h。培养基冷却后，在无菌操作台分别接种60mL蛋白核小球藻、鱼腥藻和小单歧藻，并调节pH值为7.2，进行微藻扩增培养。在微藻扩增培养中，保证每天12h的光照时间，光照强度2200Lux，并早中晚摇瓶3次(提供溶解氧)，培养3～5d，在紫外光线680nm下测得吸光度OD值在0.4～0.6时，按照蛋白核小球藻培养液、鱼腥藻培养液和小单歧藻培养液的体积比1.7:1.7:0.8的比例混合，得到复合微藻营养液。
(2)改性坡缕石的制备
取坡缕石粉碎研磨后过60目尼龙筛，用超纯水洗去表面杂质后在50℃烘箱内烘干水分；进行高温煅烧，高温煅烧分为两段，先200℃煅烧3h，再400℃煅烧2h。得到改性坡缕石。
(3)微藻矿物有机肥的制备
按重量份计，将3份复合微藻营养液，6份改性坡缕石与5份的鸡粪混合，在30℃环境下发酵15d，制备得到微藻矿物有机肥。
实施例3
(1)多种微藻营养液的制备
分别取150mL蛋白核小球藻、鱼腥藻和小单歧藻培养基于250mL锥形瓶中，并在120℃灭菌锅内高温灭菌2h。培养基冷却后，在无菌操作台分别接种60mL蛋白核小球藻、鱼腥藻和小单歧藻，并调节pH值为7.5，进行微藻扩增培养。在微藻扩增培养中，保证每天12h的光照时间，光照强度2100Lux，并早中晚摇瓶3次(提供溶解氧)，培养3～5d，在紫外光线680nm下测得吸光度OD值在0.4～0.6时，按照蛋白核小球藻培养液、鱼腥藻培养液和小单歧藻培养液的体积比2:1.7:1的比例混合，得到复合微藻营养液。
(2)改性坡缕石的制备
取坡缕石粉碎研磨后过80目尼龙筛，用超纯水洗去表面杂质后在60℃烘箱内烘干水分；进行高温煅烧，高温煅烧分为两段，先200℃煅烧2h，再400℃煅烧3h。得到改性坡缕石。
(3)微藻矿物有机肥的制备
按重量份计，将3份复合微藻营养液，4份改性坡缕石与5份的鸡粪混合，在35℃环境下发酵7d，制备得到微藻矿物有机肥。
对比例1
同实施例2，区别仅在于，在步骤(1)中，按照蛋白核小球藻培养液、鱼腥藻培养液和小单歧藻培养液的体积比2.5:1.3:0.5的比例混合，得到复合微藻营养液。
对比例2
同实施例2，区别仅在于，在步骤(1)中，将小单歧藻替换为等量的螺旋藻(购自中国科学院淡水藻种库，编号为FACHB-971)。
对比例3
同实施例2，区别仅在于，在步骤(2)中，取坡缕石粉碎研磨后过60目尼龙筛，用超纯水洗去表面杂质后在50℃烘箱内烘干水分，备用。
对比例4
同实施例2，区别仅在于，在步骤(2)中，取坡缕石粉碎研磨后过60目尼龙筛，用超纯水洗去表面杂质后在50℃烘箱内烘干水分；进行高温煅烧，高温煅烧分为两段，先200℃煅烧3h，再600℃煅烧2h。得到改性坡缕石。
应用例
将实施例1-3及对比例1-4制备的微藻矿物有机肥应用于小白菜生产中，分为空白1组、空白2组、实验1组、实验2组、实验3组、对照1组、对照2组、对照3组和对照4组，采用相同的施肥模式和管理模式，区别在于：
空白1组不添加有机肥；
空白2组施加复合化肥，80kg/亩；
实验1组施加实施例1制备的微藻矿物有机肥，在小白菜种植前施用，80kg/亩；
实验2组施加实施例2制备的微藻矿物有机肥，在小白菜种植前施用，80kg/亩；
实验3组施加实施例3制备的微藻矿物有机肥，在小白菜种植前施用，80kg/亩；
对照1组施加对比例1制备的微藻矿物有机肥，在小白菜种植前施用，80kg/亩；
对照2组施加对比例2制备的微藻矿物有机肥，在小白菜种植前施用，80kg/亩；
对照3组施加对比例3制备的微藻矿物有机肥，在小白菜种植前施用，80kg/亩；
对照4组施加对比例4制备的微藻矿物有机肥，在小白菜种植前施用，80kg/亩。
对以上小白菜分组开展大棚种植实验，35d后对小白菜产生的气体进行收集，并测定其中的气体组成，测定结果见表1。
表1微藻矿物有机肥对小白菜温室气体排放影响
从表1中能够看出，使用实施例1-3和对比例1-4提供的微藻矿物有机肥施入土壤中，与化肥相比均能够降低白菜的三种主要温室气体的排放量，实验1-3组比对照1-4组的效果更加显著。
再经过30d后收割，对小白菜性状进行测定，测定结果见表2。
表2微藻矿物有机肥对小白菜的产量影响
| 处理 | 叶片生物量(g/cm2) | 株高(cm) |
| 空白1组 | 16.01±0.18 | 45.23 |
| 空白2组 | 18.05±0.42 | 50.31 |
| 实验1组 | 21.02±0.43 | 48.34 |
| 实验2组 | 23.31±0.18 | 53.74 |
| 实验3组 | 21.74±0.61 | 50.26 |
| 对照1组 | 20.23±0.52 | 45.14 |
| 对照2组 | 18.23±0.72 | 48.19 |
| 对照3组 | 18.17±0.22 | 47.15 |
| 对照4组 | 18.31±0.32 | 47.85 |
从表2中能够看出，使用实施例1-3提供的微藻矿物有机肥提供的微藻矿物有机肥施入土壤能够显著提高白菜的产量。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种微藻矿物有机肥的制备方法，其特征在于，包括将含有蛋白核小球藻、鱼腥藻和小单歧藻的复合微藻营养液与改性坡缕石和鸡粪混合，发酵，获得所述微藻矿物有机肥；
所述复合微藻营养液由蛋白核小球藻、鱼腥藻和小单歧藻分别经过扩增培养后，按体积比（1.5-2）：（1.5-2）：（0.8-1.2）混合制备；
所述扩增培养的条件为光照12h/d，pH值6.8-7.5，培养3-5d；
所述改性坡缕石由粉碎后的坡缕石经分段煅烧获得；所述粉碎后的坡缕石的粒径为40目-80目；
所述分段煅烧具体为先200℃煅烧2h，再400℃煅烧2h；
所述复合微藻营养液、改性坡缕石和鸡粪按质量比（1-3）：（3-6）：（5-8）混合。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述发酵的温度为25-35℃，发酵时间为7-15d。
3.一种如权利要求1或2所述的制备方法获得的微藻矿物有机肥。
4.如权利要求3所述的微藻矿物有机肥在减少土壤温室气体排放中的应用。
5.如权利要求3所述的微藻矿物有机肥在提高农作物产量中的应用。
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