CN106278580A

CN106278580A - 一种水溶性复合微生物肥料及其制备方法

Info

Publication number: CN106278580A
Application number: CN201610639949.5A
Authority: CN
Inventors: 张六六; 夏森玉; 丁亚欣; 程海波; 陈旭; 吴媛
Original assignee: JIANGSU LUCKER BIO-ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: JIANGSU LUCKER BIO-ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2017-01-04

Abstract

本发明涉及一种水溶性复合微生物肥料及其制备方法，水溶性复合微生物肥料包含胶冻样芽孢杆菌NK‑BM（Bacillus mucilaginosus）和枯草芽孢杆菌NK‑BS（Bacillus subtilis）两种菌种，并采用葡萄糖为辅料经造粒制得，胶冻样芽孢杆菌NK‑BM（Bacillus mucilaginosus）和枯草芽孢杆菌NK‑BS（Bacillus subtilis）的有效活菌数比例为1:0.5~2混合，胶冻样芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌的有效活菌数均为1~5×10⁸ cfu/g，制备时首先将胶冻样芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌的发酵菌液按比例混合制成混合菌液，然后采用沸腾制粒机将混合菌液与葡萄糖颗粒进行沸腾造粒。本发明制备方法简单，步骤易于操作，制备得到的水溶性复合微生物肥料适合多种施肥模式，如撒播和喷施，使用后能够增加土壤肥力、促进作物增产、提高作物抗病能力、改善土壤性质、减少化肥的使用量。

Description

一种水溶性复合微生物肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水溶性复合微生物肥料及其制备方法，属于生物复合肥料制备技术领域。

背景技术

微生物肥料是一类以微生物生命活动及其代谢产物导致农作物得到特定肥料效应的微生物活体制品，是我国发展绿色可持续农业不可或缺的产品，具有良好的应用价值和经济社会效益。目前，微生物肥料产品主要有农用微生物肥料、复合微生物肥料及生物有机肥三大类。其中复合微生物肥料是将两种或两种以上土壤功能性微生物进行科学复配而成一类菌肥，在农业种植过程中具有更好的应用效果。研究表明，微生物肥料在提高农作物产量与品质，净化与修复土壤，保护土壤生态环境，降低农作物病害发生，提高化肥利用率，培肥力地，抑制农作物对硝态氮、重金属、农药的吸收等方面具有重要作用。复合微生物肥料是一种成本低、使用方便及无公害的绿色生物肥料，适合大面积的推广使用，可以在一定程度上代替普通化学肥料，以减少化肥带来的土壤板结、肥力下降、环境污染等一系列问题。因此，科学合理地施用复合微生物肥料，可以改善土壤环境，提高桃果产品品质，减少农田污染，节约成本、经济施肥，发展生态农业。

然而，现有的微生物肥料产品大都以草炭、细土等不溶性惰性载体为辅料，这些产品在实际使用过程中存在诸多问题：(1)仅适用于拌肥或拌种，不仅混合均匀性差，其中的活菌还易受到化肥及种衣剂抑制作用，造成肥效下降；(2)搅拌过程人力成本高，不适合大规模种植的要求；(3)施肥模式单一，仅适合撒播，不可用于喷施。我国耕地面积分布广大，土壤环境、气候条件呈多样性，造成各个地区的施肥模式存在显著差异，从而不利于此类产品的大规模推广应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的微生物肥料在使用中肥效较差，施肥模式单一且不利于大规模推广应用的问题，提供了一种水溶性复合微生物肥料及其制备方法，制备方法简单步骤易于操作，制备得到的水溶性复合微生物肥料适合多种施肥模式，应用范围广。

本发明采用如下技术方案：一株胶冻样芽孢杆菌NK-BM(Bacillusmucilaginosus)，已于2016年5月4日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，简称CGMCC，保藏编号为CGMCC No.12230。

一种水溶性复合微生物肥料，包含胶冻样芽孢杆菌NK-BM(Bacillusmucilaginosus)和枯草芽孢杆菌NK-BS(Bacillus subtilis)两种菌种，并采用葡萄糖为辅料经造粒制得，所述胶冻样芽孢杆菌NK-BM(Bacillus mucilaginosus)和枯草芽孢杆菌NK-BS(Bacillus subtilis)的有效活菌数比例为1:0.5～2，所述胶冻样芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌的有效活菌数均为1～5×10⁸cfu/g。

一种水溶性复合微生物肥料的制备方法，包括如下步骤：

(1)胶冻样芽孢杆菌发酵产物的制备：将胶冻样芽孢杆菌菌株从斜面接种至摇瓶培养基内活化培养10～12h，按1.5～2％的接种量接种至种子罐内培养12～16h，将获得的种子液按1～1.2％的接种量接种至生产发酵罐内；发酵条件为转速150～200r/min，溶氧＞10％，发酵pH值为6.5～7.5；发酵36～48h，获得胶冻样芽孢杆菌发酵产物，所述胶冻样芽孢杆菌发酵产物的菌含量为2～4×10¹⁰cfu/mL；

(2)枯草芽孢杆菌发酵产物的制备：将枯草芽孢杆菌菌株从斜面接种至摇瓶培养基内活化培养8～12h，按1.5～2％的接种量接种至种子罐内培养8～12h得到种子液，将种子液按1～1.2％的接种量接种至生产发酵罐内，发酵条件为：转速150～200r/min，溶氧＞8％，发酵pH为6.5～7.5；发酵24～36h，得到枯草芽孢杆菌发酵产物，所述枯草芽孢杆菌发酵产物的菌含量为3～5×10¹⁰cfu/mL；

(3)将枯草芽孢杆菌发酵产物与胶冻样芽孢杆菌发酵产物按有效活菌数比为1:0.5～2混合复配，制成混合菌液；

(4)采用沸腾制粒机将混合菌液与葡萄糖颗粒进行沸腾造粒，混合菌液与葡萄糖按V:W比为1:20～50混合，制成大小为1.2～4.5mm的肥料颗粒。

进一步的，所述步骤(1)中摇瓶培养基的配方为：蔗糖10～15g/L、(NH₄)₂SO₄15～20g/L、MgSO₄ 5～10g/L、K₂HPO₄ 20～25g/L、酵母膏2～5g/L、FeCl₃ 0.05～0.1g/L、CaCO₃ 1～5g/L、淀粉20～30g/L，培养基初始pH值为7.0～7.5。

进一步的，所述步骤(1)中发酵罐的培养基的配方为：红糖2～4g/L、淀粉10～15g/L、黄豆粉1～2g/L、酵母膏0.3～0.5g/L、(NH₄)₂SO₄ 2～2.5g/L、KH₂PO₄2～5g/L、MgSO₄ 0.5～1g/L、CaCO₃ 0.1～0.2g/L和FeCl₃ 0.01～0.05g/L，培养基初始pH值为7.0～7.5。

进一步的，所述步骤(2)中摇瓶培养基的配方为：葡萄糖10～15g/L、蛋白胨8～10g/L、NaCl 5～10g/L、CaCO₃ 0.5～1g/L，培养基初始pH为7.0～7.5。

进一步的，所述步骤(2)中发酵罐的培养基配方为：红糖10～15g/L、淀粉2～2.5g/L、豆粕12～15g/L、麸皮1～2g/L、酵母膏1～2g/L、KH₂PO₄ 2～3g/L、K₂HPO₄ 1～2g/L、CaCO₃0.5～1g/L、MgSO₄ 0.5～1g/L、CaCl₂ 0.5～1g/L、MnSO₄0.2～0.5g/L、FeCl₃ 0.01～0.05g/L和EDTA 0.01～0.1g/L，培养基初始pH值为7.0～7.5。

进一步的，所述步骤(4)中沸腾制粒机的送风温度为50～60℃，出风温度为40～50℃，风量为2000～3000m³/h，造粒时间为20～30min。

本发明制备方法简单，步骤易于操作，制备得到的水溶性复合微生物肥料在使用过程中的有益效果为：(1)促进土壤水稳性团聚体形成，增强土壤有机胶体含量，破环土壤毛细现象，有效缓解土壤板结，调节土壤容重，增加孔隙度；分解土壤中的矿物磷钾硅，释放速效磷钾及游离硅，提高土壤肥力；

(2)对由重茬引起的黑根、烂根、根腐、枯萎、死苗等现象具有极佳的效果；

(3)代替一定量的传统氮磷钾肥的使用，一般可减少30～50％的化肥使用量，增强作物自身免疫力，减少化学农药的使用，降低农作物有害物质及农残；

(4)产生生态位竞争效应，减少病原菌数量；产生多粘杆菌素一类物质，对植物病原菌有一定抑制作用，可改善根际微生物组成，减少病菌侵染率；提高土壤游离硅的含量，使植物的蜡质层增厚，提高植物的非特异性免疫能力和保水能力。产生生长素类和赤霉素等物质，对作物产生刺激作用，促进作物生长，增强了植株抗逆性和固氮能力；

(5)应用范围广，可适合目前国内绝大多数施肥模式，纯生物制剂，无毒、无害，使用安全方便。

生物材料样品保藏：一株胶冻样芽孢杆菌NK-BM(Bacillus mucilaginosus)，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，简称CGMCC，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏日期2016年3月21日，保藏编号为CGMCCNo.12230。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一：一种水溶性复合微生物肥料的制备方法：

(1)活化菌种

首先制备胶冻样芽孢杆菌NK-BM(CGMCC No.12230)、枯草芽孢杆菌NK-BS(市售)两种微生物的保藏斜面，用接种环挑取1环菌体，分别接种至各自的摇瓶培养基中，整个过程需要无菌操作。按以下条件活化菌株：

(2)制备发酵种子液

采用100L发酵***制备发酵种子液，分别配制上述两种微生物的种子培养基，加入100L发酵罐内，装液量为70％，灭菌，冷却至室温。将活化后的菌液按2％的接种量，分别接种至上述种子培养基中，按各自的培养条件培养至对数期，制成发酵种子液。两种微生物的种子培养基及发酵条件如下：

(3)液态发酵

采用1t发酵***进行两种微生物的液态发酵生产，分别配制两种微生物的发酵培养基，加入1t发酵罐内，装液量为70％，灭菌，冷却至室温。按1.2％的接种量，将制备好的发酵种子液分别接种至上述各自的发酵培养基中，按各自发酵条件培养至稳定期，收集发酵液。两种微生物的发酵培养基与种子培养基相同，发酵条件如下：

对收集的发酵液进行含菌量的检测，分别稀释至2×10¹⁰cfu/mL左右，将两种菌液按有效活菌数比1:0.5的比例混合，制成混合菌液。

(4)沸腾制粒

采用沸腾制粒机，将混合菌液与规格为80目的葡萄糖粉按1:20(V:W)的比例进行造粒。制粒过程中，控制送风温度为60℃，出风温度为50℃，风量为3000m³/h，每批次造粒时间为30min。按此方法制得产品，采用平板稀释计数法检测产品中的有效活菌数，最终产品菌含量的终浓度≥2×10⁸cfu/g。

实施例二：

(1)活化菌种

制备胶冻样芽孢杆菌NK-BM(CGMCC No.12230)、枯草芽孢杆菌NK-BS(市售)两种微生物的保藏斜面，用接种环挑取1环菌体，分别接种至各自的摇瓶培养基中，整个过程需要无菌操作。按以下条件活化菌株：

(2)制备发酵种子液

(3)液态发酵

采用1t发酵***进行两种微生物的液态发酵生产，分别配制两种微生物的发酵培养基，加入1t发酵罐内，装液量为70％，灭菌，冷却至室温。按1％的接种量，将制备好的发酵种子液分别接种至上述各自的发酵培养基中，按各自发酵条件培养至稳定期，收集发酵液。两种微生物的发酵培养基与种子培养基相同，发酵条件如下：

对收集的发酵液进行含菌量的检测，分别稀释至2×10¹⁰cfu/mL，将两种菌液按有效活菌数比为1:1的比例混合，制成混合菌液。

(4)沸腾制粒

采用沸腾制粒机，将混合菌液与规格为80目的葡萄糖粉按1:20(V:W)的比例进行造粒。制粒过程中，控制送风温度为55℃，出风温度为45℃，风量为2500m³/h，每批次造粒时间为25min。按此方法制得产品，采用平板稀释计数法检测产品中的有效活菌数，最终产品菌含量的终浓度≥2×10⁸cfu/g。

实施例三：

(1)活化菌种

(2)制备发酵种子液

(3)液态发酵

对收集的发酵液进行含菌量的检测，分别稀释至2×10¹⁰cfu/mL，将两种菌液按有效活菌数比1:2的比例混合，制成混合菌液。

(4)采用沸腾制粒机，将混合菌液与规格为80目的葡萄糖粉按1:20(V:W)的比例进行造粒。制粒过程中，控制送风温度为60℃，出风温度为50℃，风量为2000m³/h，每批次造粒时间为20min。按此方法制得产品，采用平板稀释计数法检测产品中的有效活菌数，最终产品菌含量的终浓度≥2×10⁸cfu/g。

具体应用：以马铃薯为试验对象，研究本发明制备得到的水溶性复合微生物肥料在马铃薯增产、品质提高及土壤改良方面的作用。

供试作物：马铃薯，品种为克新。

试验地点：黑龙江省齐齐哈尔市克山县克山农场。

试验设计：分别设4个处理，重复3次(实施例1～3中各样品分别试验)，随机区组排列，处理1的每个试验小区的面积为20m²，处理2～4的小区面积为1亩，并按下表中的肥料施用量进行实验。

表1 试验小区安排

处理	肥料种类及用量(每亩)
		1	CK
2	尿素20kg、普钙20kg、50％硫酸钾10kg
		3	复合微生物肥料5kg
4	复合微生物肥料10kg

试验过程：处理1仅按1000kg/亩的用量施用生物有机肥，处理2、3、4分别将表1中各对应的肥料量与1000kg/亩的生物有机肥混合，将混合后的肥料顺播种沟条施或穴施在种薯块上，然后覆土。

试验时间：2015年5月13日施肥，2015年10月6日测产。

检测指标：检测分为两个方面，一个是测定马铃薯的经济性状及产量，经济性状包括株高、地下茎长、分支数、分株数、茎粗、单株块茎数及单株薯重等，产量按试验小区面积换算成亩产量。另一个是马铃薯的品质，分别检测薯块中维生素C、还原糖、粗蛋白及淀粉含量，比较各处理之间的马铃薯品质，各指标均为重复实验的平均值。

田间管理：试验期间，各处理组间病虫害防治、灌溉、除草、追肥等其他田间管理一切照常进行。试验期间定期观察马铃薯的长势情况。

试验结果：

(1)不同处理对马铃薯经济性状及产量的影响

如下表2所示，马铃薯的经济性状调查结果表明，施用复合微生物肥料的处理组(处理3、处理4)较普通化学肥料组(处理2)和对照组(处理)，其马铃薯具有更好的经济性状，并且施用量越大，马铃薯的长势越好。施用10kg/亩复合微生物肥料(处理4)后，其株高、茎粗、单株块茎数及单株薯重分别比普通化学肥料组(处理2)增加了3.3cm、2.8mm、1.1个和173.6g。

在马铃薯的产量方面，施用普通化学肥料与复合微生物肥料均可使马铃薯产量增加。但是亩产量上，施用复合微生物肥料的处理组要比普通化学肥料的处理组有明显提高，其中施用10kg/亩的复合微生物肥料处理组(处理4)最高，其亩产量为1504kg，较普通化学肥料组(处理2)提高了255.9kg、增产20.5％。

表2 不同处理对马铃薯经济性状及产量的影响

(2)不同处理对马铃薯品质的影响

表3为各个不同处理对马铃薯品质的影响，结果表明施用本发明制备的复合微生物后，马铃薯的品质有明显上升，具体表现为：与普通化学肥料组(处理2)相比，复合微生物肥料组(处理3、处理4)的马铃薯块在维生素C、还原糖、和淀粉的含量方面有明显提高，其中关于马铃薯品质最重要的指标—淀粉的含量由13.74％提高到了16.95％，增加了3.21％。

表3 不同处理对马铃薯品质的影响

(3)土壤改良

分别测定了施肥前及测产前土壤样品的容重、有机质、全氮、速效磷、速效钾的含量等土壤指标，调查施肥前后土壤指标的变化情况如下表4所示。结果表明，施用复合微生物肥料之后，土壤性状及肥力的指标得到了一定程度的改善。具体表现为：

土壤容重可直接反映出土壤的物理性状，施用肥料前，试验田土壤的容重为0.93g/cm³，对照组和施入普通化学肥料组后，土壤容重相对于施肥前并没有出现较大的改变，而施用本发明的复合微生物肥料的处理组(处理3、处理4)的土壤容重出现了一定的增加，使得该区域的土壤更适合农作物的生长，表明复合微生物肥料在改善土壤物理性质方面具有一定的作用。

对各处理组土壤肥力测定，结果表明施用本发明的复合微生物肥料后，土壤中的有机质、速效磷、速效钾均有不同程度的增加，原因主要是复合微生物肥料内含有可以高效解磷解钾的微生物，施用后可分解土壤中的矿物磷、钾变为速效磷和速效钾，便于作物利用，同时微生物在土壤中的生长繁殖活动改善了土壤的生物多样性，使得土壤中的有机质有所增加。

表4 土壤改良调查结果

Claims

1.一株胶冻样芽孢杆菌NK-BM（Bacillus mucilaginosus），已于2016年5月4日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，简称CGMCC，保藏编号为CGMCCNo.12230。

2.一种水溶性复合微生物肥料，其特征在于：包含胶冻样芽孢杆菌NK-BM（Bacillusmucilaginosus）和枯草芽孢杆菌NK-BS（Bacillus subtilis）两种菌种，并采用葡萄糖为辅料经造粒制得，所述胶冻样芽孢杆菌NK-BM（Bacillus mucilaginosus）和枯草芽孢杆菌NK-BS（Bacillus subtilis）的有效活菌数比例为1:0.5~2，所述胶冻样芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌的有效活菌数均为1~5×10⁸ cfu/g。

3.权利要求1所述的水溶性复合微生物肥料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）胶冻样芽孢杆菌发酵产物的制备：将胶冻样芽孢杆菌菌株从斜面接种至摇瓶培养基内活化培养10~12 h，按1.5~2%的接种量接种至种子罐内培养12~16 h，将获得的种子液按1~1.2%的接种量接种至生产发酵罐内，发酵条件为转速150~200 r/min，溶氧＞10%，发酵pH值为6.5~7.5，发酵36~48 h，获得胶冻样芽孢杆菌发酵产物，所述胶冻样芽孢杆菌发酵产物的菌含量为2~4×10¹⁰ cfu/mL；

（2）枯草芽孢杆菌发酵产物的制备：将枯草芽孢杆菌菌株从斜面接种至摇瓶培养基内活化培养8~12 h，按1.5~2%的接种量接种至种子罐内培养8~12 h得到种子液，将种子液按1~1.2%的接种量接种至生产发酵罐内，发酵条件为转速150~200 r/min，溶氧＞8%，发酵pH为6.5~7.5；发酵24~36 h，得到枯草芽孢杆菌发酵产物，所述枯草芽孢杆菌发酵产物的菌含量为3~5×10¹⁰ cfu/mL；

（3）将枯草芽孢杆菌发酵产物与胶冻样芽孢杆菌发酵产物按有效活菌数比为1:0.5~2混合复配，制成混合菌液；

（4）采用沸腾制粒机将混合菌液与葡萄糖颗粒进行沸腾造粒，混合菌液与葡萄糖按V:W比为1:20~50混合，制成大小为1.2~4.5 mm的肥料颗粒。

4.如权利要求3所述的水溶性复合微生物肥料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中摇瓶培养基的配方为：蔗糖 10~15 g/L、(NH₄)₂SO₄ 15~20 g/L、MgSO₄ 5~10 g/L、K₂HPO₄20~25 g/L、酵母膏 2~5 g/L、FeCl₃ 0. 05~0. 1 g/L、CaCO₃ 1~5 g/L、淀粉 20~30 g/L，培养基初始pH值为7.0~7.5。

5.如权利要求3所述的水溶性复合微生物肥料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中发酵罐的培养基的配方为：红糖2~4 g/L、淀粉10~15 g/L、黄豆粉1~2 g/L、酵母膏0.3~0.5 g/L、(NH₄)₂SO₄ 2~2.5 g/L、KH₂PO₄ 2~5 g/L、MgSO₄ 0.5~1 g/L、CaCO₃ 0.1~0.2 g/L和FeCl₃ 0.01~0.05 g/L，培养基初始pH值为7.0~7.5。

6.如权利要求3所述的水溶性复合微生物肥料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中摇瓶培养基的配方为：葡萄糖 10~15 g/L、蛋白胨 8~10 g/L、NaCl 5~10 g/L、CaCO₃ 0.5~1 g/L，培养基初始pH为7.0~7.5。

7.如权利要求3所述的水溶性复合微生物肥料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中发酵罐的培养基配方为：红糖10~15 g/L、淀粉2~2.5 g/L、豆粕12~15 g/L、麸皮1~2 g/L、酵母膏1~2 g/L、KH₂PO₄ 2~3 g/L、K₂HPO₄ 1~2 g/L、CaCO₃ 0.5~1 g/L、MgSO₄ 0.5~1 g/L、CaCl₂ 0.5~1 g/L、MnSO₄ 0.2 ~0.5 g/L、FeCl₃ 0.01~0.05 g/L和EDTA 0.01~0.1 g/L，培养基初始pH值为7.0~7.5。

8.如权利要求3所述的水溶性复合微生物肥料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中沸腾制粒机的送风温度为50~60℃，出风温度为40~50℃，风量为2000~3000 m³/h，造粒时间为20~30 min。