CN110078564A - 一种复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及盐碱地改良领域，具体涉及一种复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料及制备方法。改良肥料按重量份数计，盐碱地改良材料：包膜材料：复合微生物菌剂：氮肥：植物必须的中、微量元素按照1:0.001‑0.01:0.001‑0.01:0.1‑0.5:0.001‑0.01比例混合。本发明中的改良肥料能将中重度盐碱地土壤中的盐碱度控制在合理的范围内，使之既能降低土壤中的pH和碱化度，并且显著的提高酸性物质的释放时间，作用于作物的整个生育期，有效的减轻土壤返碱、返盐对作物造成的持续性伤害，保护作物在整个生长周期内不受盐害碱害，提高作物产量，同时，又能促进作物根系生长，健壮植株，显著增强抗病、抗旱、抗倒伏和促早熟的多种功能。

Description

一种复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料及制备方法

技术领域

本发明涉及盐碱地改良领域，具体涉及一种复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料及制备方法。

背景技术

耕地是人类赖以生存的基础和保障，牢牢守住耕地的18亿亩红线是新形势下粮食安全新战略的重要环节。我国盐碱地总面积约5.2亿亩，其中松嫩平原盐碱地面积约为5910万亩。内陆苏打盐碱地主要盐分为NaHCO₃和Na₂CO₃，土壤pH值8.0-10.2，严重地块达到10.5以上，因其土壤结构差、pH值和含盐量高、肥力缺乏等特点，使得作物生长受到了严重的制约。因此，改良和治理东北松嫩平原的盐碱地能够为国家提供大量的优质耕地资源，对国家粮食安全具有重大的战略意义。

目前，用于治理盐碱地的改良主要以化学改良和生物改良为主。化学改良方法主要是通过施用酸性物质、脱硫石膏、有机无机肥料等改良剂达到降低土壤pH值，电导率和含盐量等目的，进而改良土壤的理化性质，但对土壤微生物及作物根际环境改善并不明显。生物改良，主要是种植耐碱植物或者施用微生物肥料进行改良。这种改良方式成本低、投资小，但是对耐碱作物要求较高，且减小相对较慢。相关专利有CN101298563A:“重度苏打型盐碱地植树造林的土壤生物改良剂及植物方法”；CN105623672A“一种苏打型盐碱地土壤改良剂及其制备方法与应用”。

以上改良方法在一定程度上或者一段时间内能够达到改良的目的，但是单一的改良方法成本，同时其施用方法多为一次性施入土壤，不具有长效性，由于作物生长周期较长，上述改良方法可能会出现土壤返盐现象，作物后期生长造成了严重影响，从而影响作物产量。同时上述改良剂易吸湿结块，增加使用难度和成本难以大面积推广。因此有必要积极探索有效持久的内陆苏打盐碱地改良方法。

发明内容

本发明目的在于解决现有盐碱地改良剂不易施用，成本高，作用时间短等问题，通过包膜、造粒、改良技术复合等方式实现作物对养分速效和长效需求的问题，提供一种复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料及制备方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料，改良肥料按重量份数计，盐碱地改良材料：包膜材料：复合微生物菌剂：氮肥：植物必须的中、微量元素按照1:0.001-0.01:0.001-0.01:0.1-0.5:0.001-0.01比例混合。

所述盐碱地改良材料按重量分数计，酸性改良材料：草炭：腐殖酸：天然矿物按照1:0.1-0.2:0.5-0.1:0.1-0.2比例混合。

所述酸性改良材料将生物炭或磷矿粉浸泡于盐酸溶液中18-25h进行改性处理，改性处理后溶解于有机溶剂丙酮中，即得酸性改良材料；其中，生物炭或磷矿粉与盐酸溶液的体积比例为1:1.5-3.5；改性处理物：有机溶剂丙酮体积比为1:2-4；

所述天然矿物为脱硫石膏、沸石或者蛭石中的一种或几种。

所述包膜材料由包膜物质、吸附剂和粘结剂组成，其中包膜物质为水稻秸秆炭化后所得生物质炭粉，吸附剂为蒙脱石粉、凹凸棒粉和激活黏土中的一种或几种；粘结剂为改性玉米淀粉，其中，包膜物质：吸附剂：粘结剂按照4：1-1.5：1-1.5重量比混合。

所述包膜物质为水稻秸秆经自然干燥后进行切割，使其长度小于3cm,含水率小于20％，400-500℃条件下炭化2-3个小时，冷却至室温，磨碎过60目筛备用；

所述改性玉米淀粉是将50g玉米淀粉溶解于100mL水中，不断搅拌下加入浓硫酸催化，5min周加入5g高锰酸钾溶液氧化1h并不断搅拌，然后加入4g氢氧化钠糊化20min，加入1g硼砂交联15min，最后加入一定量的水充分搅拌后冷却得到改性玉米淀粉粘结剂。

所述的复合微生物菌剂为荧光假单胞菌、巨大芽孢杆菌和环状芽孢杆菌，体积比为1:1.5-2:1-1.5。每克所述混合菌剂中的微生物菌不低于10亿cfu。

所述的植物必需的中、微量元素为：钙、镁、硫、铁、硅、铜、锌、锰、硼、钼中的一种或几种；植物所必需的各中、微量元素钙、镁、硫、铁、硅、铜、锌、锰、硼、钼按重量份数比计＝1:0-0.5:0-0.1:0-0.03:0-0.01:0-0.01:0-0.01:0-0.01:0-0.01:0-0.005；

所述的氮肥为硫酸铵或者尿素中的一种。

一种复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料的制备方法，

1)将酸性改良材料、草炭、腐殖酸、天然矿物中的一种或几种与氮肥和植物必需的中、微量元素通过搅拌泵机械混拌均匀，搅拌时间15-20小时，而后造粒得粒径在2-2.8mm的盐碱地改良专用肥料颗粒；

2)将上述颗粒至于圆盘中，置于包膜机中预热至50-70℃，在雾化液的作用下转动圆盘，将水稻秸秆生物质炭粉和粘结剂于喷雾装置中雾化并喷涂在肥料颗粒表面，通风干燥至含水量低于15％，得到一次包膜肥料；

3)将复合微生物菌剂通过扑粉覆膜处理方式覆膜于一次包膜肥料表面，得到复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料。

与现有技术相比，本发明的优良效果如下：

本发明改良肥料能将中重度盐碱地土壤中的盐碱度控制在合理的范围内，使之既能降低土壤中的pH和碱化度，并且显著的提高酸性物质的释放时间，作用于作物的整个生育期，有效的减轻土壤返碱、返盐对作物造成的持续性伤害，保护作物在整个生长周期内不受盐害碱害，提高作物产量，同时，又能促进作物根系生长，健壮植株，显著增强抗病、抗旱、抗倒伏和促早熟的多种功能；具体为：

1.本发明改良肥料中酸性改良材料和包膜材料均为农业生产过程中的废弃材料，将废弃材料在缺氧条件下高温分解，研磨成粉末；其一方面既能解决农业垃圾问题，将土壤原有碳源归还给土壤，同时，其又能减少农业秸秆大量燃烧产生的环境污染问题和温室效应问题。

2.本发明改良肥料中酸性改良材料是以主要成分是磷酸钙的磷矿粉经酸处理后物质，将其施入土壤后慢慢分解变为水溶性磷能被作物吸收利用。改性后的材料比未改性前，具有了更大的比表面积，同时降低了物质本身的碱度，避免了施入土壤后对土壤结构和性质的改变。

3.本发明改良肥料中含草炭、腐殖质和天然矿物，这些改良材料的加入能够减低土壤pH，提高土壤有机质含量，改善土壤团聚体结构，并利用天然矿物中的钙离子置换盐碱地土壤中的钠离子，降低土壤盐害，进而使土壤质量得以快速提升。

4.本发明改良肥料中的包膜物质为水稻秸秆生物质炭粉不仅可以有效解决水稻秸秆处理处置难题和包膜材料的污染问题，而且可以有效改善内陆苏打盐碱土的土壤养分状况，在保证水稻稳产的情况下，显著降低农田化肥使用量，从而大幅度消减稻田土壤氮素养分流失和温室气体排放。

5.本发明复合微生物包膜型盐碱地改良肥料具有改良效果好、营养均衡、具有固氮、解磷、解钾的功能，同时有效活菌存活期长、肥效利用率高、产品质量稳定、显著改善土壤微生态环境的优异性能，是一种可达到减肥增效，绿色环保的长效型肥料。

6.本发明改良肥料将改良材料与中、微量元素相结合，既能起到改良碱性土壤，又能起到增肥增产的双重效果，同时两者的结合，使得调理剂和肥料不再各自施用，简化了农业操作规程，降低了劳动强度，易于盐碱地改良的技术推广和使用。

7.本发明改良肥料进行了造粒，包膜，既能解决改良剂不易撒施，也能解决改良剂作用时间短，后期返盐的问题。同时本产品具有成本低的特点，类似化学改良产品成本可达500-800元/亩，而该改良肥料所用的改良材料与包膜材料大部分为农业废弃物，同时添加了氮肥，中、微量元素和复合微生物菌剂，因其施用量小，成本为300-500元，起到了节约成本的目的。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售获得的常规产品。

本发明中的改良肥料能将中重度盐碱地土壤中的盐碱度控制在合理的范围内，使之既能降低土壤中的pH和碱化度，并且显著的提高酸性物质的释放时间，作用于作物的整个生育期，有效的减轻土壤返碱、返盐对作物造成的持续性伤害，保护作物在整个生长周期内不受盐害碱害，提高作物产量，同时，又能促进作物根系生长，健壮植株，显著增强抗病、抗旱、抗倒伏和促早熟的多种功能。

实施例1：

复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料，按照如下步骤制备：

1)首先将生物炭浸泡于盐酸溶液中，其中，生物炭与盐酸溶液体积比例为1:3.5，盐酸溶液浓度为0.025mol L^-1,浸泡时间25个小时，即得酸性改良材料，而后将酸性改良材料溶解于有机溶剂丙酮中，其中，酸性改良材料：有机溶剂丙酮体积比为1：2。

2)按重量份数计，100份酸性改良材料，10份草炭，10份腐殖质，10份蛭石，10份尿素，1份钙，0.5份镁，0.01份铁，0.05份锰，0.01份锌，0.01份硅，通过搅拌泵机械混拌均匀，搅拌时间15小时，搅拌功率7.5KW，放入滚动圆盘造粒机上，即得粒径在2-2.8mm的盐碱地改良专用肥料颗粒。

3)将上述颗粒至于圆盘中，置于包膜机中预热至70℃，在雾化液的作用下转动圆盘，将水稻秸秆生物质炭粉：蒙脱石粉：改性玉米淀粉按着4:1:1比例于喷雾装置中雾化并喷涂在肥料颗粒表面，通风干燥至含水量低于15％，得到一次包膜肥料；

4)将荧光假单胞菌、巨大芽孢杆菌、环状芽孢杆菌按体积比1:1.5:1混合均匀，得复合微生物菌剂；在包膜机上将微生物菌剂均匀地喷入到一次包膜肥料颗粒表面进行包膜，包膜时间为5-8分钟，

一次包膜肥料与微生物菌剂的重量比为80:1，得到复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料。

实施例2：

复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料，按照如下步骤制备：

1)首先将磷矿粉浸泡于盐酸溶液中，其中，磷矿粉与盐酸溶液体积比例为1:1.5，盐酸溶液浓度为0.005mol L^-1，浸泡时间20个小时，即得酸性改良材料，而后将酸性改良材料溶解于有机溶剂丙酮中，其中，酸性改良材料：有机溶剂丙酮体积比为1：2。

2)按重量份数计，将100份酸性改性材料，20份草炭，10份腐殖质，10份脱硫石膏，10份硫酸铵，1份钙，0.5份镁，0.02份铁，0.01粉硼，0.005份钼，0.01份硅，通过搅拌泵机械混拌均匀，搅拌时间20小时，搅拌功率7.5KW，放入滚动圆盘造粒机上，即得粒径在2-2.8mm的盐碱地改良专用肥料颗粒。

3)将上述颗粒至于圆盘中，置于包膜机中预热至70℃，在雾化液的作用下转动圆盘，将水稻秸秆生物质炭粉：凹凸棒粉：改性玉米淀粉按着4:1:1比例于喷雾装置中雾化并喷涂在肥料颗粒表面，通风干燥至含水量低于15％，得到一次包膜肥料。

4)将荧光假单胞菌、巨大芽孢杆菌、环状芽孢杆菌按重量比1:2:1混合均匀，得复合微生物菌剂；在包膜机上将微生物菌剂均匀地喷入到一次包膜肥料颗粒表面进行包膜，包膜时间为5-8分钟，一次包膜肥料与微生物菌剂的重量比为90:1，得到复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料。

对比1：

包膜型长效盐碱地改良肥料，按照如下步骤制备：

1)首先将生物炭浸泡于盐酸溶液中，其中，生物炭与盐酸溶液体积比例为1:3.5，盐酸溶液浓度为0.025mol L^-1,浸泡时间25个小时，即得酸性改良材料，而后将酸性改良材料溶解于有机溶剂丙酮中，其中，酸性改良材料：有机溶剂丙酮体积比为1：2。

2)按质量份数计，将100份酸性改性材料，10份草炭，10份腐殖质，10份蛭石，10份尿素，1份钙，0.5份镁，0.01份铁，0.05份锰，0.01份锌，0.01份硅，通过搅拌泵机械混拌均匀，搅拌时间15小时，搅拌功率7.5KW，放入滚动圆盘造粒机上，即得粒径在2-2.8mm的盐碱地改良专用肥料颗粒。

3)将上述颗粒至于圆盘中，置于包膜机中预热至70℃，在雾化液的作用下转动圆盘，将水稻秸秆生物质炭粉：蒙脱石粉：改性玉米淀粉按着4:1:1比例于喷雾装置中雾化并喷涂在肥料颗粒表面，通风干燥至含水量低于15％，得到一次包膜肥料。

对比2：

复合微生物型盐碱地改良肥料，按照如下步骤制备：

1)首先将磷矿粉浸泡于盐酸溶液中，其中，磷矿粉与盐酸溶液体积比例为1:1.5，盐酸溶液浓度为0.005molL^-1，浸泡时间20个小时，即得酸性改良材料，而后将酸性改良材料溶解于有机溶剂丙酮中，其中，酸性改良材料：有机溶剂丙酮体积比为1：2。

2)按质量份数计，将100份酸性改性材料，20份草炭，10份腐殖质，10份脱硫石膏，10份硫酸铵，1份钙，0.5份镁，0.02份铁，0.01粉硼，0.005份钼，0.01份硅，通过搅拌泵机械混拌均匀，搅拌时间20小时，搅拌功率7.5KW，放入滚动圆盘造粒机上，即得粒径在2-2.8mm的盐碱地改良专用肥料颗粒。

3)将荧光假单胞菌、巨大芽孢杆菌、环状芽孢杆菌按重量比1:2:1混合均匀，得复合微生物菌剂；在包膜机上将微生物菌剂均匀地喷入到一次包膜肥料颗粒表面进行包膜，包膜时间为5-8分钟，一次包膜肥料与微生物菌剂的重量比为90:1，得到复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料。

应用例

复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料田间效果验证：

将上述制备获得的盐碱地土壤改良肥料于2018年分别在吉林省抚远县、黑龙江省肇源县盐碱地进行田间效果验证，试验作物为水稻。盐碱地土壤改良肥料的施用方法为水稻种植前撒施，翻耕平整土地后灌水泡天，以备水稻插秧，每亩施用改良肥料50-100kg。分别以空白(不施用改良肥料)、施入对比1(不加菌)或对比2(不添加包膜材料)作为对照组，实验组施入上述实施例得到的改良肥料，试验设计以及结果见表1，表2所示。

表1吉林省扶余县盐碱地田间试验数据

表2黑龙江省龙江县盐碱地区田间试验数据

注：土壤碱化度＝土壤交换性钠/阳离子交换量*100％

由表1和2中可以看出，试验区耕作一季后，土壤pH持续下降，与空白相比pH值最高下降两个单位，碱化度下降30-60％，同时作物生长后期没有返盐现象，水稻移苗存活率达到95％，水稻产量增产幅度达到10-15倍，均优于空白产品；与对比产品相比，实施例改良肥料显著降低土壤pH、碱化度，增加了水稻移苗存活率和作物产量，对于盐碱地土壤改良和增产起到显著效果。其中对比产品1中所用的改良肥料的改良材料、氮肥和中、微量元素以及包膜工艺与实施例1改良肥料完全相同，仅相差一个微生物复合菌剂，对比产品2改良肥料的改良材料、氮肥和中、微量元素以及微生物复合菌剂与实施例2改良肥料完全相同，仅相差一个包膜层，但是改良效果与作物产量与实施例效果相差很大；而本发明实施例肥料中加入微生物复合菌剂和植物生长所需要的中、微量元素，可以为植物生长提供良好的养分环境，在增加产量的同时，又能促进作物根系生长，健壮植株，显著增强抗病、抗旱、抗倒伏和促早熟的多种功能；此外，将盐碱地改良肥料进行包膜处理，可以增加盐碱地改良肥料酸性物质的释放时间，降低土壤pH，延长作用效果，保护作物在整个生长周期内不受盐害碱害。与比对产品相比，主要是本发明所述的盐碱地改良肥料，通过造粒、包膜、化学改良和生物改良复合等方式解决了不易施用，作用时间短等问题，同时实现了作物对养分速效和长效需求的问题。

Claims (9)

1.一种复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料，其特征在于：改良肥料按重量份数计，盐碱地改良材料：包膜材料：复合微生物菌剂：氮肥：植物必须的中、微量元素按照1:0.001-0.01:0.001-0.01:0.1-0.5:0.001-0.01比例混合。

2.按权利要求1所述的复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料，其特征在于：所述盐碱地改良材料按重量分数计，酸性改良材料：草炭：腐殖酸：天然矿物按照1:0.1-0.2:0.5-0.1:0.1-0.2比例混合。

3.按权利要求2所述的复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料，其特征在于：所述酸性改良材料将生物炭或磷矿粉浸泡于盐酸溶液中18-25h进行改性处理，改性处理后溶解于有机溶剂丙酮中，即得酸性改良材料；其中，生物炭或磷矿粉与盐酸溶液的体积比例为1:1.5-3.5；改性处理物：有机溶剂丙酮体积比为1:2-4。

4.按权利要求2所述的复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料，其特征在于：所述天然矿物为脱硫石膏、沸石或者蛭石中的一种或几种。

5.按权利要求1所述的复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料，其特征在于：所述包膜材料由包膜物质、吸附剂和粘结剂组成，其中包膜物质为水稻秸秆炭化后所得生物质炭粉，吸附剂为蒙脱石粉、凹凸棒粉和激活黏土中的一种或几种；粘结剂为改性玉米淀粉，其中，包膜物质：吸附剂：粘结剂按照4：1-1.5：1-1.5重量比混合。

6.按权利要求5所述的复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料，其特征在于：所述包膜物质为水稻秸秆经自然干燥后进行切割，而后于400-500℃条件下炭化2-3个小时，冷却至室温，磨碎过筛备用；所述改性玉米淀粉是将玉米淀粉氧化、糊化处理。

7.按权利要求1所述的复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料，其特征在于：所述的复合微生物菌剂为荧光假单胞菌、巨大芽孢杆菌和环状芽孢杆菌，体积比为1:1.5-2:1-1.5。每克所述混合菌剂中的微生物菌不低于10亿cfu。

8.按权利要求1所述的复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料，其特征在于：所述的植物必需的中、微量元素为：钙、镁、硫、铁、硅、铜、锌、锰、硼、钼中的一种或几种；植物所必需的各中、微量元素钙、镁、硫、铁、硅、铜、锌、锰、硼、钼按重量份数比计＝1:0-0.5:0-0.1:0-0.03:0-0.01:0-0.01:0-0.01:0-0.01:0-0.01:0-0.005；

所述的氮肥为硫酸铵或者尿素中的一种。

9.一种权利要求1所述的复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料的制备方法，其特征在于：

1)将酸性改良材料、草炭、腐殖酸、天然矿物中的一种或几种与氮肥和植物必需的中、微量元素通过搅拌泵机械混拌均匀，搅拌时间15-20小时，而后造粒得粒径在2-2.8mm的盐碱地改良专用肥料颗粒；

2)将上述颗粒至于圆盘中，置于包膜机中预热至50-70℃，在雾化液的作用下转动圆盘，将将水稻秸秆生物质炭粉：粘结剂：吸附剂按着4:1-1.5:1-1.5比例于喷雾装置中雾化并喷涂在肥料颗粒表面，通风干燥至含水量低于15％，得到一次包膜肥料；

3)将复合微生物菌剂通过扑粉覆膜处理方式覆膜于一次包膜肥料表面，得到复合微生物包膜型长效盐碱地改良肥料。