CN115322049A

CN115322049A - 一种矿物生物复合菌肥及其制备方法

Info

Publication number: CN115322049A
Application number: CN202211154776.XA
Authority: CN
Inventors: 刘仁绿; 贺根和; 刘丹; 柳艳; 彭世星; 连茜; 王聚永; 章家梁
Original assignee: Jinggangshan University
Current assignee: Jinggangshan University
Priority date: 2022-09-21
Filing date: 2022-09-21
Publication date: 2022-11-11

Abstract

本发明属于复合肥技术领域，具体涉及一种矿物生物复合菌肥及其制备方法。本发明的技术方案是一种矿物生物复合菌肥，其制备原料包括以下重量份的成分：磷灰石30份，生物炭5～15份，硅藻土5～10份，石灰石2～10份，红糖5～15份，玉米淀粉10～30份，复合微生物菌液10～30份(菌液为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、或胶冻样类芽孢杆菌、或哈茨木霉中至少三种等比例配制得到)。本发明的复合生物菌肥，采用磷灰石尾矿为主要生产原料，作为微生物菌液的载体，钝化重金属镉，使得磷灰石尾矿变废为宝，同时负载的微生物菌液能够促进土壤有机质的分解和养分的转化，提高肥料的利用率，利于植物吸收，抑制病原菌的生长，从而达到提品增产的目的。

Description

一种矿物生物复合菌肥及其制备方法

技术领域

本发明属于复合肥技术领域，具体涉及一种矿物生物复合菌肥及其制备方法和应用。

背景技术

磷矿石是含磷的矿石，多产于沉积岩，也有产于变质岩和火成岩。除个别情况外，矿物中的磷总是以正磷酸盐形态存在，磷的主要矿物为磷灰石。2021年我国磷矿石产量为10289.9万吨，同比增长13.8％。然而在磷灰石开采的过程中，常年堆存的磷灰石尾矿不但浪费了大量宝贵的土地资源，还会破坏矿区的生态环境，影响矿区的地下水质，破坏景观等。磷是重要的化工原料，也是农作物生长的必要元素。磷灰石的传统处理方法为提取磷，制作磷肥，其提取磷肥时，浸取液无法全部回收，容易造成环境污染；而对于低品位的磷灰石尾矿往往作为废弃物。

磷灰石最常见的矿物种是氟磷灰石Ca₅(PO₄)₃F，其次有氯磷灰石Ca₅(PO₄)₃Cl、羟磷灰石(Ca₅(PO₄)₃(OH))、氧硅磷灰石Ca₅[(Ai,P,A)O₄]₃(O，OH，F)等。本专利所用磷灰石尾矿的化学成分为Ca₅(PO₄)₃(F，Cl，OH)，含量：CaO为39.87％，含P₂O₅为29.23％，含F为3.77％，含Cl为0.10％及其他元素(Si、Al、Mg)等；其中羟基磷灰石拥有良好的重金属吸附能力。磷灰石含有多种矿物元素成分，这些矿物成分，均是矿物肥料所需的元素成分，但是目前还未有将磷灰石及土壤常见改良剂生物炭、硅藻土石灰石用作矿物复合菌肥上的深入研究。

微生物菌液的恰当使用可以改善农作物品质、减少化肥用量、改善土壤、保护生态环境等。目前微生物菌液在各种作物和各类土壤上均有利用，其中枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌(又称钾细菌)、哈茨木霉的应用最为广泛，然而市场上多以单一菌剂产品为主，同时在实际的应用中由于缺少菌剂载体及营养物质等，菌株的定殖极慢，应用效果也不稳定。目前关于这些菌的复合菌剂产品的应用及其与磷灰石等矿物基载体的组配，未见相关应用报道。针对现有应用技术及产品的不足，急需研发新型的矿物基复合菌肥产品，推动其在污染修复、农业生态种植领域的进一步应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种矿物生物菌肥。

本发明的技术方案是一种矿物生物复合菌肥，其制备原料包括以下重量份的成分：磷灰石30份，生物炭5～15份，硅藻土5～10份，石灰石2～10份，红糖5～15份，玉米淀粉10～30份，菌液10～30份。

其中，所述菌液为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、或胶冻样类芽孢杆菌、或哈茨木霉中至少三种等比例配制得到。

本发明还提供了所述矿物生物复合菌肥的制备方法，包括如下步骤：备料，原材料粉碎，除菌液以外的配料混匀，烘干，陈化；所述备料为准备以下重量份的成分：磷灰石30份，生物炭5～15份，硅藻土5～10份，石灰石2～10份，红糖5～15份，玉米淀粉10～30份，菌液10～30份。

其中，所述原材料粉碎是指将磷灰石、石灰石通过破碎机破碎，得到初步粉料；再经球磨机精磨，最终粉碎至100～300目，得到载体粉料。

特别的，所述烘干温度为60～90℃。

具体的，所述陈化是指将菌液加入到经烘干得到的载体粉料中，在固定化池内的陈化36～72h，陈化温度为25-30℃。

本发明还提供了所述制备方法得到的矿物生物复合菌肥。

本发明还提供了矿物生物复合菌肥在土壤氨氮-重金属镉污染修复或百合栽培中的应用。

本发明的有益效果：1、本发明的复合生物菌肥，采用磷灰石为主要生产原料，使得原材料成本降低，从而降低了复合菌肥的生产成本，而且使得磷灰石变废为宝，能解决现有磷灰石堆积过多的现状，并且整个制备过程环保，不会产生二次污染物，且制备好的符合菌肥为粉料状，便于符合菌肥的包装、运输和施肥；

2、本发明所选用磷灰石的化学成分为Ca₅(PO₄)₃(OH)，可提供钙离子和磷离子，加入菌液后可转变为碳酸盐和磷酸盐；硅藻土主要成分为SiO₂，具有保湿补水、松散土层、增强菌液作用时间等功效；而添加的石灰石和生物炭可改善土壤的酸度，钝化重金属，而且添加到土壤中后，还可补充土壤中的微量元素；红糖和玉米淀粉可为菌液提供营养，增强菌液的定殖能力，促进土壤有机质的分解和养分的转化，提高肥料的利用率，抑制土传病害的发生，从而达到提质增效的目的。

3、本发明在菌液固定化过程中，地衣芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌，胶质杆菌或哈茨木霉菌可改变磷灰石中的结构，从而使得磷灰石内形成介孔和微孔结构，还可诱导次生矿物碳酸钙的形成，从而具有很大的比表面积，土壤中的水份则会进入到矿物介孔和微孔内，从而提高了该复合菌肥的保水性，而且介孔和微孔还能改善土壤的通气性，对重金属离子也具有很好的钝化作用，从而利于植物健康生长；此外这些菌株的施入还可抑制病原菌的生长，减少土传病害的发生，改善了土壤的生态***。

具体实施方式

实施例1原材料测定

经过XRD测试分析结果表明：原材料中磷灰石为羟基磷灰石，其化学成分为Ca₅(PO₄)₃(OH)；原材料中石灰石主要是方解石及少量白云石，其化学成分为CaCO₃、CaMg(CO₃)₂；原材料中硅藻土主要为石英，其化学成分为SiO₂；生物炭为市售生物质炭，主要由果壳600℃烧结2h制备得到，碳含量>93％，具有发育良好的介孔及微孔结构；红糖及玉米淀粉为工业级。菌液为枯草芽孢杆菌(CGMCC No.1.15792)、地衣芽孢杆菌(CGMCC No.24275)、或胶冻样类芽孢杆菌(CGMCC No.1.231)、或哈茨木霉(CGMCC No.3.17876)中至少三种等比例配制得到。

实施例2本发明矿物生物复合肥的制备

原料破碎：将原料通过破碎机破碎，得到粉料。原料破碎分为两个步骤，即粗碎和精磨，先进行粗碎，将原料通过粗破设备进行粗破，优选的，采用颗式破碎机进行粗破，得到颗粒状原料，粗碎的主要目的是将大块状的磷灰石原料进行破碎，破碎成颗粒状的原料，从而使得磷灰石能够进入到精磨设备中进行精磨，其次，将颗粒状的原料送至精磨设备中去进行研磨，优选的精磨设备为球磨机，得到载体粉料，通常情况下，通过球磨机磨好的粉料即为所需载体粉料，即球磨机精磨后的载体粉料粒度为100～300目，当然，在实际生产过程中，可以将球磨机磨好的载体粉料通过筛分机进行筛选，筛选出100～300目的载体粉料，然后大于300目的载体粉料，则再次进行球磨机进行研磨。

配料：磷灰石30份，生物炭15份，硅藻土10份，石灰石10份，红糖15份，玉米淀粉30份，复合菌液A(枯草芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌，胶冻样类芽孢杆菌等比例混合)30份。

混合：配好的原料(不含菌液)放入搅拌装置中，得到混合料，搅拌时，需要将配好的料进行充分混合。

成型：将混合料压制成长方体，便于混合料的运输，以及排放，特别是在加热设备中的放置。

烘干：将成型后的混合料放入烘干炉中进行烘干，其烘干温度为90℃。

陈化：向粉碎后的载体粉料添加30份菌液A，并在固定化池内进行陈化，陈化时间为36h，陈化温度30℃，通过菌液对磷灰石粉料的改性及次生矿物的合成，粉体具有很大的比表面积，而且粉体中还具有发育良好的介孔和微孔，从而便于菌剂的负载，最终得到固定化矿物生物复合菌肥。

实施例3本发明矿物生物复合肥的制备

原料破碎：将原料通过破碎机破碎，得到粉料。原料破碎分为两个步骤，即粗碎和精磨，先进行粗碎，将原料通过粗破设备进行粗破，优选的，采用颗式破碎机进行粗破，得到颗粒状原料，粗碎的主要目的是将大块状的磷灰石原料进行破碎，破碎成颗粒状的原料，从而使得磷灰石能够进入到精磨设备中进行精磨，其次，将颗粒状的原料送至精磨设备中去进行研磨，优选的精磨设备为球磨机，得到载体粉料，通常情况下，通过球磨机磨好的粉料即为所需载体粉料，即球磨机精磨后的粉料粒度为100～300目，当然，在实际生产过程中，可以将球磨机磨好的粉料通过筛分机进行筛选，筛选出100～300目的粉料，然后大于300目的粉料，则再次进行球磨机进行研磨。

配料：磷灰石30份，生物炭5份，硅藻土5份，石灰石2份，红糖5份，玉米淀粉10份，复合菌液B(枯草芽孢杆菌，地衣芽孢杆菌，哈茨木霉等比例混合)10份。

混合：将配好的料(不含菌液)放入搅拌装置中，得到混合料，搅拌时，需要将配好的料进行充分混合。

成型：将混合料通过成型机压制成长方体，便于混合料的运输，以及排放，特别是在加热设备中的放置。

烘干：将成型后的混合料放入烘干炉中进行烘干，其烘干温度为60℃。

陈化；在载体粉料中添加10份菌液B，并在固定化池内进行陈化，陈化时间为72h，陈化温度25℃，通过菌液对磷灰石粉料的改性及次生矿物的合成，粉体具有很大的比表面积，而且粉体中还具有发育良好的介孔和微孔结构，从而便于复合菌剂二的负载；最终得到固定化矿物生物复合菌肥。

实施例4本发明矿物生物复合肥的使用

将实施例2中的成品在赣南稀土矿区堆场土壤氨氮污染修复中的应用。具体的，将本发明的矿物复合菌肥应用于赣南稀土矿区堆场氨氮污染土壤(氨氮：200mg/kg)，设置添加量为0.2％的实验组，并与空白未使用本发明产品的对照组进行对比，每组设置6个平行盆栽试验，以黑麦草为种植对象。结果表明施加本产品1个月后，赣南稀土矿区堆场土壤中的氨氮含量可降低70％左右，效果显著。

实施例5本发明矿物生物复合肥的使用

将实施例2中的成品在赣南稀土矿区堆场土壤重金属污染修复中的应用。具体的，将本发明的矿物复合菌肥应用于赣南稀土矿区堆场重金属镉污染土壤(重金属镉：5mg/kg)，设置添加量为0.2％的实验组，并与空白未使用本发明产品的对照组进行对比，每组设置6个平行盆栽试验，以黑麦草为种植对象。土壤重金属镉有效态的测定参照GB/T23739-2009的方法，地上部植株体内(干重)的重金属镉离子含量采用ICP-MS法测定。结果表明施加本产品1个月后，赣南稀土矿区堆场土壤中的重金属镉有效态含量降低了50％左右，地上部植物重金属镉含量下降了70％左右，效果显著。

实施例6本发明矿物生物复合肥的使用

将实施例3中的成品在百合种植中的应用。具体的，设置本发明产品替代30％复合肥、本发明产品替代50％复合肥、常规复合肥增施30kg矿物复合肥及单独常规复合肥四种模式(每亩复合肥用量100公斤)，每个种植模式设置3个小区(0.5亩/区)，进行对比种植试验，通过比较叶片炭疽病病发程度(由于炭疽病具有传染性，因此只统计初期发病情况，后续会通过药物加以控制)、百合种球产量、百合种球斑点率评估矿物复合菌肥的效果。结果表明，第一种模式，相比常规复合肥模式百合病发减少20％左右，百合鳞片斑点减少10％左右，每亩百合可增产10％左右，成本相当，现场效果好。第二种模式，相比常规复合肥模式百合病发率减少30％左右，每亩百合产量略有下降，成本降低20％左右，百合鳞片斑点减少18％左右，品质提升显著。第三种模式百合病发减少25％左右，每亩百合可增产15％左右，百合鳞片斑点减少12％左右，品质提升显著。可见本发明产品在百合的种植产业中经济效益和生态效益显著，具有市场竞争力，适宜推广。

Claims

1.一种矿物生物复合菌肥，其特征在于，其制备原料包括以下重量份的成分：磷灰石30份，生物炭5～15份，硅藻土5～10份，石灰石2～10份，红糖5～15份，玉米淀粉10～30份，复合微生物菌液10～30份。

2.如权利要求1所述矿物生物复合菌肥，其特征在于，所述菌液为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌或哈茨木霉中至少三种等比例配制得到。

3.矿物生物复合菌肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：备料，原材料粉碎，除菌液以外的配料混匀，压制成型，烘干，陈化；所述备料为准备以下重量份的成分：磷灰石30份，生物炭5～15份，硅藻土5～10份，石灰石2～10份，红糖5～15份，玉米淀粉10～30份，菌液10～30份。

4.如权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述原材料粉碎是指将磷灰石通过破碎机破碎，得到初步粉料；再经球磨机精磨，最终粉碎至100～300目，得到载体粉料。

5.如权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述压制成型为立方体。

6.如权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述烘干温度为60～90℃。

7.如权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述陈化操作是：将菌液加入到经烘干得到的载体粉料中，在固定化池内的发酵36～72h。

8.如权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述陈化温度为25～30℃。

9.权利要求3～8任一项所述制备方法制备得到的矿物生物复合菌肥。

10.权利要求1、2或9所述矿物生物复合菌肥在土壤氨氮或重金属镉污染修复或百合提品增效栽培中的应用。