一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料及製備方法與流程
2023-05-29 13:40:31
本發明屬於肥料領域，具體涉及一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料及製備方法。
背景技術：
微生物肥料又稱生物肥料、菌肥或接種劑，是一類以微生物生命活動及其產物導致農作物得到特定肥料效應的微生物活體製品。微生物肥料在培肥地力、提高化肥利用率、抑制農作物對硝態氮、重金屬、農藥的吸收，淨化和修復土壤，降低農作物病害發生，促進農作物秸稈腐熟利用，保護農田環境以及提高農作物產品品質和食品安全方面表現了不可替代的作用，是農業生產與生態環境同步可持續發展的關鍵。
菌種是微生物肥料產品的核心，也是產品效果的關鍵。然而，單一的肥料微生物菌種往往只能提供單一養分或單一功能，在農業生產實踐中，氮磷鉀及其他中量元素需要平衡協調供應，因此，多菌種復配是微生物肥料研究的基礎問題之一。
中國專利申請103613441 A，公開了一種複合微生物肥及其製備方法，該複合微生物肥通過將糖蜜、麩皮、甘蔗濾泥、煙粉、麥飯石、腐熟菌、固氮解磷解鉀菌種及膨潤土於發酵罐發酵30天後，收集溼菌體，再將溼菌體高溫滅菌，經造粒及乾燥而得，在高溫滅菌的過程中，固氮解磷解鉀菌種也同時被滅活，因此，所製得的微生物肥不含固氮解磷解鉀菌種等有益微生物，產品自身不具備固氮解磷解鉀的功效。中國專利申請1331061 A，公開了一種具有固氮解磷解鉀功能的微生物肥料，該微生物肥料功能菌為浸麻芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、膠質芽孢桿菌，具有固氮、解磷、解鉀及促進植株生長的功效，但該微生物肥料沒有添加抑制植株病原菌生長繁殖的微生物，不能直接有效防控植株病害。
技術實現要素：
本發明的目的在於，為滿足市場需求，解決上述技術缺陷，提供一種具有固氮解磷解鉀和抗病功效的液體微生物肥料及其製備方法。
本發明通過以下技術方案來實現：
一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料，由下列微生物發酵液的體積份組成：褐球固氮菌1～10份、膠凍樣芽胞桿菌3～30份、解磷巨大芽孢桿菌1～10份、解澱粉芽孢桿菌1～10份、枯草芽孢桿菌1～10份、光合細菌0.5～5份、細黃鏈黴菌1～10份；
優選地，一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料，由下列微生物發酵液的體積份組成：褐球固氮菌3～8份、膠凍樣芽胞桿菌9～24份、解磷巨大芽孢桿菌3～8份、解澱粉芽孢桿菌3～8份、枯草芽孢桿菌3～8份、光合細菌1.5～4份、細黃鏈黴菌3～8份；
優選地，一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料，由下列微生物發酵液的體積份組成：褐球固氮菌6份、膠凍樣芽胞桿菌18份、解磷巨大芽孢桿菌6份、解澱粉芽孢桿菌6份、枯草芽孢桿菌6份、光合細菌3份、細黃鏈黴菌6份；
優選地，一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料，所述光合細菌選自沼澤紅假單胞菌、加墨紅假單胞菌或球形紅假單胞菌中的一種或幾種。
優選地，一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料，應用於水稻、蔬菜、瓜果、菸草、棉花、花卉、中草藥的種植。
本發明所述各功能菌作用機理如下：
褐球固氮菌：褐球固氮菌屬於自身固氮菌，是一類能在土壤中獨立進行專性好氧固氮活動的細菌，在微生物肥料方面有重要的利用價值。褐球固氮菌可以通過固氮作用顯著增加土壤有機質和全氮含量，改善土壤理化性質，增強植株根際土壤細菌群落總代謝活性和群落功能多樣性，促進植株生長，改善蔬菜品質。其作用機制包括：(1)褐球固氮菌代謝產物可以促進土壤其他有益微生物類群的生長；(2)褐球固氮菌可以促進植物根系生物量提高和根系分叉數目增多，進而使得根系活力增加，根系分泌物增多(如糖類、胺基酸和多種微量元素)，加速土壤養分轉化。此時，根際微域環境中其他細菌可利用的生存附著空間(植物根系)和能量物質(植物殘體或者根系分泌物、菌絲分泌的蛋白類物質)顯著提高，從而細菌數量增加，活性增強。
膠凍樣芽胞桿菌：膠凍樣芽胞桿菌，俗稱鉀細菌，亦稱矽酸鹽細菌，是農田中常見的一種土壤細菌，其作為植物根際促生菌對磷鉀礦物有利用和分解能力，能夠釋放鉀素，增加土壤速效磷、鹼解氮和速效鉀的含量，增強土壤酶活性，從而改善土壤微生態環境，利於有益微生物和植株的生長。膠凍樣芽胞桿菌還可產生有機酸、胺基酸、激素等物質，促進植株生長，有效提高植株品質。
解磷巨大芽孢桿菌：解磷巨大芽孢桿菌是一種解磷促鉀細菌，可產生延胡索、乳酸、羥基乙酸、和琥珀酸等有機酸，這些有機酸能夠降低pH值，與鋁、鐵、鎂、鈣等離子結合，溶解難溶性的磷酸鹽，對卵磷脂、土壤中植物無法直接利用的吸附態有機磷、無機磷有明顯的分解作用，並能提高土壤肥力，促進作物的增產；與固氮菌混合培養時對固氮具有增效作用。
解澱粉芽孢桿菌：解澱粉芽孢桿菌是一種與枯草芽孢桿菌親緣性很高的細菌，在其自身的生長過程中可以產生一系列的代謝產物，部分活性物質可以有效抑制植物病原菌的生長繁殖，如低分子量抗生素以及抗菌蛋白或多肽等；部分活性物質可以顯著促進植物生長，如赤黴素、吲哚乙酸、細胞分裂素等。其次，解澱粉芽孢桿菌還可通過營養和空間競爭抑制植物病原菌的生長繁殖。研究表明，解澱粉芽孢桿菌能夠有效抑制黑麴黴、稻瘟病菌、水稻紋枯病菌、苦瓜枯萎病菌、尖孢鐮刀菌等多種植物病害，具有廣闊的應用前景。
枯草芽孢桿菌：枯草芽孢桿菌是一種嗜溫性的好氧產芽孢的革蘭氏陽性杆狀細菌，能夠產生耐熱、耐旱、抗紫外線和有機溶劑的內生孢子。枯草芽孢桿菌通過成功定殖至植物根際、體表或體內，與病原菌競爭植物周圍的營養，分泌抗菌物質以抑制病原菌生長，同時誘導植物防禦系統抵禦病原菌入侵，從而達到生防的目的。枯草芽孢桿菌主要可以抑制由絲狀真菌等植物病原菌所引起的多種植物病害，包括根部病害、枝幹病害、葉、花部病害和收穫後果品病害，是一種理想的生防微生物。
光合細菌：光合細菌的代謝產物營養豐富，富含各種B族維生素、促生長因子、輔酶Q和抗病毒因子等生理活性物質，能激活蔬菜細胞的活性，提高光合作用能力。據報導光合細菌對作物的根有保護作用，並且有利於有益微生物的生長，抑制腐敗菌的生長，提高土壤肥力，從而提高蔬菜產量和品質。光合細菌還可以把硝酸鹽作為電子受體，通過硝酸還原酶和亞硝酸還原酶的作用，把硝酸鹽還原成胺基酸或氮氣釋放出來，從而降低蔬菜中的硝酸鹽含量。其次，光合細菌與褐球固氮菌的固氮活性具有協同效應。光合細菌促使褐球固氮菌產生能分泌到細胞外的代謝物，這種代謝物又反過來影響褐球固氮菌，從而使其固氮活性提高。
細黃鏈黴菌：細黃鏈黴菌是一種典型的放線菌，能產生紡錘菌素、螺旋黴素，抑制革蘭氏陽性及陰性細菌、酵母菌、絲狀真菌的生長繁殖。研究表明，細黃鏈黴菌對苜蓿霜黴病、白粉病、褐斑病、根腐病等農作物病原菌顯示出很好的防治效果，常用於農業上防病保苗；細黃鏈黴菌還可用作菌肥，轉化土壤中氮磷元素，提高土壤肥力，並有刺激作物生長的作用。
一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料的製備方法，包括以下步驟：
(1)分別將褐球固氮菌、膠凍樣芽胞桿菌、解磷巨大芽孢桿菌、解澱粉芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、光合細菌和細黃鏈黴菌的母種接種於一級培養基進行培養，獲得一級菌種；
(2)分別將上述一級菌種接種於二級培養基進行培養，獲得二級菌種；
(3)分別將上述二級菌種接種於發酵培養基進行培養，獲得發酵菌液；
(4)將各發酵菌液按比例混勻既得液體微生物肥料。
本發明所述各功能菌培養條件及方法如下(各培養基成分以質量百分比計)：
褐球固氮菌
一級培養
一級培養基：蔗糖1.5％，磷酸二氫鉀0.05％，碳酸鈣0.05％，硫酸鎂0.05％，氯化鈉0.02％，瓊脂3％，餘量為水，pH 7.0-7.2。培養溫度25-27℃，培養時間2-3天。
二級培養
二級培養基：蔗糖1.5％，磷酸二氫鉀0.05％，碳酸鈣0.05％，硫酸鎂0.05％，氯化鈉0.02％，餘量為水，pH 7.0-7.2。培養溫度25-27℃，培養時間3-5天。
發酵培養
發酵培養基：醋酸鈉0.5％，蛋白腖0.5％，氯化鈉0.05％，磷酸氫二鉀0.05％，碳酸鈉0.05％，硫酸鎂0.05％，餘量為水，pH 7.0-7.2。培養溫度25-27℃，培養時間3-5天。
膠凍樣芽胞桿菌
一級培養
一級培養基：蔗糖1.5％，磷酸二氫鉀0.05％，碳酸鈣0.05％，硫酸鎂0.05％，氯化鈉0.02％，酵母膏0.05％，瓊脂3％，餘量為水，pH 7.0。培養溫度25-27℃，培養時間2-3天。
二級培養
二級培養基：蔗糖1.5％，磷酸二氫鉀0.05％，碳酸鈣0.05％，硫酸鎂0.05％，氯化鈉0.02％，酵母膏0.05％，餘量為水，pH 7.0。培養溫度25-27℃，培養時間3-5天。
發酵培養
發酵培養基：醋酸鈉0.5％，蛋白腖0.5％，氯化鈉0.05％，磷酸氫二鉀0.05％，碳酸鈉0.05％，硫酸鎂0.05％，餘量為水，pH 7.0。培養溫度25-27℃，培養時間5-7天。
解磷巨大芽孢桿菌
一級培養
一級培養基：馬鈴薯20％，葡萄糖2％，瓊脂2％，餘量為水，pH 7.0。培養溫度25-27℃，培養時間2-3天。
二級培養
二級培養基：馬鈴薯20％，葡萄糖2％，餘量為水，pH 7.0。培養溫度25-27℃，培養時間3-5天。
發酵培養
發酵培養基：醋酸鈉0.5％，蛋白腖0.5％，氯化鈉0.05％，磷酸氫二鉀0.05％，碳酸鈉0.05％，硫酸鎂0.05％，餘量為水，pH 7.0。培養溫度25-27℃，培養時間5-7天。
解澱粉芽孢桿菌
一級培養
一級培養基：牛肉膏0.3％，蛋白腖1％，氯化鈉0.5％，瓊脂2％，餘量為水，pH 7.0。培養溫度25-27℃，培養時間2-3天。
二級培養
二級培養基：牛肉膏0.3％，蛋白腖1％，氯化鈉0.5％，餘量為水，pH 7.0。培養溫度25-27℃，培養時間3-5天。
發酵培養
發酵培養基：醋酸鈉0.5％，蛋白腖0.5％，氯化鈉0.05％，磷酸氫二鉀0.05％，碳酸鈉0.05％，硫酸鎂0.05％，餘量為水，pH 7.0。培養溫度25-27℃，培養時間5-7天。
枯草芽孢桿菌
一級培養
一級培養基：牛肉膏0.3％，蛋白腖1％，氯化鈉0.5％，瓊脂2％，餘量為水，pH 7.0。培養溫度25-27℃，培養時間2-3天。
二級培養
二級培養基：牛肉膏0.3％，蛋白腖1％，氯化鈉0.5％，餘量為水，pH 7.0。培養溫度25-27℃，培養時間3-5天。
發酵培養
發酵培養基：醋酸鈉0.5％，蛋白腖0.5％，氯化鈉0.05％，磷酸氫二鉀0.05％，碳酸鈉0.05％，硫酸鎂0.05％，餘量為水，pH 7.0。培養溫度25-27℃，培養時間5-7天。
光合細菌
一級培養
一級培養基：酵母膏0.5％，蛋白腖0.5％，碳酸鈉0.05％，氯化鈉0.05％，磷酸氫二鉀0.05％，硫酸鎂0.05％，餘量為水，pH 6-10。光照強度3000-4000勒克斯，培養溫度28-35℃，培養時間6-8天。
二級培養
二級培養基：酵母膏0.5％，蛋白腖0.5％，碳酸鈉0.05％，氯化鈉0.05％，磷酸氫二鉀0.05％，硫酸鎂0.05％，檸檬酸鐵銨0.1％，餘量為水，pH 6-10。光照強度3000-4000勒克斯，培養溫度28-35℃，培養時間5-7天。
發酵培養
發酵培養基：醋酸鈉0.5％，蛋白腖0.5％，氯化鈉0.05％，磷酸氫二鉀0.05％，碳酸鈉0.05％，硫酸鎂0.05％，餘量為水，pH 7-8。
將二級培養菌種接種種子罐，光照強度3000-4000勒克斯，培養溫度26-35℃，培養時間6-8天；之後再接種於發酵罐培養2-3天，培養條件同上。
細黃鏈黴菌
一級培養
一級培養基：酵母膏0.5％，蛋白腖0.5％，氯化鈉0.05％，磷酸氫二鉀0.05％，硫酸鎂0.05％，碳酸鈉0.05％，瓊脂2％，餘量為水，pH7.0-7.4。培養溫度28-32℃，培養時間5-7天。
二級培養
二級培養基：酵母膏0.5％，蛋白腖0.5％，氯化鈉0.05％，磷酸氫二鉀0.05％，硫酸鎂0.05％，碳酸鈉0.05％，檸檬酸鐵銨0.1％，餘量為水，pH 7.0-7.4。培養溫度28-32℃，培養時間5-7天。
發酵培養
發酵培養基：葡萄糖1-3％，酵母汁1-2％，磷酸二氫鉀0.01-0.05％，氯化鈉0.02-0.05％，硫酸亞鐵0.001-0.005％，餘量為水，pH 7.0-7.4。培養溫度28-32℃，培養時間5-7天。
本發明所述各功能菌培養未記載事項，均以現有技術的手段進行。
本發明的有益效果：
1、本發明選用的褐球固氮菌可以通過固氮作用顯著增加土壤有機質和全氮含量，改善土壤理化性質；膠凍樣芽胞桿菌對磷鉀礦物有利用和分解能力，能夠釋放鉀素，增加土壤速效磷、鹼解氮和速效鉀的含量；解磷巨大芽孢桿菌對卵磷脂、土壤中植物無法直接利用的吸附態有機磷、無機磷有明顯的分解作用；光合細菌能激活植物細胞的活性，提高植株光合作用能力，且對作物的根有保護作用，四者相互協調，共同作用，可以顯著改善土壤理化性質，促進土壤養分的轉化，提高土壤肥力，為植物提供氮、磷、鉀元素，促進植物生長，提高蔬菜產量和品質，同時克服了化肥的過量施用和不平衡施肥造成的弊端；
2、本發明選用的細黃鏈黴菌、解澱粉芽孢桿菌及枯草芽孢桿菌可以分泌抗菌物質，有效抑制植物病原菌的生長繁殖，對苜蓿霜黴病、白粉病、褐斑病、根腐病、黑麴黴、稻瘟病、水稻紋枯病、苦瓜枯萎病等多種植物病害具有顯著防效，是理想的生防生物；
3、本發明選用褐球固氮菌、膠凍樣芽胞桿菌、解磷巨大芽孢桿菌、解澱粉芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、光合細菌和細黃鏈黴菌作為微生物肥料的主要功能菌群，所得產品不僅具有顯著的固氮解磷解鉀及抗病功效，還可以增強土壤細菌群落總代謝活性和群落功能多樣性，改善土壤微生態環境，促進土壤有益微生物的生長繁殖，抑制病原菌的生長，是綠色農業、有機農業的理想肥料，在農業可持續發展中有著廣闊前景。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
實施例1
一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料，各發酵菌液的體積按體積份計為：褐球固氮菌10份、膠凍樣芽胞桿菌3份、解磷巨大芽孢桿菌10份、解澱粉芽孢桿菌10份、枯草芽孢桿菌1份、光合細菌5份、細黃鏈黴菌1份；
實施例2
一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料，各發酵菌液的體積按體積份計為：褐球固氮菌8份、膠凍樣芽胞桿菌9份、解磷巨大芽孢桿菌8份、解澱粉芽孢桿菌8份、枯草芽孢桿菌3份、光合細菌4份、細黃鏈黴菌3份；
實施例3
一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料，各發酵菌液的體積按體積份計為：褐球固氮菌6份、膠凍樣芽胞桿菌18份、解磷巨大芽孢桿菌6份、解澱粉芽孢桿菌6份、枯草芽孢桿菌6份、光合細菌3份、細黃鏈黴菌6份；
實施例4
一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料，各發酵菌液的體積按體積份計為：褐球固氮菌1份、膠凍樣芽胞桿菌30份、解磷巨大芽孢桿菌1份、解澱粉芽孢桿菌1份、枯草芽孢桿菌10份、光合細菌0.5份、細黃鏈黴菌10份；
實施例5
一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料，各發酵菌液的體積按體積份計為：褐球固氮菌3份、膠凍樣芽胞桿菌24份、解磷巨大芽孢桿菌3份、解澱粉芽孢桿菌3份、枯草芽孢桿菌8份、光合細菌1.5份、細黃鏈黴菌8份；
上述實施例1～5，一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料的製備方法，包括以下步驟：
(1)分別將褐球固氮菌、膠凍樣芽胞桿菌、解磷巨大芽孢桿菌、解澱粉芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、光合細菌和細黃鏈黴菌的母種接種於一級培養基進行培養，獲得一級菌種；
(2)分別將上述一級菌種接種於二級培養基進行培養，獲得二級菌種；
(3)分別將上述二級菌種接種於發酵培養基進行培養，獲得發酵菌液；
(4)將各發酵菌液按比例混勻既得液體微生物肥料。
實驗例1
本發明的一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料技術指標的測定
1、試驗目的：檢測本發明的一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料中有效活菌數、雜菌率、pH。
2、檢測樣品：按上述實施例1～5製備的一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料樣品。
3、檢測方法：按照微生物肥料的國家標準(GB20287-2006)檢測。
4、檢測結果：檢測結果如下表1所示。
表1技術指標測定結果
5、結論
經檢測，本發明的一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料符合微生物肥料國家標準，且實施例3中所含有的有效活菌數最高，為4.3億/毫升，雜菌率最低，為3.7％。
實驗例2
本發明的一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料對農作物病原菌的抑制作用
1、試驗目的：通過在室內離體條件下，採用菌絲生長抑制法，檢測該產品對5種供試農作物病原菌的抑制作用。
2、檢測樣品：按上述實施例1～5製備的一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料樣品。
3、測定方法與步驟：
在室內採用菌絲生長抑制法檢測對5種供試農作物病原菌的抑制作用，將樣品稀釋成30、60、90、120倍，每一平皿內加入1mL稀釋樣品和9mL土豆培養基搖勻，再把培養好的病原菌用直徑5mm的打孔器打成菌落塊放入上述平皿中央，以加與樣品等量無菌水為對照，每一濃度重複3次，放入26-28℃恆溫培養箱培養66-70h，計算菌絲生長抑制率。
4、測定結果：檢測結果如下表2所示。
表2對供試農作物病原菌的抑制作用
5、結論
經檢測，實施例3對5種供試農作物病原菌的抑制率最高，表明實施例3為本發明一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料的最佳配方。在實施例3中，當樣品稀釋30、60、100倍時，對番茄灰黴病菌的抑制率為100％；當樣品稀釋30、60倍時，對蕹菜根腐病菌、草莓白粉病菌的抑制率為100％；當樣品稀釋30倍時，對水稻稻瘟病菌的抑制率為100％，對黃瓜枯萎病菌的抑制率為77.8％。
實驗例3
本發明的一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料對番茄農藝性狀及產量的影響
1、試驗設計
供試作物為番茄，品種為「迪瑞」，種植密度為3000株/畝；共設兩個處理，3次重複，小區面積為20m2，隨機區組排列。各處理設置如下：
處理A：習慣施肥，複合肥(N-P2O5-K2O＝15-15-15)50kg/畝；
處理B：按上述實施例3製備的液體肥料3kg/畝進行灌根，複合肥(N-P2O5-K2O＝15-15-15)50kg/畝。
2、施肥時間與方法
在整地施底肥時，按每畝50kg複合肥施入供試土壤中，然後起壟。選取長勢均勻一致的健壯苗統一定植，定植2周後，將處理B按每畝3kg灌施具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料。試驗田其他的基肥、追肥、灌溉、及其他田間管理等條件均一致。
3、試驗調查
於番茄盛收期測定其株高、莖粗、單株坐果數、單果重和產量，樣品採集為每小區調查20～30株，取平均值。
4、試驗結果：結果如下表3所示。
表3對番茄農藝性狀及產量的影響
5、結論
通過對番茄主要農藝性狀和產量的調查統計可知，施用本發明的一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料使番茄的農藝性狀顯著改善，產量顯著增加。與習慣施肥相比，處理B株高、莖粗、單株坐果數、單果重和產量分別增加15.8％、11.6％、28％、4.9％、10.89％，說明本發明的一種具有固氮解磷解鉀功效的液體微生物肥料中所含的有益微生物能夠較全面的提供番茄生長所需的養分，促進番茄的生長，使番茄農藝性狀明顯改善，產量顯著增加。