本發(fā)明涉及一種肥料，具體涉及一種生物磷鉀肥及其制備方法。

背景技術(shù)：

耕地長期耕種，其中的磷、鉀等元素會被植物吸收，隨著植物的收獲離開耕地，導致可直接被植物吸收利用的磷、鉀含量不斷下降，因此需要不斷的向土壤中施肥?，F(xiàn)有的普通化肥長期使用，化肥中的一些重金屬、硝酸鹽等在土壤中不斷累積，會導致土壤質(zhì)量的下降，影響在土壤中種植的作物的品質(zhì)，為保證作物的正常生長追加施肥，造成惡性循環(huán)，破壞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。但事實上，土壤中還含有大量的磷鉀是不能直接被植物吸收的，如果能將這部分磷鉀充分利用，可以大大降低使用普通化肥對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的破壞。生物有機肥是利用微生物將礦石或土壤中植物所需要的元素轉(zhuǎn)化成可以被植物吸收的形式，可以克服使用普通化肥對作物的品質(zhì)以及土壤質(zhì)量的不利影響，因此研制出一種生物磷鉀肥對農(nóng)業(yè)發(fā)展會有很大的促進作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種生物磷鉀肥及其制備方法，解決使用普通化肥造成土壤中重金屬、硝酸鹽等沉積的問題。

為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種生物磷鉀肥的制備方法，包括預處理、生物發(fā)酵、發(fā)酵后處理，其中，

預處理：將油菜秸稈、草炭烘干并粉碎，將磷礦、鉀礦和腐殖酸分別粉碎；

生物發(fā)酵：將預處理后的油菜秸稈、草炭、磷礦、鉀礦和腐殖酸與微生物種子液均勻混合得到混合物A，將混合物A堆捂后自然發(fā)酵，至物料變?yōu)榛液诤稚吹蒙镉袡C磷鉀肥基質(zhì)；

發(fā)酵后處理：將微生物種子液與生物有機磷鉀肥基質(zhì)混合均勻，得到生物磷鉀肥。

在生物有機肥中接入可以溶磷、解鉀的細菌，施入土壤中后還可以經(jīng)過增殖并與其他土壤微生物協(xié)同作用，將礦石中的磷、鉀分解釋放，植物秸稈、草炭中含有的大量有機磷化合物也能轉(zhuǎn)換成能被植物有效利用的形式，供給作物吸收。相比于普通化肥的加工方法，該種生物肥料的加工方式對環(huán)境的影響更小，且使用生物磷鉀肥不但不會對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，而且還可以培肥土地，減少農(nóng)藥用量。因為在生物有機肥中含有多種特效菌，在其生長繁殖過程中能分泌出多種抗生素以及植物生長激素，不但能抑制植物病原微生物的活動，起到防治植物病害的作用，而且能刺激作物生長，使其根系發(fā)達，促進葉綠素、蛋白質(zhì)和核酸的合成，提高作物的抗逆性。

作為優(yōu)選的，所述原料預處理是分別將磷礦、鉀礦粉碎至≤400目，將油菜秸稈粉碎至長度≤5cm，腐植酸粉碎至粒徑≤0.45mm，草炭粉碎至≤0.45mm。將原料粉碎，使微生物和其他原料均勻混合，充分發(fā)酵。

作為優(yōu)選的，將所述混合物A堆捂后自然發(fā)酵20-25天，當溫度升至60-64℃時進行翻堆操作。發(fā)酵時間短其中的磷鉀鐵不能充分溶出，發(fā)酵時間過長影響生物磷鉀肥的生產(chǎn)效率，此外，其中的有害菌也會隨著發(fā)酵的進行不斷生長，影響生物磷鉀肥的品質(zhì)。

作為優(yōu)選的，所述生物發(fā)酵步驟中油菜秸稈、草炭、腐植酸、鉀礦、磷礦按質(zhì)量比 10：5-7：1-3：1-3：1-3混合。根據(jù)植物的需要和各原料中微量元素的含量，選擇合適的配比，最大限度的促進植物生長。

作為優(yōu)選的，所述微生物種子液包括溶磷菌、解鉀菌和嗜鐵菌。主要滿足作物對磷、鉀和鐵的需要。

作為優(yōu)選的，篩選所述溶磷菌、解鉀菌和產(chǎn)嗜鐵菌的步驟包括：

（1）制備樣品稀釋溶液：取選擇含有溶磷菌、解鉀菌或產(chǎn)嗜鐵菌的土壤10g與 100mL 無菌水混合，靜置 20min 后，以 200rpm 在振蕩培養(yǎng)箱中充分振蕩 30min使細胞分散，上層清液為菌懸液母液，然后將母液稀釋成10^-4、10^-5、10^-6稀釋度的樣品溶液；（2）倒平板：將培養(yǎng)基，在121℃滅菌15-30 min后冷卻至60℃，倒平板；（3）涂布：取10^-4、10^-5、10^-6三個稀釋度的樣品溶液各100μL，均勻的涂布于培養(yǎng)基表面；（4）培養(yǎng)：將涂有菌液的平板在 28-37℃恒溫培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)5-8天。（5）初步篩選：將平板上各菌落的暈圈與菌落直徑比按從大到小排列，取直徑比最大的5-20株，利用平板劃線法分離純化，將獲得的菌株接種至 LB 斜面培養(yǎng)基，置于4℃冰箱內(nèi)保藏。（6）接種培養(yǎng)：將初步篩選得到的菌株分別接種至培養(yǎng)基，使菌種含量為10¹¹個/g,在37℃ 200rpm 條件下振蕩培養(yǎng)。（7）測量：以不接菌種的培養(yǎng)基為對照，每隔8h用原子吸收分光光度計測定不同菌株發(fā)酵液內(nèi)可溶性鉀、磷或鐵的含量，測定3-5次，向發(fā)酵液中加入甘油，使甘油的體積分數(shù)為20%，置于-20℃冰箱內(nèi)保藏保存。

所選擇的曲靖地區(qū)的土壤是曲靖產(chǎn)煙地區(qū)的土壤，其中含有的溶磷菌的溶磷能力、解鉀菌的解鉀能力和嗜鐵菌的產(chǎn)嗜鐵素的能力都比較強。使用時根據(jù)測定發(fā)酵液內(nèi)可溶性鉀、磷或鐵的含量，根據(jù)使用需要優(yōu)選可溶性鉀、磷或鐵含量較高的發(fā)酵液作為制備微生物種子液的原料。

作為優(yōu)選的，篩選所述溶磷菌使用的培養(yǎng)基的制備方法是：將5g葡萄糖、5g Ca₃(PO₄)₂、0.25g MgCl₂?6H₂O、0.25 g MgSO₄·7H₂O、0.2g KCl、0.1g (NH₄)₂SO₄和17g瓊脂混合，用去離子水定容至1000mL，PH為6.8-7.2；

篩選所述解鉀菌使用的培養(yǎng)基為亞力山鮑羅夫培養(yǎng)基；

篩選所述嗜鐵菌使用的培養(yǎng)基的制備方法是：分別取2mL 1mmol/L的CaCl₂:溶液、2mL 1mmol/L的MgSO₄·7H₂O溶液、60mL的10%的酸水解酪蛋白溶液混合，加入生物緩沖液Pipes，調(diào)pH6.8-7.0，用去離子水定容到1000mL，加入20g瓊脂粉均勻混合；其中所述10%的酸水解酪蛋白溶液混合前在121攝氏度條件下單獨滅菌15min。

溶磷菌在培養(yǎng)基上會產(chǎn)生透明圈，將各菌株的透明圈與菌落直徑比（D/d）按從大到小排列，優(yōu)選D/d較大的菌株，其具有穩(wěn)定溶解磷酸三鈣的能力。其中，透明圈大于10mm的主體菌屬均為Bacillus，其溶磷能力較強，除Bacillus以外，溶磷能力較強的菌種還包括Lysinibacillus。

解鉀菌在培養(yǎng)基上也會產(chǎn)生透明圈，將各菌株的透明圈與菌落直徑比（D/d）按從大到小排列，優(yōu)選D/d較大的菌株，本方案中培養(yǎng)解鉀菌主要為芽孢桿菌屬（Bacillus）細菌，篩選出的每株菌株的解鉀量在2.31-4.22mg/L范圍內(nèi)。

將10^-4、10^-5、10^-6三個稀釋度的樣品溶液各100μL接種在CAS檢測平板上，將各嗜鐵菌株的透明圈與菌落直徑比（D/d）按從大到小排列，優(yōu)選D/d較大的菌株。

作為優(yōu)選的，所述微生物種子液中溶磷菌、解鉀菌和嗜鐵菌的個數(shù)比為1：2-3：1.5-2。根據(jù)各菌種溶磷、解鉀、解鐵的能力以及作物對這些元素的需要，選擇相應的濃度，其中任何一種細菌過多或過少都會造成植物營養(yǎng)不均衡，影響植物正常生長且過剩的元素造成資源的浪費。

作為優(yōu)選的，所述混合物A中各種細菌總含量≥1×10¹¹個/g，所述生物磷鉀肥中各種細菌總含量≥1×10¹⁰個/g。細菌含量過低轉(zhuǎn)化的元素不能滿足作物生長的需要，若細菌含量過高，可能會影響細菌自身的生長或轉(zhuǎn)化的營養(yǎng)物質(zhì)過剩造成資源的浪費。

一種根據(jù)生物磷鉀肥，其中鐵磷鉀三種元素的質(zhì)量分數(shù)為6-8%、有機質(zhì)含量為45％。其中包含植物生長所必須的一些元素，且生物磷鉀肥中的含有豐富的有機質(zhì)，可以提高土壤的保肥能力和緩沖性能，改善土壤理化性質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少是如下之一：

1）生物有機磷鉀肥所含微生物菌能有效溶磷、解鉀，可大幅度提高肥料利用率。特別是含天然礦物鉀，屬于能夠被植物根系吸收的可溶性鉀（K₂O）養(yǎng)分，可有效提高作物的含鉀量，結(jié)合解鉀微生物可提高鉀肥利用率，能提高鉀肥肥效并具有長效供鉀能力，不易被淋水流失，持續(xù)使用后增產(chǎn)增收。

2）增強活性節(jié)約用肥。所含發(fā)酵腐植酸、氨基酸，能刺激作物體內(nèi)各種酶的活性，增加土壤有益微生物活動，促進作物新陳代謝；可增加土壤有機質(zhì)含量，改善土壤理化性質(zhì)，培肥地力，提高土壤保水保肥性能。復合微生物菌群在土壤中的快速繁殖，增加土壤通透性，增強土壤保水保肥能力，促進作物正常生長發(fā)育。作物生根快、緩苗期短，利于壯苗早發(fā)。

3）本發(fā)明中磷礦中的磷和鉀礦中的鉀有55%均可以被轉(zhuǎn)化成能夠被植物吸收的形式，礦石中含有的少量的鐵也有65%以上可以被轉(zhuǎn)化成能夠被植物利用的形式。

4）生物肥料的加工方式對環(huán)境的影響更小，且使用生物磷鉀肥不但不會對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，而且還可以培肥土地，減少農(nóng)藥用量。

5）生物磷鉀肥中的菌種在施肥的過程中進入農(nóng)田，可以繼續(xù)在農(nóng)田中繁殖，改善土壤品質(zhì)。

6）本發(fā)明根據(jù)植物生長的需要和菌種的轉(zhuǎn)化能力將原料按一定比例配置，配方科學，最大限度的促進植物的生長。

說明書附圖

圖1為本發(fā)明溶磷菌在培養(yǎng)基上產(chǎn)生的圈暈。

圖2為本發(fā)明解鉀菌在培養(yǎng)基上產(chǎn)生的圈暈。

圖3為本發(fā)明嗜鐵菌在培養(yǎng)基上產(chǎn)生的圈暈。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)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(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1：

一種生物磷鉀肥的制備方法，包括預處理、生物發(fā)酵、發(fā)酵后處理，其中，

預處理：分別將磷礦、鉀礦粉碎至≤400目，將油菜秸稈粉碎至長度≤5cm，腐植酸粉碎至粒徑≤0.45mm，草炭粉碎至≤0.45mm。將原料粉碎，使微生物和其他原料均勻混合，充分發(fā)酵。

生物發(fā)酵：將預處理后的油菜秸稈、草炭、腐植酸、鉀礦、磷礦按質(zhì)量比 10：5-7：1-3：1-3：1-3與微生物種子液均勻混合得到混合物A，將混合物A堆捂后自然發(fā)酵20-25天，當溫度升至60-64℃時進行翻堆操作，至物料變?yōu)榛液诤稚?，即得生物有機磷鉀肥基質(zhì)；發(fā)酵時間短其中的磷鉀鐵不能充分溶出，發(fā)酵時間過長影響生物磷鉀肥的生產(chǎn)效率，此外，其中的有害菌也會隨著發(fā)酵的進行不斷生長，影響生物磷鉀肥的品質(zhì)。

發(fā)酵后處理：將微生物種子液與生物有機磷鉀肥基質(zhì)混合均勻，得到生物磷鉀肥，其中微生物種子液包括溶磷菌、解鉀菌和嗜鐵菌。主要滿足作物對磷、鉀和鐵的需要。

在生物有機肥中接入可以溶磷、解鉀的細菌，施入土壤中后還可以經(jīng)過增殖并與其他土壤微生物協(xié)同作用，將礦石中的磷、鉀分解釋放，植物秸稈、草炭中含有的大量有機磷化合物也能轉(zhuǎn)換成能被植物有效利用的形式，供給作物吸收。相比于普通化肥的加工方法，該種生物肥料的加工方式對環(huán)境的影響更小，且使用生物磷鉀肥不但不會對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，而且還可以培肥土地，減少農(nóng)藥用量。因為在生物有機肥中含有多種特效菌，在其生長繁殖過程中能分泌出多種抗生素以及植物生長激素，不但能抑制植物病原微生物的活動，起到防治植物病害的作用，而且能刺激作物生長，使其根系發(fā)達，促進葉綠素、蛋白質(zhì)和核酸的合成，提高作物的抗逆性。

實施例2：

本實施例在實施例1的基礎上進一步限定了所述生物發(fā)酵步驟中油菜秸稈、草炭、腐植酸、鉀礦、磷礦按質(zhì)量比 10：5：1： 3： 3。

實施例3：

本實施例在實施例1的基礎上進一步限定了所述生物發(fā)酵步驟中油菜秸稈、草炭、腐植酸、鉀礦、磷礦按質(zhì)量比 10：7：3： 1：2。

實施例4：

本實施例在實施例1的基礎上進一步限定了所述生物發(fā)酵步驟中油菜秸稈、草炭、腐植酸、鉀礦、磷礦按質(zhì)量比 10：6：2： 2： 1。

實施例5：

本實施例在實施例1的基礎上進一步限定了篩選所述溶磷菌、解鉀菌和產(chǎn)嗜鐵菌的方法，包括：

（1）制備樣品稀釋溶液：選擇含有溶磷菌、解鉀菌或產(chǎn)嗜鐵菌的土壤10g與 100mL 無菌水混合，靜置 20min 后，以 200rpm 在振蕩培養(yǎng)箱中充分振蕩 30min使細胞分散，上層清液為菌懸液母液，然后將母液稀釋成10^-4、10^-5、10^-6稀釋度的樣品溶液；（2）倒平板：將培養(yǎng)基，在121℃滅菌15-30 min后冷卻至60℃，倒平板；（3）涂布：取10^-4、10^-5、10^-6三個稀釋度的樣品溶液各100μL，均勻的涂布于培養(yǎng)基表面；（4）培養(yǎng)：將涂有菌液的平板在 28-37℃恒溫培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)5-8天。（5）初步篩選：將平板上各菌落的暈圈與菌落直徑比按從大到小排列，取直徑比最大的5-20株，利用平板劃線法分離純化，將獲得的菌株接種至 LB 斜面培養(yǎng)基，置于4℃冰箱內(nèi)保藏。（6）接種培養(yǎng)：將初步篩選得到的菌株分別接種至培養(yǎng)基，使菌種含量為10¹¹個/g,在37℃ 200rpm 條件下振蕩培養(yǎng)。（7）測量：以不接菌種的培養(yǎng)基為對照，每隔8h用原子吸收分光光度計測定不同菌株發(fā)酵液內(nèi)可溶性鉀、磷或鐵的含量，測定3-5次，選擇溶磷、解鉀或產(chǎn)嗜鐵素能力最強的5-15組發(fā)酵液，向發(fā)酵液中加入甘油，使甘油的體積分數(shù)為20%，置于-20℃冰箱內(nèi)保藏保存。

實施例6：

本實施例在實施例5的基礎上進一步限定了篩選所述溶磷菌、解鉀菌和產(chǎn)嗜鐵菌的方法，包括：

（1）制備樣品稀釋溶液：選擇含有溶磷菌、解鉀菌或產(chǎn)嗜鐵菌的土壤10g與 100mL 無菌水混合，靜置 20min 后，以 200rpm 在振蕩培養(yǎng)箱中充分振蕩 30min使細胞分散，上層清液為菌懸液母液，然后將母液稀釋成10^-4、10^-5、10^-6稀釋度的樣品溶液；（2）倒平板：將培養(yǎng)基，在121℃滅菌20 min后冷卻至60℃，倒平板；（3）涂布：取10^-4、10^-5、10^-6三個稀釋度的樣品溶液各100μL，均勻的涂布于培養(yǎng)基表面；（4）培養(yǎng)：將涂有菌液的平板在 28-37℃恒溫培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)7天。（5）初步篩選：將平板上各菌落的暈圈與菌落直徑比按從大到小排列，取直徑比最大的15株，利用平板劃線法分離純化，將獲得的菌株接種至 LB 斜面培養(yǎng)基，置于4℃冰箱內(nèi)保藏。（6）接種培養(yǎng)：將初步篩選得到的菌株分別接種至培養(yǎng)基，使菌種含量為10¹¹個/g,在37℃ 200rpm 條件下振蕩培養(yǎng)。（7）測量：以不接菌種的培養(yǎng)基為對照，每隔8h用原子吸收分光光度計測定不同菌株發(fā)酵液內(nèi)可溶性鉀、磷或鐵的含量，測定4次，向發(fā)酵液中加入甘油，使甘油的體積分數(shù)為20%，置于-20℃冰箱內(nèi)保藏保存。

實施例7：

本實施例在實施例5的基礎上進一步限定了篩選所述溶磷菌使用的培養(yǎng)基的制備方法是：將5g葡萄糖、5g Ca₃(PO₄)₂、0.25g MgCl₂?6H₂O、0.25 g MgSO₄·7H₂O、0.2g KCl、0.1g (NH₄)₂SO₄和17g瓊脂混合，用去離子水定容至1000mL，PH為6.8-7.2；

篩選所述解鉀菌使用的培養(yǎng)基為亞力山鮑羅夫培養(yǎng)基；

篩選所述嗜鐵菌使用的培養(yǎng)基的制備方法是：分別取2mL 1mmol/L的CaCl₂:溶液、2mL 1mmol/L的MgSO₄·7H₂O溶液、60mL的10%的酸水解酪蛋白溶液混合，加入生物緩沖液Pipes，調(diào)pH6.8-7.0，用去離子水定容到1000mL，加入20g瓊脂粉均勻混合；其中所述10%的酸水解酪蛋白溶液混合前在121攝氏度條件下單獨滅菌15min。。

實施例8：

本實施例在實施例1的基礎上進一步限定了所述微生物種子液中溶磷菌、解鉀菌和嗜鐵菌的個數(shù)比為1：2-3：1.5-2。根據(jù)各菌種溶磷、解鉀、解鐵的能力以及作物對這些元素的需要，選擇相應的濃度，其中任何一種細菌過多或過少都會造成植物營養(yǎng)不均衡，影響植物正常生長且過剩的元素造成資源的浪費。

實施例9：

本實施例在實施例1的基礎上進一步限定了所述微生物種子液中溶磷菌、解鉀菌和嗜鐵菌的個數(shù)比為1：2.5：1.8。根據(jù)各菌種溶磷、解鉀、解鐵的能力以及作物對這些元素的需要，選擇相應的濃度，其中任何一種細菌過多或過少都會造成植物營養(yǎng)不均衡，影響植物正常生長且過剩的元素造成資源的浪費。

實施例10：

本實施例在實施例1的基礎上進一步限定了所述混合物A中各種細菌總含量≥1×10¹¹個/g，所述生物磷鉀肥中各種細菌總含量≥1×10¹⁰個/g。細菌含量過低轉(zhuǎn)化的元素不能滿足作物生長的需要，若細菌含量過高，可能會影響細菌自身的生長或轉(zhuǎn)化的營養(yǎng)物質(zhì)過剩造成資源的浪費。

實施例11：

本實施例提供了一種根據(jù)生物磷鉀肥，其中鐵磷鉀三種元素的質(zhì)量分數(shù)為6-8%、有機質(zhì)含量為45％。其中包含植物生長所必須的一些元素，且生物磷鉀肥中的含有豐富的有機質(zhì)，可以提高土壤的保肥能力和緩沖性能，改善土壤理化性質(zhì)。

實施例12：

本實施例提供了一種根據(jù)生物磷鉀肥，其中鐵磷鉀三種元素的質(zhì)量分數(shù)為7%、有機質(zhì)含量為45％。

盡管這里參照本發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應該理解，本領域技術(shù)人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變形和改進外，對于本領域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。