一种复合微生物菌解海藻肥及其制备方法和应用

本发明涉及藻类肥料，更具体地说，是涉及复合微生物菌解海藻肥及其制备方法和应用。

背景技术：

1、海藻是海洋中最重要的生物资源之一，蕴藏着丰富的营养物质和生物活性成分。海藻中含有海藻多糖（如褐藻胶、岩藻多糖等）、蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质以及植物生长调节物质（如赤霉素、吲哚乙酸、细胞分裂素等），这些成分对促进植物生长、增强作物抗逆性、改善土壤结构具有显著功效。近年来，海藻肥因其天然、高效、环保的特点，已成为新型肥料领域的研究热点和重要发展方向。

2、目前，海藻肥的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法三大类。物理法如机械破碎、超声波处理等，虽然操作简单，但细胞破壁效率有限，海藻中活性成分释放不充分。化学法主要采用强碱（如氢氧化钾、氢氧化钠）在高温高压条件下水解海藻，该方法虽然能够较为彻底地降解海藻大分子物质，但强碱和高温条件严重破坏了海藻中的天然活性成分（如植物激素、维生素等），且化学试剂的使用会造成环境污染，不符合绿色农业的发展要求。

3、生物法主要分为酶解法和微生物降解法（菌解法）。酶解法利用褐藻酸裂解酶、纤维素酶、果胶酶等复合酶系降解海藻细胞壁，释放胞内活性物质，但酶制剂成本较高，且酶解条件较为苛刻，限制了其工业化应用。微生物降解法（菌解法）是利用具有海藻降解能力的微生物菌株，在温和条件下通过微生物代谢产生的酶系（如褐藻酸裂解酶、纤维素酶、蛋白酶等）降解海藻细胞壁，使海藻中的有效成分得以完全释放。菌解法具有条件温和、设备简单、有效成分保留完整、成本低廉等突出优势。

4、然而，现有菌解海藻肥技术中仍存在以下不足：

5、（1） 大多数已报道的海藻降解菌株降解效率有限，单一菌株产生的酶系种类单一，难以彻底降解海藻细胞壁中复杂的多糖结构（褐藻胶、纤维素、半纤维素等），导致海藻有效成分释放不充分。

6、（2） 单一菌株发酵过程中代谢产物种类有限，难以产生多样化的植物生长促进活性物质，海藻肥的生物活性和肥效有待进一步提高。

7、（3） 现有复合菌剂的菌种组合缺乏系统的协同效应研究，各菌株之间的相互作用机制不明确，海藻降解效率和产物活性物质的多样性有待优化。

8、（4） 部分菌解海藻肥制备工艺复杂、发酵周期长、成本较高，不利于规模化生产和实际推广应用。

9、因此，开发一种菌种组合合理、海藻降解效率高、活性物质丰富、制备工艺简便的复合微生物菌解海藻肥，对于实现海藻资源的高值化利用和推动绿色农业可持续发展具有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一，为此，本发明提供了一种复合微生物菌解海藻肥及其制备方法和应用。

2、本发明第一方面提供了一种复合微生物菌解海藻肥，由以下重量份的组分组成：

3、海藻发酵降解物40~70份、腐殖酸5~20份、氨基酸粉3~15份、微量元素添加剂1~8份、糖蜜2~10份；

4、所述海藻发酵降解物是由包含短小芽孢杆菌（bacillus pumilus）bncc103925、特基拉芽孢杆菌（bacillus tequilensis）bncc357969、溶藻弧菌（vibrio alginolyticus）bncc381281和施氏假单胞菌（pseudomonas stutzeri）bncc136904中的至少两种复合微生物菌剂对海藻原料进行发酵降解后，经过滤获得的降解液。

5、进一步地，所述复合微生物菌剂包含短小芽孢杆菌bncc103925和施氏假单胞菌bncc136904两种菌株。

6、进一步地，所述复合微生物菌剂包含溶藻弧菌bncc381281、短小芽孢杆菌bncc103925和特基拉芽孢杆菌bncc357969三种菌株。

7、进一步地，所述微量元素添加剂包含以下重量份的组分：硫酸锌0.5~2份、硼酸0.5~2份、硫酸锰0.5~1.5份、钼酸铵0.1~0.5份。

8、进一步地，所述海藻原料选自南非巨藻、海带、马尾藻、泡叶藻、浒苔、硬毛藻、刚毛藻中的一种或多种。

9、进一步地，所述海藻肥为液态海藻肥或固态海藻肥。

10、第二方面，本发明提供了所述复合微生物菌解海藻肥的制备方法，包括以下步骤：

11、（1）将海藻原料干燥、粉碎，得到海藻粉；

12、（2）将短小芽孢杆菌bncc103925、特基拉芽孢杆菌bncc357969、溶藻弧菌bncc381281和施氏假单胞菌bncc136904分别接种于lb液体培养基中活化并扩培；

13、（3）将扩培后的各菌株按比例混合后接入海藻发酵培养基中发酵降解，收集发酵液，经过滤，得海藻发酵降解物；

14、（4）将步骤（3）所得海藻发酵降解物与腐殖酸、氨基酸粉、微量元素添加剂、糖蜜按所述重量份混合均匀，即得液态菌解海藻肥；或将混合液干燥，即得固态菌解海藻肥。

15、第三方面，本发明提供了所述复合微生物菌解海藻肥在促进植物生长、提高作物产量和品质、改良土壤中的应用。

16、综上所述，本发明至少达到了如下技术效果：

17、1、本发明筛选获得了具有高效海藻降解活性的特定功能菌株组合。短小芽孢杆菌bncc103925、特基拉芽孢杆菌bncc357969、溶藻弧菌bncc381281和施氏假单胞菌bncc136904四种菌株单独作用时，对海带粉和南非巨藻粉的7d海藻降解率分别达到22.53%、19.60%、25.07%和29.07%；其中溶藻弧菌bncc381281与施氏假单胞菌bncc136904两菌复合后，7d海藻降解率可达37.8%（实施例3），显著优于各单菌效果。对比例2和3表明，将短小芽孢杆菌bncc103925替换为枯草芽孢杆菌bncc109047、或将溶藻弧菌bncc381281替换为溶藻弧菌bncc337013后，海藻降解效率及番茄产量均显著下降，说明本发明筛选获得的特定菌株组合具有非显而易见的协同降解功能，并非同类菌株的简单替换即可实现同等效果。

18、2、本发明构建了“特定菌株降解海藻＋氨基酸粉＋腐殖酸”三元协同系统，缺一不可。海藻必须经由本发明筛选的特定菌株组合发酵降解后，其活性成分才能充分释放；氨基酸粉不仅提供速效有机氮源，其分子结构中的羧基和氨基能够与海藻降解物中的多酚、多糖等活性成分发生氢键结合，形成稳定的分子复合物，有效保护海藻活性成分并延长肥效期；腐殖酸中的醌基、酚羟基等活性官能团与海藻降解物中的多糖、蛋白质等组分通过非共价键相互作用形成超分子聚集体，协同改善土壤团粒结构并对海藻活性成分具有吸附缓释功能。三者通过分子间的氢键、疏水作用、络合反应等物理化学机制形成具有新功能的完整体系。对比例1将氨基酸粉和腐殖酸等量替换为海藻发酵降解物后，单株产量由2094.8g降至1425.2g，降幅达47.0%，充分证明氨基酸粉与腐殖酸为本发明配方中的关键增效组分，缺省任一均导致肥效显著下降。

19、3、本发明实现了海藻肥产量与品质的协同提升。 番茄盆栽试验结果表明，本发明实施例3制备的复合微生物菌解海藻肥处理组的单株产量达2094.8g，较空白对照（984.4g）提高112.8%，较对比例1、对比例2、对比例3分别提高47.0%、30.1%、36.2%；同时果实维生素c含量达23.6mg/100g、可溶性糖含量达4.85%、可溶性蛋白含量达7.03mg/g，较空白对照分别提高40.5%、41.8%和44.7%，实现了产量与品质的协同提升。实施例3处理的番茄株高、茎粗、spad值、地上部鲜重、地下部鲜重分别较ck提高46.8%、39.7%、30.4%、69.2%和77.8%，根系活力较ck提高89.7%，表明本发明海藻肥在促进地上部生长的同时对根系发育也有积极的促进作用，有利于作物建立良好的根-冠协调生长关系。

20、4、本发明制备工艺简便、环境友好，易于工业化生产。 本发明采用微生物发酵法替代传统强碱高温水解法，在温和条件下完成海藻降解，完全避免了强碱和高温对海藻中天然活性成分的破坏，不产生有害副产物，对水体和土壤环境无二次污染。产品中的有益微生物施入土壤后可进一步定殖和繁殖，持续发挥降解有机质、释放养分等功能，具有长期改良土壤生态的积极效应。制备过程采用常规培养基进行菌种活化和扩培，发酵条件温和、设备要求低、操作简便、成本低廉，易于实现规模化放大生产，具有良好的产业化前景和市场竞争优势。