一种微生物协同金属元素螯合缓释肥料及其制备方法与作物增产施用方法与流程

本发明涉及缓释复合肥料，尤其涉及一种微生物协同金属元素螯合缓释肥料及其制备方法与作物增产施用方法。

背景技术：

1、金属元素是作物生长发育过程中不可或缺的营养元素，参与植物光合作用、酶活性调节、养分转运及抗逆性生成等关键生理过程，缺少金属元素会直接导致作物长势衰弱、产量下降、品质劣变、抗病能力降低等一系列问题。另一方面，功能性微生物菌剂可有效活化土壤固化养分、改善土壤团粒结构、抑制土传病虫害、促进作物根系吸收，是实现土壤改良、绿色种植、化肥减量增效的核心技术手段，目前，单一的金属缓释肥料和单一的微生物菌肥已被广泛应用于农业种植领域。

2、现有农业种植中，为兼顾养分供给与土壤改良效果，常将含金属中微量元素的缓释肥料与微生物菌肥搭配施用或简单复配制备复合肥料，但该类复合肥料在实际生产和应用过程中存在诸多难以规避的技术缺陷。其一，游离态金属离子具备较强的生物毒性，高浓度金属离子会直接破坏微生物菌体的细胞膜结构、抑制胞内酶活性、扰乱微生物新陈代谢，大幅降低有益菌的存活率与活性，使得微生物菌群在肥料储存阶段和土壤施用后快速失活，彻底丧失活化土壤、促生抗逆的核心功效，无法实现菌肥与中微量元素肥料的协同增效作用；

3、其二，现有常规金属缓释肥料多采用简单包膜、物理吸附方式实现养分缓释，缓释效果差、可控性弱，金属养分极易在土壤中被磷酸盐、碳酸盐固定固化，转化为作物无法吸收利用的惰性化合态，不仅养分利用率极低，长期施用还易造成土壤金属元素富集、局部土壤盐渍化、板结加剧等问题，破坏土壤微生态平衡；

4、其三，现有复合技术无法平衡微生物存活环境与金属养分释放节奏，为保证微生物活性，现有产品往往大幅降低金属元素添加量，或采用粗放复配工艺，导致产品要么微量元素供给不足、作物依旧存在缺素症状，要么金属养分释放过快、持续毒害微生物菌群，二者兼容性极差，无法同时实现长效供肥、土壤改良、作物促生的多重效果，严重制约了复合绿色肥料的应用与推广。为此，我们提出了一种微生物协同金属元素螯合缓释肥料及其制备方法与作物增产施用方法来解决以上问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种微生物协同金属元素螯合缓释肥料及其制备方法与作物增产施用方法，其具备耐盐耐温、微生物长效存活、金属元素螯合缓释、土壤定向改良、作物增产提质的多重优势。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种微生物协同金属元素螯合缓释肥料，具有四层分区隔离核壳结构，由内至外依次包括：微生物内核、抑菌隔离内壳、营养改良夹层、缓释控释外壳；

4、所述微生物内核为复合菌剂与多孔膨润土复合成型的复合微生物载体，选用多孔膨润土作为载体，其内部多孔微孔结构具备极强的吸附性、保水性和离子交换性，可牢牢固定复合菌剂，避免微生物在加工、储存及土壤环境中流失、逃逸，同时多孔结构可缓冲温度、盐分、酸碱度对菌种的冲击，为微生物营造稳定的生存微环境，保障菌种活性持久留存；

5、所述抑菌隔离内壳完整包覆微生物内核，由包含海藻酸钠、壳聚糖的复合包膜材料a构成，形成隔绝夹层高盐养分的物理隔离屏障，一方面可完全隔绝外层营养改良夹层中的高盐养分、高浓度金属离子，避免高渗透压环境击穿微生物细胞，解决传统菌肥与高浓度养分直接混合导致的活菌失活问题，另一方面，壳聚糖自带天然抑菌特性，可抑制杂菌、有害致病菌滋生，进一步保护功能菌种存活，最终实现微生物微粒的耐盐、耐温、耐酸碱特性，大幅拓宽肥料适用场景；

6、所述微生物内核与抑菌隔离内壳共同构成耐盐耐温复合微生物微粒；

7、所述营养改良夹层填充于抑菌隔离内壳与缓释控释外壳之间，所述营养改良夹层内承载金属腐殖酸螯合物、基础营养组分、土壤适配调节剂，金属螯合物可解决镁、锌、铁中微量元素在土壤中易固定、易失效、难吸收的问题，基础营养组分提供作物必需的大量元素与活性有机质，土壤调节剂针对性修复不同土质，实现“供肥+改土”一体化；

8、所述缓释控释外壳包覆于肥料最外层，由海藻酸钠、淀粉复配的复合包膜材料b构成，区别于化工合成包膜的污染残留问题，该包膜绿色环保、可自然降解，同时可通过微孔渗透原理控制养分匀速释放，避免养分淋溶流失、短期暴释脱肥，匹配作物全生育期养分需求。

9、优选地，所述金属腐殖酸螯合物包含腐殖酸-镁螯合复合物、腐殖酸-锌螯合物、腐殖酸-铁螯合物三类复合螯合组分，覆盖作物必需的中微量元素，三类螯合物协同作用，可有效矫正作物缺素黄化、小叶、长势衰弱等生理病害。

10、优选地，肥料制备原料按重量份计配比为：基础营养组分34～53份，复合菌剂3～5份，多孔膨润土5～8份，复合包膜材料a2～4份，复合包膜材料b3～5份，腐殖酸-锌螯合物1～2份，腐殖酸-铁螯合物0.8～1.5份,腐殖酸-镁螯合复合物2.5～5.0；

11、所述腐殖酸-镁螯合复合物制备原料按重量份计配比为：氧化镁2～4份、腐殖酸-钙2.4～4.8份、柠檬酸0.1～0.2份；

12、所用腐殖酸-锌螯合物、腐殖酸-铁螯合物可外购商用螯合原料。

13、优选地，所述基础营养组分制备原料按重量份计配比为：有效磷12～24份、水溶磷7～14份、活化钙10～20份、氧化硫8～16份、生物硫4.5～9份、矿源腐植酸3～6份，水溶磷可满足作物苗期快速吸肥需求，有效磷保障中后期长效供磷，低温煅烧制备的活化钙溶解性强、活性高，可疏松土壤、破除板结，氧化硫与生物硫双重硫源，既保障作物硫素营养，又可调节土壤酸碱度、抑制有害微生物，提纯矿源腐植酸可活化土壤养分、提升作物抗逆性，实现速效养分与缓效养分精准搭配。

14、优选地，所述肥料制备原料还包括土壤适配调节剂，所述土壤适配调节剂为三类可单独添加或按需复配的配方：

15、酸性土壤调节剂：100～150目碳酸钙粉3～5份，温和中和土壤酸性，补充土壤钙质，缓解土壤酸化导致的铝离子毒害、养分流失问题，适配南方红壤、常年重施化肥的酸化耕地；

16、盐碱化土壤改良调节剂：腐殖酸钠2～4份、沸石粉3～6份复配混合物，沸石粉具备强吸附性，可吸附土壤盐分、降低土壤含盐量，腐殖酸钠可改良土壤团粒结构、破除盐碱板结，适配北方盐碱地、设施大棚次生盐碱化土壤；

17、中性贫瘠土壤培肥调节剂：400～500℃炭化制备秸秆炭4～6份，高温炭化秸秆炭孔隙丰富，可固碳保肥、提升土壤有机质、改善土壤透气性，适配常年耕作、有机质匮乏、地力衰退的中性农田。

18、优选地，所述复合菌剂由枯草芽孢杆菌菌剂2～3份、解磷解钾菌剂1～2份复配，所述枯草芽孢杆菌活菌数≥109cfu/g，所述解磷解钾菌活菌数≥109cfu/g，枯草芽孢杆菌可抑制土传病原菌繁殖，预防根腐病、猝倒病、立枯病等作物土传病害，同时分泌活性物质促进作物根系生长，解磷解钾菌可活化土壤中被固定的无效磷、无效钾，提升土壤原生养分利用率，减少化肥用量，实现“防病+促生+改土+活化养分”的多重功效。

19、本发明还公开了一种微生物协同金属元素螯合缓释肥料的制备方法，用于制备上述微生物协同金属元素螯合缓释肥料，包括以下步骤：

20、s1、原料预处理：将钙矿石经500～600℃低温煅烧2h，可最大程度保留钙离子活性，冷却粉碎后过200目筛，制得活化钙；

21、矿源腐植酸采用碱溶酸析法提纯脱除重金属杂质，筛选分子量5000～10000da组分备用；

22、配制复合包膜材料b溶液，所述合包膜材料b溶液由淀粉、海藻酸钠与纯水复配，用于形成缓释控释外壳；

23、s2、复合螯合改性制备腐殖酸-镁螯合复合物：将氧化镁、腐殖酸-钙、柠檬酸混合，其中氧化镁与腐殖酸-钙的质量比为1:(1.1～1.4)，柠檬酸添加量为氧化镁质量的4%～6%，升温至60～70℃恒温搅拌螯合2.5h，脱水浓缩得到腐殖酸-镁螯合复合物成品；

24、s3、微生物内核制备：将枯草芽孢杆菌菌剂、解磷解钾菌剂与多孔膨润土常温混合搅拌30min，制得活菌数≥5×108cfu/g的微生物内核；

25、s4、抑菌隔离内壳与微生物内核复合：将微生物内核分散于复合包膜材料a中的海藻酸钠水溶液，制成均匀悬浊液，将所述悬浊液缓慢滴入氯化钙溶液中，海藻酸钠与钙离子交联形成凝胶微球，将成型后的凝胶微球浸入复合包膜材料a中的壳聚糖溶液中浸润包覆，壳聚糖吸附于凝胶微球表面固化，完整形成由复合包膜材料a构成的抑菌隔离内壳，得到复合微生物微粒，低温沥干单独存放；

26、s5、营养组分熟化：将有效磷、水溶磷、活化钙、氧化硫和矿源腐植酸、腐殖酸-镁螯合复合物、腐殖酸-锌螯合物、腐殖酸-铁螯合物混合，800～1000r/min高速搅拌1h得混合物a，将混合物a 60～70℃密闭熟化12h，可通过充分离子交换，彻底消除磷、钙、金属离子之间的养分拮抗反应，杜绝肥料储存、施用过程中结块、养分失效问题，大幅提升养分协同利用率；

27、熟化冷却后加入生物硫、土壤适配调节剂，搅拌均匀，得到预混营养物料；

28、s6、低温复配造粒同步外层包膜：将熟化冷却后的营养物料与复合微生物微粒低温混合搅拌30min得到混合物b，将混合物b送入造粒机50～60℃条件下造粒，控制颗粒粒径2～4mm；

29、造粒过程中同步雾化喷涂复合包膜材料b溶液，在颗粒外层成型缓释控释外壳，包膜液喷涂量为物料总质量5%～8%；包膜完成后60℃热风干燥、自然冷却，得到成品微生物协同金属元素螯合缓释肥料。

30、优选地，所述s1中，复合包膜液b质量配比为：淀粉3%、海藻酸钠2%、去离子纯水95%。

31、优选地，所述s6中，制得的肥料控释指标为：肥料成品有效活菌数≥2×108cfu/、静水淋溶28d磷素累计释放率≤60%、养分总缓释周期≥90d、肥料1%质量水溶液ph稳定为5.5～7.5。

32、本发明还公开了一种微生物协同金属元素螯合缓释肥料的作物增产施用方法，在作物定植底肥期/膨果关键期施用上述微生物协同金属元素螯合缓释肥料，包括以下步骤：

33、施用时期：分为作物定植底肥期、果实膨果关键期两个阶段施用；

34、分作物差异化用量：大田粮食作物每亩基施30～35kg，蔬菜/瓜果每亩穴施40～50kg；

35、施用方式：采用沟条施或植株根部穴施，施肥深度15～20cm，施肥后覆土并浇灌一次透水；

36、配套调节：酸化地块搭配酸性土壤调节剂同步施用，盐碱地块搭配盐碱化土壤改良调节剂同步施用；

37、施用后效果：施用作物根腐、猝倒等土传病害发病率下降15%～20%，作物总产量提升15%～25%，果实可溶性固形物提升8%～12%，土壤酸化、盐碱化程度显著改善。

38、本发明与现有技术相比，其有益效果为：

39、1、本发明通过设置抑菌隔离内壳，将高活性复合微生物内核与外部高盐营养夹层完全物理隔离，规避高盐养分、金属离子对菌群的毒害作用，解决传统混配肥料微生物易失活、活菌数衰减快的难题，肥料成品有效活菌数稳定≥2×108cfu/g，菌群活性周期与肥料缓释周期同步，可长期发挥解磷解钾、抑菌防病、活化土壤的生物功能，显著降低作物根腐、猝倒等土传病害发病率。

40、2、本发明复配腐殖酸-锌、腐殖酸-铁、腐殖酸-镁多元螯合复合物，将无效态金属离子转化为可被作物快速吸收的有机螯合态养分，稳定性强、不易被土壤固定，实现产量与品质双重提升。

41、3、本发明依托内层隔离包膜+外层海藻酸钠-淀粉复合缓释包膜的双层结构，配合营养组分密闭熟化工艺，彻底消除养分离子拮抗与结块隐患，肥料28d磷素累计释放率≤60%，养分总缓释周期可达90d以上，大幅提升肥料养分利用率，减少化肥冗余施用。

42、4、本发明配置三类差异化土壤适配调节剂，可针对性适配酸性土壤、盐碱化土壤、中性贫瘠土壤三大主流土壤类型，酸性调节剂有效矫正土壤酸化，盐碱改良配方可降低土壤盐碱度、疏松板结土壤，秸秆炭培肥调节剂可提升贫瘠土壤有机质、优化土壤团粒结构，实现改土、培肥、养根一体化，改善种植土壤生态。