一种改良盐碱地土壤的缓释菌肥及其制备方法与流程

本发明涉及生物肥料，具体是一种改良盐碱地土壤的缓释菌肥及其制备方法。

背景技术：

1、盐碱地是我国重要的耕地后备资源，但其因具有高盐、高碱及土壤板结等理化性质恶劣的特点，严重影响了农作物的生长和产量，这无疑对农业生产造成了巨大影响。因此，如何改良盐碱地便成为实现粮食产量增长的重要课题。

2、生物菌肥具有多种高效活性的有益微生物菌，能够从根本上改善盐碱地土壤微生态，同时也可以增加土壤中的有机质，进而提高农作物产量，是当前对盐碱地改良技术中最为重要的方法。

3、但现有盐碱地微生物菌肥在实际应用中存在显著缺陷：一是普通菌株难以在强盐碱胁迫下存活与定殖，导致菌肥“进地即死”，改良效果微乎其微；二是缺乏有效的缓释保护机制，菌肥释放过快，一方面营养成分容易随水流失，另一方面菌群也无法有效阻隔土壤中高盐、高碱的瞬间渗透压冲击。因此在实际应用中改良效果极其有限。

4、因此，本发明特提供一种改良盐碱地土壤的缓释菌肥及其制备方法，该缓释菌肥兼具耐盐碱特性以及长效缓释功能，具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种改良盐碱地土壤的缓释菌肥及其制备方法，以解决现有技术中存在的相关技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种改良盐碱地土壤的缓释菌肥的制备方法，包括以下步骤：

4、s1：（1）多种基础菌株分别接种培育、盐-碱梯度驯化筛选，得到不同种类的耐盐碱菌株；（2）不同种类的耐盐碱菌株分别接种培育，得到不同种类的耐盐碱菌液，混合复配，得到复合菌液；

5、s2：采用硝酸对多孔活性炭氧化处理，得到改性多孔活性炭；

6、s3：向复合菌液中加入改性多孔活性炭，振荡吸附，过滤，低温干燥，得到载菌多孔活性炭；

7、s4：按配方将各原料组分搅拌混匀，造粒，整粒，低温干燥，得到基础菌肥；

8、s5：马来酸酐对淀粉酯化改性，再与油酸甲酯引发聚合，得到改性淀粉；

9、s6：按配方将各原料组分搅拌混匀，得到缓释包衣液；

10、s7：向基础菌肥表面雾化喷涂缓释包衣液，低温干燥，得到缓释菌肥。

11、较为优选地，所述复合菌液的配制方法为：（1）将多种基础菌株分别接种到培养基内，接种量按培养基体积的1~5%计，于28~30℃、150rpm的条件下培养72~96h，得到不同种类的基础培育菌液；（2）对各基础培育菌液依次进行盐梯度驯化、碱梯度驯化，分离纯化，得到不同种类的耐盐碱菌株；（3）将各耐盐碱菌株分别接种到盐碱培养基内，接种量按盐碱培养基体积的1~5%计，于28~30℃、150rpm的条件下培育5~8d，得到不同种类的耐盐碱菌液；（4）将各耐盐碱菌液等体积混合复配，得到复合菌液。

12、较为优选地，所述基础菌株包括苏云金杆菌、枯草芽孢杆菌、解磷假单胞菌。

13、较为优选地，所述盐梯度驯化中，氯化钠浓度的梯度变化依次设置为0.5wt%、1wt%、1.5wt%、2wt%、2.5wt%、3wt%、3.5wt%、4wt%；其中梯度变化间隔为72h。

14、较为优选地，所述碱梯度驯化中，ph的梯度变化依次设置为7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0；其中，梯度变化间隔为72h。

15、较为优选地，步骤（1）中，若基础菌株为苏云金杆菌、枯草芽孢杆菌，所述培养基为无盐lb培养基；若基础菌株为解磷假单胞菌，所述培养基为改良nbrip培养基。

16、较为优选地，所述无盐lb培养基包括以下浓度的原料组分：蛋白胨10g/l、酵母浸粉5g/l、琼脂15g/l，以蒸馏水作为溶剂，ph为7.0±0.1。

17、较为优选地，所述改良nbrip培养基包括以下浓度的原料组分：葡萄糖20g/l、磷酸钙5g/l、氯化镁5g/l、七水硫酸镁0.25g/l、氯化钾0.2g/l、硫酸铵0.5g/l、酵母浸粉0.5g/l，以蒸馏水作为溶剂，ph为7.0±0.1。

18、较为优选地，步骤（3）中，所述盐碱培养基由无盐lb培养基或改良nbrip培养基配制得到；其中，盐碱培养基的氯化钠浓度为4wt%，ph为10.0。

19、较为优选地，所述复合菌液中，苏云金杆菌耐盐碱菌株、枯草芽孢杆菌耐盐碱菌株、解磷假单胞菌耐盐碱菌株的活菌浓度＞1×107cfu/ml。

20、方案中选用苏云金杆菌、枯草芽孢杆菌、解磷假单胞菌三种菌作为基础菌株，由于后续需要进行盐-碱梯度驯化，为降低常规lb培养基内氯化钠对实验过程的影响，方案中采用无盐lb培养基对其进行培育，而解磷假单胞菌的培育通常需要采用nbrip培养基，但传统nbrip培养基营养单一，并不能实现对解磷假单胞菌的有效扩殖，因此方案中对nbrip培养基进行了改良，以保证解磷假单胞菌的培育，更适配驯化。

21、较为优选地，所述改性多孔活性炭的制备方法为：将多孔活性炭加入到50~60wt%的硝酸溶液中，于50~80℃下搅拌分散2~4h，过滤，蒸馏水洗涤至清洗液为中性，100~120℃下真空干燥，得到改性多孔活性炭。

22、较为优选地，所述多孔活性炭、硝酸溶液的比例关系为1g:(15~20)ml。

23、较为优选地，所述载菌多孔活性炭的制备方法为：向复合菌液中加入改性多孔活性炭，置于摇床内，以120~160rpm振荡吸附6~12h，过滤，于28~32℃下风干过夜，得到载菌多孔活性炭。

24、较为优选地，所述改性多孔活性炭、复合菌液的比例关系为1g:(5~10)ml。

25、较为优选地，所述基础菌肥包括以下重量份数的原料组分：腐熟糠醛渣30~40份、载菌多孔活性炭8~12份、秸秆灰5~10份、腐殖酸钾4~8份、尿素3~6份、磷酸二铵3~6份、硫酸钾2~5份、七水硫酸镁0.5~1.5份、羧甲基纤维素钠2~4份、海藻糖0.5~1份、蒸馏水10~18份。

26、较为优选地，所述缓释包衣液包括以下重量份数的原料组分：水性聚氨酯树脂15~25份、改性淀粉3~6份、赖氨酸1.5~3份、柠檬酸0.5~1份、蒸馏水100~120份。

27、较为优选地，所述改性淀粉的制备方法为：（1）将淀粉分散到蒸馏水中，于45~55℃搅拌混合1~2h，再调节ph至4.5~5.5，接着向其中加入马来酸酐，继续搅拌反应4~8h，调节ph至中性，抽滤收集固体，无水乙醇洗涤2~4次，60~70℃下真空干燥，得到酯化淀粉；（2）将酯化淀粉分散到蒸馏水中，再向其中加入油酸甲酯、吐温80，搅拌混合10~30min，接着向其中加入过硫酸铵，于60~70℃下搅拌反应4~8h，抽滤收集固体，无水乙醇洗涤2~4次，60~70℃下真空干燥，得到改性淀粉。

28、较为优选地，所述淀粉、蒸馏水、马来酸酐的比例关系为1g:(5~10)ml:(0.2~0.5)g。

29、较为优选地，所述酯化淀粉、蒸馏水、油酸甲酯、吐温80、过硫酸铵的比例关系为1g:(10~20)ml:(0.1~0.3)g:(0.02~0.04)g:(0.01~0.03)g。

30、较为优选地，所述雾化喷涂的具体过程为：将基础菌肥置于包衣锅内，并以雾化压力0.15~0.25mpa，喷涂温度28~32℃，喷液速度3~5ml/min，包衣锅转速10~15r/min，喷涂时间4~6min的工艺参数向基础菌肥雾化喷涂缓释包衣液，雾化喷涂完后，于28~32℃下风干5~10min，再进行雾化喷涂，如此重复喷涂2~3次，最后于28~32℃下风干过夜，得到缓释菌肥。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、（1）本发明对基础菌株进行了盐-碱梯度驯化筛选处理，以获得更适宜恶劣盐碱地环境生存的菌株，以此提高了菌肥对盐碱地的改善能力。

33、（2）本发明中对多孔活性炭进行酸氧化处理，可提高其表面含氧官能团数量，从而提高对菌群的吸附性。但该多孔活性炭不易氧化过度，氧化过度会使得多孔活性炭表面的含氧官能团过多，进而导致多孔活性炭吸水性过强，而吸水性过强则会导致水化层形成，进而阻碍菌群的吸附，因此对多孔活性炭氧化处理时间不易过长2~4h为宜。通过对菌群的吸附，得到载菌多孔活性炭，所述载菌多孔活性炭可在一定程度上隔绝高浓度盐碱渗透压对菌群的冲击，提高菌群的存活率。

34、（3）本发明采用包括腐熟糠醛渣、载菌多孔活性炭、秸秆灰、腐殖酸钾、尿素、磷酸二铵、硫酸钾、七水硫酸镁、羧甲基纤维素钠、海藻糖等在内的原料组分造粒得到基础菌肥；所述基础菌肥含有丰富的营养物质，一方面可改善盐碱地的贫瘠情况，另一方面给菌群提供营养，促进繁殖，从而延长菌群的存活周期，使盐碱地得到更好的改良。

35、（4）本发明还对基础菌肥进行了缓释包衣，经缓释包衣后，缓释菌肥的缓释性能得到大幅增强，同时也给内部菌群加了一层屏障，极大提高了菌群存活率。

36、（5）本发明中采用水性聚氨酯作为基础菌肥的主要缓释包衣材料，其干燥成膜后，可有效保护内部菌群不被盐碱环境快速侵入；考虑到单纯水性聚氨酯粘度较低并不能实现均匀包衣，因此方案中设计加入淀粉以提高包衣成膜性，但同时也注意到淀粉过于亲水，若是直接采用淀粉，无疑会导致缓释菌肥的缓释效果崩溃，因此方案中采用马来酸酐对其酯化改性，再进一步通过引发聚合将油酸甲酯接枝到淀粉上，得到含有疏水油酸甲酯链段的改性淀粉，使得淀粉具有一定的疏水性。

37、（6）改性淀粉还残留有羟基，也可以与水性聚氨酯形成氢键作用，对于包衣膜的致密性也有一定提高。同时改性淀粉依然保留有生物降解性，随着其降解，其还可为菌群提供营养。

38、（7）本发明还在缓释包衣液中加入赖氨酸作为交联剂，其含有氨基可与水性聚氨酯、改性淀粉形成化学键作用，进一步提高致密性；随着包衣层破裂，赖氨酸还可为菌群提供营养。

39、综上所述，本发明通过对菌群盐-碱梯度驯化筛选，保障了缓释菌肥对盐碱地改良的基础；又采用多孔活性炭对菌群吸附负载，为菌群提供了强有力物理屏障，进一步夯实缓释菌肥对盐碱地改良的基础；最后还通过雾化喷涂缓释包衣液，在基础菌肥外形成缓释保护层，既提供了缓释效果，使得菌肥可以长效作用于盐碱地，又对内部菌群进行了二道屏障保护，极大提高了菌群的存活率，进而综合实现了对盐碱地的高效改良。