一种长保质期的微生物菌肥及其制备方法与流程

1.本发明涉及肥料领域，具体涉及一种长保质期的微生物菌肥及其制备方法。


背景技术：

2.微生物菌肥是根据土壤微生态学原理、植物营养学原理、以及现代"有机农业"的基本概念而研制出来的。微生物肥料是以活性(可繁殖)微生物的生命活动导致作物得到所需养分(肥料)的一种新型肥料生物制品，是农业生产中肥料的一种(也称第三代肥料)。
3.微生物菌肥适用于各种作物使用，可活化养分，提高养分利用率，具有广普性，打破了普通生物肥的"专一性""局限性""专用肥"的固有弱点，这是其它生物肥料无法比拟的。可适用于各种类型的土壤，一般讲，凡是有植物生长的土地都可以施用微生物菌肥来进行改良土壤和减少化学肥料的使用而促进作物的生长。微生物菌肥具有提高土壤肥力，增加土壤中有益微生物数量及活性，改善土壤活化性状，防止土壤板结；提高土壤保肥、保水，抗寒能力，讯速繁殖形成有益菌群增强作物抗病能力；能增加土壤中的有机质，阻止病原菌入侵，减少植物的病虫害生长，促进农作物生长，提高农作物产量，改善和还原农产品品质等功能。
4.为了保证微生物菌肥的肥效，需要在微生物菌肥的保质期内确保肥料中存在足够数量并具有生物活性的微生物菌剂。因而，大多数微生物菌肥的保质期都较短，一般为18个月左右，且一旦超过保质期，菌肥中有机质不仅因微生物的消耗而大量流失，而且微生物也会因寿命和有机质的减少而大量死亡，从而导致微生物菌肥的肥效显著降低，进而不利于微生物菌肥的大规模生产和应用。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有微生物菌肥保质期较短的缺陷，提出了一种长保质期的微生物菌肥及其制备方法，本发明微生物菌肥利用磁性材料提供的磁场和特定的酸碱度环境共同作用来降低微生物菌剂的新陈代谢，在减少了微生物菌肥存储过程中的营养消耗的情况下，还降低了微生物菌剂的死亡率，从而显著延长了微生物菌肥的保质期；并且，还利用添加的膨润土的膨胀作用，不仅解除了磁场对微生物菌剂生物活性的抑制效果，反而还具有促进微生物菌剂新陈代谢的作用，使微生物菌肥的肥效得到显著增加；该微生物菌肥不仅具有更长的保质期，还具有更好的肥效，有利于微生物菌肥的大规模推广和应用。
6.一种长保质期的微生物菌肥，主要由以下重量百分比的原材料制备而成：2
‑
6％的膨润土，1
‑
3％的磁性材料、1
‑
3％的微生物菌剂，0.1
‑
2％的ph调节剂，余量为营养组分，合计100％；所述微生物菌肥的ph值为5.5
‑
6.0；所述微生物菌肥是将原材料混合后造粒而成的颗粒状肥料；所述微生物菌肥的磁场强度为0.01
‑
0.05t。
7.本发明一种长保质期的微生物菌肥，在存储过程中，其含有的磁性材料提供的磁场与特定的酸碱度环境共同作用，能显著降低微生物菌剂的新陈代谢，从而既能降低微生物菌剂在存储过程中对营养组分的消耗，又能显著减少微生物菌剂在保质期内的死亡，进
而显著的延长了微生物菌肥的保质期；同时，在施用后，其含有的膨润土吸水后膨胀，肥料颗粒碎裂分散在土壤中，从而使肥料和土壤中因单位体积中含有的磁性材料浓度降低而导致磁场强度降低，而降低后的磁场强度不仅解除了对微生物菌剂生物活性的抑制效果，反而还具有促进微生物菌剂新陈代谢的作用，从而使微生物菌剂的在土壤中的生物活性增强，有益效果提高，进而使微生物菌肥的肥效显著增加；因此，本发明一种长保质期的微生物菌肥，不仅具有更长的保质期，同时还具有更好的肥效，有利于微生物菌肥的大规模推广和应用。
8.其中，所述的膨润土具有吸水膨胀的特性，同时，对肥料的造粒也有一定积极效果；优选的，所述的膨润土在微生物菌肥中的质量分数为3
‑
5％；膨润土用量过少，菌肥施用后，颗粒碎裂不彻底，影响磁场强度的减弱和分布，对微生物的促进效果较差；膨润土用量过多，会减少肥料中营养组分的占比，菌肥的肥效有一定程度降低；最优选的，所述的膨润土在微生物菌肥中的质量分数为4％。
9.其中，所述的磁性材料是能提供抑制微生物生物活性的磁场的磁性粉末材料；优选的，所述的磁性材料为磁铁矿粉末、磁赤铁矿粉末、铁氧化磁材料粉末、铁锰永磁材料粉末和稀土永磁材料粉末中的一种或多种；优选的磁性材料，要么具有较低的成本，在肥料中添加不会显著增加肥料的生产成本，要么能提供稀土元素，在施用后，对作物的生长有促进效果，能进一步的增加作物产量。
10.其中，所述的微生物菌剂是指对作物生长具有促进作用，能提高土壤肥效，增加作物产量和品质的各种微生物益生菌种；优选的，所述的微生物菌剂包括棕色固氮菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、侧包短小芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、哈茨木霉菌和淡紫抑青霉中的一种或多种；优选的微生物菌剂能有效促进作物的生长，并改善土壤土质，提高土壤肥效，同时，在本发明磁场强度和ph值条件下，有更长的存活时间；最优选的，所述的微生物菌剂由棕色固氮菌、地衣芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、哈茨木霉菌和淡紫抑青霉组成。
11.其中，所述的ph调节剂是能调节微生物菌肥ph值的成分；优选的，所述的ph调节剂为磷酸二氢钾、硫酸铵和氯化铵中的一种或多种；优选的ph调节剂不仅能调节肥料的ph值，还能提供营养元素，可作为肥料的有效成分。
12.其中，所述的营养组分是能为作物生长和微生物菌剂存活提供营养元素的成分，可按照现有的微生物菌肥中营养成分的用量和配比进行添加；优选的，所述的营养组分包括有机组分、无机组分和微量元素；所述的无机组分包括碳酸氢铵、硝酸铵、尿素、过磷酸钙、重过磷酸钙、硫酸钾、氯化钾、硫磷铵、磷酸铵、偏磷酸铵、磷酸二氢钾、硝酸钾中的一种或多种；所述的有机组分为通过物理、化学和/或生物技术处理各种动物废弃物和/或植物残体并消除其中的有害物质后而形成的含碳物料；所述的微量元素是指含有作物生长和微生物菌剂存活所需的各类微量营养元素的物质，包括锌、铁、铜、硼、钼、镍、硒等元素中的一种或多种。
13.其中，优选的，所述的营养组分中氮的含量为≥15％、磷的含量为≥10％、钾的含量为≥5％、微量元素的含量为≥0.1％，有机质(以烘干基计)≥25％；优选的各营养元素含量组成，能适应大多作物的营养成分需求，制备得到的微生物菌肥应用范围更广，普适性更强。
14.其中，所述微生物菌肥的磁场强度能与特定的酸碱度环境共同作用，显著降低微生物菌剂的新陈代谢，从而既能降低微生物菌剂在存储过程中对营养组分的消耗，又能显著减少微生物菌剂的死亡，进而显著的延长微生物菌肥的保质期；磁场强度过大，添加的磁性材料过多，对磁性材料的性能要求高，均会严重增加肥料的生产成本，磁场强度过小，不能和特定的酸碱度环境共同作用，对微生物菌剂的新陈代谢产生抑制作用；优选的，所述微生物菌肥的磁场强度为0.02
‑
0.04t；最优选的，所述微生物菌肥的磁场强度为0.03t。
15.进一步的，本发明还提供了一种长保质期的微生物菌肥的制备方法，包括以下步骤：
16.(1)按照原材料配比将膨润土、磁性材料和营养组分进行混合均匀，得到混合材料；
17.(2)在混合材料中添加ph调节剂，调节混合材料的ph值为5.5
‑
6.0后，再加入微生物菌剂，混合均匀；
18.(3)将添加了微生物菌剂的混合原料进行造粒、干燥和充磁，得到长保质期微生物菌肥。
19.其中，优选的，步骤(3)中的干燥为低温干燥，温度控制在30
‑
40℃；干燥温度过高，会导致微生物死亡，降低微生物菌肥的肥效，温度过低，干燥时间长，菌肥的生产周期长，生产成本增加；最优选的，干燥温度为35℃。
20.其中，优选的，步骤(3)中，干燥后的微生物菌肥含水量控制在12
‑
15％；水分是微生物生存的必要条件，含水量过低，会导致微生物缺水而大量死亡；水分含量过高，会导致微生物的新陈代谢旺盛，消耗的有机物多，细菌在保质期内的死亡率高；最优选的，干燥后的微生物菌肥含水量为13％；优选的含水量，能在更好的延长微生物菌肥的保质期，减小有机物消耗，降低生产成本。
21.其中，优选的，步骤(3)中，造粒后所述微生物菌肥的粒径为1.0
‑
3.0mm；粒径过大，不便于肥料的施用，造粒也更困难，粒径过小，在充磁后满足磁场强度的前提下，对磁性材料要求更高，同时，粉碎后对微生物的促进效果较差。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果：
23.1、本发明微生物菌肥通过磁性材料提供的磁场与特定的酸碱度环境共同作用，来降低微生物菌剂的新陈代谢，从而降低微生物菌剂在存储过程中对营养组分的消耗和减少微生物菌剂在保质期内的死亡率，显著的延长了微生物菌肥的保质期。
24.2、本发明微生物菌肥通过膨润土的膨胀作用来使肥料颗粒破碎，降低磁性材料浓度，降低磁场强度，从而不仅解除了对微生物菌剂生物活性的抑制效果，反而还具有促进微生物菌剂新陈代谢的作用，使微生物菌剂的在土壤中的生物活性增强，有益效果提高，进而使微生物菌肥的肥效显著提高。
25.3、本发明微生物菌肥还通过控制含水量，与磁场和特定的酸碱度环境共同配合，进一步提高了对微生物活性的抑制效果，在不明显提高生产成本的情况下，延长了微生物菌肥的保质期。
26.4、本发明微生物菌肥的制备方法简单、可靠、技术成熟，适合微生物菌肥的大规模工业化生产，有利于微生物菌肥的大规模推广和应用。
具体实施方式
27.下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
28.本发明具体实施方式中所使用的有机组分的制备方法：将50份的农作物秸秆(玉米秆、小麦秆、稻秆等)、40份的人畜粪便和5份的菜籽饼粉碎后混合均匀后，在混合原材料中接种发酵菌，在湿度为45％，温度为60
±
5℃的条件下进行堆肥发酵18d；发酵完成后，将发酵好的有机原材料进行干燥，使其含水率为20％，再经粉碎、过筛得到有机组分；所述的有机组分是可以根据实际的生产需求和生产条件而进行调整的。
29.本发明具体实施方式中所使用的微生物菌剂是经过工业化生产扩繁后，利用多孔的物质作为吸附剂，吸附菌体的发酵液加工制成的活菌制剂。
30.实施例1
31.(1)将4kg的膨润土、2kg的磁铁矿粉末、45kg有机组分、50kg无机组分(10kg的硝酸铵、20kg的过磷酸钙、10kg的硫酸钾、10kg的磷酸二氢钾)，0.2kg的微量元素进行混合均匀，得到混合材料；
32.(2)在混合材料中添加ph调节剂，调节混合材料的ph值为5.8后，再加入2kg的微生物菌剂(0.5kg棕色固氮菌菌剂、0.5kg枯草芽孢杆菌菌剂、0.5kg巨大芽孢杆菌菌剂、0.5kg哈茨木霉菌菌剂)，混合均匀；
33.(3)将添加了微生物菌剂的混合原料进行造粒、干燥和充磁，得到粒径为2.0mm、磁场强度为0.03t、水分含量为13％的微生物菌肥。
34.实施例2
35.(1)将2kg的膨润土，3kg的磁性材料磁赤铁矿粉末、50kg的有机组分、40kg的无机组分(5kg的碳酸氢铵、5kg的尿素、10kg的过磷酸钙、10kg的氯化钾、10kg的硫磷铵)，0.1kg的微量元素进行混合均匀，得到混合材料；
36.(2)在混合材料中添加ph调节剂，调节混合材料的ph值为5.5后，再加入3kg的微生物菌剂(0.5kg的棕色固氮菌、0.5kg的地衣芽孢杆菌、0.5kg的枯草芽孢杆菌、0.5kg的巨大芽孢杆菌、0.5kg的胶质芽孢杆菌、0.5kg的多粘类芽孢杆菌)，混合均匀；
37.(3)将添加了微生物菌剂的混合原料进行造粒，干燥和充磁，得到粒径为3.0mm、磁场强度为0.05t、水分含量为15％的微生物菌肥。
38.实施例3
39.(1)将6kg的膨润土，1kg的稀土永磁材料粉末、40kg的有机组分、50kg的无机组分(10kg的尿素、10kg的重过磷酸钙、10kg的氯化钾、10kg的硫磷铵、10kg的硝酸钾)，0.3kg微量元素进行混合均匀，得到混合材料；
40.(2)在混合材料中添加ph调节剂，调节混合材料的ph值为6.0后，再加入1kg的微生物菌剂(0.5kg的棕色固氮菌、0.5kg的巨大芽孢杆菌)，混合均匀；
41.(3)将添加了微生物菌剂的混合原料进行造粒，干燥和充磁，得到粒径为1.0mm、磁场强度为0.01t、水分含量为12％的微生物菌肥。
42.实施例4
43.(1)将40kg的膨润土、2kg的磁铁矿粉末、45kg有机组分、50kg无机组分(10kg的硝
酸铵、20kg的过磷酸钙、10kg的硫酸钾、10kg的磷酸二氢钾)，0.2kg的微量元素进行混合均匀，得到混合材料；
44.(2)在混合材料中添加ph调节剂，调节混合材料的ph值为5.8后，再加入2kg的微生物菌剂(0.5kg棕色固氮菌菌剂、0.5kg枯草芽孢杆菌菌剂、0.5kg巨大芽孢杆菌菌剂、0.5kg哈茨木霉菌菌剂)，混合均匀；
45.(3)将添加了微生物菌剂的混合原料进行造粒、干燥和充磁，得到粒径为2.0mm、磁场强度为0.03t、水分含量为20％的微生物菌肥。
46.对比例1
47.对比例1同样采用实施例1中的制备方法制备微生物菌肥，但与实施例1不同之处在于，没有进行充磁处理，微生物菌肥不具有磁性。
48.对比例2
49.对比例1同样采用实施例1中的制备方法制备微生物菌肥，但与实施例1不同之处在于，进行充磁处理后，微生物菌肥的磁场强度为0.008t。
50.对比例3
51.对比例1同样采用实施例1中的制备方法制备微生物菌肥，但与实施例1不同之处在于，进行充磁处理后，微生物菌肥的磁场强度为0.08t。
52.对比例4
53.对比例1同样采用实施例1中的制备方法制备微生物菌肥，但与实施例1不同之处在于，未添加磁性材料粉末。
54.对比例5
55.对比例1同样采用实施例1中的制备方法制备微生物菌肥，但与实施例1不同之处在于，步骤(2)中，混合材料的ph值调节为6.5。
56.对比例6
57.对比例1同样采用实施例1中的制备方法制备微生物菌肥，但与实施例1不同之处在于，步骤(2)中，混合材料的ph值调节为4.5。
58.对比例7
59.对比例1同样采用实施例1中的制备方法制备微生物菌肥，但与实施例1不同之处在于，膨润土的添加量为1kg。
60.对比例8
61.对比例1同样采用实施例1中的制备方法制备微生物菌肥，但与实施例1不同之处在于，用高岭土替换膨润土。
62.实验例1：
63.对比例9：采用专利公开号cn103232272b实施例1中的方法制备得到的复合有机微生物菌肥。
64.对实施例1
‑
4和对比例1
‑
9中的微生物菌肥根据存储时间(常温、湿度45％、遮光的条件下存储10天,60天,120天,半年，1年)进行有效活菌数(单一种类)检测，检测结果如下：
[0065][0066][0067]
通过对不同存储时间的微生物菌肥中单一有效活菌数的检测结果可知，本发明实施例1
‑
4中制备得到的微生物菌肥在相同的存储条件下，在微生物菌肥中磁场强度与特定的酸碱度环境的配合作用下，对微生物的抑制效果显著，其中的单一活菌数的降低量明显更低，在存储一年后，其中的棕色固氮菌的活菌数量依然大于0.20*108cfu/克，满足国家农业部公布的执行标准ny/t798—2015中对微生物复合肥料中单一菌剂的活菌数的要求，因而，本发明实施例1
‑
4中的微生物菌肥的保质期在1年左右。而对比例1未进行充磁处理，对比例4未添加磁性材料，均导致得到的微生物菌肥不具有磁性，不能对微生物的活性进行抑制，从而导致微生物在存储过程中死亡率显著增大，仅存储半年，棕色固氮菌的活菌数就降低到了较低水平，而存储一年后，棕色固氮菌的活菌数已经不能满足国家的合格标准，因此其有效期显著缩短；对比例2中充磁后的微生物菌肥的磁场强度低于本发明的范围，对比例3中充磁后的微生物菌肥的磁场强度高于本发明的范围，均导致其不能与特定的酸碱度环境进行配合，对微生物活性的抑制效果显著降低，从而导致微生物在存储过程中死亡率显著增大，仅存储半年，棕色固氮菌的活菌数就降低到了较低水平，而存储一年后，棕色固氮菌的活菌数已经不能满足国家的合格标准，因此其有效期显著缩短；对比例5和对比例6中微生物菌肥的酸碱度不在本发明的规定范围，导致其不能与特定的磁场强度进行配合，对微生物活性的抑制效果显著降低，从而导致微生物在存储过程中死亡率显著增大，仅存储半年，棕色固氮菌的活菌数就降低到了较低水平，而存储一年后，棕色固氮菌的活菌数已经不能满足国家的合格标准，因此其有效期显著缩短；虽然对比例7降低了膨润土的添加量，对比例8用高岭土替换了膨润土，但并未影响微生物菌肥中磁场强度与特定的酸碱度环境的配合作用，其对微生物的抑制效果显著，微生物的死亡率与实施例1大致相同，在存储一
年后，其中的棕色固氮菌的活菌数量依然大于0.2*108cfu/克，满足国家农业部公布的执行标准ny/t798—2015中对微生物复合肥料中单一菌剂的活菌数的要求。
[0068]
实验例2
[0069]
将实施例1
‑
4和对比例1
‑
9以及空白例(施用常规化肥，过磷酸钙、硫酸钾和尿素＝1∶1∶1)中的微生物菌肥(生产日期相同，存储时间在半年左右，且均在保质期内)用于种植玉米(正红212)；同一块田地中，以相同方法施用底肥和定植玉米苗，玉米苗属于同批次种子、同批次、相同方法育苗得到，定植过程中随机选择玉米苗进行定植，在定植后的管理过程中，将玉米按每400株分为一组，共分为14组，每组的玉米除第一次和第二次追肥采用不同微生物菌肥进行追肥外，其它管理方法和追肥用量等均完全相同；最终统计收获的单个玉米的平均产量(干重，随机选择20个玉米进行平均统计)和400株总产量(干重)，统计结果如下：
[0070]
序号单个玉米产量(g)400株总产量(kg)实施例1285110.5实施例2281109.7实施例3279110.2实施例4284107.3对比例124295.3对比例225196.7对比例323493.1对比例424394.2对比例524796.2对比例625196.9对比例7262102.4对比例826099.8对比例925295.7空白例22990.8
[0071]
通过对施用微生物菌肥种植的玉米的产量结果统计可知，本发明实施例1
‑
4中制备得到的微生物菌肥在由于活菌数量更多，有机质损失更少，同时在施用后磁场对微生物菌剂的促进作用下，微生物菌肥的肥效得到显著增加，因而，本发明实施例1
‑
4种植得到的玉米单个产量和总产量都显著高于现有的微生物菌肥(对比例9)和普通化肥(空白例)。而对比例1未进行充磁处理，对比例4未添加磁性材料，均导致得到的微生物菌肥不具有磁性，即不能对微生物的活性进行抑制，从而微生物菌肥中的活菌数量更少，同时，也不能在施用后磁场对微生物菌剂的促进作用，因此，种植得到的玉米单个产量和总产量都显著低于实施例1，与现有的微生物菌肥(对比例9)相差不大；对比例2中充磁后的微生物菌肥的磁场强度低于本发明的范围，对比例3中充磁后的微生物菌肥的磁场强度高于本发明的范围，均导致其不能与特定的酸碱度环境进行配合，对微生物活性的抑制效果显著降低，导致微生物菌肥的活菌数量显著降低，虽然在施用后磁场对微生物菌剂的有一定的促进作用，但活菌数量少，且对比例3在施用后，一段时间内，可能导致降低后的磁场强度反而与特定的酸碱度环境的配合作用，抑制微生物的新陈代谢，导致微生物菌肥的肥效降低，因此，对比例2和
对比例3种植得到的玉米单个产量和总产量仍然显著低于实施例1，但对比例2稍高于对比例1和对比例4，对比例3低于对比例1和对比例4；对比例5和对比例6中微生物菌肥的酸碱度不在本发明的规定范围，导致其不能与特定的磁场强度进行配合，对微生物活性的抑制效果显著降低，导致微生物菌肥的活菌数量显著降低，虽然在施用后磁场对微生物菌剂的有一定的促进作用，但活菌数量少，种植得到的玉米单个产量和总产量仍然显著低于实施例1，但稍高于对比例1和对比例4；对比例7降低了膨润土的添加量，对比例8用高岭土替换了膨润土，虽然并未影响微生物菌肥中磁场强度与特定的酸碱度环境的配合作用，其对微生物的抑制效果显著，微生物菌肥的活菌数量与实施例1大致相同，但由于不能在施肥后第一时间降低磁场强度，从而促进微生物生长，影响了微生物菌肥的肥效，导致种植得到的玉米单个产量和总产量低于实施例1，但高于对比例1
‑
6；对比例9属于现有的微生物菌肥，微生物活菌数量少，且没有磁场促进微生物生长，导致种植得到的玉米单个产量和总产量显著低于实施例1。