一种生物复合钾肥及其制备方法

1.一种环状芽孢杆菌(Bacillus Circulans)，保藏编号为CGMCC No.5155。
2.一种生物复合钾肥的制备方法，按重量计，包括以下步骤：
1)将钾矿石1-5份、农副加工废料5-15份和发酵辅料0.5-5份与水10-25份混合，得到发酵底料，其中，农副加工废料是由食用菌菌渣与虾壳、麸皮、玉米皮渣或酒糟中的至少一种所构成；发酵辅料是由选自面粉、玉米粉或豆饼粉之一与硫酸铵和MgSO4所构成；
2)将权利要求1所述的环状芽孢杆菌CGMCC No.5155接种后，得液态种子或固态种子；
3)加入占上述发酵底料重量百分比1-2％的上述环状芽孢杆菌CGMCC No.5155的液态种子或固态种子，经固态发酵得生物钾肥；
4)将上述生物钾肥8-15份、磷酸氢二钾1-5份与腐植酸钾肥10-15份混合，制成生物复合钾肥。
3.根据权利要求2的制备方法，其中步骤1)的钾矿石、农副加工废料、发酵辅料与水的重量比为2.5∶10.5∶1∶17。
4.根据权利要求2或3的制备方法，其中步骤1)的钾矿石选自钾长石、蒙脱石或海绿石之一或其混合物。
5.根据权利要求2或3的制备方法，其中步骤3)固态发酵的发酵周期为5-7天。
6.根据权利要求2或3的制备方法，其中的生物复合钾肥由生物钾肥11重量份，磷酸氢二钾2重量份和腐植酸钾肥12重量份混合而成。
7.一种生物复合钾肥的制备方法，包括以下步骤：
1)将权利要求1的环状芽孢杆菌CGMCC No.5155接种后，得种子液；
2)种子液接种，液态发酵，得生物钾肥；
3)将生物钾肥11重量份、磷酸氢二钾2重量份与腐植酸钾肥12重量份混合，制成生物复合钾肥。
8.根据权利要求7的制备方法，其中步骤2)的液态发酵周期为2-3天。
9.根据权利要求2～8任一所述的方法制备的生物复合钾肥。
10.权利要求1的环状芽孢杆菌CGMCC No.5155在制备生物复合钾肥中的用途。

一种生物复合钾肥及其制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于肥料领域，涉及一种生物复合钾肥及其制备方法。\n背景技术\n[0002] 肥料生产和技术开发不仅是农业生产的核心问题，也关系着环境、生态以及人类社会的生存与发展。中国是世界钾肥消费大国之一，钾肥消费量占到世界钾肥消费的20％左右。国内钾肥消费量逐年上升，年均消费递增率达到12％。中国钾肥仅能满足国内钾肥需求的30％左右，每年大概有500万～600万吨的钾肥需要进口。随着国内平衡施肥技术推广和种植结构调整，进口量将进一步增长。同时我国土地缺钾现象正从南方向北方扩展，\n2\n缺钾面积逐年增大，已达0.23亿hm，缺钾已成为许多地区农作物优质增产的主要制约因素。单纯发展硅酸盐菌剂，靠硅酸盐细菌分解土壤粘土钾是不可取的。\n[0003] 用钾细菌复合钾矿粉、菌渣研制的新型生物复合钾肥，集速效、迟效和长效肥料于一体，集有机肥、无机肥和生物肥于一身，既能缓解钾肥短缺的矛盾，又能解决化学钾肥对环境的污染和破坏，还可避免钾细菌菌剂(生物钾肥)迟效、仅适用于富钾土壤与稳定性差的缺点，使农业生产赖以发展的土地和水资源得以永续利用。但是该肥增加养分的效果不是太高，很难满足高产作物一生的总需肥量。\n[0004] 我国的泥炭、褐煤和风化煤资源丰富，利用泥炭、褐煤、风化煤生产腐植酸类有机无机肥生产工艺也比较成熟，肥效较好而且稳定。目前国内生产的腐植酸类有机无机复混肥，一般有机质在50％，腐植酸20％，(N+P2O5+K2O)4％-20％。此外，腐植酸中的有效成分对农作物，尤其是对设施栽培的果树、蔬菜增产提质作用以及提高抗逆性的作用突出，它能调节作物内源激素的分泌和运送，提高酶的生理活性，强烈刺激根系、茎叶、花和果实的生长，增产幅度一般在10％～20％，而且可以提高农产品的生理品质及外观品质。\n[0005] 在现代肥料生产中，针对化肥、传统有机肥和生物肥的优缺点，把它们进行有机结合开发出新型三元复合肥，具有广阔的市场前景。有机无机生物复合肥以功能性生物活性菌为主体，以菌糠等肥料型有机质为载体，配合无机元素，集微生物独特的生理调节功能、无机化肥的高效性和有机肥的长效性于一体，从而达到种养结合和农业可持续发展的效果。有机无机生物复合肥既是生物肥、有机肥和无机肥的“三肥合一”；同时也是高效、长效、增效为一身的“三效合一”。它与普通复混肥相比，具有减少化肥用量、提高化肥利用率、改善农产品品质、降低生产成本、保护生态环境和作为绿色食品生产资料等优点；具有均衡提供营养、培肥地力、增强作物的抗逆性、提高农产品品质和降低农产品中的有害物质等作用。\n[0006] 但是，三元复合肥中有效活性菌很难存活。其中化肥的加入量受到明显的限制，从而不能充分满足作物生长。因此针对这一现状进行突变菌株的筛选、提高复合肥中化肥的加入量，并进行相关产品研究和开发，拓展复合肥的应用范围，对我国农业的可持续发展将具有举足轻重的作用。\n[0007] 另外，我国低品位含钾矿物，即钾矿石的储量巨大，如果能够采用高效解钾的硅酸盐菌分解钾矿石，促使其释放活性钾素，制成硅酸盐菌肥，不仅可以合理利用我国非常丰富的非溶性钾资源，解决我国钾肥资源不足的问题，而且带动了以钾长石为主的矿石采掘运输业，形成新的产业链。\n[0008] 困扰农业生产的另一核心问题是病虫害。化学农药的危害人所共知。几丁寡糖能刺激作物提高对病原微生物的抗性，同时又促进益生菌的定植和增殖；能抑制病菌产生的毒性、启动自身免疫系统，甲壳素酶与壳聚糖酶可抗植物病原真菌感染，去病除害，减少杀菌农药的使用。\n发明内容\n[0009] 本发明的目的在于提供一种环状芽孢杆菌(Bacillus Circulans)，利用该菌株制备生物复合钾肥的方法，制备的生物复合钾肥，以及所述的环状芽孢杆菌(Bacillus Circulans)在制备生物复合钾肥中的用途，具体涉及：\n[0010] 1、一种环状芽孢杆菌(Bacillus Circulans)，保藏编号为CGMCC No.5155。所述的环状芽孢杆菌(Bacillus Circulans)于2011年8月17日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院中科院微生物研究所)，保藏编号为CGMCC No.5155。\n[0011] 2、一种生物复合钾肥的制备方法，按重量计，包括以下步骤：\n[0012] 1)将钾矿石1-5份、农副加工废料5-15份和发酵辅料0.5-5份与水10-25份混合，得到发酵底料；\n[0013] 2)将权利要求1所述的环状芽孢杆菌CGMCC No.5155接种后，得液态种子或固态种子；其中，液态种子液的活菌数不小于2亿/mL，固态种子的活菌数不小于5亿/g。\n[0014] 3)加入占上述发酵底料重量百分比1-2％的上述环状芽孢杆菌CGMCC No.5155的液态种子或固态种子，经固态发酵得生物钾肥；\n[0015] 4)将上述生物钾肥8-15份、磷酸氢二钾1-5份与腐植酸钾肥10-15份混合，制成生物复合钾肥。\n[0016] 3、根据项2的制备方法，其中步骤1)的钾矿石、农副加工废料、发酵辅料与水的重量比为2.5∶10.5∶1∶17。\n[0017] 4、根据项2或3的制备方法，其中步骤1)的钾矿石选自钾长石、蒙脱石或海绿石之一或其混合物，农副加工废料包括食用菌菌渣以及虾壳、麸皮、玉米皮渣或酒糟中的至少一种，发酵辅料为面粉、玉米粉或豆饼粉之一以及硫酸铵和MgSO4。\n[0018] 5、根据项2或3的制备方法，其中步骤3)固态发酵的发酵周期为5-7天。\n[0019] 6、根据项2或3的制备方法，其中的生物复合钾肥由生物钾肥11重量份，磷酸氢二钾2重量份和腐植酸钾肥12重量份混合而成。\n[0020] 7、一种生物复合钾肥的制备方法，包括以下步骤：\n[0021] 1)将项1的环状芽孢杆菌CGMCC No.5155接种后，得种子液；\n[0022] 2)种子液接种，液态发酵，得生物钾肥；\n[0023] 3)将生物钾肥11重量份、磷酸氢二钾2重量份与腐植酸钾肥12重量份混合，制成生物复合钾肥。\n[0024] 8、根据项6的制备方法，其中步骤2)的液态发酵周期为2-3天。\n[0025] 9、根据项2～8任一所述的方法制备的生物复合钾肥。\n[0026] 10、项1的环状芽孢杆菌CGMCC No.5155在制备生物复合钾肥中的用途。\n[0027] 环状芽孢杆菌CGMCC No.5155具有解钾、耐钾、产几丁质酶/壳聚糖酶能力强等优点，其制备方法为：将从石家庄栾城玉米根际分离得到的环状芽孢杆菌(钾细菌)(Bacillus Circulans Xue-97316)以紫外线诱变，获得单菌落300个，经菌落挖块法高通量筛选获得解钾率高达40％、芽孢形成率75％的5株菌，再次以紫外线诱变，以8％NaCl筛选，获得耐钾率高达8％的3株菌。再将3株菌分别进行→2.27％ K2O摇瓶摇育→2.27％ K2O摇瓶摇育→4.54％-5％ K2O摇瓶摇育→7.5％ K2O摇瓶摇育→10％ K2O摇瓶摇育→12.5％ K2O摇瓶摇育→15％ K2O摇瓶摇育→含12.5％-15％ K2O平板分离单菌落→留种、耐钾菌种连续传代30次。将耐钾12.5％环状芽孢杆菌接种于以胶状几丁质为唯一碳源的摇瓶，培养后离心测发酵液几丁质酶的活性大小，筛选出具有几丁质酶活的菌株CGMCC No.5155。\n[0028] 本发明实现了生物肥、有机肥、无机肥等多元肥料的良好结合，解决了“四肥合一”存在的技术难题。本发明制备的生物复合钾肥符合复合微生物肥NY798-2004标准，并在大田试验中取得了优异的技术效果。\n具体实施方式\n[0029] 腐植酸钾肥购自石家庄宇镈肥业有限公司，其它物料均为市购。\n[0030] 实施例1固态发酵制备生物复合钾肥(一)\n[0031] 1)发酵底料的制备\n[0032] 将1重量份的钾长石，5重量份的农副加工废料(食用菌菌渣、虾壳、麸皮、酒糟按照4∶1∶1∶1的比例混合)，0.5重量份的面粉、硫酸铵和MgSO4的混合物(面粉、硫酸铵和MgSO4的重量比为100∶10∶1)，与10重量份的水分别采用旋转式蒸锅在100℃下灭菌30分钟后，混合均匀，得发酵底料。\n[0033] 2)种子制备\n[0034] 将环状芽孢杆菌CGMCC No.5155接种于下列种子培养基中，得液态种子，其活菌数不小于2亿/mL。种子培养基如下：\n[0035] \n[0036] 3)生物钾肥的制备\n[0037] 加入占上述发酵底料重量百分比1％的上述环状芽孢杆菌CGMCC No.5155的液态种子，经固态发酵5天后，得生物钾肥。发酵条件如下：\n[0038] 接种及发酵：曲池：长方形水泥池，宽2m，深1m，料层厚30-50cm，保证通风均匀，曲池底高于地面，有8～10度倾斜，池底上方有层假底筛板，料放在筛板上，曲池低端和风机相连，中间设有闸门，调节风量。通风采用部分循环，保证室内二氧化碳含量在2～5％，通\n3 2\n风量400～1000m/m.h，根据繁殖阶段等条件确定，空气通风道风速10～15m/s。变温控制：前期35-37℃，中期32-34℃，后期35-37℃。\n[0039] 固态发酵pH靠配方自动控制：菌生长过程解钾，水分减少诱导芽胞生成。变温式控制，前期35℃，中期30℃、后期35℃，翻料1-3次。湿度控制，前中期调节为：RH50-60％，后期不调节，自然形成芽孢，其芽孢形成率为90％。\n[0040] 将上述生物钾肥8-15份、磷酸氢二钾1-5份与腐植酸钾肥10-15份混合，制成生物复合钾肥。\n[0041] 4)生物复合钾肥的制备\n[0042] 将步骤3)制得的生物钾肥8份、磷酸氢二钾1.5份、腐植酸钾肥10份混合，55℃烘干，即得本发明的生物复合钾肥，其质量指标如下：\n[0043] \n[0044] \n[0045] 实施例2固态发酵制备生物复合钾肥(二)\n[0046] 1)发酵底料的制备\n[0047] 将5重量份的蒙脱石，15重量份的农副加工废料(按照食用菌菌渣、虾壳、玉米皮渣4∶1∶2的比例混合)，5重量份的玉米粉、硫酸铵和MgSO4的混合物(面粉、硫酸铵和MgSO4的重量比为100∶8∶0.8)，25重量份的水分别采用旋转式蒸锅在120℃下灭菌30分钟后，装入耐高压灭菌的聚丙烯塑料袋，(例如，每袋装干物料250g)，即制得发酵底料。\n[0048] 2)种子制备\n[0049] 将环状芽孢杆菌CGMCC No.5155接种于种子培养基中，得固态种子，其活菌数不小于5亿/g。种子培养基的配方为：食用菌菌渣∶面粉∶硫酸铵∶MgSO4＝\n100∶30∶3∶0.3。\n[0050] 3)生物钾肥的制备\n[0051] 加入占上述发酵底料重量百分比2％的上述环状芽孢杆菌CGMCC No.5155的液态种子，经固态发酵7天后，即制成生物钾肥，其芽孢形成率为90％。发酵条件同实施例1。\n[0052] 4)生物复合钾肥的制备\n[0053] 将步骤3)制得的生物钾肥15份、氯化钾5份、腐植酸钾肥15份混合，55℃烘干，即得本发明的生物复合钾肥，其质量指标如下：\n[0054] \n[0055] \n[0056] 实施例3固态发酵制备生物复合钾肥(三)\n[0057] 1)发酵底料的制备\n[0058] 将2重量份的海绿石，11重量份的农副加工废料(按照食用菌菌渣、虾壳、麸皮\n4∶1∶2的比例混合)，1重量份的豆饼粉、硫酸铵与MgSO4的混合物(面粉、硫酸铵和MgSO4的重量比为100∶9∶0.9)，与17重量份的水分别采用旋转式蒸锅在120℃下灭菌\n30分钟后，混合均匀，即制得发酵底料。\n[0059] 2)种子制备\n[0060] 将环状芽孢杆菌CGMCC No.5155接种于种子培养基(同实施例1)中，得液态种子，其活菌数不小于2亿/mL。\n[0061] 3)生物钾肥的制备\n[0062] 加入占上述发酵底料重量百分比1.5％的上述环状芽孢杆菌CGMCC No.5155的液态种子，经固态发酵6天后，即制成生物钾肥，其芽孢形成率为88％。发酵条件同实施例1。\n[0063] 4)生物复合钾肥的制备\n[0064] 将步骤2)制得的生物钾肥11份、磷酸氢二钾2份、腐植酸钾肥12份混合，55℃烘干，即得本发明的生物复合钾肥，其质量指标如下：\n[0065] \n[0066] 实施例4液态发酵制备生物复合钾肥\n[0067] 1、种子液的制备\n[0068] 将环状芽孢杆菌CGMCC No.5155接种于如下配方的种子培养基中，培养10h，得种子液。种子培养基如下：\n[0069] \n[0070] 2、生物钾肥的制备\n[0071] 将步骤1的种子液接种于如下配方的发酵培养基中，发酵2-3天，得生物钾肥。\n[0072] \n[0073] \n[0074] 发酵条件：发酵温度30-37℃，变温控制，前期35-37℃，中期32-34℃，后期\n35-37℃，通用式发酵罐发酵，不调节pH，芽孢形成率80％结束发酵，芽孢数2亿/ml。\n[0075] 3、生物复合钾肥的制备\n[0076] 将步骤2制备的生物钾肥18重量份、50％磷酸氢二钾水溶液17重量份与腐植酸钾肥10重量份混合，制成生物复合钾肥，其质量指标如下：\n[0077] \n[0078] 实施例5实施例1制得的生物复合钾肥对富硒冬枣产量及产值的影响[0079] 小区面积9米×10米＝90米2，每个小区共计6株枣树。小区产量统计如下表(产量单位：千克)。\n[0080] \n[0081] 处理1：常规施肥；处理2：常规施肥+供试肥料；处理3：常规施肥+供试肥料基质灭活。\n[0082] 由上表可以看出，处理2比处理1亩增产333.58千克，增产率18.3％，处理2比处理3亩增产347.28千克，增产率18.4％。施复合微生物菌剂，枣树锈病明显减轻，果实脱落率降低，果实着色均匀红润。10月8日调查处理2平均单果重约10.9克，处理1、处理3均为9.8克。处理间其它性状无明显差异。\n[0083] 实施例6实施例2制备的生物复合钾肥对冬枣树产量及产值的影响\n[0084] 小区面积11米×10米＝110米2，每个小区共计8株枣树。小区产量统计表如下(产量单位：千克)。\n[0085] \n[0086] 处理1：常规施肥；处理2：常规施肥+供试肥料；处理3：常规施肥+供试肥料基质灭活。\n[0087] 由上表可以看出，处理二比处理一亩增产263.08千克，增产率15.54％，处理二比处理三亩增产281.41千克，增产率16.81％。施用供试肥料枣树单果重增加，较处理一、处理三平均增加0.4克。枣树患炭疽病株数明显减少，果实脱落率降低，果实着色均匀。\n[0088] 实施例7实施例3制备的生物复合钾肥对番茄产量及产值的影响\n[0089] 小区产量统计表如下(产量单位：千克)。\n[0090] \n[0091] \n[0092] 处理1：常规施肥；处理2：常规施肥+供试肥料；处理3：常规施肥+供试肥料基质灭活。\n[0093] 由上表可以看出，处理2比处理1亩增产748.28千克，增产率20.46％，处理2比处理3亩增产741.06千克，增产率20.22％。植株生长旺盛，根系发达，茎叶健壮，叶色浓绿；后期果实大而整齐，植株病害减轻。\n[0094] 实施例8实施例4制备的生物复合钾肥对番茄产量及产值的影响\n[0095] 小区产量统计表(产量单位：千克)\n[0096]