專利名稱：高效多功能復(fù)合微生物肥及其工業(yè)制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效多功能復(fù)合微生物肥及其工業(yè)制造方法。該復(fù)合微生物肥屬于通用型微生物固氮肥。
眾所周知，氮元素是農(nóng)作物生長必須的三大營養(yǎng)元素之一。豆科植物根部的根瘤菌能夠把空氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為氨，供豆科植物生長所需，而非豆科植物沒有這種“固氮”功能。如果非豆科植物，特別是禾本科植物，也像豆科植物一樣具有“固氮”功能，相當(dāng)于每顆植物根部都有自己的天然氮肥廠，源源不斷地供應(yīng)作物生長所需的養(yǎng)份，必將大大改變目前世界農(nóng)業(yè)的狀況，甚至引發(fā)一場新的綠色革命。因此生物固氮技術(shù)的研究受到世界各國加倍的重視，近年來取得不同程度的進展，但在非豆科植物固氮技術(shù)研究方面，未見有突破性進展，一些進展只是在實驗室或小規(guī)模試驗階段。
我國微生物家陳廷偉1991-1993年曾經(jīng)把一株固氮根瘤菌用作非豆科作物小麥、玉米、水稻的聯(lián)合固氮接種劑，獲得顯著的增產(chǎn)效果，認(rèn)為該菌的主要作用是固氮及刺激作物生長。英國《新科學(xué)家》周刊1994.12.17報導(dǎo)“一個由英國、澳大利亞、中國和墨西哥科學(xué)家組成的研究小組發(fā)現(xiàn)固氮菌的兩菌株(OR5571和OR5310)，它們將能進入禾谷類的根部，開始把大氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為植株能利用的一種形式…。通過對菌株裂化進入作物根部的研究得到這個線索同一種細菌或許也能侵入非豆科作用…，用標(biāo)準(zhǔn)方法證明發(fā)生固氮作用，但不敢肯定植株是否受益，他們對能節(jié)省多個氮肥持謹(jǐn)慎態(tài)度，下一階段進行田間試驗”(見1995.2.6《參考消息》)。
傳統(tǒng)根瘤菌接種劑的制造方法多采用單一菌種，而且制成的根瘤菌劑的應(yīng)用范圍相當(dāng)專一，例如大豆根瘤菌劑、花生根瘤菌劑、紫云英根瘤菌劑只分別適用于大豆、花生及紫云英播種前拌種。這就是說傳統(tǒng)的根瘤菌受宿主專一性的限制。
國內(nèi)外傳統(tǒng)的微生物肥料制造過程細菌的增殖方法，往往采用單一菌株的菌種在某一固定條件下一步步增殖。這種在固定的優(yōu)越環(huán)境條件下培養(yǎng)出來的菌株，缺乏競爭能力，難適應(yīng)復(fù)雜多變的土壤作物環(huán)境。當(dāng)它被施入土壤中，成活率很低，自身生存很難保障，指望它們能為作物作出貢獻實在困難。
本發(fā)明的目的在于制造一種通用型微生物固氮肥，這種肥能使一種豆科作物的根瘤菌(例如大豆根瘤菌)不僅僅在大豆上起共生固氮作用，并且還能在各種非豆科作物，諸如水稻、小麥、玉米等糧食用物以及蔬菜、棉花、煙草、水果、花卉、樹木等經(jīng)濟作物上起協(xié)調(diào)固氮作用，收到顯著的增產(chǎn)、節(jié)肥、肥地、改良土壤、改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、保護生態(tài)環(huán)境等綜合功效。
實施本發(fā)明所述通用型微生物固氮肥的具體技術(shù)方案如下所述該肥由公知原始菌種和基質(zhì)加入多種微元素組成，所用菌種是以根瘤根為主、其它菌類為輔的復(fù)合菌種，即由二株或二株以上的細菌進行復(fù)合，以合理配比組成的微生物種群，其中(含有效活菌數(shù)20-100億個/毫升)根瘤菌成分占60-95％，其它菌類成分占5-40％，其配比主要取決于作物品種、土壤環(huán)境和施肥條件等因素，各成分比例不是一成不變的，但在實踐中統(tǒng)計表明限于上述范圍內(nèi)。作為主體菌類并且是從豆科作物提取出來的共生固氮根瘤菌類可以是大豆根瘤菌、花生、綠豆、紅小豆、豬屎豆、豇豆根瘤菌、豌豆根瘤菌、菜豆根瘤菌或扁豆根瘤菌；作為輔助性菌類可以是自生固氮菌、放線菌、蘭細菌、巨大芽孢桿菌、膠凍樣芽孢桿菌或內(nèi)生菌；作為吸收菌液的基質(zhì)可以采用泥炭土(或稱之褐煤、泥煤、泥灰或草炭)制糖廠糖泥、污水處理廠污泥、江河湖海淤泥，或?qū)⑦@些基質(zhì)中的兩種或兩種以上加以混合使用；含有植物生長必須的多種微量元素成分，其含量范圍以PPM計如下鋰0.05-10、硼0.1-15、鎂5015、硅5-15、硫10-30、鈣30-100、鈦0.1-3、鐵50-100、銅5-15、硒0.1-3、鉬0.5-5、釷0.05-5、鈹0.03-8、鈉5-30、鋁0.5-5、磷0.5-5、鉀5-30、釩0.1-3、錳0.5-5、鈷0.1-3、鋅10-30、鋯0.1-3、鈰0.01-2、金0.01-0.03，這些成分可通過往基質(zhì)定量加入一種或兩種以上加以混和的沸石粉、蛭石粉、粉煤灰粉、礦渣粉、冶煉渣粉、海泡石粉等礦物質(zhì)成分，或往基質(zhì)加入相應(yīng)元素成分的人造固體化合物或水溶液來獲得。該肥中含有極微量(0.5-10ppb)的化學(xué)誘變劑，它們是烷化劑、堿基類似物和Y啶化合物，可選用一種或兩種以上混合使用。在菌種選育及增殖全過程的生態(tài)環(huán)境中采用多變的溫度條件(溫度從0℃直至40℃)，多變的酸堿變條件(偏酸介質(zhì)pH值4.0-6.9，中性介質(zhì)pH值7.0，直至偏堿介質(zhì)pH值7.1-10.0)，密閉厭氧發(fā)酵、兼氧發(fā)酵與敞開好氧曝氣相結(jié)合，菌種單獨培養(yǎng)與混合培養(yǎng)相結(jié)合，甚至固體發(fā)酵培養(yǎng)與液體發(fā)酵培養(yǎng)相結(jié)合。這樣就可使其中所含的根瘤菌不受宿主專一性的限制，不但能侵染各種豆科作物起結(jié)瘤固氮作用，而且對各種非豆科作物也能起到協(xié)調(diào)固氮作用。
本發(fā)明的實驗室采用的原始菌株的形態(tài)及性能都是國內(nèi)外文獻或教科書中可查閱到的公知菌類，這些原始菌株可以從自然界中提取選育，供生產(chǎn)使用；本發(fā)明采用的細菌培養(yǎng)基也可從國內(nèi)外文獻記載的配方中隨意選用。
本發(fā)明的貢獻在于把根瘤菌為主的優(yōu)勢菌株配合其它菌類，進行優(yōu)化組合、合理配比，并把這些菌株在復(fù)雜多變、甚至“嚴(yán)酷”、超常規(guī)的生態(tài)環(huán)境條件下進行增殖、優(yōu)選、強化，從而培養(yǎng)出具有更強生命力的微生物菌群。當(dāng)該微生物菌群被吸收在基質(zhì)上作用肥料進入土壤環(huán)境中，就能各顯其能，發(fā)揮菌與菌之間、菌與作物之間以及菌株與土壤之間的“優(yōu)勝劣汰效應(yīng)”、“菌類共榮及營養(yǎng)調(diào)控效應(yīng)”、“固氮及解磷解鉀效應(yīng)”。該菌肥的綜合功效是有益微生物群體功能的發(fā)揮，是有益微生物群體調(diào)節(jié)植物根際環(huán)境生態(tài)平衡的體現(xiàn)。
本發(fā)明復(fù)合微生物肥的工業(yè)制造方法如下所述，但不是對本發(fā)明方法的限制。
將一支試管斜面大豆根瘤菌種，轉(zhuǎn)移入裝有經(jīng)高溫滅菌液體培養(yǎng)基的三角瓶中，進行室溫下的擴大培養(yǎng)，用振蕩器增氧，連續(xù)振蕩3天，間斷振蕩1天，停止振蕩3天；用30％NaOH溶液及稀HCl調(diào)節(jié)pH值，容許pH值在4-10范圍內(nèi)波動，將一支鉀細菌及一支放線菌也如上法擴大培養(yǎng)，這就制得三種菌擴大培養(yǎng)菌液，測定三角瓶中活菌濃度放入0℃冷柜中保存?zhèn)溆谩?br> 將冷柜中擴大菌液取出，轉(zhuǎn)移入盛有經(jīng)高溫滅菌培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中，連續(xù)曝氣5天(氣液比5∶1)，間斷曝氣一天，停止曝氣二天。用30％NaOH溶液及稀HCl調(diào)節(jié)pH值，容許pH值在4-10范圍內(nèi)波動；用冷水、蒸汽調(diào)節(jié)液溫，容許罐中活菌濃度達20-100億個/毫升時，即可放入0℃冷柜中儲存當(dāng)生產(chǎn)菌液使用；也可以將各種菌的擴大培養(yǎng)液按比例放大發(fā)酵罐中，進行混合培養(yǎng)，溫度、pH值及供氧條件如上所述，從而制備生產(chǎn)菌液。
根據(jù)根瘤菌鉀細菌放線菌≈70∶20∶10比例，計算各種生產(chǎn)菌液所需體積，放出一定體積生產(chǎn)菌液與經(jīng)高溫高壓蒸汽(壓力1.4-1.5千克/厘米2，溫度121-130℃，恒溫1-2小時)滅菌后冷卻至室溫的富含有機質(zhì)及微量元素的基質(zhì)(預(yù)先烘干至含水率≤15％，球磨機粉碎至8％可通過80篩目)，吸收上述生產(chǎn)菌液。其方法是通過固、液兩相按比例(固∶液＝75～95∶2～25)混合，用旋轉(zhuǎn)式攪拌機攪拌均勻(或繼之通過造粒機造粒)，進行定量分裝稱重，裝入密閉和避光的易降解的聚乙烯薄膜袋中，就制成該菌肥。
上述提到的以合理配比組成微生物菌群，其中根瘤菌成分約占60-95％，其它菌類成分約占5-40％，其配比主要取決于作物品種、土壤環(huán)境和施肥條件等因素，各成分比例不是一成不變的。例如，用于豆類、葉菜類植物的菌肥，可適當(dāng)增加固氮根瘤菌的比例；用于塊根類植物，可加大解磷菌的含量；對于水生作物，可選用蘭細菌為輔助菌類；對于木本科植物，可選用放線菌；還應(yīng)根據(jù)不同土壤各種肥份及微量元素豐缺程度，有針對性地變換菌肥中的菌株種類、相互間的比例及微量元素含量配比。只有這樣，才能做到有目的地制肥與科學(xué)地施肥，收到預(yù)期的效果。
本發(fā)明的復(fù)合微生物肥具有顯著的固氮、解磷、解鉀、刺激作物生長、防病抗病等多種功效，或以與化肥、有機肥配合使用，節(jié)省化肥、農(nóng)藥施用量可達30-50％。此外，對各種主要農(nóng)作物和經(jīng)濟作物具有顯著增產(chǎn)效果，增產(chǎn)幅產(chǎn)一般在5-50％，個別作物甚至達100-200％。例如水稻、玉米、小麥增產(chǎn)5-20％，豆類增產(chǎn)10-30％，蔬菜增產(chǎn)20-50％，甘蔗增產(chǎn)10-30％，棉花增產(chǎn)10-30％，煙葉增產(chǎn)20-40％，水果增產(chǎn)10-30％，茶葉增產(chǎn)10-30％，中藥材增產(chǎn)10-20％，牧草、林木增產(chǎn)10-30％。
權(quán)利要求
1.一種高效多功能復(fù)合微生物肥由公知原始菌種和基質(zhì)加入多種微量元素組成，其特征在于，所用菌種是以根瘤菌為主、其它菌類為輔的復(fù)合菌種，即由二株或二株以上的細菌組成的微生物種群，其中根瘤菌成分占60-95％，其它菌類成分占5-40％，作為主體菌類并且是從豆科作物提取出來的共生固氮極瘤菌類可以是大豆根瘤菌、花生、綠豆、紅小豆、豬屎豆、豇豆根瘤菌、豌豆根瘤菌、菜豆根瘤菌或扁豆根瘤菌；作為輔助性菌類可以是自生固氮菌、放線菌、蘭細菌、巨大芽孢桿菌、膠凍樣芽孢桿菌或內(nèi)生菌；作為吸收菌液的基質(zhì)可以采用泥炭土(或稱之褐煤、泥煤、泥炭或草炭)、制糖廠糖泥、污水處理廠污泥、江河湖海淤泥，或?qū)⑦@些基質(zhì)中的兩種或兩種以上加以混合使用；含有植物生長必須的多種微量元素成分，其含量范圍以PPM計如下鋰0.05-10、硼0.1-15、鎂5015、硅5-15、硫10-30、鈣30-100、鈦0.1-3、鐵50-100、銅5-15、硒0.1-3、鉬0.5-5、釷0.05-5、鈹0.03-8、鈉5-30、鋁0.5-5、磷0.5-5、鉀5-30、釩0.1-3、錳0.5-5、鈷0.1-3、鋅10-30、鋯0.1-3、鈰0.01-2、金0.01-0.03，這些成分可通過往基質(zhì)定量加入一種或兩種以上加以混和的沸石粉、蛭石粉、粉煤灰粉、礦渣粉、冶煉渣粉、海泡石粉等礦物質(zhì)成分，或往基質(zhì)加入相應(yīng)元素成分的人造固體化合物或水溶液來獲得。
2.按權(quán)利要求1所述的復(fù)合微生物肥，其特征在于，所述主成分根瘤菌種和所述輔助成分其他菌種之間的配比主要取決于作物品種、土壤環(huán)境和施肥條件等因素，使成分配比不是一成不變的。
3.按權(quán)利要求1所述的復(fù)合微生物肥，其特征在于，該肥中含有極微量(0.5-10ppb)的化學(xué)誘變劑，它們是烷化劑、堿基類似物和Y啶化合物，可選用一種或兩種以上混合使用。
4.按權(quán)利要求1所述的復(fù)合微生物肥，其特征在于，在菌種選育及增殖全過程的生態(tài)環(huán)境中采用多變的溫度條件(溫度以0℃直至40℃)，多變的酸堿度條件(偏酸介質(zhì)，pH值4.0-6.9，中性介質(zhì)pH植7.0，直至偏堿介質(zhì)pH值7.1-10.0)，密閉厭氧發(fā)酵、兼氧發(fā)酵與敞開好氧曝氣相結(jié)合，菌種單獨培養(yǎng)與混合培養(yǎng)相結(jié)合，甚至固體發(fā)酵培養(yǎng)與液體發(fā)酵培養(yǎng)相結(jié)合。
5.按權(quán)利要求1所述的復(fù)合微生物肥，其特征在于，該肥中所含根瘤菌不受宿生專一性的限制，不但能侵染各種豆科作物起結(jié)瘤固氮作用，而且對各種非豆科作物也能起協(xié)調(diào)固氮作用。
全文摘要
本發(fā)明高效多功能復(fù)合微生物肥由公知原始菌種和基質(zhì)多種微量元素組成,其中所用菌種以根瘤菌為主,其成分占60—95%,其它菌類自生固氮菌、放線菌等為輔,其成分占5—40%,其成分配比主要取決于作物品種、土壤環(huán)境和施肥條件等因素,而不是一成不變的。肥中含有極微量化學(xué)誘變劑。在菌種選育及增殖全過程的生態(tài)環(huán)境中采用多變的溫度、酸堿度、發(fā)酵,多種培養(yǎng)等條件相結(jié)合形成優(yōu)勢微生物菌群。該肥中所含根瘤菌不受宿主專一性的限制,適用于各種作物,且功效顯著。
文檔編號C05F11/00GK1240779SQ99111130
公開日2000年1月12日 申請日期1999年7月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月26日
發(fā)明者陳民 申請人:陳民