本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)肥料領(lǐng)域，具體涉及一種復合微生物發(fā)酵制備海藻顆粒鉀肥的方法。

背景技術(shù)：

化肥的過度施用造成了土壤結(jié)構(gòu)破壞、自然界生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性降低、江河湖泊的富營養(yǎng)化、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降等一系列較為嚴重的問題。目前市場上的鉀肥品種多是化學填料的復合，缺少功能性增效成分，以此原料制備的復合肥和摻混肥并不能為土壤環(huán)境改善和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來任何的裨益，反而會形成惡性循環(huán)。發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，對肥料行業(yè)的發(fā)展必將提出了新的更高的要求，這就要求傳統(tǒng)的成分單一的化學肥料向功能性增效肥料升級。實驗證明，增加土壤中有益微生物的含量可以起到平衡土壤酸堿度、調(diào)節(jié)土壤菌群結(jié)構(gòu)、增強作物的抗病蟲害的能力肥料、降解土壤重金屬、改量土壤的作用。海藻中含有活性成分可以促進植物體內(nèi)內(nèi)源激素的分泌，刺激植物非特異性活性因子的產(chǎn)生，還含有非含氮有機物、鉀、鈣、鎂、鋅、碘等十余種礦物質(zhì)元素和豐富的維生素，可以有效促進植物的生長，提質(zhì)增產(chǎn)。

我國該品種肥料的研究開發(fā)模式仍較為傳統(tǒng)，設備工藝不足，依然沒有成為功能性增效肥料的創(chuàng)新主體，還存在一些問題和不足：1)菌種與化肥復配工藝不成熟，破壞菌體，導致加入菌量多，存活率低；2)傳統(tǒng)的微生物肥料采用大量有機質(zhì)為填料，導致在存放過程中雜菌大量繁殖，雜菌率較高，微生物腐熟不徹底會導致燒苗爛根；3)微生物在肥料存放過程中菌量下降迅速，保質(zhì)期短，有效活菌數(shù)低；4)所用菌種生命力不強，難以與土壤中原有的微生物抗爭而逐漸死亡失效；5)對海藻的處理工藝不成熟造成活性物質(zhì)的破壞和流失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種復合微生物發(fā)酵制備海藻顆粒鉀肥的方法。通過多種特效菌種對海藻進行分級生物發(fā)酵制備海藻功能菌劑，然后通過溫和的反擊式造粒工藝將其與化肥原料相結(jié)合，最終得到富含海藻提取物、特效復合菌種的海藻增效鉀肥顆粒。生產(chǎn)工藝穩(wěn)定可控，綠色環(huán)保，適于規(guī)?；a(chǎn)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種復合微生物發(fā)酵制備海藻顆粒鉀肥的方法，其特征在于包括以下步驟：

1)制備產(chǎn)品A：將新鮮的海洋藻類植物洗凈、除雜，浸泡12-48h后，磨漿，轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐內(nèi)，110-150℃滅菌15-30min，冷卻至20-35℃得到產(chǎn)品A；

2)制備種子液：將蠟樣芽孢桿菌活化與擴培，制備蠟樣芽孢桿菌種子液X；將巨大芽孢桿菌活化與擴培，制備巨大芽孢桿菌種子液Y；將解淀粉芽孢桿菌活化與擴培，制備解淀粉芽孢桿菌種子液Z；

3)制備產(chǎn)品B：將種子液X接種到產(chǎn)品A中，種子液X用量為產(chǎn)品A質(zhì)量的10％-20％，發(fā)酵溫度為30-37℃，用酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應的pH值為5-8，溶氧控制在10-40％，轉(zhuǎn)速為100-250r/min，通氣量在500-2000L/min，發(fā)酵罐壓應維持在0.02-0.08Mpa，發(fā)酵時間為8-24h，得到產(chǎn)品B；

4)制備產(chǎn)品C：調(diào)整產(chǎn)品B的pH至4.0～5.5，并將發(fā)酵罐內(nèi)溫度冷卻至0℃～5℃，保存2～5天，然后將溫度恢復至20℃～35℃，得到產(chǎn)品C；

5)制備產(chǎn)品D：將種子液Y接種到產(chǎn)品C中，種子液Y用量為產(chǎn)品C質(zhì)量的10％-20％，發(fā)酵溫度為30-34℃，用酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應的pH值為5-8，溶氧控制在10-40％，轉(zhuǎn)速為100-250r/min，通氣量在500-2000L/min，發(fā)酵罐壓應維持在0.02-0.08Mpa，發(fā)酵時間為8-24h，得到產(chǎn)品D；

6)制備產(chǎn)品E：調(diào)整產(chǎn)品D的pH至4.0～5.5，并將發(fā)酵罐內(nèi)溫度冷卻至0℃～5℃，保存2～7天，然后將溫度恢復至25℃～35℃，得到產(chǎn)品E；

7)制備產(chǎn)品F：將種子液Z接種到產(chǎn)品E中，種子液Z用量為產(chǎn)品E質(zhì)量的10％-20％，發(fā)酵溫度為30-34℃，用酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應的pH值為5-8，溶氧控制在10-40％，轉(zhuǎn)速為100-250r/min，通氣量在500-2000L/min，發(fā)酵罐壓應維持在0.02-0.08Mpa，發(fā)酵時間為8-24h，得到產(chǎn)品F；

8)制備產(chǎn)品G：調(diào)整產(chǎn)品F的pH至4.0～5.5，并將發(fā)酵罐內(nèi)溫度冷卻至0℃～5℃，保存2～7天，然后將溫度恢復至25℃～35℃，得到產(chǎn)品G；將G干燥得到海藻復合功能菌劑；

9)制備海藻顆粒鉀肥：向100份的鉀肥原料中加入5-10份的海藻復合功能菌劑，并混合均勻，經(jīng)輥壓機輥壓成型為片狀；采用反擊式造粒方式進行造粒，過篩烘干后即得成品；

所述鉀肥原料是氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、磷酸二氫鉀和磷酸氫二鉀中的一種或任意比例的兩種以上。

步驟2)中的蠟樣芽孢桿菌活化與擴培的培養(yǎng)基配方為：豆粕粉20g，酵母膏6g，海藻酸鈉1.2g，牛膽鹽0.05g，磷酸二氫鉀0.04g，氯化鈉0.2g，硫酸鎂0.2g，甘露醇9.5g，水1000mL，調(diào)節(jié)pH6.8-7.0，擴培條件為：33℃培養(yǎng)20h。

步驟2)中的巨大芽孢桿菌活化與擴培的培養(yǎng)基配方為：紅薯粉22g，海藻酸鈉0.03g，玉米漿5g，蛋白胨11g，二氧化錳0.02g，磷酸二氫鉀0.02g，硫酸亞鐵0.2g，水1000mL，調(diào)節(jié)pH7.2-7.5，擴培條件為：31℃培養(yǎng)20h。

步驟2)中的解淀粉芽孢桿菌活化與擴培的培養(yǎng)基配方為：淀粉20g，豆粕40g，酵母膏6g，磷酸二氫鉀2.0g，乙酸鈉5.0g,硫酸錳0.5g，硫酸鎂0.5g，碳酸鈣0.3g，水1000ml，調(diào)節(jié)pH6.8-7.0，擴培條件為：35℃培養(yǎng)24h。

步驟3)至步驟8)中的酸堿調(diào)節(jié)劑為檸檬酸，草酸，醋酸，磷酸氫二鉀，碳酸鈉，醋酸鈉中的一種或幾種。

步驟1)中的海洋藻類植物為銅藻、海帶、褐藻、鼠尾藻和馬尾藻中的一種或者任意比例的兩種以上。

所述巨大芽孢桿菌是巨大芽孢桿菌YIC～BM1，保藏號為CGMCC No.12156。

本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果：

1.本發(fā)明采用的菌種具有高耐鹽性，可以直接與無機鹽復配，克服了傳統(tǒng)菌劑在高鹽環(huán)境長期存放過程中大量死亡的弊端，大大延長了肥料的保質(zhì)期。而這種高鹽的環(huán)境使得其他雜菌不能生存，極大的降低了雜菌率，保證了肥料的高質(zhì)量。

2.本發(fā)明采用復合菌種發(fā)酵，各類菌株發(fā)揮協(xié)同作用，海藻活性物質(zhì)提取率高，有益次級代謝產(chǎn)物種類豐富；而且巧妙的應用分級發(fā)酵，避免了微生物菌群間的相互競爭拮抗，將各自菌群的作用發(fā)揮到最大化，產(chǎn)品肥效優(yōu)于單一的菌種發(fā)酵。

3.本發(fā)明采用特殊的反擊式造粒技術(shù)將微生物菌劑與化學肥料復配，整個過程溫和綠色環(huán)保，避免了高溫和化學試劑對微生物和海藻活性成分的破壞，最大限度的保證了微生物的存活率和海藻活性。

4.本發(fā)明的產(chǎn)品富含多種對有益微生物，菌種之間發(fā)揮協(xié)同作用，提高環(huán)境適應能力，能夠在土壤中大量繁殖，有效提升土壤中的微生物含量，起到緩沖土壤酸堿度，增強植物抗性，改良土壤環(huán)境的作用。

5.本發(fā)明在傳統(tǒng)鉀肥的基礎上，引入了海藻提取物、有益復合微生物菌劑等功能性成分，是傳統(tǒng)肥料的全新升級產(chǎn)品，環(huán)保性能與肥效都得到大幅提升。

附圖說明

圖1是顯微觀察YIC～BM1菌株的革蘭氏染色及聚集成團現(xiàn)象圖。

圖2基于16SrDNA序列構(gòu)建的YIC～BM1菌株系統(tǒng)發(fā)育樹示意圖。

圖3是不同溫度對YIC～BM1菌株產(chǎn)酶的影響的示意圖。

圖4是不同pH對YIC～BM1菌株產(chǎn)酶的影響示意圖。

具體實施方式

結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的詳細說明，但不作為對本發(fā)明的限定。

實施例1：

1)制備產(chǎn)品A：將新鮮的海帶和馬尾藻(質(zhì)量比為1:1)洗凈、除雜，浸泡20h后，磨漿，轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐內(nèi)，110℃滅菌30min，冷卻至20℃得到產(chǎn)品A；

2)制備種子液：將蠟樣芽孢桿菌活化與擴培，制備蠟樣芽孢桿菌種子液X；將巨大芽孢桿菌活化與擴培，制備巨大芽孢桿菌種子液Y；將解淀粉芽孢桿菌活化與擴培，制備解淀粉芽孢桿菌種子液Z；

所述的蠟樣芽孢桿菌活化與擴培的培養(yǎng)基配方為：豆粕粉20g，酵母膏6g，海藻酸鈉1.2g，牛膽鹽0.05g，磷酸二氫鉀0.04g，氯化鈉0.2g，硫酸鎂0.2g，甘露醇9.5g，水1000mL，調(diào)節(jié)pH6.8-7.0，擴培條件為：33℃培養(yǎng)20h。

所述的巨大芽孢桿菌活化與擴培的培養(yǎng)基配方為：紅薯粉22g，海藻酸鈉0.03g，玉米漿5g，蛋白胨11g，二氧化錳0.02g，磷酸二氫鉀0.02g，硫酸亞鐵0.2g，水1000mL，調(diào)節(jié)pH7.2-7.5，擴培條件為：31℃培養(yǎng)20h。

所述的解淀粉芽孢桿菌活化與擴培的培養(yǎng)基配方為：淀粉20g，豆粕40g，酵母膏6g，磷酸二氫鉀2.0g，乙酸鈉5.0g,硫酸錳0.5g，硫酸鎂0.5g，碳酸鈣0.3g，水1000ml，調(diào)節(jié)pH6.8-7.0，擴培條件為：35℃培養(yǎng)24h。

3)制備產(chǎn)品B：將種子液X接種到產(chǎn)品A中，種子液X用量為產(chǎn)品A質(zhì)量的10％，發(fā)酵溫度為32℃，用酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應的pH值為6.8，溶氧控制在20％，轉(zhuǎn)速為200r/min，通氣量在800L/min，發(fā)酵罐壓應維持在0.04Mpa，發(fā)酵時間為22h，得到產(chǎn)品B；

4)制備產(chǎn)品C：調(diào)整產(chǎn)品B的pH至4.5，并將發(fā)酵罐內(nèi)溫度冷卻至4℃，保存3天，然后將溫度恢復至20℃，得到產(chǎn)品C；

5)制備產(chǎn)品D：將種子液Y接種到產(chǎn)品C中，種子液Y用量為產(chǎn)品C質(zhì)量的12％，發(fā)酵溫度為34℃，用酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應的pH值為7.0，溶氧控制在30％，轉(zhuǎn)速為180r/min，通氣量在750L/min，發(fā)酵罐壓應維持在0.03Mpa，發(fā)酵時間為18h，得到產(chǎn)品D；

6)制備產(chǎn)品E：調(diào)整產(chǎn)品D的pH至4.5，并將發(fā)酵罐內(nèi)溫度冷卻至3℃，保存2天，然后將溫度恢復至25℃，得到產(chǎn)品E；

7)制備產(chǎn)品F：將種子液Z接種到產(chǎn)品E中，種子液Z用量為產(chǎn)品E質(zhì)量的10％，發(fā)酵溫度為30℃，用酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應的pH值為7.2，溶氧控制在25％，轉(zhuǎn)速為200r/min，通氣量在900L/min，發(fā)酵罐壓應維持在0.03Mpa，發(fā)酵時間為18h，得到產(chǎn)品F；

8)制備產(chǎn)品G：調(diào)整產(chǎn)品F的pH至5.0，并將發(fā)酵罐內(nèi)溫度冷卻至5℃，保存2天，然后將溫度恢復至35℃，得到產(chǎn)品G；將G干燥得到海藻復合功能菌劑。

9)制備海藻顆粒鉀肥：向100份的硫酸鉀中加入8份的海藻復合功能菌劑，并混合均勻，經(jīng)輥壓機輥壓成型為片狀；采用反擊式造粒方式進行造粒，過篩烘干后即得成品。

實施例2：

1)制備產(chǎn)品A：將新鮮的銅藻洗凈、除雜，浸泡24h后，磨漿，轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐內(nèi)，120℃滅菌15min，冷卻至20℃得到產(chǎn)品A；

2)制備種子液：操作方法與實施例1相同。

3)制備產(chǎn)品B：將種子液X接種到產(chǎn)品A中，種子液X用量為產(chǎn)品A質(zhì)量的12％，發(fā)酵溫度為32℃，用酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應的pH值為6.6，溶氧控制在25％，轉(zhuǎn)速為180r/min，通氣量在850L/min，發(fā)酵罐壓應維持在0.03Mpa，發(fā)酵時間為21h，得到產(chǎn)品B；

4)制備產(chǎn)品C：調(diào)整產(chǎn)品B的pH至4.5，并將發(fā)酵罐內(nèi)溫度冷卻至4℃，保存1天，然后將溫度恢復至25℃，得到產(chǎn)品C；

5)制備產(chǎn)品D：將種子液Y接種到產(chǎn)品C中，種子液Y用量為產(chǎn)品C質(zhì)量的10％，發(fā)酵溫度為34℃，用酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應的pH值為7.0，溶氧控制在30％，轉(zhuǎn)速為200r/min，通氣量在800L/min，發(fā)酵罐壓應維持在0.04Mpa，發(fā)酵時間為20h，得到產(chǎn)品D；

6)制備產(chǎn)品E：調(diào)整產(chǎn)品D的pH至5.0，并將發(fā)酵罐內(nèi)溫度冷卻至5℃，保存3天，然后將溫度恢復至25℃，得到產(chǎn)品E；

7)制備產(chǎn)品F：將種子液Z接種到產(chǎn)品E中，種子液Z用量為產(chǎn)品E質(zhì)量的15％，發(fā)酵溫度為30℃，用酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應的pH值為6.8，溶氧控制在30％，轉(zhuǎn)速為200r/min，通氣量在750L/min，發(fā)酵罐壓應維持在0.03Mpa，發(fā)酵時間為24h，得到產(chǎn)品F；

8)制備產(chǎn)品G：調(diào)整產(chǎn)品F的pH至4.5，并將發(fā)酵罐內(nèi)溫度冷卻至5℃，保存2天，然后將溫度恢復至25℃，得到產(chǎn)品G；將G干燥得到海藻復合功能菌劑。

9)制備海藻顆粒鉀肥：向100份的氯化鉀和硫酸鉀(質(zhì)量比為1:1)的混合物中加入8份的海藻復合功能菌劑，并混合均勻，經(jīng)輥壓機輥壓成型為片狀；采用反擊式造粒方式進行造粒，過篩烘干后即得成品。

對比例1：

只采用單一菌種發(fā)酵。

1)制備產(chǎn)品A：將新鮮的鼠尾藻洗凈、除雜，浸泡30h后，磨漿，轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐內(nèi)，120℃滅菌20min，冷卻至30℃得到產(chǎn)品A；

2)制備種子液：將蠟樣芽孢桿菌活化與擴培，制備蠟樣芽孢桿菌種子液X；

所述的蠟樣芽孢桿菌活化與擴培的培養(yǎng)基配方為：豆粕粉20g，酵母膏6g，海藻酸鈉1.2g，牛膽鹽0.05g，磷酸二氫鉀0.04g，氯化鈉0.2g，硫酸鎂0.2g，甘露醇9.5g，水1000mL，調(diào)節(jié)pH6.8-7.0，擴培條件為：33℃培養(yǎng)20h。

3)制備產(chǎn)品B：將種子液X接種到產(chǎn)品A中，種子液X用量為產(chǎn)品A質(zhì)量的10％，發(fā)酵溫度為32℃，用酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)反應的pH值為6.8，溶氧控制在20％，轉(zhuǎn)速為200r/min，通氣量在800L/min，發(fā)酵罐壓應維持在0.04Mpa，發(fā)酵時間為22h，得到產(chǎn)品B；

4)制備產(chǎn)品C：調(diào)整產(chǎn)品B的pH至4.5，并將發(fā)酵罐內(nèi)溫度冷卻至4℃，保存3天，然后將溫度恢復至20℃，得到產(chǎn)品C；將C干燥得到海藻復合功能菌劑。

5)制備海藻顆粒鉀肥：向100份的硫酸鉀中加入8份的海藻復合功能菌劑，并混合均勻，經(jīng)輥壓機輥壓成型為片狀；采用反擊式造粒方式進行造粒，過篩烘干后即得成品。

對比例2：

海藻不經(jīng)過發(fā)酵直接與鉀肥復配

1)制備產(chǎn)品A：將新鮮的海帶和馬尾藻(質(zhì)量比為1:1)洗凈、除雜，浸泡20h后，磨漿，轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐內(nèi)，110℃浸提30min，冷卻至20℃得到產(chǎn)品A,將A干燥制備海藻浸粉B；

2)制備海藻顆粒鉀肥：向100份的氯化鉀和硫酸鉀(質(zhì)量比為1:1)的混合物中加入8份的海藻浸粉B，并混合均勻，經(jīng)輥壓機輥壓成型為片狀；采用反擊式造粒方式進行造粒，過篩烘干后即得成品。

產(chǎn)品指標檢測結(jié)果見表1。

表1：產(chǎn)品檢測結(jié)果

其中傳統(tǒng)鉀肥采用的是農(nóng)業(yè)級硫酸鉀。

結(jié)果表明：區(qū)別于傳統(tǒng)的鉀肥，本發(fā)明制備的產(chǎn)品中不僅含有高含量的有效活菌，而且豐富的海藻提取物，包括海藻酸和褐藻寡糖；復合分級發(fā)酵的活菌數(shù)以及海藻提取物的含量高于單一菌種的發(fā)酵；海藻經(jīng)過發(fā)酵后海藻活性物質(zhì)的含量大幅提高。

將本發(fā)明的實施例和對比例相關(guān)肥料施于玉米種植地塊，畝用量為50kg。種植期為半年，常規(guī)除草、除蟲、合理灌溉、保證充足水分，在N、P同一水平上進行比較。以傳統(tǒng)鉀肥作為對照組，結(jié)果如表2所示。

表2：玉米施肥對比實驗結(jié)果

實驗表明，使用實施1樣品的玉米，提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，相比傳統(tǒng)鉀肥實現(xiàn)了12％的增收，而且降低了作物的病蟲害。明顯提高了土壤中微生物的含量，有效調(diào)節(jié)土壤的pH值，降低了土壤容重，有效改良了土壤性能。

實施例和對比例的數(shù)據(jù)表明，海藻經(jīng)過發(fā)酵處理后的增產(chǎn)抗病效果大幅度提升，利于實現(xiàn)海藻價值的最大化；而復合分級發(fā)酵肥效優(yōu)于單一菌種發(fā)酵。

所述巨大芽孢桿菌YIC～BM1的保藏號為CGMCC No.12156；保藏單位名稱是：中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心；保藏單位地址是：北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號；保藏日期：2016年3月2日；拉丁文分類命名為：Bacillus megaterium。

所述巨大芽孢桿菌YIC～BM1的生物特性如下：

纖維素培養(yǎng)基：羥甲基纖維素鈉15g，硝酸銨1g，硫酸鎂1g，磷酸二氫鉀2g，瓊脂20g，蒸餾水1000ml。

液體發(fā)酵培養(yǎng)基：羥甲基纖維素鈉10g，蛋白胨3g，酵母粉0.5g，硝酸銨2g，硫酸鎂0.3g，磷酸二氫鉀2g，氯化鈣0.3g，蒸餾水1000ml，pH7.0-7.4。

YIC～BM1菌株在纖維素培養(yǎng)基平板上生長48h后，菌落圓形，白色，表面平整。顯微鏡觀察菌株為革蘭氏陽性，桿狀，能運動，產(chǎn)芽孢。生長溫度范圍20～40℃，PH范圍6-10，NaCl濃度范圍0～20％，菌株最適生長溫度37℃，最適生長pH 7.5。觸酶，氧化酶，半乳糖苷酶陽性，吲哚，VP實驗陰性，不還原硝酸；能夠利用葡萄糖，甘露糖，乳糖，棉子糖，蔗糖，阿拉伯糖，木糖，甘露醇，山梨醇。根據(jù)其生理生化特征，將該菌株鑒定為巨大芽孢桿菌Bacillus megaterium。

圖1看出，YIC～BM1菌株為革蘭氏陽性菌；

圖2看出，YIC～BM1菌株的親緣關(guān)系與巨大芽孢桿菌最近；

圖3看出，YIC～BM1菌株的最適產(chǎn)酶溫度為35℃；

圖4看出，YIC～BM1菌株的最佳產(chǎn)酶pH為6.0。

本發(fā)明所述的反擊式造粒方式是指采用公開號為“CN 102775255”的中國專利“復混肥反擊造粒機及使用該反擊造粒機的復混肥生產(chǎn)線”所公布的造粒設備進行造粒。