專利名稱：一種生物復合鉀肥及其制備方法
技術領域：
本發明屬于肥料領域，涉及一種生物復合鉀肥及其制備方法。
背景技術：
肥料生產和技術開發不僅是農業生產的核心問題，也關系著環境、生態以及人類社會的生存與發展。中國是世界鉀肥消費大國之一，鉀肥消費量占到世界鉀肥消費的20%左右。國內鉀肥消費量逐年上升，年均消費遞增率達到12%。中國鉀肥僅能滿足國內鉀肥需求的30%左右，每年大概有500萬 600萬噸的鉀肥需要進口。隨著國內平衡施肥技術推廣和種植結構調整，進口量將進一步增長。同時我國土地缺鉀現象正從南方向北方擴展，缺鉀面積逐年增大，已達0. 23億hm2，缺鉀已成為許多地區農作物優質增產的主要制約因素。單純發展硅酸鹽菌劑，靠硅酸鹽細菌分解土壤粘土鉀是不可取的。
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用鉀細菌復合鉀礦粉、菌渣研制的新型生物復合鉀肥，集速效、遲效和長效肥料于一體，集有機肥、無機肥和生物肥于一身，既能緩解鉀肥短缺的矛盾，又能解決化學鉀肥對環境的污染和破壞，還可避免鉀細菌菌劑(生物鉀肥)遲效、僅適用于富鉀土壤與穩定性差的缺點，使農業生產賴以發展的土地和水資源得以永續利用。但是該肥增加養分的效果不是太高，很難滿足高產作物一生的總需肥量。我國的泥炭、褐煤和風化煤資源豐富，利用泥炭、褐煤、風化煤生產腐植酸類有機無機肥生產工藝也比較成熟，肥效較好而且穩定。目前國內生產的腐植酸類有機無機復混月巴，一般有機質在50%，腐植酸20%，(N+P205+K20)4% -20%。此外，腐植酸中的有效成分對農作物，尤其是對設施栽培的果樹、蔬菜增產提質作用以及提高抗逆性的作用突出，它能調節作物內源激素的分泌和運送，提高酶的生理活性，強烈刺激根系、莖葉、花和果實的生長，增廣幅度一般在10% 20%,而且可以提聞農廣品的生理品質及外觀品質。在現代肥料生產中，針對化肥、傳統有機肥和生物肥的優缺點，把它們進行有機結合開發出新型三元復合肥，具有廣闊的市場前景。有機無機生物復合肥以功能性生物活性菌為主體，以菌糠等肥料型有機質為載體，配合無機元素，集微生物獨特的生理調節功能、無機化肥的高效性和有機肥的長效性于一體，從而達到種養結合和農業可持續發展的效果。有機無機生物復合肥既是生物肥、有機肥和無機肥的“三肥合一”；同時也是高效、長效、增效為一身的“三效合一”。它與普通復混肥相比，具有減少化肥用量、提高化肥利用率、改善農產品品質、降低生產成本、保護生態環境和作為綠色食品生產資料等優點；具有均衡提供營養、培肥地力、增強作物的抗逆性、提高農產品品質和降低農產品中的有害物質等作用。但是，三元復合肥中有效活性菌很難存活。其中化肥的加入量受到明顯的限制，從而不能充分滿足作物生長。因此針對這一現狀進行突變菌株的篩選、提高復合肥中化肥的加入量，并進行相關產品研究和開發，拓展復合肥的應用范圍，對我國農業的可持續發展將具有舉足輕重的作用。另外，我國低品位含鉀礦物，即鉀礦石的儲量巨大，如果能夠采用高效解鉀的硅酸鹽菌分解鉀礦石，促使其釋放活性鉀素，制成硅酸鹽菌肥，不僅可以合理利用我國非常豐富的非溶性鉀資源，解決我國鉀肥資源不足的問題，而且帶動了以鉀長石為主的礦石采掘運輸業，形成新的產業鏈。困擾農業生產的另一核心問題是病蟲害。化學農藥的危害人所共知。幾丁寡糖能刺激作物提高對病原微生物的抗性，同時又促進益生菌的定植和增殖；能抑制病菌產生的毒性、啟動自身免疫系統，甲殼素酶與殼聚糖酶可抗植物病原真菌感染，去病除害，減少殺菌農藥的使用。
發明內容
本發明的目的在于提供一種環狀芽孢桿菌(Bacillus Circulars)，利用該菌株制備生物復合鉀肥的方法，制備的生物復合鉀肥，以及所述的環狀芽孢桿菌(BacillusCirculans)在制備生物復合鉀肥中的用途,具體涉及I、一種環狀芽抱桿菌(Bacillus Circulans),保藏編號為CGMCC No. 5155。所述的環狀芽孢桿菌(Bacillus Circulans)于2011年8月17日保藏于中國微生物菌種保藏 管理委員會普通微生物中心(地址北京市朝陽區北辰西路I號院中科院微生物研究所)，保藏編號為CGMCC No. 5155。2、一種生物復合鉀肥的制備方法，按重量計，包括以下步驟I)將鉀礦石1-5份、農副加工廢料5-15份和發酵輔料0. 5-5份與水10_25份混合，得到發酵底料；2)將權利要求I所述的環狀芽孢桿菌CGMCC No. 5155接種后，得液態種子或固態種子；其中，液態種子液的活菌數不小于2億/mL，固態種子的活菌數不小于5億/g。3)加入占上述發酵底料重量百分比1-2%的上述環狀芽孢桿菌CGMCC No. 5155的液態種子或固態種子，經固態發酵得生物鉀肥；4)將上述生物鉀肥8-15份、磷酸氫二鉀1-5份與腐植酸鉀肥10-15份混合，制成生物復合鉀肥。3、根據項2的制備方法，其中步驟I)的鉀礦石、農副加工廢料、發酵輔料與水的重量比為 2. 5 : 10. 5 : I : 17。4、根據項2或3的制備方法，其中步驟I)的鉀礦石選自鉀長石、蒙脫石或海綠石之一或其混合物，農副加工廢料包括食用菌菌渣以及蝦殼、麩皮、玉米皮渣或酒糟中的至少一種，發酵輔料為面粉、玉米粉或豆餅粉之一以及硫酸銨和MgS04。5、根據項2或3的制備方法，其中步驟3)固態發酵的發酵周期為5-7天。6、根據項2或3的制備方法，其中的生物復合鉀肥由生物鉀肥11重量份，磷酸氫二鉀2重量份和腐植酸鉀肥12重量份混合而成。7、一種生物復合鉀肥的制備方法，包括以下步驟I)將項I的環狀芽孢桿菌CGMCC No. 5155接種后，得種子液；2)種子液接種，液態發酵，得生物鉀肥；3)將生物鉀肥11重量份、磷酸氫二鉀2重量份與腐植酸鉀肥12重量份混合，制成生物復合鉀肥。8、根據項6的制備方法，其中步驟2)的液態發酵周期為2-3天。
9、根據項2 8任一所述的方法制備的生物復合鉀肥。10、項I的環狀芽孢桿菌CGMCC No. 5155在制備生物復合鉀肥中的用途。環狀芽孢桿菌CGMCC No. 5155具有解鉀、耐鉀、產幾丁質酶/殼聚糖酶能力強等優點，其制備方法為將從石家莊欒城玉米根際分離得到的環狀芽孢桿菌(鉀細菌)(Bacillus Circulans Xue-97316)以紫外線誘變，獲得單菌落300個，經菌落挖塊法高通量篩選獲得解鉀率高達40%、芽孢形成率75%的5株菌，再次以紫外線誘變，以8% NaCl篩選，獲得耐鉀率高達8%的3株菌。再將3株菌分別進行一2. 27% K2O搖瓶搖育一2. 27%K2O搖瓶搖育一4. 54%-5% K2O搖瓶搖育一7. 5 % K2O搖瓶搖育一10% K2O搖瓶搖育-12.5% K2O搖瓶搖育一15% K2O搖瓶搖育一含12. 5% -15% K2O平板分離單菌落一留種、耐鉀菌種連續傳代30次。將耐鉀12. 5%環狀芽孢桿菌接種于以膠狀幾丁質為唯一碳源的搖瓶，培養后離心測發酵液幾丁質酶的活性大小，篩選出具有幾丁質酶活的菌株CGMCCNo.5155。本發明實現了生物肥、有機肥、無機肥等多元肥料的良好結合，解決了 “四肥合一” 存在的技術難題。本發明制備的生物復合鉀肥符合復合微生物肥NY798-2004標準，并在大田試驗中取得了優異的技術效果。
具體實施例方式腐植酸鉀肥購自石家莊宇縛肥業有限公司，其它物料均為市購。實施例I固態發酵制備生物復合鉀肥(一)I)發酵底料的制備將I重量份的鉀長石，5重量份的農副加工廢料(食用菌菌渣、蝦殼、麩皮、酒糟按照4 : I : I : I的比例混合)，0. 5重量份的面粉、硫酸銨和MgS04的混合物(面粉、硫酸銨和MgS04的重量比為100 10 I)，與10重量份的水分別采用旋轉式蒸鍋在100°C下滅菌30分鐘后，混合均勻，得發酵底料。2)種子制備將環狀芽孢桿菌CGMCC No. 5155接種于下列種子培養基中，得液態種子，其活菌數不小于2億/mL。種子培養基如下
淀粉5. Og
酵母膏1.0 g
K2HPO42.0g
MgSO4 7H200 . 5g
CaCO30. I g
FeCl3 6 H2O5 mg
pH7. 5 8. 5
蒸餾水體積1.0L3)生物鉀肥的制備加入占上述發酵底料重量百分比I %的上述環狀芽孢桿菌CGMCC No. 5155的液態種子，經固態發酵5天后，得生物鉀肥。發酵條件如下
接種及發酵曲池長方形水泥池，寬2m，深lm，料層厚30_50cm，保證通風均勻，曲池底高于地面，有8 10度傾斜，池底上方有層假底篩板，料放在篩板上，曲池低端和風機相連，中間設有閘門，調節風量。通風采用部分循環，保證室內二氧化碳含量在2 5%，通風量400 IOOOmVm2. h，根據繁殖階段等條件確定，空氣通風道風速10 15m/s。變溫控制前期 35-370C，中期 32-340C，后期 35-37°C。固態發酵pH靠配方自動控制菌生長過程解鉀，水分減少誘導芽胞生成。變溫式控制，前期35°C，中期30°C、后期35°C，翻料1_3次。濕度控制，前中期調節為RH50_60%，后期不調節，自然形成芽孢，其芽孢形成率為90%。將上述生物鉀肥8-15份、磷酸氫二鉀1-5份與腐植酸鉀肥10-15份混合，制成生物復合鉀肥。4)生物復合鉀肥的制備將步驟3)制得的生物鉀肥8份、磷酸氫二鉀I. 5份、腐植酸鉀肥10份混合，550C
烘干，即得本發明的生物復合鉀肥，其質量指標如下
有效活菌數(CfU)億/g^2.0
N P2O5 K2O %^27
K2O %彡24
有機質(以干基計)％^50.0 總腐植酸>15
幾丁質 ％彡5.0-10.0
水分％彡20.0
pH 值5. 5~8. 5
糞大腸菌群數個/g(mL)^100
蛔蟲卵死亡率 ％彡95 細度％彡80 有效期月>12
砷及其化合物以As計mg/kg^75
隔及其化合物以Cd計mg/kg彡10
鉛及其化合物以Pb計mg/kg彡100
鉻及其化合物以Cr計mg/kg 彡150 萊及其化合物以Hg計mg/kg (5實施例2固態發酵制備生物復合鉀肥(二)I)發酵底料的制備將5重量份的蒙脫石，15重量份的農副加工廢料(按照食用菌菌渣、蝦殼、玉米皮渣4 : I : 2的比例混合)，5重量份的玉米粉、硫酸銨和MgS04的混合物(面粉、硫酸銨和MgS04的重量比為100 8 0.8)，25重量份的水分別采用旋轉式蒸鍋在120°C下滅菌30分鐘后，裝入耐高壓滅菌的聚丙烯塑料袋，(例如，每袋裝干物料250g)，即制得發酵底料。2)種子制備
將環狀芽孢桿菌CGMCC No.5155接種于種子培養基中，得固態種子，其活菌數不小于5億/g。種子培養基的配方為食用菌菌渣面粉硫酸銨MgS04 =100 30 3 0.3。3)生物鉀肥的制備加入占上述發酵底料重量百分比 2%的上述環狀芽孢桿菌CGMCC No. 5155的液態種子，經固態發酵7天后，即制成生物鉀肥，其芽孢形成率為90%。發酵條件同實施例I。4)生物復合鉀肥的制備將步驟3)制得的生物鉀肥15份、氯化鉀5份、腐植酸鉀肥15份混合，55°C烘干，
即得本發明的生物復合鉀肥，其質量指標如下
有效活菌數(CfU)億/g ≥0.5
N P2O5 K2O % ≥27
K2O % ≥24
有機質(以干基計)％ ≥50.0 總腐植酸 &15
幾丁質 ％ ≥5.0-10.0
水分 % ≥20.0
pH 值5. 5 8. 5
糞大腸菌群數個/g(mL) (100
蛔蟲卵死亡率 ％ ≥95 細度 ％ ≥80 有效期月 多12
砷及其化合物以As計mg/kg ≤75
隔及其化合物以Cd計mg/kg ≤10
鉛及其化合物以Pb計mg/kg ≤100
鉻及其化合物以Cr計mg/kg ≤150
束及其化合物以Hg計mg/kg ≤5實施例3固態發酵制備生物復合鉀肥(三)I)發酵底料的制備將2重量份的海綠石，11重量份的農副加工廢料(按照食用菌菌渣、蝦殼、麩皮4:1: 2的比例混合)，1重量份的豆餅粉、硫酸銨與MgSOJ^混合物(面粉、硫酸銨和MgS04的重量比為100 9 0.9)，與17重量份的水分別采用旋轉式蒸鍋在120°C下滅菌30分鐘后，混合均勻，即制得發酵底料。2)種子制備將環狀芽孢桿菌CGMCC No. 5155接種于種子培養基(同實施例I)中，得液態種子，其活菌數不小于2億/mL。3)生物鉀肥的制備加入占上述發酵底料重量百分比I. 5%的上述環狀芽孢桿菌CGMCC No. 5155的液態種子，經固態發酵6天后，即制成生物鉀肥，其芽孢形成率為88%。發酵條件同實施例I。4)生物復合鉀肥的制備將步驟2)制得的生物鉀肥11份、磷酸氫二鉀2份、腐植酸鉀肥12份混合，55°C烘
干，即得本發明的生物復合鉀肥，其質量指標如下
有效活菌數(Cfu)億/g^0.5
N P2O5 K2O %^27
K2O %彡24有機質(以干基計)％彡50.0 總腐植酸多15
幾丁質％彡5.0-10.0
水分%彡20.0
pH 值5. 5^8. 5
糞大腸菌群數個/g(mL)^100
蛔蟲卵死亡率 %^95 細度％彡80 有效期月多12
砷及其化合物以As計mg/kg^75
隔及其化合物以Cd計mg/kg彡10
鉛及其化合物以Pb計mg/kg^100
鉻及其化合物以Cr計mg/kg彡150
萊及其化合物以Hg計mg/kg(5實施例4液態發酵制備生物復合鉀肥I、種子液的制備將環狀芽孢桿菌CGMCC No. 5155接種于如下配方的種子培養基中，培養10h，得種
子液。種子培養基如下
淀粉5. Og
酵母膏1.0 g
K2HPO42. Og
MgSO4 7H200.5g
CaCO30. I g
FeCl3 6 H2O5 mg
pH7. 5 8. 5
蒸餾水體積I. 0 L2、生物鉀肥的制備將步驟I的種子液接種于如下配方的發酵培養基中，發酵2-3天，得生物鉀肥。
蔗糖10. Og
MgSO4 7H200 . 5g (NH4)2 SO40.2g
NaCl0. I g
CaCO30.1 g
pH7. 2 7. 5蒸餾水體積I. 0 L發酵條件發酵溫度30-37 °C，變溫控制，前期35-37 °C，中期32_34°C，后期
35-370C，通用式發酵罐發酵，不調節pH，芽孢形成率80 %結束發酵，芽孢數2億/ml。3、生物復合鉀肥的制備將步驟2制備的生物鉀肥18重量份、50%磷酸氫二鉀水溶液17重量份與腐植酸
鉀肥10重量份混合，制成生物復合鉀肥，其質量指標如下
有效活菌數(CfU)億/g 彡I. 0
N P2O5 K2O % 彡22
K2O % 彡12
有機質(以干基計)％ 彡50.0 總腐植酸多20
pH 值5. 5 8. 5
糞大腸菌群數個/g(mL) ^100
蛔蟲卵死亡率 ％ 彡95 細度 ％ 彡80 有效期月 彡6
砷及其化合物以As計mg/kg ^75
隔及其化合物以Cd計mg/kg ^10
鉛及其化合物以Pb計mg/kg ^100
鉻及其化合物以Cr計mg/kg ^150
萊及其化合物以Hg計mg/kg ^5實施例5實施例I制得的生物復合鉀肥對富硒冬棗產量及產值的影響小區面積9米XlO米=90米2，每個小區共計6株棗樹。小區產量統計如下表
(產量單位千克)。
夕上￡￡丨重復.(n)丨下灼產量丨市產I與處理1比較與處理3比較—
_ I丨2丨3丨 4__畝增產I增產率％畝增產I增產率%
1243.6 247.1 239.8 252.4 245.73 1820. 19 — — — —
2283.37 287.65 295. 13 286.88 288.7 2153.77 333.58 18.3 347.28 18.4
3250.0 245.4 239.6 240.5 243.88 1806.49 — — — —處理I :常規施肥；處理2 :常規施肥+供試肥料；處理3 :常規施肥+供試肥料基質滅活。由上表可以看出，處理2比處理I畝增產333. 58千克，增產率18. 3%，處理2比處理3畝增產347. 28千克，增產率18. 4%。施復合微生物菌劑，棗樹銹病明顯減輕，果實脫落率降低，果實著色均勻紅潤。10月8日調查處理2平均單果重約10. 9克，處理I、處理3均為9. 8克。處理間其它性狀無明顯差異。實施例6實施例2制備的生物復合鉀肥對冬棗樹產量及產值的影響小區面積11米X 10米=110米2，每個小區共計8株率樹。小區產量統計表如下
(產量單位千克)。
權利要求
1.一種環狀芽孢桿菌(Bacillus Circulans)，保藏編號為CGMCC No. 5155。
2.一種生物復合鉀肥的制備方法，按重量計，包括以下步驟 1)將鉀礦石1-5份、農副加工廢料5-15份和發酵輔料0.5-5份與水10-25份混合，得到發酵底料； 2)將權利要求I所述的環狀芽孢桿菌CGMCCNo. 5155接種后，得液態種子或固態種子; 3)加入占上述發酵底料重量百分比1-2%的上述環狀芽孢桿菌CGMCCNo. 5155的液態種子或固態種子，經固態發酵得生物鉀肥； 4)將上述生物鉀肥8-15份、磷酸氫二鉀1-5份與腐植酸鉀肥10-15份混合，制成生物復合鉀肥。
3.根據權利要求2的制備方法，其中步驟I)的鉀礦石、農副加工廢料、發酵輔料與水的重量比為 2. 5 : 10. 5 : I : 17。
4.根據權利要求2或3的制備方法，其中步驟I)的鉀礦石選自鉀長石、蒙脫石或海綠石之一或其混合物，農副加工廢料包括食用菌菌渣以及蝦殼、麩皮、玉米皮渣或酒糟中的至少一種，發酵輔料為面粉、玉米粉或豆餅粉之一以及硫酸銨和MgS04。
5.根據權利要求2或3的制備方法，其中步驟3)固態發酵的發酵周期為5-7天。
6.根據權利要求2或3的制備方法，其中的生物復合鉀肥由生物鉀肥11重量份，磷酸氫二鉀2重量份和腐植酸鉀肥12重量份混合而成。
7.—種生物復合鉀肥的制備方法，包括以下步驟 1)將權利要求I的環狀芽孢桿菌CGMCCNo. 5155接種后，得種子液； 2)種子液接種，液態發酵，得生物鉀肥； 3)將生物鉀肥11重量份、磷酸氫二鉀2重量份與腐植酸鉀肥12重量份混合，制成生物復合鉀肥。
8.根據權利要求7的制備方法，其中步驟2)的液態發酵周期為2-3天。
9.根據權利要求2 8任一所述的方法制備的生物復合鉀肥。
10.權利要求I的環狀芽孢桿菌CGMCCNo. 5155在制備生物復合鉀肥中的用途。
全文摘要
本發明提供了一種生物復合鉀肥及其制備方法，以耐12.5％鉀、具幾丁質酶活的抑制病原真菌CGMCC No.5155發酵得到生物鉀肥，將上述生物鉀肥8-15份、磷酸氫二鉀1-5份與腐植酸鉀肥10-15份混合，制成生物復合鉀肥。本發明具有制備方法簡單，產品復合性強、互補性強，具有均衡提供營養、培肥地力、增強作物的抗逆性、減少作物病害，提高農產品品質和降低農產品中的有害物質等作用。
文檔編號C12N1/20GK102796678SQ20111025662
公開日2012年11月28日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者薛勝平 申請人:河北經貿大學