一种纳米有机水稻专用肥

技术领域

本发明涉及微生物肥料领域，特别涉及一种纳米有机水稻专用肥。

背景技术

目前，在农业种植中，为了提高农作物的产量，人们都会采取给土壤中施加肥料的方式增加土壤的营养进而更好的被农作物吸收。常见的肥料有化肥、农家肥以及微生物肥；化肥又称作无机肥，更具其成分的不同可以分为很多种类，例如，氮肥、磷肥、钾肥等，不同种类的肥料对于农作物的生长发挥不同的作用，但是其共同的作用是为农作物生长提供常量营养元素；农家肥又称为有机肥料，其能够供给农作物养分和活性物质，有机肥料在使用的过程中，能够分解并产生CO2，为农作物的光合作用提供了基础，其次，有机肥料的活性物质包括，氨基酸、核糖核酸以及多种酶类等，例如，在动物的粪便中，其具有很高酶活性，既能作为营养物质，又能刺激农作物的生长；微生物肥是由一种或数种有益微生物、经工业化培养发酵而成的生物性肥料。通常把微生物肥料分为两类：一类是通过其中所含微生物的生命活动，增加了植物营养元素的供应量，导致植物营养状况的改善，进而增加产量，其代表品种是菌肥；另一类是广义的微生物肥料，虽然也是通过其所含的微生物生命活动作用使作物增产，但它不仅仅限于提高植物营养元素的供应水平，还包括了它们所产生的次生代谢物质，如激素类物质对植物的刺激作用。

常见的上述几种肥料施加到土壤后，其对农作物的生长会产生预期的促进作用，但是，土壤中长期使用肥料之后，土壤中残存的过剩的无机元素可能会导致土壤出现盐碱化或者板结的现象，盐碱化或者板结的土壤对农作物的生长非常不利，因此，长期施肥后的土壤的土墒会出现严重的退化。

在此基础上CN201310021433.0提出了一种纳米土墒修复材料及其制作方法，旨在改善施肥后的土壤环境，然而其只是作为一种修复土壤的材料，还是需要搭配大量化肥以进行种植，同时其增产效果有限、不具备专用性、无法进行生物固氮以及缓释肥力。

发明内容

本发明为填补现有微生物化肥领域的空白，经多年研发和田间实验，研制出一种纳米有机水稻专用肥，其包括：生物菌群原料5%-10%、金属络合物1-2%、纳米土墒材料8%-15%、填料73%-86%；所述生物菌群原料包括：紫色细菌、蓝色细菌、链霉菌及诺卡氏菌组成的菌群以及用于培养上述菌群的不同的培养基料；所述金属络合物与纳米土墒材料进行交联反应形成络合土墒材料；所述填料包括：腐殖酸、磷酸盐、生物发酵有机质、吸水材料。

较佳的，生物菌群原料的培养基料包括：紫色细菌培养基料20%、蓝色细菌培养基料20%、链霉菌及诺卡氏菌培养基料60%；上述三种培养基料中培养的对应微生物的菌指数均达到400亿/kg。

较佳的，所述紫色细菌培养基料包括：氯化钾1-2%、硫酸铜0.5%、硫酸钼0.1%、二氧化硅1%、发酵料0.1%、营养物96.3%-97.3%；所述蓝色细菌培养基料包括：盐类0.5-1%、发酵料0.1%、营养物98.9%-99.4%，其中盐类包括：硝酸铵、氯化钾、硫酸亚铁；所述链霉菌及诺卡氏菌培养基料包括：盐类2-5%、发酵料0.5%、营养物94.5%-97.5%，其中盐类包括硫酸镁、氯化钾；所述营养物为糖蜜、酒糟、玉米秸秆、豆粕、餐厨垃圾的一种或多种。

较佳的，所述金属络合物包括硫酸锌2份、硫酸镁1份、硫酸铜2份、EDTA15份、水190份混合反应形成的溶液。

此外还提出一种纳米有机水稻专用肥的加工方法，其包括如下步骤：

S1.分别于不同培养基料中繁殖培养紫色细菌、蓝色细菌、链霉菌及诺卡氏菌，使各自的微生物的菌指数均达到400亿/kg，再混合均匀形成生物菌群原料，生物菌群原料中紫色细菌、蓝色细菌、链霉菌及诺卡氏菌三个部分的所涉及的细菌数量比例为1:1:3；

S2.将硫酸锌2份、硫酸镁1份、硫酸铜2份、EDTA15份、水190份混合反应形成的金属络合物，再将1份金属络合物与4-15份纳米土墒材料进行交联反应形成络合土墒材料；

S3.将生物菌群原料5%-10%、络合土墒材料9%-17%、填料73%-86%混合均匀后加热至60℃，进行造粒，再冷却即制成纳米有机水稻专用肥。

较佳的，所述步骤S1具体包括如下步骤：

S11.紫色细菌筛选和制备：在池塘中采集沼泽泥样品，在培养皿中置入牛肉膏琼脂培养基，培养基ＰＨ调整为６.８－７.２，在无菌条件下，将沼泽泥样品，接种到培养基上，将培养皿置于培养箱在３７℃±０.５℃，光照强度５０００ｌｘ，隔绝空气条件下保温４８小时后，取出筛选出的紫色细菌菌株，接种到培养试管进行繁殖培养，其中培养基、温度、ＰＨ值、光照强度与之前相同，保温培养７２小时后取出，作为生产紫色细菌菌种，紫色细菌指数０.１亿／ｇ为合格，将糖蜜、酒糟、玉米秸秆、豆粕的混合物粉碎，加入氯化钾1-2%、硫酸铜0.5%、硫酸钼0.1%、二氧化硅1%混合均匀，置于发酵管通入0.1MPA蒸汽，120℃处理30分钟，冷却至３５－４０℃，加入紫色细菌菌种，按照发酵料１ｇ／ｋｇ，在发酵罐中恒温培养７２小时，检测紫色细菌指数达到400亿／ｋｇ即出罐备用；

S12.蓝色细菌筛选和制备：在池塘中采集沼泽泥样品，在培养皿中置入牛肉膏琼脂培养基，培养基ＰＨ调整为６.８－７.２，在无菌条件下，将沼泽泥样品，接种到培养基上，将培养皿置于培养箱内，在３７℃±０.５℃，光照强度５０００ｌｘ条件下保温４８小时后，取出在无菌条件下筛选出蓝色细菌菌株，接种到培养试管再繁殖培养，其中培养基、温度、ＰＨ值、光照强度与之前相同，保温培养７２小时后取出，作为生产蓝色细菌菌种，蓝色细菌指数０.１亿／ｇ为合格，将糖蜜、酒糟、玉米秸秆、豆粕等混合物粉碎，加入硝酸铵、氯化钾、硫酸亚铁混合物０.５－１％置于发酵管通入０.１ＭＰＡ蒸汽，１２０℃处理３０分钟，冷却至３５－４０℃，加入蓝色细菌菌种，按照发酵料１ｇ／ｋｇ，在发酵罐中恒温培养７２小时，检测蓝色细菌指数达到400亿／ｋｇ即出罐备用；

S13.链霉菌及诺卡氏菌群制备：在市场购买链霉菌、卡氏菌，接种到高氏１号合成培养基繁殖培养，于２８℃、ＰＨ７.５条件下，保温培养４８小时后形成繁殖菌种，再将糖蜜、甘蔗渣、玉米粉、餐厨垃圾混合，并添加硫酸镁、氯化钾混合物2-5%，置于发酵罐，通入０.１ＭＰＡ蒸汽，１２０℃处理３０分钟，冷却至３５－４０℃，加入繁殖菌种，按照发酵料5ｇ／ｋｇ，在发酵罐中恒温培养2-7天，检测微生物指数达到400亿／ｋｇ即出罐备用；

S14.将步骤S11-S13各自的产物按1:1:3的质量比混合均匀形成生物菌群原料。

本发明所述纳米有机水稻专用肥在施用后具有保水、保肥、缓释、减少化肥用量、增加水稻产量，提高大米品质，改善土壤团粒结构和微生物环境，提高土壤有机质含量，促进水稻根系生长，增加叶面积和叶绿素含量提高光合作用，还具有生物活性、能固氮、消化土壤中硝酸根离子、硫离子、重金属离子，并具有抗水稻纹枯病、白叶枯病等功能，相较于现有化肥、生物肥产品具有显著的优势。

具体实施方式

实施例1

本发明所述纳米有机水稻专用肥，其包括：生物菌群原料10%、金属络合物2%、纳米土墒材料15%、填料73%；所述生物菌群原料包括：紫色细菌、蓝色细菌、链霉菌及诺卡氏菌组成的菌群以及用于培养上述菌群的不同的培养基料；所述金属络合物与纳米土墒材料进行交联反应形成络合土墒材料；所述填料包括：腐殖酸、磷酸盐、生物发酵有机质、吸水材料。

较佳的，生物菌群原料的培养基料包括：紫色细菌培养基料20%、蓝色细菌培养基料20%、链霉菌及诺卡氏菌培养基料60%；上述三种培养基料中培养的对应微生物的菌指数均达到400亿/kg。

较佳的，所述紫色细菌培养基料包括：氯化钾2%、硫酸铜0.5%、硫酸钼0.1%、二氧化硅1%、发酵料0.1%、营养物96.3%；所述蓝色细菌培养基料包括：盐类1%、发酵料0.1%、营养物98.9%，其中盐类包括：硝酸铵、氯化钾、硫酸亚铁；所述链霉菌及诺卡氏菌培养基料包括：盐类5%、发酵料0.5%、营养物94.5%，其中盐类包括硫酸镁、氯化钾；所述营养物为糖蜜、酒糟、玉米秸秆、豆粕的混合物。

较佳的，所述金属络合物包括硫酸锌2份、硫酸镁1份、硫酸铜2份、EDTA15份、水190份混合反应形成的溶液。

实施例2

一种纳米有机水稻专用肥的加工方法，其包括以下步骤：

S1.分别于不同培养基料中繁殖培养紫色细菌、蓝色细菌、链霉菌及诺卡氏菌，使各自的微生物的菌指数均达到400亿/kg，再混合均匀形成生物菌群原料，生物菌群原料中紫色细菌、蓝色细菌、链霉菌及诺卡氏菌三个部分的所涉及的细菌数量比例为1:1:3；

S2.将硫酸锌2份、硫酸镁1份、硫酸铜2份、EDTA15份、水190份混合反应形成的金属络合物，再将1份金属络合物与7.5份纳米土墒材料进行交联反应形成络合土墒材料；

S3.将生物菌群原料10%、络合土墒材料17%、填料73%混合均匀后加热至60℃，进行造粒，再冷却即制成纳米有机水稻专用肥，所述填料包括：腐殖酸、磷酸盐、生物发酵有机质、吸水材料。

较佳的，所述步骤S1具体包括如下步骤：

S11.紫色细菌筛选和制备：在池塘中采集沼泽泥样品，在培养皿中置入牛肉膏琼脂培养基，培养基ＰＨ调整为６.８－７.２，在无菌条件下，将沼泽泥样品，接种到培养基上，将培养皿置于培养箱在３７℃±０.５℃，光照强度５０００ｌｘ，隔绝空气条件下保温４８小时后，取出筛选出的紫色细菌菌株，接种到培养试管进行繁殖培养，其中培养基、温度、ＰＨ值、光照强度与之前相同，保温培养７２小时后取出，作为生产紫色细菌菌种，紫色细菌指数０.１亿／ｇ为合格，将糖蜜、酒糟、玉米秸秆、豆粕的混合物粉碎，加入氯化钾1-2%、硫酸铜0.5%、硫酸钼0.1%、二氧化硅1%混合均匀，置于发酵管通入0.1MPA蒸汽，120℃处理30分钟，冷却至３５－４０℃，加入紫色细菌菌种，按照发酵料１ｇ／ｋｇ，在发酵罐中恒温培养７２小时，检测紫色细菌指数达到400亿／ｋｇ即出罐备用；

S12.蓝色细菌筛选和制备：在池塘中采集沼泽泥样品，在培养皿中置入牛肉膏琼脂培养基，培养基ＰＨ调整为６.８－７.２，在无菌条件下，将沼泽泥样品，接种到培养基上，将培养皿置于培养箱内，在３７℃±０.５℃，光照强度５０００ｌｘ条件下保温４８小时后，取出在无菌条件下筛选出蓝色细菌菌株，接种到培养试管再繁殖培养，其中培养基、温度、ＰＨ值、光照强度与之前相同，保温培养７２小时后取出，作为生产蓝色细菌菌种，蓝色细菌指数０.１亿／ｇ为合格，将糖蜜、酒糟、玉米秸秆、豆粕等混合物粉碎，加入硝酸铵、氯化钾、硫酸亚铁混合物０.５－１％置于发酵管通入０.１ＭＰＡ蒸汽，１２０℃处理３０分钟，冷却至３５－４０℃，加入蓝色细菌菌种，按照发酵料１ｇ／ｋｇ，在发酵罐中恒温培养７２小时，检测蓝色细菌指数达到400亿／ｋｇ即出罐备用，

S13.链霉菌及诺卡氏菌群制备：在市场购买链霉菌、卡氏菌，接种到高氏１号合成培养基繁殖培养，于２８℃、ＰＨ７.５条件下，保温培养４８小时后形成繁殖菌种，再将糖蜜、甘蔗渣、玉米粉、餐厨垃圾混合，并添加硫酸镁、氯化钾混合物2-5%，置于发酵罐，通入０.１ＭＰＡ蒸汽，１２０℃处理３０分钟，冷却至３５－４０℃，加入繁殖菌种，按照发酵料5ｇ／ｋｇ，在发酵罐中恒温培养2-7天，检测微生物指数达到400亿／ｋｇ即出罐备用；

S14.将步骤S11-S13各自的产物按1:1:3的质量比混合均匀形成生物菌群原料。

实施例3

为了对本发明所述纳米有机水稻专用肥在水稻上的应用肥效与常用有机肥料进行横向比较，我们于2020年2月至6月在海南文昌东路高龙洋水稻田进行了水稻施用纳米有机水稻专用肥的肥效试验：

1.时间与地点

1.1 试验时间：2020年2月至2020年6月。

1.2 试验地点：海南文昌东路高龙洋水稻田。

2.材料与方法

2.1 供试土壤：试验地属水稻土，地势平坦，土壤肥力中等，土壤有机质含量为44.40%、碱解氮34.00mg/kg、速效磷6.20mg/kg、速效钾28.00mg/kg，PH值5.30。

2.2 供试肥料：依据实施例2加工所得纳米有机水稻专用肥（有机质≥45%,总养分≥5%）。

2.3 供试品种：水稻（特优128）。

2.4 试验方法：

2.4.1示范试验设计：整个种植面积为2亩，示范试验设2个处理，共计2个示范片，示范组面积为1亩，对照组面积为1亩。

2.4.2 示范试验处理：

处理一：当地常规施肥+纳米有机水稻专用肥，作为示范组；

处理二：当地常规施肥+某品牌有机肥，作为对照组。

2.5 施肥方法：

①对照组：移栽前，75公斤某品牌有机肥混合25公斤过磷酸钙均匀的撒施入田间后进行翻耕，等水自然落干后进行机插秧。机插秧后其它田间管理相同，即第一次施肥插秧4天后，亩施尿素3公斤做为机插秧快速返青肥；第二次施肥是插秧后18天亩施尿素12公斤做为分蘖肥；第三次施肥是孕穗期亩施某品牌复合肥10公斤做为壮穗肥。

②示范组：移栽前，用75公斤纳米有机水稻专用肥混合25公斤过磷酸钙均匀的撒施入田间后进行翻耕，等水自然落干后进行机插秧，机插秧后其它田间管理与对照组相同。

3.结果与分析

3.1不同施肥对水稻生育期的影响

表1：不同施肥对水稻生育期快慢的影响

表2：不同施肥对水稻有效穗的影响

从整个试验过程的田间观察和对水稻农艺性状调查表上看，水稻施用纳米有机水稻专用肥后水稻生势壮旺，生育时间提前，全期无不良的副作用，无不良的药害现象发生。从各生育时间及有效穗数比较，处理一明显优于处理二。从表1看，处理一比处理二的返青时间提前2天；处理一比处理二分蘖时间提前3天；处理一比处理二拔节时间提前4天；处理一比处理二抽穗时间提前2天；处理一比处理二成熟时间提前3天。从表2看，处理一比处理二株高多5.8cm；处理一比处理二穗长多1.9cm；处理一比处理二穗数多2（穗/穴）；处理一比处理二总穗数多1.7(万条/亩)；处理一比处理二成穗率多8.3%；处理一比处理二每穗总粒数多13粒；处理一比处理二实粒数多19粒；处理一比处理二结实率多4.9%；处理一比处理二千粒重多0.9g。

3.2不同施肥对水稻产量的影响

表3：不同施肥对水稻产量的影响

将示范组与对照组的各自设置5个调查点，每个调查点面积相等，收获后折算成每亩收成，由表3可见，施用纳米有机水稻专用肥后的产量明显比对照组高，施用纳米有机水稻专用肥比对照组增产79.2kg/亩，增产率达21.17%。其数据经T检验得知，施用纳米有机水稻专用肥增产达到显著水平。

3.3收益计算

由2.5得知示范组与对照组所施肥料差异在于示范组每亩施用75KG纳米有机水稻专用肥，对照组每亩施用75KG某品牌有机肥，而纳米有机水稻专用肥单价为1.80元/KG，某品牌有机肥单价为2.60/KG，在肥料方面示范组比对照组减少了0.8元/KG*75KG=60元，在产量方面示范组每亩增收79.2KG，该种水稻收购价约为3元/KG，因此示范组比对照组可提高3元/KG *79.2KG=237.6元的收益，加上在肥料方面减少的60元成本，示范组较对照组每亩可实现净利润增加237.6元+60元=297.6元。

4.试验结论

从这次大田试验结果看，在水稻上施用纳米有机水稻专用肥可使水稻各生育阶段有前移的趋势，并对水稻增产效果明显，同时其施肥成本也更低，能显著增加每亩水稻的净利润。

实施例4

为了对本发明所述纳米有机水稻专用肥在水稻上的应用肥效与调整各组分后的肥效进行纵向比较，我们于2020年2月至6月在海南文昌东路高龙洋水稻田同步进行了水稻施用纳米有机水稻专用肥的肥效试验，试验结果小结如下：

1.时间与地点

1.1 试验时间：2020年2月至2020年6月。

1.2 试验地点：海南文昌东路高龙洋水稻田。

2.材料与方法

2.1 供试土壤：试验地属水稻土，地势平坦，土壤肥力中等，土壤有机质含量为44.40%、碱解氮34.00mg/kg、速效磷6.20mg/kg、速效钾28.00mg/kg，PH值5.30。

2.2 供试肥料：依据实施例2加工所得纳米有机水稻专用肥（有机质≥45%,总养分≥5%）以及其他四种根据权利要求5所述组分范围调整比例后制成的纳米有机水稻专用肥进行比较。

2.3 供试品种：水稻（特优128）。

2.4 试验方法：

2.4.1示范试验设计：整个种植面积为1亩，划分为5个区域进行调查，每个区域施用不同组分比例的纳米有机水稻专用肥。

2.4.2 示范试验处理：

区域一：实施例2所制纳米有机水稻专用肥，其包括：生物菌群原料10%、络合土墒材料17%、填料73%；

区域二：采用生物菌群原料5%、络合土墒材料9%、填料86%，经权利要求6所述方法制得的纳米有机水稻专用肥；

区域三：采用生物菌群原料8%、络合土墒材料11%、填料81%，经权利要求6所述方法制得的纳米有机水稻专用肥；

区域四：采用生物菌群原料10%、络合土墒材料15%、填料75%，经权利要求6所述方法制得的纳米有机水稻专用肥；

区域五：采用生物菌群原料8%、络合土墒材料17%、填料75%，经权利要求6所述方法制得的纳米有机水稻专用肥；

2.5 施肥方法：

移栽前，每个区域用各自配比的15公斤纳米有机水稻专用肥混合5公斤过磷酸钙均匀的撒施入田间后进行翻耕，等水自然落干后进行机插秧，机插秧后其它田间管理相同，即第一次施肥插秧4天后，施尿素0.6公斤做为机插秧快速返青肥；第二次施肥是插秧后18天施尿素2.4公斤做为分蘖肥；第三次施肥是孕穗期施某品牌复合肥2公斤做为壮穗肥。

3.结果与分析

表4：不同的纳米有机水稻专用肥组分比例对水稻产量的影响

由表4结合表3可知，上述5种成分配比的纳米有机水稻专用肥施用于水稻后，其产量均大于施用现有某有机肥的产量，此外，相较于区域一而言，其余区域的产量或多或少与之存在差距，区域三至区域五之间产量相差不大，采用最少生物菌群原料比例的区域二产量最差，而依据实施例2所述组分配比所制得纳米有机水稻专用肥的增产效果最优。

实施例5

为对比纳米有机水稻专用肥和单独施用纳米土墒材料的增产效果，另外进行了如下实验：

试验时间：2020年2月-2020年6月。

试验地点：文昌东路高龙洋水稻田。

供试土壤：试验地属水稻土，地势平坦，土壤肥力中等，土壤有机质含量为44.40%、碱解氮34.00mg/kg、速效磷6.20mg/kg、速效钾28.00mg/kg，PH值5.30。

供试肥料：纳米有机水稻专用肥（有机质≧45%，总养分≧5%，纳米土墒材料≧10%），纳米土墒材料（含量≧10%，总养分≧5%，），市销售普通有机肥（有机质≧45%，总养分≧5%）。

实验品种：特优128

实验结果：

表5：不同处理对水稻生育期快慢的影响

表6：不同处理对水稻有效穗的影响

表7：不同处理对水稻产量的影响

从整个试验过程的田间观察和对水稻农艺性状调查表上看，水稻施用纳米有机水稻专用肥后比较施纳米土墒材料和普通有机肥生势壮旺，叶子颜色深绿，收割期叶子不黄不老化，生育时间提前，比施纳米土墒材料增产21.17%，比普通有机肥增产26.72%，增产效果非常显著。全期无不良的副作用，无不良的药害现象发生。

本发明技术目的在于，研发一种对环境友好的、能减少化肥使用量并且成本较低的肥料，在此研发课题下，我方经大量实验和理论研究最终形成本发明所述技术方案，本发明的理论基础和技术手段在于：将植物、微生物需要的金属离子（如：Zn、Mg、Cu、Fe、Mo、Ca等）纳米化，使其具有纳米离子效应，这些纳米金属离子与微生物和酶结合后能够大大提高酶的活性，降低反应活化能，加快催化反应速度，能够加快土壤中微生物光合固氮、有机质发酵及分解、无机盐吸收，促进并加速土壤微生物菌群生长和繁殖，为植物生长更多更快提供营养物质和营养元素；纳米土墒材料与土壤结合改善土壤胶体结构和团粒结构，形成纳米级、微米级孔穴和空间，为细菌、微生物提供了独立的生存空间，有利于细菌和微生物的生长和繁殖；同时，土壤中存在的纳米金属离子能够被植物迅速输送到茎、叶，能够增加叶面积和叶绿素含量，从而提高植物光合作用；此外在本发明中，涉及到的部分有机营养物质采用价格较低的酒糟、秸秆、餐厨垃圾等废弃或回收物，实现了环境保护和废物利用，很好的控制了成本，相较于其他有机肥或微生物肥，在价格上也具有明显的优势，结合其增产比例，能较大幅的提高农民净利润。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。