一种绿色高效土壤磷肥增效剂及其制备方法

技术领域

本发明属于微生物发酵领域，尤其涉及一种绿色高效土壤磷肥增效剂及其制备方法。

背景技术

我国磷矿资源缺乏，高品位的磷矿少，低品位磷矿分布零散，难以被开发利用。磷肥的使用也一直存在着施肥量大，养分无法被充分吸收，利用率低，这样一系列的问题，不仅导致了对资源的浪费，还对环境造成了污染。

磷肥利用率低的原因主要是(1)磷肥中的可溶性磷酸根离子会与土壤中的铁、铝、钙、镁等金属离子进行络合，形成难溶性磷酸盐，难以被利用，(2)磷的移动性差，大量施用的磷肥会被土壤吸附转化为难溶性物质。

目前国内外所使用的磷肥增效剂主要是从两个方面进行考虑，第一方面向磷素中加入增效物质与磷素发生作用，增加磷素的可溶性；另一方面，改变土壤的理化性质从而降低磷肥的固定。针对磷肥增效剂应用较多的是在肥料增效剂中加入腐殖酸或者聚谷氨酸，腐殖酸中大量的活性官能团，有较强的络合，螯合，表面吸附作用，增加磷肥移动；聚谷酸氨对阳离子极强的螯合能力，与磷酸根离子进行竞争，减少磷酸根和金属离子的结合，增加植物有效磷的吸收。

目前虽然很多磷肥增效剂中加入了腐殖酸和聚谷氨酸，但是磷肥的利用率仍然很低，作为磷肥增效剂的对磷肥利用率增加的效果并不明显。磷肥作为作为植物生长的三大元素之一，参与了植物的光合作用、生化作用，堆促进植物生长发育和新陈代谢发挥重要作用。因此发明一种绿色高效的磷肥增效剂，解决磷肥固化，提高肥料利用率，降低磷肥使用量，缓解化肥带来的农业化污染在农作物生长施肥方面十分有必要。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，公开了一种绿色高效土壤磷肥增效剂及其制备方法。本发明的绿色高效土壤磷肥增效剂由调节剂，动物粪便，螯合剂，微生物菌剂，草酸，腐殖酸，保水剂，尿素，磷酸二氢钾组成。以松针叶为原材料制备的磷肥增效剂，原料废弃资源利用；加入的绿色木霉菌、黑曲霉菌、巨大芽孢杆菌进行协同作用，明显促进了难溶性磷的溶解；还在制备过程中加入保水剂起到保水作用，加入的磷酸二氢钾、尿素引入了钾、氮元素；腐殖酸、硫磺粉、动物粪便对土壤进行改良，螯合剂对金属离子进行结合，草酸对难溶性碳酸钙进行溶解，大幅度提高了土壤中可溶性磷的含量。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：

一种绿色高效土壤磷肥增效剂，包括以下重量份原料，调节剂40-65份，动物粪便20-100份，螯合剂1-5份，微生物菌剂2-6份，草酸30-50份，腐殖酸10-30份，保水剂2-5份，尿素15-20份，磷酸二氢钾5-8份。

优选的，所述调节剂为质量比50:1的松针叶，硫磺粉。

更优选的，所述松针叶包括松针叶、松树残枝、松树枯落物。

优选的，所述螯合剂为谷氨酸二乙酸四钠。

优选的，所述微生物菌剂为绿色木霉菌、黑曲霉菌和巨大芽孢杆菌，体积比为1：1：1。

更优选的，所述绿色木霉菌购于中国普通微生物保藏管理中心(CGMCC),地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC3.15484，所述黑曲霉菌购于中国普通微生物保藏管理中心(CGMCC),地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC3.15663，所述巨大芽孢杆菌购于中国普通微生物保藏管理中心(CGMCC),地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC1.16094。

优选的，所述保水剂为羧甲基淀粉。

一种绿色高效土壤磷肥增效剂的制备方法为，步骤如下：

(1)微生物菌剂制备：

将绿色木霉菌、黑曲霉菌和巨大芽孢杆菌分别在25℃、25℃和30℃的种子培养基中培养24-48小时，然后分别按8％接种量接入LB培养基，在25℃、25℃和30℃条件下振荡培养至菌浓度OD600≈3.0，然后按1：1：1的体积比混合均匀，冻干成冻干粉，得到微生物菌剂；

(2)制备发酵松针叶细粉：

准备好各质量份原料，将松针叶和动物粪便通风干燥6-8h后分别放入粉碎机粉碎成1-2mm细粉；发酵池底层铺一层粉碎的动物粪便细粉，将粉碎的松针叶细粉100Kg置于发酵池中，再加入总体积40％的粉碎的动物粪便细粉，进行搅拌混合均匀，搅拌过程中加入尿素，再加入质量浓度为0.2-0.5％的磷酸二氢钾溶液致发酵底物潮湿，加入步骤(1)制得的微生物菌剂搅拌均匀，通风培养3天后，加入质量浓度为0.2-0.5％的磷酸二氢钾溶液致发酵底物再次潮湿，将发酵底物压实，塑料薄膜封顶，压土密封，发酵培养5-10天，发酵物自然干燥至含水量1-3％，得到发酵松针叶细粉；

(3)制备含螯合保水剂的发酵松针叶细粉：

准备好各质量份原料，依次将硫磺粉，草酸，腐殖酸，螯合剂，保水剂加入步骤(2)制得的发酵松针叶细粉中，搅拌30-45min，得到含螯合保水剂的发酵松针叶细粉；

(4)造粒：

将步骤(3)制得的含螯合保水剂的发酵松针叶细粉混合物加入干法辊压造粒机内进行造粒，筛分出粒径为1-4.75mm的颗粒，得到一种绿色高效土壤磷肥增效剂。

磷肥在土壤中移动性差，容易被固定，利用率低。磷肥的固定受多种因素影响，土壤pH、粘粒含量、有机质含量、游离的氧化铁铝、碳酸钙(CaCO

有益效果

本发明生产的绿色高效土壤磷肥增效剂在生产过程中加入了松针叶、微生物菌剂、螯合剂、腐殖酸、尿素、草酸、磷酸二氢钾，硫磺粉及保水剂。和现有技术进行对比，本发明以松针叶为原材料制备的磷肥增效剂，原料废弃资源利用；加入的绿色木霉菌、黑曲霉菌、巨大芽孢杆菌进行协同作用，明显促进了难溶性磷的溶解；还在制备过程中加入保水剂起到保水作用，加入的磷酸二氢钾、尿素引入了钾、氮元素；腐殖酸、硫磺粉、动物粪便对土壤进行改良，螯合剂对金属离子进行结合，草酸对难溶性碳酸钙进行溶解，大幅度提高了土壤中可溶性磷的含量，并且所用原料均为环境友好型，不会产生污染，使用方便，适合广泛应用。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步说明：

实施例1

一种绿色高效土壤磷肥增效剂，包括以下重量份原料，调节剂40份，动物粪便20份，螯合剂1份，微生物菌剂2份，草酸30份，腐殖酸10份，保水剂2份，尿素15份，磷酸二氢钾5份。

所述调节剂为质量比50:1的松针叶，硫磺粉。

所述松针叶包括松针叶、松树残枝、松树枯落物。

所述螯合剂为谷氨酸二乙酸四钠。

所述微生物菌剂为绿色木霉菌、黑曲霉菌和巨大芽孢杆菌，体积比为1：1：1。

所述绿色木霉菌购于中国普通微生物保藏管理中心(CGMCC),地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC3.15484，所述黑曲霉菌购于中国普通微生物保藏管理中心(CGMCC),地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC3.15663，所述巨大芽孢杆菌购于中国普通微生物保藏管理中心(CGMCC),地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC1.16094。

所述保水剂为羧甲基淀粉。

一种绿色高效土壤磷肥增效剂的制备方法为，步骤如下：

(1)微生物菌剂制备：

将绿色木霉菌、黑曲霉菌和巨大芽孢杆菌分别在25℃、25℃和30℃的种子培养基中培养24小时，然后分别按8％接种量接入LB培养基，分别在25℃、25℃和30℃的条件下振荡培养至菌浓度OD600≈3.0，然后按1：1：1的体积比混合均匀，冻干成冻干粉，得到微生物菌剂；

(2)制备发酵松针叶细粉：

准备好各质量份原料，将松针叶和动物粪便通风干燥6h后分别放入粉碎机粉碎成1mm细粉；发酵池底层铺一层粉碎的动物粪便细粉，将粉碎的松针叶细粉100Kg置于发酵池中，再加入总体积40％的粉碎的动物粪便细粉，进行搅拌混合均匀，搅拌过程中加入尿素，再加入质量浓度为0.2％的磷酸二氢钾溶液致发酵底物潮湿，加入步骤(1)制得的微生物菌剂搅拌均匀，通风培养3天后，加入质量浓度为0.2％的磷酸二氢钾溶液致发酵底物再次潮湿，将发酵底物压实，塑料薄膜封顶，压土密封，发酵培养5天，发酵物自然干燥至含水量1％，得到发酵松针叶细粉；

(3)制备含螯合保水剂的发酵松针叶细粉：

准备好各质量份原料，依次将硫磺粉，草酸，腐殖酸，螯合剂，保水剂加入步骤(2)制得的发酵松针叶细粉中，搅拌30min，得到含螯合保水剂的发酵松针叶细粉；

(4)造粒：

将步骤(3)制得的含螯合保水剂的发酵松针叶细粉混合物加入干法辊压造粒机内进行造粒，筛分出粒径为1-4.75mm的颗粒，得到一种绿色高效土壤磷肥增效剂。

实施例2

一种绿色高效土壤磷肥增效剂，包括以下重量份原料，调节剂50份，动物粪便60份，螯合剂3份，微生物菌剂4份，草酸40份，腐殖酸20份，保水剂3份，尿素18份，磷酸二氢钾6份。

所述调节剂为质量比50:1的松针叶，硫磺粉。

所述松针叶包括松针叶、松树残枝、松树枯落物。

所述螯合剂为谷氨酸二乙酸四钠。

所述微生物菌剂为绿色木霉菌、黑曲霉菌和巨大芽孢杆菌，体积比为1：1：1。

所述绿色木霉菌购于中国普通微生物保藏管理中心(CGMCC),地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC3.15484，所述黑曲霉菌购于中国普通微生物保藏管理中心(CGMCC),地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC3.15663，所述巨大芽孢杆菌购于中国普通微生物保藏管理中心(CGMCC),地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC1.16094。

所述保水剂为羧甲基淀粉。

一种绿色高效土壤磷肥增效剂的制备方法为，步骤如下：

(1)微生物菌剂制备：

将绿色木霉菌、黑曲霉菌和巨大芽孢杆菌分别在25℃、25℃和30℃的种子培养基中培养36小时，然后分别按8％接种量接入LB培养基，分别在25℃、25℃和30℃的条件下振荡培养至菌浓度OD600≈3.0，然后按1：1：1的体积比混合均匀，冻干成冻干粉，得到微生物菌剂；

(2)制备发酵松针叶细粉：

准备好各质量份原料，将松针叶和动物粪便通风干燥7h后分别放入粉碎机粉碎成2mm细粉；发酵池底层铺一层粉碎的动物粪便细粉，将粉碎的松针叶细粉100Kg置于发酵池中，再加入总体积40％的粉碎的动物粪便细粉，进行搅拌混合均匀，搅拌过程中加入尿素，再加入质量浓度为0.3％的磷酸二氢钾溶液致发酵底物潮湿，加入步骤(1)制得的微生物菌剂搅拌均匀，通风培养3天后，加入质量浓度为0.3％的磷酸二氢钾溶液致发酵底物再次潮湿，将发酵底物压实，塑料薄膜封顶，压土密封，发酵培养8天，发酵物自然干燥至含水量2％，得到发酵松针叶细粉；

(3)制备含螯合保水剂的发酵松针叶细粉：

准备好各质量份原料，依次将硫磺粉，草酸，腐殖酸，螯合剂，保水剂加入步骤(2)制得的发酵松针叶细粉中，搅拌40min，得到含螯合保水剂的发酵松针叶细粉；

(4)造粒：

将步骤(3)制得的含螯合保水剂的发酵松针叶细粉混合物加入干法辊压造粒机内进行造粒，筛分出粒径为1-4.75mm的颗粒，得到一种绿色高效土壤磷肥增效剂。

实施例3

一种绿色高效土壤磷肥增效剂，包括以下重量份原料，调节剂65份，动物粪便100份，螯合剂5份，微生物菌剂6份，草酸50份，腐殖酸30份，保水剂5份，尿素20份，磷酸二氢钾8份。

所述调节剂为质量比50:1的松针叶，硫磺粉。

所述松针叶包括松针叶、松树残枝、松树枯落物。

所述螯合剂为谷氨酸二乙酸四钠。

所述微生物菌剂为绿色木霉菌、黑曲霉菌和巨大芽孢杆菌，体积比为1：1：1。

所述绿色木霉菌购于中国普通微生物保藏管理中心(CGMCC),地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC3.15484，所述黑曲霉菌购于中国普通微生物保藏管理中心(CGMCC),地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC3.15663，所述巨大芽孢杆菌购于中国普通微生物保藏管理中心(CGMCC),地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC1.16094。

所述保水剂为羧甲基淀粉。

一种绿色高效土壤磷肥增效剂的制备方法为，步骤如下：

(1)微生物菌剂制备：

将绿色木霉菌、黑曲霉菌和巨大芽孢杆菌分别在25℃、25℃和30℃的种子培养基中培养48小时，然后分别按8％接种量接入LB培养基，分别在25℃、25℃和30℃的条件下振荡培养至菌浓度OD600≈3.0，然后按1：1：1的体积比混合均匀，冻干成冻干粉，得到微生物菌剂；

(2)制备发酵松针叶细粉：

准备好各质量份原料，将松针叶和动物粪便通风干燥8h后分别放入粉碎机粉碎成2mm细粉；发酵池底层铺一层粉碎的动物粪便细粉，将粉碎的松针叶细粉100Kg置于发酵池中，再加入总体积40％的粉碎的动物粪便细粉，进行搅拌混合均匀，搅拌过程中加入尿素，再加入质量浓度为0.5％的磷酸二氢钾溶液致发酵底物潮湿，加入步骤(1)制得的微生物菌剂搅拌均匀，通风培养3天后，加入质量浓度为0.5％的磷酸二氢钾溶液致发酵底物再次潮湿，将发酵底物压实，塑料薄膜封顶，压土密封，发酵培养10天，发酵物自然干燥至含水量3％，得到发酵松针叶细粉；

(3)制备含螯合保水剂的发酵松针叶细粉：

准备好各质量份原料，依次将硫磺粉，草酸，腐殖酸，螯合剂，保水剂加入步骤(2)制得的发酵松针叶细粉中，搅拌45min，得到含螯合保水剂的发酵松针叶细粉；

(4)造粒：

将步骤(3)制得的含螯合保水剂的发酵松针叶细粉混合物加入干法辊压造粒机内进行造粒，筛分出粒径为1-4.75mm的颗粒，得到一种绿色高效土壤磷肥增效剂。

对比例1-12

改变微生物菌剂的组成和配比制备抗菌缓控释肥，其他原料和制备方法均同实施例3。即在所述微生物菌剂的制备方法中：将绿色木霉菌、黑曲霉菌和巨大芽孢杆菌分别在25℃、25℃和30℃的种子培养基中培养48小时，然后分别按8％接种量接入LB培养基，分别在25℃、25℃和30℃的条件下振荡培养至菌浓度OD600≈3.0，然后按照不同的体积比混合得到相应对比例。

微生物菌剂组成见表1：

表1微生物菌剂组成(体积比)

检测实验：

将磷酸二氢铵(山东万洋生物科技有限公司，N-P-K:12-61-0,总养分73％)2.4g与干燥的酸性土壤(pH＜5)8000g进行搅拌混合均匀，均分出16份500g的的含磷肥土壤置于16个相同的底部开小圆孔的容器中,用重量法调节土壤含水量均为18％-22％，分别加入实施例1-3，对比例1-12制备的磷肥增效剂到各容器中,然后将所有添加磷肥增效剂土壤及不添加任何磷肥增效剂的空白对照土壤，按照GB12297-1990的方法，每隔一周时间检验测量一次各容器土壤中有效磷的含量。

将磷酸二氢铵(山东万洋生物科技有限公司，N-P-K:12-61-0,总养分73％)2.4g与干燥的碱性土壤(pH＞7)8000g进行搅拌混合均匀，均分出16份500g的的含磷肥土壤置于16个相同的底部开小圆孔的容器中,用重量法调节土壤含水量均为18％-22％，分别加入实施例1-3，对比例1-12制备的磷肥增效剂到各容器中，然后将所有添加磷肥增效剂土壤及不添加任何磷肥增效剂的空白对照土壤，按照GB12297-1990的方法，每隔一周时间检验测量一次各容器土壤中有效磷的含量。

干燥酸性土壤和碱性土壤中的有效磷含量检测结果如表2所示：

表2酸性和碱性土壤中有效磷含量检测表

按照GB12297-1990的方法，每隔一周时间检验测量一次各容器土壤中有效磷的含量。通过检测结果可知实施例3所添加的磷肥增效剂中绿色木霉菌、黑曲霉菌和巨大芽孢杆菌的体积比为1：1：1时，酸、碱土壤中有效磷的含量明显是高于对照组1-12磷肥增效剂及空白组的有效磷含量。和不添加磷肥增效剂相比，在酸性土壤中有效磷含量提高105％，在碱性土壤中有效磷含量提高57.3％，因此磷肥增效剂微生物菌剂中绿色木霉菌、黑曲霉菌和巨大芽孢杆菌的体积比为1：1：1时，所制备的绿色高效土壤磷肥增效剂可以有效的活化磷肥在土壤中所固定的磷，降低土壤中固定磷含量，施肥效果更好。

大田实验：

将本发明实施例1-3和对比例1-12制备的磷肥增效剂用于蒙阴县高都镇西住佛村瑞扬家庭农场。32亩相同种植环境土地种植玉米，玉米种子购于河南滑丰种业有限公司生产的滑玉698，2021年5月5日开始播种，行距60cm、株距36cm，5月21日出苗，将32亩土地均分隔为16个2亩面积大小，将实施例1-3和对比例1-12制备的磷肥增效剂以及不添加任何磷肥增效剂的空白组，分别和肥料一起施用到这16块土地中，每亩施磷酸二氢铵(山东万洋生物科技有限公司，N-P-K:12-61-0,总养分73％)10Kg和磷肥增效剂100g混合均匀施用，氮肥、钾肥每亩再施用尿素10Kg，氯化钾15Kg，全部为一次性施肥，玉米生育期管理按照常规栽培技术进行，每块土地分别对玉米秸秆的倒伏数；间隔5m检测一株，检测15株的三叶期、六叶期的叶宽、叶绿素含量的均值；间隔5m检测一株，检测15株的每穗籽粒重量均值检测统计，检测结果如表3所示：

表3玉米生长情况产量统计表

通过实验检测结果可知，施用实施例1-3所制备的绿色高效土壤磷肥增效剂和对比例1-12所制备的磷肥增效剂及空白组进行对比，施用实施例1-3所制备的绿色高效土壤磷肥增效剂种植的玉米的倒伏数更少、叶宽、叶绿素含量以及每穗籽重更高。因此本发明生产的磷肥增效剂能够有效的活化土壤和磷肥中的固定磷，促进植物吸收，使植物生长更为茁壮，不易倒伏，籽粒更饱满，产量更高，玉米平均亩产可以达到1100Kg，较不添加磷肥增效剂的玉米产量提高37％，并且本发明所用原料均为环境友好型，不会污染，使用方便，适合广泛应用。

需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。