专利名称：一种生物复合钾肥及其制备方法
技术领域：
本发明属于肥料领域，涉及一种生物复合钾肥及其制备方法。
背景技术：
肥料生产和技术开发不仅是农业生产的核心问题，也关系着环境、生态以及人类社会的生存与发展。中国是世界钾肥消费大国之一，钾肥消费量占到世界钾肥消费的20%左右。国内钾肥消费量逐年上升，年均消费递增率达到12%。中国钾肥仅能满足国内钾肥需求的30%左右，每年大概有500万 600万吨的钾肥需要进口。随着国内平衡施肥技术推广和种植结构调整，进口量将进一步增长。同时我国土地缺钾现象正从南方向北方扩展，缺钾面积逐年增大，已达0. 23亿hm2，缺钾已成为许多地区农作物优质增产的主要制约因素。单纯发展硅酸盐菌剂，靠硅酸盐细菌分解土壤粘土钾是不可取的。
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用钾细菌复合钾矿粉、菌渣研制的新型生物复合钾肥，集速效、迟效和长效肥料于一体，集有机肥、无机肥和生物肥于一身，既能缓解钾肥短缺的矛盾，又能解决化学钾肥对环境的污染和破坏，还可避免钾细菌菌剂(生物钾肥)迟效、仅适用于富钾土壤与稳定性差的缺点，使农业生产赖以发展的土地和水资源得以永续利用。但是该肥增加养分的效果不是太高，很难满足高产作物一生的总需肥量。我国的泥炭、褐煤和风化煤资源丰富，利用泥炭、褐煤、风化煤生产腐植酸类有机无机肥生产工艺也比较成熟，肥效较好而且稳定。目前国内生产的腐植酸类有机无机复混月巴，一般有机质在50%，腐植酸20%，(N+P205+K20)4% -20%。此外，腐植酸中的有效成分对农作物，尤其是对设施栽培的果树、蔬菜增产提质作用以及提高抗逆性的作用突出，它能调节作物内源激素的分泌和运送，提高酶的生理活性，强烈刺激根系、茎叶、花和果实的生长，增广幅度一般在10% 20%,而且可以提闻农广品的生理品质及外观品质。在现代肥料生产中，针对化肥、传统有机肥和生物肥的优缺点，把它们进行有机结合开发出新型三元复合肥，具有广阔的市场前景。有机无机生物复合肥以功能性生物活性菌为主体，以菌糠等肥料型有机质为载体，配合无机元素，集微生物独特的生理调节功能、无机化肥的高效性和有机肥的长效性于一体，从而达到种养结合和农业可持续发展的效果。有机无机生物复合肥既是生物肥、有机肥和无机肥的“三肥合一”；同时也是高效、长效、增效为一身的“三效合一”。它与普通复混肥相比，具有减少化肥用量、提高化肥利用率、改善农产品品质、降低生产成本、保护生态环境和作为绿色食品生产资料等优点；具有均衡提供营养、培肥地力、增强作物的抗逆性、提高农产品品质和降低农产品中的有害物质等作用。但是，三元复合肥中有效活性菌很难存活。其中化肥的加入量受到明显的限制，从而不能充分满足作物生长。因此针对这一现状进行突变菌株的筛选、提高复合肥中化肥的加入量，并进行相关产品研究和开发，拓展复合肥的应用范围，对我国农业的可持续发展将具有举足轻重的作用。另外，我国低品位含钾矿物，即钾矿石的储量巨大，如果能够采用高效解钾的硅酸盐菌分解钾矿石，促使其释放活性钾素，制成硅酸盐菌肥，不仅可以合理利用我国非常丰富的非溶性钾资源，解决我国钾肥资源不足的问题，而且带动了以钾长石为主的矿石采掘运输业，形成新的产业链。困扰农业生产的另一核心问题是病虫害。化学农药的危害人所共知。几丁寡糖能刺激作物提高对病原微生物的抗性，同时又促进益生菌的定植和增殖；能抑制病菌产生的毒性、启动自身免疫系统，甲壳素酶与壳聚糖酶可抗植物病原真菌感染，去病除害，减少杀菌农药的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环状芽孢杆菌(Bacillus Circulars)，利用该菌株制备生物复合钾肥的方法，制备的生物复合钾肥，以及所述的环状芽孢杆菌(BacillusCirculans)在制备生物复合钾肥中的用途,具体涉及I、一种环状芽抱杆菌(Bacillus Circulans),保藏编号为CGMCC No. 5155。所述的环状芽孢杆菌(Bacillus Circulans)于2011年8月17日保藏于中国微生物菌种保藏 管理委员会普通微生物中心(地址北京市朝阳区北辰西路I号院中科院微生物研究所)，保藏编号为CGMCC No. 5155。2、一种生物复合钾肥的制备方法，按重量计，包括以下步骤I)将钾矿石1-5份、农副加工废料5-15份和发酵辅料0. 5-5份与水10_25份混合，得到发酵底料；2)将权利要求I所述的环状芽孢杆菌CGMCC No. 5155接种后，得液态种子或固态种子；其中，液态种子液的活菌数不小于2亿/mL，固态种子的活菌数不小于5亿/g。3)加入占上述发酵底料重量百分比1-2%的上述环状芽孢杆菌CGMCC No. 5155的液态种子或固态种子，经固态发酵得生物钾肥；4)将上述生物钾肥8-15份、磷酸氢二钾1-5份与腐植酸钾肥10-15份混合，制成生物复合钾肥。3、根据项2的制备方法，其中步骤I)的钾矿石、农副加工废料、发酵辅料与水的重量比为 2. 5 : 10. 5 : I : 17。4、根据项2或3的制备方法，其中步骤I)的钾矿石选自钾长石、蒙脱石或海绿石之一或其混合物，农副加工废料包括食用菌菌渣以及虾壳、麸皮、玉米皮渣或酒糟中的至少一种，发酵辅料为面粉、玉米粉或豆饼粉之一以及硫酸铵和MgS04。5、根据项2或3的制备方法，其中步骤3)固态发酵的发酵周期为5-7天。6、根据项2或3的制备方法，其中的生物复合钾肥由生物钾肥11重量份，磷酸氢二钾2重量份和腐植酸钾肥12重量份混合而成。7、一种生物复合钾肥的制备方法，包括以下步骤I)将项I的环状芽孢杆菌CGMCC No. 5155接种后，得种子液；2)种子液接种，液态发酵，得生物钾肥；3)将生物钾肥11重量份、磷酸氢二钾2重量份与腐植酸钾肥12重量份混合，制成生物复合钾肥。8、根据项6的制备方法，其中步骤2)的液态发酵周期为2-3天。
9、根据项2 8任一所述的方法制备的生物复合钾肥。10、项I的环状芽孢杆菌CGMCC No. 5155在制备生物复合钾肥中的用途。环状芽孢杆菌CGMCC No. 5155具有解钾、耐钾、产几丁质酶/壳聚糖酶能力强等优点，其制备方法为将从石家庄栾城玉米根际分离得到的环状芽孢杆菌(钾细菌)(Bacillus Circulans Xue-97316)以紫外线诱变，获得单菌落300个，经菌落挖块法高通量筛选获得解钾率高达40%、芽孢形成率75%的5株菌，再次以紫外线诱变，以8% NaCl筛选，获得耐钾率高达8%的3株菌。再将3株菌分别进行一2. 27% K2O摇瓶摇育一2. 27%K2O摇瓶摇育一4. 54%-5% K2O摇瓶摇育一7. 5 % K2O摇瓶摇育一10% K2O摇瓶摇育-12.5% K2O摇瓶摇育一15% K2O摇瓶摇育一含12. 5% -15% K2O平板分离单菌落一留种、耐钾菌种连续传代30次。将耐钾12. 5%环状芽孢杆菌接种于以胶状几丁质为唯一碳源的摇瓶，培养后离心测发酵液几丁质酶的活性大小，筛选出具有几丁质酶活的菌株CGMCCNo.5155。本发明实现了生物肥、有机肥、无机肥等多元肥料的良好结合，解决了 “四肥合一” 存在的技术难题。本发明制备的生物复合钾肥符合复合微生物肥NY798-2004标准，并在大田试验中取得了优异的技术效果。
具体实施例方式腐植酸钾肥购自石家庄宇缚肥业有限公司，其它物料均为市购。实施例I固态发酵制备生物复合钾肥(一)I)发酵底料的制备将I重量份的钾长石，5重量份的农副加工废料(食用菌菌渣、虾壳、麸皮、酒糟按照4 : I : I : I的比例混合)，0. 5重量份的面粉、硫酸铵和MgS04的混合物(面粉、硫酸铵和MgS04的重量比为100 10 I)，与10重量份的水分别采用旋转式蒸锅在100°C下灭菌30分钟后，混合均匀，得发酵底料。2)种子制备将环状芽孢杆菌CGMCC No. 5155接种于下列种子培养基中，得液态种子，其活菌数不小于2亿/mL。种子培养基如下
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
蒸馏水体积1.0L3)生物钾肥的制备加入占上述发酵底料重量百分比I %的上述环状芽孢杆菌CGMCC No. 5155的液态种子，经固态发酵5天后，得生物钾肥。发酵条件如下
接种及发酵曲池长方形水泥池，宽2m，深lm，料层厚30_50cm，保证通风均匀，曲池底高于地面，有8 10度倾斜，池底上方有层假底筛板，料放在筛板上，曲池低端和风机相连，中间设有闸门，调节风量。通风采用部分循环，保证室内二氧化碳含量在2 5%，通风量400 IOOOmVm2. h，根据繁殖阶段等条件确定，空气通风道风速10 15m/s。变温控制前期 35-370C，中期 32-340C，后期 35-37°C。固态发酵pH靠配方自动控制菌生长过程解钾，水分减少诱导芽胞生成。变温式控制，前期35°C，中期30°C、后期35°C，翻料1_3次。湿度控制，前中期调节为RH50_60%，后期不调节，自然形成芽孢，其芽孢形成率为90%。将上述生物钾肥8-15份、磷酸氢二钾1-5份与腐植酸钾肥10-15份混合，制成生物复合钾肥。4)生物复合钾肥的制备将步骤3)制得的生物钾肥8份、磷酸氢二钾I. 5份、腐植酸钾肥10份混合，550C
烘干，即得本发明的生物复合钾肥，其质量指标如下
有效活菌数(CfU)亿/g^2.0
N P2O5 K2O %^27
K2O %彡24
有机质(以干基计)％^50.0 总腐植酸>15
几丁质 ％彡5.0-10.0
水分％彡20.0
pH 值5. 5~8. 5
粪大肠菌群数个/g(mL)^100
蛔虫卵死亡率 ％彡95 细度％彡80 有效期月>12
砷及其化合物以As计mg/kg^75
隔及其化合物以Cd计mg/kg彡10
铅及其化合物以Pb计mg/kg彡100
铬及其化合物以Cr计mg/kg 彡150 萊及其化合物以Hg计mg/kg (5实施例2固态发酵制备生物复合钾肥(二)I)发酵底料的制备将5重量份的蒙脱石，15重量份的农副加工废料(按照食用菌菌渣、虾壳、玉米皮渣4 : I : 2的比例混合)，5重量份的玉米粉、硫酸铵和MgS04的混合物(面粉、硫酸铵和MgS04的重量比为100 8 0.8)，25重量份的水分别采用旋转式蒸锅在120°C下灭菌30分钟后，装入耐高压灭菌的聚丙烯塑料袋，(例如，每袋装干物料250g)，即制得发酵底料。2)种子制备
将环状芽孢杆菌CGMCC No.5155接种于种子培养基中，得固态种子，其活菌数不小于5亿/g。种子培养基的配方为食用菌菌渣面粉硫酸铵MgS04 =100 30 3 0.3。3)生物钾肥的制备加入占上述发酵底料重量百分比 2%的上述环状芽孢杆菌CGMCC No. 5155的液态种子，经固态发酵7天后，即制成生物钾肥，其芽孢形成率为90%。发酵条件同实施例I。4)生物复合钾肥的制备将步骤3)制得的生物钾肥15份、氯化钾5份、腐植酸钾肥15份混合，55°C烘干，
即得本发明的生物复合钾肥，其质量指标如下
有效活菌数(CfU)亿/g ≥0.5
N P2O5 K2O % ≥27
K2O % ≥24
有机质(以干基计)％ ≥50.0 总腐植酸 &15
几丁质 ％ ≥5.0-10.0
水分 % ≥20.0
pH 值5. 5 8. 5
粪大肠菌群数个/g(mL) (100
蛔虫卵死亡率 ％ ≥95 细度 ％ ≥80 有效期月 多12
砷及其化合物以As计mg/kg ≤75
隔及其化合物以Cd计mg/kg ≤10
铅及其化合物以Pb计mg/kg ≤100
铬及其化合物以Cr计mg/kg ≤150
束及其化合物以Hg计mg/kg ≤5实施例3固态发酵制备生物复合钾肥(三)I)发酵底料的制备将2重量份的海绿石，11重量份的农副加工废料(按照食用菌菌渣、虾壳、麸皮4:1: 2的比例混合)，1重量份的豆饼粉、硫酸铵与MgSOJ^混合物(面粉、硫酸铵和MgS04的重量比为100 9 0.9)，与17重量份的水分别采用旋转式蒸锅在120°C下灭菌30分钟后，混合均匀，即制得发酵底料。2)种子制备将环状芽孢杆菌CGMCC No. 5155接种于种子培养基(同实施例I)中，得液态种子，其活菌数不小于2亿/mL。3)生物钾肥的制备加入占上述发酵底料重量百分比I. 5%的上述环状芽孢杆菌CGMCC No. 5155的液态种子，经固态发酵6天后，即制成生物钾肥，其芽孢形成率为88%。发酵条件同实施例I。4)生物复合钾肥的制备将步骤2)制得的生物钾肥11份、磷酸氢二钾2份、腐植酸钾肥12份混合，55°C烘
干，即得本发明的生物复合钾肥，其质量指标如下
有效活菌数(Cfu)亿/g^0.5
N P2O5 K2O %^27
K2O %彡24有机质(以干基计)％彡50.0 总腐植酸多15
几丁质％彡5.0-10.0
水分%彡20.0
pH 值5. 5^8. 5
粪大肠菌群数个/g(mL)^100
蛔虫卵死亡率 %^95 细度％彡80 有效期月多12
砷及其化合物以As计mg/kg^75
隔及其化合物以Cd计mg/kg彡10
铅及其化合物以Pb计mg/kg^100
铬及其化合物以Cr计mg/kg彡150
萊及其化合物以Hg计mg/kg(5实施例4液态发酵制备生物复合钾肥I、种子液的制备将环状芽孢杆菌CGMCC No. 5155接种于如下配方的种子培养基中，培养10h，得种
子液。种子培养基如下
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
蒸馏水体积I. 0 L2、生物钾肥的制备将步骤I的种子液接种于如下配方的发酵培养基中，发酵2-3天，得生物钾肥。
蔗糖10. Og
MgSO4 7H200 . 5g (NH4)2 SO40.2g
NaCl0. I g
CaCO30.1 g
pH7. 2 7. 5蒸馏水体积I. 0 L发酵条件发酵温度30-37 °C，变温控制，前期35-37 °C，中期32_34°C，后期
35-370C，通用式发酵罐发酵，不调节pH，芽孢形成率80 %结束发酵，芽孢数2亿/ml。3、生物复合钾肥的制备将步骤2制备的生物钾肥18重量份、50%磷酸氢二钾水溶液17重量份与腐植酸
钾肥10重量份混合，制成生物复合钾肥，其质量指标如下
有效活菌数(CfU)亿/g 彡I. 0
N P2O5 K2O % 彡22
K2O % 彡12
有机质(以干基计)％ 彡50.0 总腐植酸多20
pH 值5. 5 8. 5
粪大肠菌群数个/g(mL) ^100
蛔虫卵死亡率 ％ 彡95 细度 ％ 彡80 有效期月 彡6
砷及其化合物以As计mg/kg ^75
隔及其化合物以Cd计mg/kg ^10
铅及其化合物以Pb计mg/kg ^100
铬及其化合物以Cr计mg/kg ^150
萊及其化合物以Hg计mg/kg ^5实施例5实施例I制得的生物复合钾肥对富硒冬枣产量及产值的影响小区面积9米XlO米=90米2，每个小区共计6株枣树。小区产量统计如下表
(产量单位千克)。
夕上￡￡丨重复.(n)丨下灼产量丨市产I与处理1比较与处理3比较—
_ I丨2丨3丨 4__亩增产I增产率％亩增产I增产率%
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 — — — —处理I :常规施肥；处理2 :常规施肥+供试肥料；处理3 :常规施肥+供试肥料基质灭活。由上表可以看出，处理2比处理I亩增产333. 58千克，增产率18. 3%，处理2比处理3亩增产347. 28千克，增产率18. 4%。施复合微生物菌剂，枣树锈病明显减轻，果实脱落率降低，果实着色均匀红润。10月8日调查处理2平均单果重约10. 9克，处理I、处理3均为9. 8克。处理间其它性状无明显差异。实施例6实施例2制备的生物复合钾肥对冬枣树产量及产值的影响小区面积11米X 10米=110米2，每个小区共计8株率树。小区产量统计表如下
(产量单位千克)。
权利要求
1.一种环状芽孢杆菌(Bacillus Circulans)，保藏编号为CGMCC No. 5155。
2.一种生物复合钾肥的制备方法，按重量计，包括以下步骤 1)将钾矿石1-5份、农副加工废料5-15份和发酵辅料0.5-5份与水10-25份混合，得到发酵底料； 2)将权利要求I所述的环状芽孢杆菌CGMCCNo. 5155接种后，得液态种子或固态种子; 3)加入占上述发酵底料重量百分比1-2%的上述环状芽孢杆菌CGMCCNo. 5155的液态种子或固态种子，经固态发酵得生物钾肥； 4)将上述生物钾肥8-15份、磷酸氢二钾1-5份与腐植酸钾肥10-15份混合，制成生物复合钾肥。
3.根据权利要求2的制备方法，其中步骤I)的钾矿石、农副加工废料、发酵辅料与水的重量比为 2. 5 : 10. 5 : I : 17。
4.根据权利要求2或3的制备方法，其中步骤I)的钾矿石选自钾长石、蒙脱石或海绿石之一或其混合物，农副加工废料包括食用菌菌渣以及虾壳、麸皮、玉米皮渣或酒糟中的至少一种，发酵辅料为面粉、玉米粉或豆饼粉之一以及硫酸铵和MgS04。
5.根据权利要求2或3的制备方法，其中步骤3)固态发酵的发酵周期为5-7天。
6.根据权利要求2或3的制备方法，其中的生物复合钾肥由生物钾肥11重量份，磷酸氢二钾2重量份和腐植酸钾肥12重量份混合而成。
7.—种生物复合钾肥的制备方法，包括以下步骤 1)将权利要求I的环状芽孢杆菌CGMCCNo. 5155接种后，得种子液； 2)种子液接种，液态发酵，得生物钾肥； 3)将生物钾肥11重量份、磷酸氢二钾2重量份与腐植酸钾肥12重量份混合，制成生物复合钾肥。
8.根据权利要求7的制备方法，其中步骤2)的液态发酵周期为2-3天。
9.根据权利要求2 8任一所述的方法制备的生物复合钾肥。
10.权利要求I的环状芽孢杆菌CGMCCNo. 5155在制备生物复合钾肥中的用途。
全文摘要
本发明提供了一种生物复合钾肥及其制备方法，以耐12.5％钾、具几丁质酶活的抑制病原真菌CGMCC No.5155发酵得到生物钾肥，将上述生物钾肥8-15份、磷酸氢二钾1-5份与腐植酸钾肥10-15份混合，制成生物复合钾肥。本发明具有制备方法简单，产品复合性强、互补性强，具有均衡提供营养、培肥地力、增强作物的抗逆性、减少作物病害，提高农产品品质和降低农产品中的有害物质等作用。
文档编号C12N1/20GK102796678SQ20111025662
公开日2012年11月28日 申请日期2011年9月1日 优先权日2011年9月1日
发明者薛胜平 申请人:河北经贸大学