一种复合生物基化肥提效方法及提效化肥的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化肥技术领域，尤其涉及此领域中的一种化肥提效因子、所述化肥提 效因子的制作方法、所述化肥提效因子在化肥中的应用、具有所述化肥提效因子的复合生 物基提效肥料、所述复合生物基提效肥料的制作方法。
【背景技术】
[0002] 在粮食增产诸因素中，化肥的贡献约占40%。但是，目前化肥氮素的利用率只有 30%-35%，大部分通过渗漏、径流或挥发向环境释放，导致从地下（水）、地表（水、土壤） 到空中（大气）的立体交叉污染；磷肥的利用率只有10-25%，施入土壤的大部分磷素被土 壤所固定影响植物的吸收而随水土流失进入江河湖海。向环境迀移（释放）的植物营养盐 不仅是资源的巨大浪费，更重要的是引起温室效应和水体富营养化。另一方面，化肥的过量 使用改变了土壤团粒结构和理化性质，致使土壤耕作层生态系统退化，影响系统能量流动 和物质循环，最终影响作物产量和农产品品质。
[0003] 从上个世纪70年代开始，各国就已经注意到化肥过量使用带来的环境问题。本世 纪初，美国工程院在'21世纪人类面临的14大工程学问题'的报告中称，化肥的不当使用和 工业燃烧使得人类从大气中取出氮的速度比工业革命前增加了一倍，导致气候变暖、酸雨 和水体富营养化，当务之急是找到控制氮循环的方法，减少化肥的使用是重要的措施之一。 今年，我国农业部还特别发布了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，把大力推进新肥 料新技术应用作为化肥减量提效的重点任务之一。
[0004] 要达到化肥'减量提效'的目的，从技术层面分析存在两类结构性的难题：一是能 被植物吸收的营养素大多是一些空间尺度与水分子空间尺度处于同一个数量级的小分子， 很容易随水的径流、渗漏和挥发向环境失散而不被植物利用；二是化肥过量使用改变了土 壤生态环境，如土壤团粒结构和理化性质变化、土壤动物的减少等，使得生态系统退化，影 响能量流动和物质（养分）循环，进而影响植物对养分的平衡吸收。对于第一类问题目前有 两种解决办法，一是针对化肥养分释放而发展起来的、能减缓或控制养分释放速率的肥料 即缓/控释肥；另一类针对化肥养分在被植物吸收之前向环境失散而发展起来的、能减少 或控制化肥养分损失的肥料即控失肥。两种肥料都是通过添加助剂实现其功能的。缓控/ 释肥通过涂层或添加作用于化肥和（或）土壤微生物的材料，如脲醛、脲酶抑制剂和硝化抑 制剂等控制化肥养分的释放速率；控失肥通过添加絮凝或凝胶作用的材料，如聚合氯化铝、 聚丙烯酰胺、海藻酸钠和壳聚糖等控制化肥养分的迀移速率。这些化学基材料价格不菲，在 土壤中未被分解或分解的单体有时还可能带来环境风险。
【发明内容】
[0005] 针对上述问题，本发明公开一种复合生物基化肥提效方法和提效化肥，具体包括 所述化肥提效因子的制作方法、所述化肥提效因子在化肥中的应用、具有所述化肥提效因 子的复合生物基提效肥料、所述复合生物基提效肥料的制作方法。本发明可以起到化肥减 量、提效的作用。
[0006] 本发明通过以下技术方案实现化肥减量提效，其关键是在化肥中引入一种复合生 物基化肥提效因子。所述化肥提效因子是指源于农产品加工剩余物和源于土壤的活性土物 料固态发酵下游的全部基质，所述化肥提效因子含有生物高分子聚合物γ -聚谷氨酸、以 及源于植物通过生物发酵过程产生的植物广谱营养素。
[0007] 本发明还提供了上述化肥提效因子的制作方法，包括以下步骤：
[0008] 第一步，从枯草芽孢杆菌的菌株保存斜面挑取一环菌体，接种到含种子培养基的 三角烧瓶一中培养14小时，其中，种子培养基占据三角烧瓶一体积的20/300 ;
[0009] 第二步，再按体积比1:100接种到含发酵培养基的三角烧瓶二中培养12-16小时， 制成菌悬液即固体发酵种子液备用，其中，发酵培养基占据三角烧瓶二体积的150/1000 ;
[0010] 第三步，提供固体发酵培养基，加水湿润，水料重量比为1. 4-1. 8,静置12-24小 时，高压Il蒸煮40-55min成为蒸煮后的物料；
[0011] 第四步，物料冷却到40°C以下，按10% -15%的重量比对物料喷洒固体发酵种子 液，翻动拌匀平摊，物料厚度I. 0-2. 0cm，在37-42°C培养32-48小时，期间，物料每隔5-6小 时翻动一次；
[0012] 第五步，发酵后的基质60°C烘干至含水量〈15%，粉碎，粒度50-150目，制得所述 化肥提效因子。
[0013] 作为上述方案的进一步改进，以1000 mL的种子培养基计算，种子培养基的组成成 分为：麦芽糖 40g，可溶性淀粉 40g，谷氨酸 20g，MgSO4 0. 5g，KC10. 5g，KH2PO4Ig, FeSO4 · 7H20 0· 15g，MnSO4 0· 005g，CuSO4 · 5H20 0· 00016g，酵母提取物 lg，pH 7· 0-7. 2。
[0014] 进一步地，种子培养基和发酵培养基的组成成分相同。
[0015] 优选地，固体发酵培养基组成包括重量比为（35-60) : (20-45) : (0-10) : (10-20) 的豆柏和（或）花生柏：玉米胚芽柏和（或）麸皮：生物碳：活性土。
[0016] 作为上述方案的进一步改进，第四步，物料冷却到40°C以下，按10% -15%的重量 比对物料喷洒固体发酵种子液，翻动拌匀平摊在托盘上，物料厚度I. 0-2. 0cm，托盘放置在 固体发酵箱内37-42°C培养36-48小时，期间，物料每隔5-6小时翻动一次。
[0017] 本发明还提供了上述化肥提效因子的另一种制作方法，其包括以下步骤：
[0018] 第一步，从枯草芽孢杆菌的菌株保存斜面挑取一环菌体，接种到含20ml种子培养 基的300ml三角烧瓶一中培养14小时；
[0019] 第二步，再按体积比1:100接种到含150ml发酵培养基的1000 ml三角烧瓶二中培 养12-16小时，制成菌悬液即固体发酵种子液备用；
[0020] 第三步，固体发酵培养基组成以Ikg物料计：豆柏500g、玉米胚芽柏300g、凹凸棒 土和生物碳（1:1) 200g ;加水湿润，水料重量比1.4-1. 8,静置24小时，高压釜蒸煮50min ;
[0021] 第四步，蒸煮后的物料冷却到40°C以下，按15%的重量比对物料喷洒固体发酵 种子液，翻动拌匀平摊在不锈钢托盘上，物料厚度I. 0-2. 0cm，托盘放置在恒温培养箱内 37-42°C发酵40小时，期间，物料每隔5-6小时翻动一次；
[0022] 第五步，发酵后的基质60°C烘干至含水量〈15%，粉碎，粒度50-150目，制得所述 化肥提效因子。
[0023] 作为上述方案的进一步改进，以1000 mL的种子培养基计算，种子培养基的组成成 分为：麦芽糖 40g，可溶性淀粉 40g，谷氨酸 20g，MgSO4 0. 5g，KClO. 5g，KH2PO4Ig, FeSO4 · 7H20 0· 15g，MnSO4 0· 005g，CuSO4 · 5H20 0· 00016g，酵母提取物 lg，pH 7· 0-7. 2。
[0024] 进一步地，种子培养基和发酵培养基的组成成分相同。
[0025] 优选地，固体发酵培养基组成包括重量比为（35-60) : (20-45) : (0-10): (10-20)的豆柏和（或）花生柏、玉米胚芽柏和（或）麸皮、生物碳和活性土。
[0026] 本发明还提供了上述化肥提效因子在化肥中的应用，所述化肥提效因子作为复合 生物基化肥提效添加剂应用。
[0027] 本发明还提供了一种复合生物基提效肥料，其含有上述化肥提效因子，所述化肥 提效因子占肥料纯养分或氮磷钾有效总养分的2. 0% -20%。
[0028] 本发明还提供上述复合生物基提效肥料的制备方法，其包括以下步骤：肥料粒度 (50-150目）与提效因子粒度匹配，在肥料中按比例添加提效因子，混匀造粒即得到复合生 物基提效肥料。
[0029] 本发明以农产品加工剩余物和活性土等为物料的固体发酵下游全部基质，利用发 酵产物中的生物高分子聚合物和广谱植物营养素的作用，不仅可减少或控制肥料养分的散 失，而且可改善植物根际土壤生态环境，还能促进植物对养分的平衡吸收，在化肥减量施用 的情况下，可增加作物生物量和改善农作物品质。
【具体实施方式】
[0030] 以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实 施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
[0031] 本发明的化肥提效因子是指源于农产品加工剩余物和源于土壤的活性土物料 固态发酵下游的全部基质，所述化肥提效因子含有生物高分子聚合物γ-聚谷氨酸、以 及源于植物通过生物发酵过程产生的植物广谱营养素，其中，γ-聚谷氨酸的重量比为 4. 0-6. 0%。
[0032] 化肥提效因子的制作方法包括以下步骤。
[0033] 1、第一步，从枯草芽孢杆菌的菌株保存斜面挑取一环菌体，接种到含种子培养基 的三角烧瓶一中培养14小时，其中，种子培养基占据三角烧瓶一体积的20/300。
[0034] 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis)为固态发酵菌株，从土壤中筛选，基本的国 家级保藏单位均有保藏，申请人单位也有保存：产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis)，菌株编号 Β· subtilis CSF-1。
[0035] 固态发酵