专利名称：高效多功能复合微生物肥及其工业制造方法
技术领域：
本发明涉及一种高效多功能复合微生物肥及其工业制造方法。该复合微生物肥属于通用型微生物固氮肥。
众所周知，氮元素是农作物生长必须的三大营养元素之一。豆科植物根部的根瘤菌能够把空气中的氮气转化为氨，供豆科植物生长所需，而非豆科植物没有这种“固氮”功能。如果非豆科植物，特别是禾本科植物，也像豆科植物一样具有“固氮”功能，相当于每颗植物根部都有自己的天然氮肥厂，源源不断地供应作物生长所需的养份，必将大大改变目前世界农业的状况，甚至引发一场新的绿色革命。因此生物固氮技术的研究受到世界各国加倍的重视，近年来取得不同程度的进展，但在非豆科植物固氮技术研究方面，未见有突破性进展，一些进展只是在实验室或小规模试验阶段。
我国微生物家陈廷伟1991-1993年曾经把一株固氮根瘤菌用作非豆科作物小麦、玉米、水稻的联合固氮接种剂，获得显著的增产效果，认为该菌的主要作用是固氮及刺激作物生长。英国《新科学家》周刊1994.12.17报导“一个由英国、澳大利亚、中国和墨西哥科学家组成的研究小组发现固氮菌的两菌株(OR5571和OR5310)，它们将能进入禾谷类的根部，开始把大气中的氮气转化为植株能利用的一种形式…。通过对菌株裂化进入作物根部的研究得到这个线索同一种细菌或许也能侵入非豆科作用…，用标准方法证明发生固氮作用，但不敢肯定植株是否受益，他们对能节省多个氮肥持谨慎态度，下一阶段进行田间试验”(见1995.2.6《参考消息》)。
传统根瘤菌接种剂的制造方法多采用单一菌种，而且制成的根瘤菌剂的应用范围相当专一，例如大豆根瘤菌剂、花生根瘤菌剂、紫云英根瘤菌剂只分别适用于大豆、花生及紫云英播种前拌种。这就是说传统的根瘤菌受宿主专一性的限制。
国内外传统的微生物肥料制造过程细菌的增殖方法，往往采用单一菌株的菌种在某一固定条件下一步步增殖。这种在固定的优越环境条件下培养出来的菌株，缺乏竞争能力，难适应复杂多变的土壤作物环境。当它被施入土壤中，成活率很低，自身生存很难保障，指望它们能为作物作出贡献实在困难。
本发明的目的在于制造一种通用型微生物固氮肥，这种肥能使一种豆科作物的根瘤菌(例如大豆根瘤菌)不仅仅在大豆上起共生固氮作用，并且还能在各种非豆科作物，诸如水稻、小麦、玉米等粮食用物以及蔬菜、棉花、烟草、水果、花卉、树木等经济作物上起协调固氮作用，收到显著的增产、节肥、肥地、改良土壤、改善农产品品质、保护生态环境等综合功效。
实施本发明所述通用型微生物固氮肥的具体技术方案如下所述该肥由公知原始菌种和基质加入多种微元素组成，所用菌种是以根瘤根为主、其它菌类为辅的复合菌种，即由二株或二株以上的细菌进行复合，以合理配比组成的微生物种群，其中(含有效活菌数20-100亿个/毫升)根瘤菌成分占60-95％，其它菌类成分占5-40％，其配比主要取决于作物品种、土壤环境和施肥条件等因素，各成分比例不是一成不变的，但在实践中统计表明限于上述范围内。作为主体菌类并且是从豆科作物提取出来的共生固氮根瘤菌类可以是大豆根瘤菌、花生、绿豆、红小豆、猪屎豆、豇豆根瘤菌、豌豆根瘤菌、菜豆根瘤菌或扁豆根瘤菌；作为辅助性菌类可以是自生固氮菌、放线菌、兰细菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌或内生菌；作为吸收菌液的基质可以采用泥炭土(或称之褐煤、泥煤、泥灰或草炭)制糖厂糖泥、污水处理厂污泥、江河湖海淤泥，或将这些基质中的两种或两种以上加以混合使用；含有植物生长必须的多种微量元素成分，其含量范围以PPM计如下锂0.05-10、硼0.1-15、镁5015、硅5-15、硫10-30、钙30-100、钛0.1-3、铁50-100、铜5-15、硒0.1-3、钼0.5-5、钍0.05-5、铍0.03-8、钠5-30、铝0.5-5、磷0.5-5、钾5-30、钒0.1-3、锰0.5-5、钴0.1-3、锌10-30、锆0.1-3、铈0.01-2、金0.01-0.03，这些成分可通过往基质定量加入一种或两种以上加以混和的沸石粉、蛭石粉、粉煤灰粉、矿渣粉、冶炼渣粉、海泡石粉等矿物质成分，或往基质加入相应元素成分的人造固体化合物或水溶液来获得。该肥中含有极微量(0.5-10ppb)的化学诱变剂，它们是烷化剂、碱基类似物和Y啶化合物，可选用一种或两种以上混合使用。在菌种选育及增殖全过程的生态环境中采用多变的温度条件(温度从0℃直至40℃)，多变的酸碱变条件(偏酸介质pH值4.0-6.9，中性介质pH值7.0，直至偏碱介质pH值7.1-10.0)，密闭厌氧发酵、兼氧发酵与敞开好氧曝气相结合，菌种单独培养与混合培养相结合，甚至固体发酵培养与液体发酵培养相结合。这样就可使其中所含的根瘤菌不受宿主专一性的限制，不但能侵染各种豆科作物起结瘤固氮作用，而且对各种非豆科作物也能起到协调固氮作用。
本发明的实验室采用的原始菌株的形态及性能都是国内外文献或教科书中可查阅到的公知菌类，这些原始菌株可以从自然界中提取选育，供生产使用；本发明采用的细菌培养基也可从国内外文献记载的配方中随意选用。
本发明的贡献在于把根瘤菌为主的优势菌株配合其它菌类，进行优化组合、合理配比，并把这些菌株在复杂多变、甚至“严酷”、超常规的生态环境条件下进行增殖、优选、强化，从而培养出具有更强生命力的微生物菌群。当该微生物菌群被吸收在基质上作用肥料进入土壤环境中，就能各显其能，发挥菌与菌之间、菌与作物之间以及菌株与土壤之间的“优胜劣汰效应”、“菌类共荣及营养调控效应”、“固氮及解磷解钾效应”。该菌肥的综合功效是有益微生物群体功能的发挥，是有益微生物群体调节植物根际环境生态平衡的体现。
本发明复合微生物肥的工业制造方法如下所述，但不是对本发明方法的限制。
将一支试管斜面大豆根瘤菌种，转移入装有经高温灭菌液体培养基的三角瓶中，进行室温下的扩大培养，用振荡器增氧，连续振荡3天，间断振荡1天，停止振荡3天；用30％NaOH溶液及稀HCl调节pH值，容许pH值在4-10范围内波动，将一支钾细菌及一支放线菌也如上法扩大培养，这就制得三种菌扩大培养菌液，测定三角瓶中活菌浓度放入0℃冷柜中保存备用。
将冷柜中扩大菌液取出，转移入盛有经高温灭菌培养基的发酵罐中，连续曝气5天(气液比5∶1)，间断曝气一天，停止曝气二天。用30％NaOH溶液及稀HCl调节pH值，容许pH值在4-10范围内波动；用冷水、蒸汽调节液温，容许罐中活菌浓度达20-100亿个/毫升时，即可放入0℃冷柜中储存当生产菌液使用；也可以将各种菌的扩大培养液按比例放大发酵罐中，进行混合培养，温度、pH值及供氧条件如上所述，从而制备生产菌液。
根据根瘤菌钾细菌放线菌≈70∶20∶10比例，计算各种生产菌液所需体积，放出一定体积生产菌液与经高温高压蒸汽(压力1.4-1.5千克/厘米2，温度121-130℃，恒温1-2小时)灭菌后冷却至室温的富含有机质及微量元素的基质(预先烘干至含水率≤15％，球磨机粉碎至8％可通过80筛目)，吸收上述生产菌液。其方法是通过固、液两相按比例(固∶液＝75～95∶2～25)混合，用旋转式搅拌机搅拌均匀(或继之通过造粒机造粒)，进行定量分装称重，装入密闭和避光的易降解的聚乙烯薄膜袋中，就制成该菌肥。
上述提到的以合理配比组成微生物菌群，其中根瘤菌成分约占60-95％，其它菌类成分约占5-40％，其配比主要取决于作物品种、土壤环境和施肥条件等因素，各成分比例不是一成不变的。例如，用于豆类、叶菜类植物的菌肥，可适当增加固氮根瘤菌的比例；用于块根类植物，可加大解磷菌的含量；对于水生作物，可选用兰细菌为辅助菌类；对于木本科植物，可选用放线菌；还应根据不同土壤各种肥份及微量元素丰缺程度，有针对性地变换菌肥中的菌株种类、相互间的比例及微量元素含量配比。只有这样，才能做到有目的地制肥与科学地施肥，收到预期的效果。
本发明的复合微生物肥具有显著的固氮、解磷、解钾、刺激作物生长、防病抗病等多种功效，或以与化肥、有机肥配合使用，节省化肥、农药施用量可达30-50％。此外，对各种主要农作物和经济作物具有显著增产效果，增产幅产一般在5-50％，个别作物甚至达100-200％。例如水稻、玉米、小麦增产5-20％，豆类增产10-30％，蔬菜增产20-50％，甘蔗增产10-30％，棉花增产10-30％，烟叶增产20-40％，水果增产10-30％，茶叶增产10-30％，中药材增产10-20％，牧草、林木增产10-30％。
权利要求
1.一种高效多功能复合微生物肥由公知原始菌种和基质加入多种微量元素组成，其特征在于，所用菌种是以根瘤菌为主、其它菌类为辅的复合菌种，即由二株或二株以上的细菌组成的微生物种群，其中根瘤菌成分占60-95％，其它菌类成分占5-40％，作为主体菌类并且是从豆科作物提取出来的共生固氮极瘤菌类可以是大豆根瘤菌、花生、绿豆、红小豆、猪屎豆、豇豆根瘤菌、豌豆根瘤菌、菜豆根瘤菌或扁豆根瘤菌；作为辅助性菌类可以是自生固氮菌、放线菌、兰细菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌或内生菌；作为吸收菌液的基质可以采用泥炭土(或称之褐煤、泥煤、泥炭或草炭)、制糖厂糖泥、污水处理厂污泥、江河湖海淤泥，或将这些基质中的两种或两种以上加以混合使用；含有植物生长必须的多种微量元素成分，其含量范围以PPM计如下锂0.05-10、硼0.1-15、镁5015、硅5-15、硫10-30、钙30-100、钛0.1-3、铁50-100、铜5-15、硒0.1-3、钼0.5-5、钍0.05-5、铍0.03-8、钠5-30、铝0.5-5、磷0.5-5、钾5-30、钒0.1-3、锰0.5-5、钴0.1-3、锌10-30、锆0.1-3、铈0.01-2、金0.01-0.03，这些成分可通过往基质定量加入一种或两种以上加以混和的沸石粉、蛭石粉、粉煤灰粉、矿渣粉、冶炼渣粉、海泡石粉等矿物质成分，或往基质加入相应元素成分的人造固体化合物或水溶液来获得。
2.按权利要求1所述的复合微生物肥，其特征在于，所述主成分根瘤菌种和所述辅助成分其他菌种之间的配比主要取决于作物品种、土壤环境和施肥条件等因素，使成分配比不是一成不变的。
3.按权利要求1所述的复合微生物肥，其特征在于，该肥中含有极微量(0.5-10ppb)的化学诱变剂，它们是烷化剂、碱基类似物和Y啶化合物，可选用一种或两种以上混合使用。
4.按权利要求1所述的复合微生物肥，其特征在于，在菌种选育及增殖全过程的生态环境中采用多变的温度条件(温度以0℃直至40℃)，多变的酸碱度条件(偏酸介质，pH值4.0-6.9，中性介质pH植7.0，直至偏碱介质pH值7.1-10.0)，密闭厌氧发酵、兼氧发酵与敞开好氧曝气相结合，菌种单独培养与混合培养相结合，甚至固体发酵培养与液体发酵培养相结合。
5.按权利要求1所述的复合微生物肥，其特征在于，该肥中所含根瘤菌不受宿生专一性的限制，不但能侵染各种豆科作物起结瘤固氮作用，而且对各种非豆科作物也能起协调固氮作用。
全文摘要
本发明高效多功能复合微生物肥由公知原始菌种和基质多种微量元素组成,其中所用菌种以根瘤菌为主,其成分占60—95%,其它菌类自生固氮菌、放线菌等为辅,其成分占5—40%,其成分配比主要取决于作物品种、土壤环境和施肥条件等因素,而不是一成不变的。肥中含有极微量化学诱变剂。在菌种选育及增殖全过程的生态环境中采用多变的温度、酸碱度、发酵,多种培养等条件相结合形成优势微生物菌群。该肥中所含根瘤菌不受宿主专一性的限制,适用于各种作物,且功效显著。
文档编号C05F11/00GK1240779SQ99111130
公开日2000年1月12日 申请日期1999年7月26日 优先权日1999年7月26日
发明者陈民 申请人:陈民