本发明属于肥料领域，具体涉及一种含螯合态微量元素的微生物肥料及其制备方法。
背景技术：
农业是我国的基础产业，在国民经济中一直占据着重要的位置。三十多年来我国粮食生产取得了显著的增长。然而，在增加粮食产量的同时，长期过量使用化肥也带来了环境污染、土壤板结、地力衰退、生态恶化和农产品品质下降等问题。此外，过量使用化肥也造成化肥利用率降低，致使农业成本增加，生产效益降低，目前我国化肥利用率为30％左右，而美欧及日本等发达国家一般为60％以上。其次，长期以来为了提高作物产量，人们只关注氮、磷、钾等大量元素的投入，忽视了土壤中微量元素的补充。我国大量土壤处于缺少或严重缺少微量元素的状态。这种状况若不能得到改变，一方面不利于农业资源与环境的协调发展，另一方面造成了耕地这一基本农业生产资料的质量降低，不利于农业的可持续发展。
微生物肥料为一类含有特定微生物活体的制品，其通过其中所含微生物的生命活动，增加植物养分的供应量或促进植物生长，提高产量，改善农产品品质及农业生态环境。微生物肥料因其环境友好、资源节约、绿色安全受到国内外学者的广泛关注。然而，微生物肥料的研究大多以有机肥料中添加接种剂为主，而将微量元素以螯合态的形式与固氮解磷解钾菌混合制备微生物肥料的研究鲜有报道，因此，本发明专利有着重要的社会价值和经济效益。
中国专利申请103708919 A，公开了一种喷洒型微生物肥料，该微生物肥料由硼酸、碳酸钾、钼酸铵、柠檬酸、微量元素及复合微生物菌剂组成，具有增加农作物叶绿素成分和光合作用，增强农作物抗逆性的作用。中国专利申请103964938 A，公开了一种复合微生物肥料，该微生物肥料由草炭、磷酸一铵、硫酸钾、硫酸铵、尿素、膨润土、生物菌和微量元素组成。上述两篇专利中所用微量元素均直接添加至肥料中，且没有螯合剂成分，所得产品中的微量元素难以被植物有效吸收利用。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种含螯合态微量元素的微生物肥料及其制备方法，该微生物肥料可以有效解决现有技术中土壤板结造成的土壤通透性低、保肥保水能力弱及化肥用量高的问题，并能显著促进作物对氮、磷、钾等大量元素及铁、锰、铜等微量元素的吸收利用，促进作物生长，改善作物品质，提高作物产量。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种含螯合态微量元素的微生物肥料，包括下述重量配比的原料：螯合态微量元素0.3～2份、复合微生物菌剂3～15份、草炭9～45份、表面活性剂3～17份。
优选地，一种含螯合态微量元素的微生物肥料，包括下述重量配比的原料：螯合态微量元素0.5～1.5份、复合微生物菌剂5～12份、草炭15～35份、表面活性剂5～12份。
优选地，一种含螯合态微量元素的微生物肥料，包括下述重量配比的原料：螯合态微量元素1份、复合微生物菌剂8份、草炭25份、表面活性剂8份。
优选地，一种含螯合态微量元素的微生物肥料，所述螯合态微量元素包括下述重量配比的原料：硫酸锌15份、硫酸亚铁11份、硼砂9份、硫酸铜7份、硫酸锰7份、钼酸钠0.2份。
优选地，一种含螯合态微量元素的微生物肥料，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
优选地，一种含螯合态微量元素的微生物肥料，所述复合微生物菌剂由光合细菌：褐球固氮菌：胶冻样芽胞杆菌：解磷巨大芽孢杆菌＝1：2：2：2的体积比组成。
优选地，一种含螯合态微量元素的微生物肥料，所述光合细菌选自沼泽红假单胞菌、加墨红假单胞菌或球形红假单胞菌中的一种或几种。
优选地，一种含螯合态微量元素的微生物肥料，应用于水稻、蔬菜、瓜果、烟草、棉花、花卉、中草药的种植。
本发明所述各成分作用机理如下：
螯合态微量元素：植物生长发育除需要大量元素(氮、磷、钾等)外，还需要数量极少的微量元素(锌、铁、硼、铜、锰、钼等)。这些元素是植物体内酶或辅酶的组成部分，具有很强的专一性，是作物生长发育不可缺少和不可相互代替的。微量元素还可促进作物对“大量元素”的吸收利用，改善细胞原生质的胶体化学性质，从而使原生质的浓度增加，增强作物对不良环境的抗逆性。当植物缺乏任何一种微量元素时，生长发育都会受到抑制，导致减产和品质下降。锌参与生长素的合成，并且是某些酶的活化剂；铁是叶绿素形成不可缺少的重要元素，在植物体内很难转移；硼参与叶片光合作用中碳水化合物的合成，促进花粉萌发和花粉管的伸长，并可提高作物根瘤菌的固氮活性，增加固氮量；铜催化植物的氧化还原反应，促进碳水化合物和蛋白质的代谢与合成，使植物抗寒、抗旱能力大为增强；锰是叶绿体的结构部份，具有调节植物氧化还原反应，增强植物光合作用的功效，还可促进作物种子萌发及幼苗生长；钼是作物固氮酶的组成部分，钼肥充足能大大提高固氮能力，提高蛋白质含量，钼还能消除酸性土壤中铝离子和锰离子的毒害作用。其次，微量元素以螯合态存在于土壤溶液中，避免了土壤酸碱度与氧化还原电位对肥料有效性的影响，较大程度保持肥料的水溶性，既可以提高微量元素的利用率，又能促进植物对大量元素的吸收。
光合细菌：光合细菌的代谢产物营养丰富，富含各种B族维生素、促生长因子、辅酶Q和抗病毒因子等生理活性物质，能激活蔬菜细胞的活性，提高光合作用能力。据报道光合细菌对作物的根有保护作用，并且有利于有益微生物的生长，抑制腐败菌的生长，分解残留农药，使土壤还原于抗氧化状态，改善土壤，提高肥料利用率，从而提高蔬菜产量和品质。光合细菌还可以把硝酸盐作为电子受体，通过硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的作用，把硝酸盐还原成氨基酸或氮气释放出来，从而降低蔬菜中的硝酸盐含量。其次，光合细菌与褐球固氮菌的固氮活性具有协同效应。光合细菌促使褐球固氮菌产生能分泌到细胞外的代谢物，这种代谢物又反过来影响褐球固氮菌，从而使其固氮活性提高。
褐球固氮菌：褐球固氮菌属于自身固氮菌，是一类能在土壤中独立进行专性好氧固氮活动的细菌，在微生物肥料方面有重要的利用价值。褐球固氮菌可以通过固氮作用显著增加土壤有机质和全氮含量，改善土壤理化性质，增强植株根际土壤细菌群落总代谢活性和群落功能多样性，促进植株生长，改善蔬菜品质。其作用机制包括：(1)褐球固氮菌代谢产物可以促进土壤其他有益微生物类群的生长；(2)褐球固氮菌可以促进植物根系生物量提高和根系分叉数目增多，进而使得根系活力增加，根系分泌物增多(如糖类、氨基酸和多种微量元素)，加速土壤养分转化。此时，根际微域环境中其他细菌可利用的生存附着空间(植物根系)和能量物质(植物残体或者根系分泌物、菌丝分泌的蛋白类物质)显著提高，从而细菌数量增加，活性增强。
胶冻样芽胞杆菌：胶冻样芽胞杆菌，俗称钾细菌，亦称硅酸盐细菌，是农田中常见的一种土壤细菌，其作为植物根际促生菌对磷钾矿物有利用和分解能力，能够释放钾素，增加土壤速效磷、碱解氮和速效钾的含量，增强土壤酶活性，从而改善土壤微生态环境，利于有益微生物和植株的生长。胶冻样芽胞杆菌还可产生有机酸、氨基酸、激素等物质，促进植株生长，有效提高植株品质。
解磷巨大芽孢杆菌：解磷巨大芽孢杆菌是一种解磷促钾细菌，可产生延胡索、乳酸、羟基乙酸、和琥珀酸等有机酸，这些有机酸能够降低pH值，与铝、铁、镁、钙等离子结合，溶解难溶性的磷酸盐，对卵磷脂、土壤中植物无法直接利用的吸附态有机磷、无机磷有明显的分解作用，并能提高土壤肥力，促进作物的增产；与固氮菌混合培养时对固氮具有增效作用。
草炭：草本泥炭俗称草炭，是一种新的多水的富含腐殖酸的腐殖物质，草炭灰分少、容重轻，具有吸附性，施入土壤后，可与土壤中的钙形成胶状结构物质，促进水稳性团粒结构的形成，改良透气性，有利于作物根系发育及微生物的活动和土壤中养分的转化。
表面活性剂：表面活性剂为十二烷基硫酸钠，可以有效提高微生物肥料的稳定性。
一种含螯合态微量元素的微生物肥料的制备方法，包括以下步骤：
(1)螯合态微量元素添加剂的制备
按重量份称取硫酸锌15份、硫酸亚铁11份、硼砂9份、硫酸铜7份、硫酸锰7份、钼酸钠0.2份、尿素5份、乙二胺四乙酸0.1份、单糖0.7份、柠檬酸1.2份、碳酸氢钠12份，将上述物质混合，在反应缸中加水，常温常压下不断搅拌4～6小时，过滤，干燥至重量份含水量为20-30％后，粉碎至粒度小于100目即得；
(2)复合微生物菌剂的制备
A、光合细菌发酵液的制备
在无菌条件下，将沼泽红假单胞菌、加墨红假单胞菌或球形红假单胞菌中的任意一种或组合接种到培养基中，进行液体发酵生产，其中所述的培养基为常规营养琼脂培养基或肉汤培养基；
在温度25～40℃，光照强度3000-4000勒克斯的条件下厌氧培养36～48小时，发酵液中该菌的菌落形成单位≥1.0×108cfu/mL；
B、褐球固氮菌和芽孢杆菌混合发酵液的制备
在无菌条件下，将褐球固氮菌、胶冻样芽胞杆菌和解磷巨大芽孢杆菌按1：1：1的体积比接入到培养基中，进行液体发酵生产，其中所述的培养基按重量百分数计为：甘露醇1％，卵磷脂0.02％，磷矿粉0.5％，钾长石0.2％，KH2PO40.02％，CaCO31％，MgSO4·7H2O 0.02％，NaCl0.02％，CaSO4·2H2O 0.01％，KCl 0.03％，FeSO4·7H2O 0.1％，MnSO4·H2O0.003％，NH4NO30.3％，NaH2PO40.1％，(NH4)2SO40.05％，KH2PO40.08％，FeCl30.005％，Na2MO4·2H2O 0.005％，余量为蒸馏水，pH值7.0～7.2，在120℃左右进行灭菌20min；
发酵过程中培养温度范围28～30℃，通入无菌空气(溶氧)并搅拌，无菌空气的通气量0.5～1.0L/L·min，搅拌速度150～200rpm，罐压0.5kg/cm2，耗氧培养7天，得到的菌液中各菌的菌落形成单位分别为褐球固氮菌≥2.0×108cfu/mL、胶冻样芽胞杆菌≥2.0×108cfu/mL、解磷巨大芽孢杆菌≥2.0×108cfu/mL；
C、复合微生物菌剂的制备：将步骤A制得的光合细菌发酵液与步骤B制得的褐球固氮菌和芽孢杆菌发酵液按体积比1：2混合，将混合菌种发酵液用灭菌处理的草炭按菌液：草炭＝1:3～5(体积L/质量kg)的比例吸附，再干燥至重量份含水量为20～30％后，粉碎至粒度小于100目既得；
(3)将表面活性剂与步骤(1)所得螯合态微量元素添加剂、步骤(2)所得复合微生物菌剂按配方重量配比混合，粉碎至粒度小于100目既得本发明所述微生物肥料。
本发明的有益效果：
1、本发明将微量元素以螯合态的形式加入微生物肥料中，避免了土壤酸碱度与氧化还原电位对肥料有效性的影响，较大程度保持肥料的水溶性，既可以提高微量元素的利用率，又能促进植物对大量元素的吸收，提高作物产量，改善作物品质；其次，将微量元素与微生物肥料复配，可为微生物提供有效养分，显著促进土壤有益微生物的生长，增加土壤微生物数量和多样性，改善土壤微生态环境；
2、本发明选用的褐球固氮菌可以通过固氮作用显著增加土壤有机质和全氮含量，改善土壤理化性质；胶冻样芽胞杆菌对磷钾矿物有利用和分解能力，能够释放钾素，增加土壤速效磷、碱解氮和速效钾的含量；解磷巨大芽孢杆菌对卵磷脂、土壤中植物无法直接利用的吸附态有机磷、无机磷有明显的分解作用；光合细菌能激活植物细胞的活性，提高植株光合作用能力，且对作物的根有保护作用，四者相互协调，共同作用，可以显著改善土壤理化性质，促进土壤养分的转化，提高土壤肥力，为植物提供氮、磷、钾元素，促进植物生长，提高蔬菜产量和品质，同时克服了化肥的过量施用和不平衡施肥造成的弊端；
3、本发明的一种含螯合态微量元素的微生物肥料无污染，是一种环保型肥料，可广泛应用于水稻、蔬菜、瓜果、烟草、棉花、花卉、中草药的种植。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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，并不用于限定本发明。
实施例1～5
表1中列出了本发明所述的一种含螯合态微量元素的微生物肥料的5个具体实施例。
表1
所述螯合态微量元素原料为：硫酸锌、硫酸亚铁、硼砂、硫酸铜、硫酸锰、钼酸钠；所述复合微生物菌剂由光合细菌：褐球固氮菌：胶冻样芽胞杆菌：解磷巨大芽孢杆菌＝1：2：2：2的体积比组成；所述光合细菌选自沼泽红假单胞菌、加墨红假单胞菌或球形红假单胞菌中的一种或几种。
按照如下步骤制备实施例1～5所述的一种含螯合态微量元素的微生物肥料：
(1)螯合态微量元素添加剂的制备
按重量份称取硫酸锌15份、硫酸亚铁11份、硼砂9份、硫酸铜7份、硫酸锰7份、钼酸钠0.2份、尿素5份、乙二胺四乙酸0.1份、单糖0.7份、柠檬酸1.2份、碳酸氢钠12份，将上述物质混合，在反应缸中加水，常温常压下不断搅拌4～6小时，过滤，干燥至重量份含水量为20-30％后，粉碎至粒度小于100目即得；
(2)复合微生物菌剂的制备
A、光合细菌发酵液的制备
在无菌条件下，将沼泽红假单胞菌、加墨红假单胞菌或球形红假单胞菌中的任意一种或组合接种到培养基中，进行液体发酵生产，其中所述的培养基为常规营养琼脂培养基或肉汤培养基；
在温度25～40℃，光照强度3000-4000勒克斯的条件下厌氧培养36～48小时，发酵液中该菌的菌落形成单位≥1.0×108cfu/mL；
B、褐球固氮菌和芽孢杆菌混合发酵液的制备
在无菌条件下，将褐球固氮菌、胶冻样芽胞杆菌和解磷巨大芽孢杆菌按1：1：1的体积比接入到培养基中，进行液体发酵生产，其中所述的培养基按重量百分数计为：甘露醇1％，卵磷脂0.02％，磷矿粉0.5％，钾长石0.2％，KH2PO40.02％，CaCO31％，MgSO4·7H2O 0.02％，NaCl0.02％，CaSO4·2H2O 0.01％，KCl 0.03％，FeSO4·7H2O 0.1％，MnSO4·H2O0.003％，NH4NO30.3％，NaH2PO40.1％，(NH4)2SO40.05％，KH2PO40.08％，FeCl30.005％，Na2MO4·2H2O 0.005％，余量为蒸馏水，pH值7.0～7.2，在120℃左右进行灭菌20min；
发酵过程中培养温度范围28～30℃，通入无菌空气(溶氧)并搅拌，无菌空气的通气量0.5～1.0L/L·min，搅拌速度150～200rpm，罐压0.5kg/cm2，耗氧培养7天，得到的菌液中各菌的菌落形成单位分别为褐球固氮菌≥2.0×108cfu/mL、胶冻样芽胞杆菌≥2.0×108cfu/mL、解磷巨大芽孢杆菌≥2.0×108cfu/mL；
C、复合微生物菌剂的制备：将步骤A制得的光合细菌发酵液与步骤B制得的褐球固氮菌和芽孢杆菌发酵液按体积比1：2混合，将混合菌种发酵液用灭菌处理的草炭按菌液：草炭＝1:3～5(体积L/质量kg)的比例吸附，再干燥至重量份含水量为20～30％后，粉碎至粒度小于100目既得；
(3)将表面活性剂与步骤(1)所得螯合态微量元素添加剂、步骤(2)所得复合微生物菌剂按配方重量配比混合，粉碎至粒度小于100目既得本发明所述微生物肥料。
对比例1～2
表2中列出了本发明所述的一种含螯合态微量元素的微生物肥料的2个具体对比例。
表2
实验例1
技术指标的测定
1、试验目的：检测本发明的一种含螯合态微量元素的微生物肥料中有效活菌数、杂菌率、总养分(N+P2O5+K2O)、水分、pH及无害化指标。
2、检测样品：按上述实施例1～5和对比例1～2制备的一种具有固氮解磷解钾功效的液体微生物肥料样品。
3、检测方法：按照农业部行业标准(NY/T798-2004)的方法检测。
4、检测结果：检测结果如下表3所示。
表3技术指标测定结果
5、结论
经检测，本发明的一种含螯合态微量元素的微生物肥料符合农业部行业标准(NY/T798-2004)，实施例有效活菌数和总养分含量显著高于对比例，且实施例3中所含有的有效活菌数和总养分含量最高，其中有效活菌数为0.46亿/毫升，总养分含量为25.9％，杂菌率最低，为12.5％。有效活菌数是微生物肥料产品主要的指标，说明本发明的一种含螯合态微量元素的微生物肥料具有优良的品质，用于农业生产可以显著提高农产品的产量和质量，改善土壤微生态环境。
实验例2
本发明的一种含螯合态微量元素的微生物肥料对辣椒品质的影响
1、试验设计
供试作物为辣椒，品种为“保加利亚尖椒”，种植密度为3000株/亩；共设两个处理，3次重复，小区面积为20m2，随机区组排列。各处理设置如下：
处理A：习惯施肥，复合肥(N-P2O5-K2O＝15-15-15)60kg/亩；
处理B：按上述实施例3制备的微生物肥料60kg/亩。
2、施肥时间与方法
在整地施底肥时，按每亩60kg复合肥施入供试土壤A中，按每亩60kg微生物肥料施入供试土壤B中，然后起垄。选取长势均匀一致的健壮苗统一定植。试验田其他的基肥、追肥、灌溉、及其他田间管理等条件均一致。
3、试验调查
辣椒果实长到10cm以上时，采摘，测定其硝态氮、亚硝酸盐、维生素C、可溶性总糖及叶绿素含量，样品采集为每小区调查20～30株，取平均值。
4、测定方法
硝态氮含量的测定采用硝基水杨酸法；亚硝酸盐采用盐酸萘乙二胺法测定；维生素C含量的测定采用2,6-二氯酚靛酚滴定法；可溶性总糖的测定采用蒽酮比色法；叶绿素含量采用分光光度法测定。
5、试验结果：结果如下表3所示。
表3对辣椒品质的影响
5、结论
通过对辣椒品质的调查统计可知，施用本发明的一种含螯合态微量元素的微生物肥料使辣椒品质显著改善。各个处理组的硝酸盐含量均低于国家标准水平蔬菜可食部分(432mg·kg-1)，亚硝酸盐含量也均低于安全无公害标准的指标(≤4mg·kg-1)。与习惯施肥相比，处理B硝态氮和亚硝酸盐含量分别降低26％和64.6％，维生素C、可溶性总糖及叶绿素含量分别增加73.5％、76.7％和12.5％，说明本发明的一种含螯合态微量元素的微生物肥料中所含的解磷菌和解钾菌能将土壤中不易被植物吸收的不溶性的磷、钾转化为易被植物吸收的可溶性磷、钾，而且微生物肥料中含有多种微量元素，能提高硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的活性，降低硝酸盐和亚硝酸盐的积累，并能够较全面的提供辣椒生长所需的养分，促进辣椒生长，改善辣椒品质。