提高土壤磷素有效性的低分子量有机酸蜜肥及其制备方法与流程

本发明属于农业生产领域，具体地说涉及一种提高土壤磷素有效性的低分子量有机酸蜜肥及其制备方法。

背景技术：

磷素作为植物生长必需的三大营养元素之一，磷肥投入对农作物优质高产和土壤磷素肥力改善具有不可替代的作用。中国农业生产中磷肥年施用量2016年已达1600×10⁷kg。尽管如此，磷素缺乏仍是限制中国许多地区农作物产量的重要因素之一，原因在于植物对磷肥的低利用率(通常10％～25％)和土壤对磷的高固持能力，使75％～90％施入的磷肥滞留于土壤中。经过多年农业施磷，许多地区我们已经做到藏磷于土壤。土壤中磷在不断积累的过程中，不仅造成磷矿资源浪费，还可能带来水体富营养化等严重的环境问题。

针对这种情况，将土壤中已累积的作物难以吸收利用的磷转化为可供作物利用的有效磷，具有极好的经济效益和生态环保价值。低分子量有机酸被认为是一种比较普遍和有效的土壤磷活化机制。低分子量有机酸在土壤环境中具有一定的酸效应和羧基络合作用，对土壤理化性质、矿物溶解和成土作用、根际营养、重金属毒害等具有重要影响，其生态功能主要表现在以下几方面：(1)能酸化根际土壤，影响根际的生化过程作为微生物繁殖的重要能源，影响土壤微生物的种类和数量，如低分子量有机酸既能直接影响土壤中细菌、真菌和放线菌的数量和活性，又影响土壤酶在土壤胶体和矿物上的吸附继而影响其生物活性；(2)促进土壤原生矿物和次生矿物风化；(3)调节植物营养的作用，表现为有机酸活化根际环境中的磷(p)、铁(fe)、锰(mn)和锌(zn)等营养元素，改善植物营养状况；(4)缓解有毒元素危害，如通过络合作用缓解铝(al)毒，还可以作为螯合剂修复重金属(cd、pb)污染土壤；(5)化感作用，如抑制作物周围杂草生长等。另外，绝大部分低分子量有机酸对土壤的有机磷磷也具有一定的活化作用。

但是，土壤中低分子量有机酸是具有一至数个羧基的小分子碳水化合物，主要来源于动植物残体的分解、植物根系的分泌和微生物的合成。低分子量有机酸的浓度一般不高，为微摩尔至毫摩尔数量级，且处于合成和分解的动态过程中。同时，土壤低分子量有机酸的组成非常复杂，其类型和数量受植物种类、土壤类型、营养状况、土壤微生物的数量和活性等因素的影响。

因此，如何提高土壤中磷素或磷酸盐矿石磷释放量，提高土壤中磷的有效性进而改善植物的磷素营养状况是亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种提高土壤磷素有效性的低分子量有机酸蜜肥及其制备方法，能够将土壤中已累积的磷转化为可供作物利用的有效磷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种提高土壤磷素有效性的低分子量有机酸蜜肥，包括以下重量份数的原料：糖蜜5-6份，干酪乳杆菌(lactobacilluscasei)液体菌种4-6份，酿酒酵母(saccharomycescerevisiae)液体菌种0.5-1份、柠檬酸2-3份，苹果酸0.5-1份，复合氨基酸浓缩液3-4份，以及水90-100份。

所述干酪乳杆菌液体菌种的有效菌含量大于1.0×10⁹cfu/ml。

所述酿酒酵母液体菌种的有效菌含量应大于1.0×10⁹cfu/ml。

所述复合氨基酸浓缩液主要由l-苏氨酸(3.5％-4.0％)，l-天冬氨酸(3.5％-4.0％)，l-丝氨酸(4.5％-5.0％)，l-谷氨酸(9.0％-10％)，l-脯氨酸(8.0％-9.0％)，l-甘氨酸(2.5％-3.0％)，l-丙氨酸(1.5％-2.0％)，l-胱氨酸(1.0％-2.0％)，l-缬氨酸(2.0％-3.0％)，l-蛋氨酸(0.4％-0.6％)，l-异亮氨酸(1.5％-2.0％)，l-亮氨酸(0.8％-1.2％)，l-酪氨酸(0.2％-0.4％)，l-苯丙氨酸(0.8％-1.0％)，l-赖氨酸(1.6％-2.0％)，l-组氨酸(2.0％-2.5％)，l-精氨酸(4.0％-4.2％)，l-色氨酸(0.03％-0.05％)和水分(<50.00％)组成，氨基酸总量(>50.00％)。上述含量均为重量比。

一种提高土壤磷素有效性的低分子量有机酸蜜肥的制备方法，包括以下步骤：

1)将5-6份糖蜜加入90-100份清水中混匀，加入发酵罐中，混合物装样量为发酵罐总体积的85％-90％(体积比)，灭菌后冷却至室温；

2)采用无菌操作，将4-6份干酪乳杆菌液体菌种加入发酵罐中，将0.5-1份酿酒酵母液体菌种加入发酵罐中，全部组分搅拌均匀后停止搅拌；前期进行半耗氧发酵，后期进行完全嫌气性发酵，直至发酵完成；

3)向发酵液中加入2-3份柠檬酸，0.5-1.0份苹果酸，3.0-4.0份复合氨基酸，混合均匀，即得有机酸蜜肥。

进一步地，步骤1)中115-120℃下灭菌30-35分钟。

进一步地，发酵温度为20-30℃。

进一步地，半耗氧发酵时间为12-24小时；嫌气性发酵时间为5-10天，ph值为3-4。

本发明利用制糖工业下脚料(甘蔗糖蜜或甜菜糖蜜)生产转化为有机酸蜜肥，经过检测，有机酸蜜肥中有机酸含量>5％(重量比)，其中乳酸含量>1％(重量比)，柠檬酸含量>2％(重量比)，苹果酸含量>0.5％(重量比)，复合氨基酸含量>1.5％(重量比)。活性益生菌干酪乳杆菌含量>1.0×10⁸/ml，酿酒酵母>1.0×10⁶/ml。本有机酸蜜肥实现制糖工业下脚料的高附加值资源化利用。其中含有的多种低分子量有机酸可以在土壤中帮助减少活性磷酸盐的化学沉淀和固定，并能够促进土壤中无效磷的降解和释放，提高磷的有效性。蜜肥发酵过程中扩繁出的大量有益微生物活菌则能进一步改善肥料的利用效果，增强土壤微生物活性，促进植物生长和抗逆等能力。实验表明对磷肥的吸收利用效率提高40％以上，磷肥减量30％以上。本有机酸蜜肥的使用，能够达到改良土壤、节肥增产、保护环境的效果，经济效益和社会效益明显。

附图说明

图1是本发明的低分子量有机酸蜜肥的制备方法过程。

具体实施方式

为使本发明的技术方案能更明显易懂，特举实施例并结合附图详细说明如下。

实施例1：

一种提高土壤磷素有效性的低分子量有机酸蜜肥，其生产原料包括：糖蜜5份，干酪乳杆菌液体菌种4份，酿酒酵母液体菌种0.5份，柠檬酸2份，苹果酸0.5份，复合氨基酸浓缩液3.0份，以及水100份。

所述的干酪乳杆菌液体菌种为利用市售的菌种进行扩增的产品，有效菌含量1.5×10⁹cfu/ml。

所述的酿酒酵母液体菌种为利用市售的菌种进行扩增的产品，有效菌含量1.1×10⁹cfu/ml。

所述的复合氨基酸浓缩液为市售产品，由l-苏氨酸(3.5％)，l-天冬氨酸(3.5％)，l-丝氨酸(4.5％)，l-谷氨酸(10％)l-脯氨酸(9.0％)，l-甘氨酸(2.5％)，l-丙氨酸(1.5％)，l-胱氨酸(2.0％)，l-缬氨酸(3.0％)，l-蛋氨酸(0.4％)，l-异亮氨酸(1.5％)，l-亮氨酸(0.8％)，l-酪氨酸(0.2％)，l-苯丙氨酸(0.8％)，l-赖氨酸(1.6％)，l-组氨酸(2.0％)，l-精氨酸(4.0％)，l-色氨酸(0.03％)和水分(49.17％)组成，氨基酸总量(50.83％)。上述含量均为重量比。

将5份糖蜜加入100份清水中，混匀，加入发酵罐中，装样量为发酵罐总体积的90％(体积比)，115℃下灭菌30分钟，冷却至室温。采用无菌操作，将4份干酪乳杆菌液体菌种加入发酵罐中，将0.5份酿酒酵母液体菌种加入发酵罐中，全部组分搅拌均匀。发酵温度为20℃，前期24小时为半耗氧发酵，需要不断搅拌，后进入完全嫌气性发酵阶段。厌氧发酵10天，ph值达到3.5，即发酵完成。

向发酵液中加入2份柠檬酸，0.5份苹果酸，3.0份复合氨基酸，混合均匀，装瓶，即得本有机酸蜜肥。

实施例2：

一种提高土壤磷素有效性的低分子量有机酸蜜肥，其生产原料包括：糖蜜6份，干酪乳杆菌液体菌种6份，酿酒酵母液体菌种1份，柠檬酸3份，苹果酸1份，复合氨基酸浓缩液4份，以及水90份。

所述的干酪乳杆菌液体菌种为利用市售的菌种进行扩增的产品，有效菌含量1.8×10⁹cfu/ml。

所述的酿酒酵母液体菌种为利用市售的菌种进行扩增的产品，有效菌含量1.0×10⁹cfu/ml。

所述的复合氨基酸浓缩液为市售产品，由l-苏氨酸(4％)，l-天冬氨酸(4％)，l-丝氨酸(4.5％)，l-谷氨酸(10％)l-脯氨酸(9.0％)，l-甘氨酸(2.5％)，l-丙氨酸(1.5％)，l-胱氨酸(2.0％)，l-缬氨酸(3.0％)，l-蛋氨酸(0.4％)，l-异亮氨酸(2％)，l-亮氨酸(0.8％)，l-酪氨酸(0.4％)，l-苯丙氨酸(0.8％)，l-赖氨酸(1.6％)，l-组氨酸(2.0％)，l-精氨酸(4.0％)，l-色氨酸(0.05％)和水分(48.11％)组成，氨基酸总量(52.39％)。上述含量均为重量比。

将6份糖蜜按照)加入90份清水中，混匀，加入发酵罐中，装样量为发酵罐总体积的85％(体积比)，120℃下灭菌35分钟，冷却至室温。采用无菌操作，将6份干酪乳杆菌液体菌种加入发酵罐中，将1份酿酒酵母液体菌种量加入发酵罐中，全部组分搅拌均匀。发酵温度为30℃，前期12小时为半耗氧发酵，需要不断搅拌，后进入完全嫌气性发酵阶段。厌氧发酵5天，ph值达到3，即发酵完成。

向发酵液中加入3份柠檬酸，1份苹果酸，4份复合氨基酸，混合均匀，装瓶，即得本有机酸蜜肥。

实施例3：

一种提高土壤磷素有效性的低分子量有机酸蜜肥，其生产原料包括：糖蜜5.5份，干酪乳杆菌液体菌种5.5份，酿酒酵母液体菌种0.8份，柠檬酸2.5份，苹果酸0.8份，复合氨基酸浓缩液3.6份，以及水95份。

所述的干酪乳杆菌液体菌种为利用市售的菌种进行扩增的产品，有效菌含量1.5×10⁹cfu/ml。

所述的酿酒酵母液体菌种为利用市售的菌种进行扩增的产品，有效菌含量1.2×10⁹cfu/ml。

所述的复合氨基酸浓缩液为市售产品，由l-苏氨酸(4％)，l-天冬氨酸(4％)，l-丝氨酸(4.5％)，l-谷氨酸(10％)l-脯氨酸(9.0％)，l-甘氨酸(2.5％)，l-丙氨酸(1.5％)，l-胱氨酸(2.0％)，l-缬氨酸(3.0％)，l-蛋氨酸(0.4％)，l-异亮氨酸(1.5％)，l-亮氨酸(1.2％)，l-酪氨酸(0.4％)，l-苯丙氨酸(1％)，l-赖氨酸(2.0％)，l-组氨酸(2.0％)，l-精氨酸(4.2％)，l-色氨酸(0.05％)和水分(46.91％)组成，氨基酸总量(53.09％)。上述含量均为重量比。

将5.5份糖蜜加入95份清水中，混匀，加入发酵罐中，装样量为发酵罐总体积的87.5％(体积比)，118℃下灭菌32分钟，冷却至室温。采用无菌操作，将5.5份干酪乳杆菌液体菌种量加入发酵罐中，将0.8份酿酒酵母液体菌种加入发酵罐中，全部组分搅拌均匀。发酵温度为25℃，前期18小时为半耗氧发酵，需要不断搅拌，后进入完全嫌气性发酵阶段。厌氧发酵7天，ph值为4，即发酵完成。

向发酵液中加入2.5份柠檬酸，0.8份苹果酸，3.6份复合氨基酸(重量比)，混合均匀，装瓶，即得本有机酸蜜肥。

本发明提出的有机酸蜜肥使用量为20-30l/667m²(亩)，在作物整个生育期内随灌溉分2-3次施入土壤。以下通过试验来检测有机酸蜜所产生的效果。

选择山东齐河一块面积约1500m²，地势平坦，土壤肥力中等且肥力均匀的旱地，设置9个150m²的小区。其中3个小区为有机酸蜜肥处理(3个重复)，施本发明的有机酸蜜肥25kg/667m²，磷酸氢二铵7kg/667m²，尿素15kg/667m²和kcl7.5kg/667m²；3个小区为对照组1(3个重复)，施磷酸氢二铵10kg/667m²、尿素15kg/667m²和kcl7.5kg/667m²；另3个小区为对照组2(3个重复)，分别施磷酸氢二铵7kg/667m²、尿素15kg/667m²、kcl7.5kg/667m²。供试作物为小麦，上述肥料为一次性基施，有机酸蜜肥随灌溉分3次施入土壤。在小麦收获时测产，并检测土壤中磷的含量变化。

试验结果表明，施本发明有机酸蜜肥处理的小麦产量与对照组1持平。由于对照组1的磷肥使用量比施本发明有机酸蜜肥的处理组高30％，表明使用本发明的有机酸蜜肥后，磷肥使用量可减量30％以上。

与对照组2相比，施本发明有机酸蜜肥的处理组，土壤中磷含量降低41.4％，表明使用本发明的有机酸蜜肥后，作物对磷肥的吸收利用效率提高40％以上。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，本发明的保护范围以权利要求所述为准。