本发明涉及配方肥料，更具体的说是涉及一种加速土壤中硝态氮同化的微生物矿物肥及其制备方法和应用。
背景技术：
1、土壤中的氮以有机氮、铵态氮、硝态氮等不同的形态存在。铵态氮是还原态，为阳离子，在带阴离子的土壤胶体中容易被吸附；硝态氮是氧化态，为阴离子，具有更大的移动性。以尿素、碳酸氢铵等铵态氮形式施入的氮肥一般在2-3周内即可通过硝化作用迅速转变为移动性较强的硝态氮。在我国北方旱作土壤中这种转化更为迅速(1～2周)。对于喜铵态氮的植物，如水稻和茶树，铵态氮迅速转变为硝态氮，不利于作物对肥料氮的吸收。即使对于玉米、小麦和蔬菜等喜硝态氮的植物，当氮肥投入超过了植物对氮的需求时，也会造成农田土壤硝态氮的大量累积。因此，迫切需要研究使氮肥既能被土壤固持又能被植物和土壤微生物快速利用的关键技术，尽可能地阻止氮肥从农田扩散至水体、大气和陆地生态系统。目前，传统大田作物硝态氮土壤中，并由此引发的土壤酸化、板结、土壤中硝态氮含量过多及氮肥应用效率降低等农业土壤问题可造成20％-35％的产量损失。
2、另一方面，农作物收获之后秸秆还田技术的应用，土壤中遗留的残存农作物组织，尤其是农作物根和叶组织的残留在腐败的过程当中会引起根系病原微生物和农作物次生病害病原微生物数量的增殖，同时在生长过程当中，消耗了部分非硝态氮作为其分解的生理或是生化过程，从而引发肥料应用量增加且时空分布不均衡。
3、因此，如何改善土壤酸化、板结、降低土壤中硝态氮含量及提高氮肥应用效率是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种加速土壤中硝态氮同化的微生物矿物肥及其制备方法和应用，致力于化肥大量、长期和过量使用后土壤修复与肥料增效的应用肥料，对低效氮肥进行激活(同化)，并达到减少实际生产过程当中减少使用氮肥的用量，但同时会稳产、增产的功效。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种加速土壤中硝态氮同化的微生物矿物肥，包括以下重量份的原料：膨润土4-6份、钙粉1-3份、腐殖酸混合物2-4份、枯草芽孢杆菌菌粉0.1-0.2份、解淀粉芽孢杆菌菌粉0.1-0.2份和地衣芽孢杆菌菌粉0.1-0.2份。
4、进一步，上述加速土壤中硝态氮同化的微生物矿物肥包括以下重量份的原料：膨润土5份、钙粉2份、腐殖酸混合物3份、枯草芽孢杆菌菌粉0.1份、解淀粉芽孢杆菌菌粉0.1和地衣芽孢杆菌菌粉0.1份。
5、进一步，上述腐殖酸混合物由质量比为1:1的矿质腐殖酸和黄腐酸混合制得；枯草芽孢杆菌菌粉、解淀粉芽孢杆菌菌粉和地衣芽孢杆菌菌粉的菌落总数均≥2.0×109cfu/g。
6、采用上述进一步的有益效果在于，枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis)是芽孢杆菌属的一种。本发明所选枯草芽孢杆菌由中国普通微生物菌种保藏管理中心(cgmcc)采集，保藏编号为cgmcc 1.3358(为现有技术，可直接购买获得，无需提供保藏信息)。其主要生物学特性如下：革兰氏阳性菌，可形成内生抗逆芽孢，芽孢(0.6～0.9)×(1.0～1.5)微米，椭圆到柱状，位于菌体中央或稍偏，芽孢形成后菌体不膨大；生长、繁殖速度较快，菌落表面粗糙不透明，污白色或微黄色，在液体培养基中生长时，常形成皱醭，是一种需氧菌；可利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚；在遗传学研究中应用广泛，对此菌的嘌呤核苷酸的合成途径与其调节机制研究较清楚。
7、解淀粉芽孢杆菌(bacillus amyloliquefaciens)为芽孢杆菌属，是一种与枯草芽孢杆菌亲缘性很高的细菌。本发明所选解淀粉芽孢杆菌(为现有技术，可直接购买获得)在生长过程中可以产生一系列能够抑制真菌和细菌活性的代谢物。
8、地衣芽孢杆菌(bacillus licheniformis)是一种在土壤中常见的革兰氏阳性嗜热细菌。本发明所选地衣芽孢杆(为现有技术，可直接购买获得)可调整菌群失调达到治疗目的，可促使机体产生抗菌活性物质、杀灭致病菌，能产生抗活性物质，并具有独特的生物夺氧作用机制，能抑制致病菌的生长繁殖。
9、进一步，上述枯草芽孢杆菌菌粉或解淀粉芽孢杆菌菌粉的制备方法为：
10、(1)将枯草芽孢杆菌菌株或解淀粉芽孢杆菌菌株接种到lb培养基上进行液体发酵，得到发酵液；
11、(2)将发酵液进行离心，得到菌泥；
12、(3)将菌泥和载体混合，烘干，粉碎，即得枯草芽孢杆菌菌粉或解淀粉芽孢杆菌菌粉。
13、更进一步，上述步骤(1)中，lb培养基的配方为：1l蒸馏水、20g葡萄糖、15g蛋白胨、5g氯化钠、0.5g牛肉膏和20g琼脂，或，1l牛肉膏蛋白胨培养基配方和10g葡萄糖；液体发酵的起始ph值为7，温度为30-37℃；步骤(2)中，离心的设备为蝶片式自动排渣分离机，流量为400l/h，时间为6min；步骤(3)中，菌泥和载体的质量比为2:1；载体为石英砂超细粉末；烘干的设备为高效沸腾干燥机，进风温度为70℃，时间为3h；粉碎的设备为万能粉碎机。
14、进一步，上述地衣芽孢杆菌菌粉的制备方法为：
15、(1)将地衣芽孢杆菌菌株接种到培养基上进行发酵，得到发酵液；
16、(2)将发酵液进行浓缩，喷雾干燥，即得地衣芽孢杆菌菌粉。
17、更进一步，上述步骤(1)中，培养基的配方为：1l蒸馏水、40g蔗糖、40g豆粕、5g(nh4)2so4、8g k2hpo4·3h2o、1.8g kh2po4、0.5g mgso4和0.05g mnso4；接种量为1％；发酵的温度为30-31℃，通气量为(0.8-1.0):1，溶氧为25％以上，ph为6.5-7.0，时间为32-48h，菌落总数≥2.0×109cfu/ml，芽孢形成率为98％；步骤(2)中，喷雾干燥的进风温度为160-170℃，出风温度为80-85℃。
18、进一步，上述解淀粉芽孢杆菌菌粉的制备方法为：
19、(1)将解淀粉芽孢杆菌接种到pda培养基上进行液体发酵，得到发酵液；
20、(2)将发酵液接种到成熟猪粪堆肥和菜籽粕微生物酶解物的混合物中进行固体发酵，即得所述解淀粉芽孢杆菌菌粉；
21、更进一步，上述步骤(1)中，pda培养基的制备方法为：将200g马铃薯切成小块，在沸水中煮30min过滤后加入蔗糖20g，固定体积为1000ml，将ph值调至6.5-7.0，在120℃下消毒20min，即得；液体发酵的初始ph值为6.5-7.0，温度为25℃，溶氧为30％-100％，转速为170rpm，时间为48h，菌落总数≥1.0×106cfu/ml；步骤(2)中，其中，发酵液的接种量为50l/t；固体发酵的温度为30-50℃，时间为5-7天；熟化猪粪堆肥的细菌指数>98％，矿物质含量>35％，矿物氮含量为1.2％-2％，含水量为25％-30％；菜籽粕微生物酶解物的制备方法为：将保藏编号为cgmccno:1543的嗜麦芽寡养单胞菌菌株37-1(为现有技术，可直接购买获得，无需提供保藏信息)进行液体发酵，然后将发酵液加入原料菜籽粕中，将水含量调整为55％-65％，ph值为6.0-7.5，进行开放式固态发酵；发酵温度上升到50℃后，将其翻转至50℃，此后每天翻一翻，并保持35-50℃的温度5-7天；固态发酵开始后，物料的ph值会不断升高，每次翻面时，都要加入酸性液体调节水分和ph值使水分保持为55％-65％，ph值保持为6.0-7.0；发酵结束时，再次喷洒酸性液体，直至ph值调整为5.0之后，再进行低温干燥或自然晾干，即得。
22、一种加速土壤中硝态氮同化的微生物矿物肥的制备方法，具体包括以下步骤：
23、(1)按上述加速土壤中硝态氮同化的微生物矿物肥的重量份数称取各原料；
24、(2)将膨润土、钙粉和腐殖酸混合物进行超细粉碎，得到固体颗粒；
25、(3)将枯草芽孢杆菌菌粉、解淀粉芽孢杆菌菌粉和地衣芽孢杆菌菌粉混合，得到微生物菌剂；
26、(4)将固体颗粒和微生物菌剂混合，蒸发，即得加速土壤中硝态氮同化的微生物矿物肥。
27、进一步，上述步骤(4)中，蒸发的温度低于50℃，直至含水量小于30％。
28、本发明还请求保护一种上述微生物矿物肥或上述制备方法制得的微生物矿物肥在加速土壤中硝态氮同化中的应用。
29、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
30、本发明微生物矿物肥能解决由于化肥大量、长期和过量使用而引发的土壤酸化、板结、土壤中硝态氮含量过多及氮肥应用效率降低等农业土壤问题，田间硝态氮同化率达到50％以上，并对土壤进行生物修复，保证了传统农业的顺利发展。
31、本发明应用矿物成分解决化肥大量、长期和过量使用，氮肥在土壤中硝态氮含量快速上涨引起的肥效降低和土壤团粒结构的破坏产生的土壤板结、地表泾流和地下水硝酸盐引起的地下水和土壤酸化板结的问题及氮肥利用率低的问题，同时针对土壤当中的硝态氮的同化，并激活硝态氮重新回归到植物生长的氮循环当中，彻底解决土壤中氮肥硝态氮激活同化的过程。
32、本发明应用枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌解决化肥大量、长期和过量使用后，土壤中微生物多样性降低，降低了土壤中硝态氮同化效率，土壤酸化过程加剧，同时土壤中硝态氮累积引发的土壤板结酸化、肥料效率降低和土壤透气性破坏的问题。
33、本发明利用微生物菌株和矿物成分生产了微生物矿物肥料，解决常见化肥大量、长期和过量使用，引发的土壤中微生物区系多样性减少、土壤保透气性降低、土壤中有机质降解速率下降的问题，同时依靠分解有机质微生物的添加减少土传病害的寄主数量-----秸秆还田，并针对性添加功能性矿物质解决土壤板结酸化的的问题。
34、以重量百分比计，本发明微生物矿物肥的矿物质含量为40％～55％，矿物氮含量为3％～5％，矿物硅含量为0.3％。此外，本发明微生物矿物肥具有优异的生物利用度，使用后，由于物理松土效应的出现及化学调节ph值破除板结消除农作物种植过程当中有土壤中残留的有机质及农作物(硝态氮)，可显著改善农作物种植土壤的生态条件，不论是在土壤通透性、松软度还是酸碱度都有显著改善，同时优化土壤团粒结构，在保水保肥上有显著提高。本发明微生物矿物肥中丰富的营养物质也为菌株在土壤中的定殖生长和增殖提供了条件，使其能够在土壤中生存，形成优势菌群，从而对加速土壤中硝态氮同化起到了重要的作用。
35、试验表明，本发明微生物矿物肥施用于土壤中，可使生防菌株快速繁殖成土壤中的优势菌群，在化肥大量、长期和过量使用的土壤中达到快速松土，改善土壤中微生物多样性，加速同化硝态氮时效。使土壤中氮肥沉降资源-----硝态氮加速同化，同时释放秸秆还田形成的有机质过多的问题。最终，实现减肥增产的效果。
36、本发明应用土壤原生矿物成分进行土壤酸化成分的破坏及分解，解决土壤中有机质及硝态氮含量偏高及土壤板结的问题的同时，改善土壤团粒结构；利用农作物根叶组织残留物高氮含量特性，应用微生物分解这些农作物残留组织，同时释放组织当中的肥料元素成分回归到土壤当中，同时应用土壤原生矿物质的吸涨系数极高的特性及其调节ph值阈值较高的特性，快速改变土壤中硝态氮的同化速率与途径，在我国土壤硝态氮引发农业土壤酸化将有很好的应用前景。
37、本发明微生物矿物肥含有高性能菌株(枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌)，土壤中硝态氮同化率达90％以上，连续3年施用该肥料的土壤修复效果更好。
38、本发明微生物矿物肥在改善土壤酸化的同时改善土壤团粒结构，大大提高了肥料在作物可利用的土壤层中的存留时间，同时微生物菌株在分解农作物残留物的同时释放出肥料营养元素，因而可以减少化肥的应用数量达到稳产、高效的目的。而且，本发明微生物矿物肥是一种生物菌种制剂，不存在化学农药的使用问题，有利于农作物的无公害生产。农民不需要使用其他加速土壤中硝态氮同化的化学农药，这不仅可以提高农产品的质量，具有增产作用，还可以减少农民支出，增加农民收入。
39、本发明从微生物区系出发，研制出一种微生物矿物肥产品，能显著消除过量使用氮肥，硝态氮累积在土壤中，并由此引发的土壤酸化、板结、土壤中硝态氮含量过多及氮肥应用效率降低等农业土壤问题的发生，达到应用率的90％以上(田间试验)。本发明提供的功能菌及膨润土和腐植酸氮源为效应肥料土壤中有益菌群的培育提供了良好的条件，使土壤能够迅速恢复和建立外源功能细菌的生态和食物链，另一方面，本发明具有较高的矿物氮和微量矿物元素含量，这些营养物质有利于作物在效应肥料土壤中的生长，大大提高了农作物的产量和抗病性。
40、本发明添加了膨润土，利用这一土壤原生矿物质的吸涨系数较大及调节ph值的阈值较宽的特性，重建土壤中的团粒结构，同时补充微量营养元素，在应用其吸涨系数较大特性实现其物理松土效应，在应用后3-7天显著改善土壤的松散性。同时利用期碱性特性，加速硝态氮同化速率，彻底解决因硝态氮引发的土壤及水体酸化的问题。同时，以激活(或是增加活性)的氮肥基团出现，应用上体现，减少肥料应用，稳产与增产的功效。