一种改善土壤环境的生物肥料及其制备方法与流程

本发明属于农用肥料，具体是指一种改善土壤环境的生物肥料及其制备方法。

背景技术：

1、“节肥控药”是保护土壤生态环境的重要举措，近年来，微生物菌剂因能有效活化转化土壤中氮、磷、钾等养分，提高作物对土壤微环境养分的利用效率，同时还能改善土壤养分状况，因而广泛应用于农业生产中；然而，目前市场上的出售的由微生物菌剂制成的生物肥料，主要为菌体发酵液或菌粉等产品形态，容易出现菌体活力极易衰退、不宜存储、运输成本高，施用土壤后难以有效活化等问题，进而限制了微生物菌剂在农业生产及生态环境恢复中的应用。

2、目前现有技术主要存在以下问题：微生物菌剂制成的生物肥料，存在菌体活力极易衰退、不宜存储、运输成本高，施用土壤后难以有效活化等问题。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种改善土壤环境的生物肥料及其制备方法，为了解决生物肥料中存在菌体活力极易衰退、不宜存储、运输成本高，施用土壤后难以有效活化等问题的问题，本发明提出活化生物质用纳米铁改性再多巴胺改性，得到改性生物炭材料，在此基础上，以改性聚乙烯醇作为包覆剂，以复合菌为模式菌株，通过交联建立复合包载型缓释体系，以有效负载活菌数，使微生物能够不断释放到土壤中，提高微生物的利用率，进而使土壤能够长时间保持高肥力，满足使用需求。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种改善土壤环境的生物肥料，所述改善土壤环境的生物肥料包括如下重量份的组分：负载微生物材料20-30份、有机肥料5-10份、尿素6-10份、壳聚糖8-12份、腐殖酸钾3-5份、腐殖酸钠3-5份、有机酸10-15份；所述负载微生物材料为包载复合菌的γ-聚谷氨酸改性聚乙烯醇包膜改性生物炭材料。

3、优选地，所述负载微生物材料的制备方法，具体包括以下步骤：

4、s1、取玉米芯、竹子秸秆、松木屑，除杂洗净，烘干、研磨，过60目的筛存，得到植物粉末，用20%的磷酸浸泡18-20h后，80℃干燥24-26h，再放入通入n2的马弗炉中热解3-4h，热解温度设定为500℃，冷却后取出样品，洗涤至中性，80℃干燥10-12h，研磨得到活性生物炭；

5、s2、取s1制备的活性生物炭，加入到0.05mol/l的fecl3溶液中，超声分散均匀后，置于三口烧瓶中，搅拌并持续通入氮气1-2h，边搅拌边逐滴加入0.2mol/l的nabh4溶液，反应30-40min，离心，收集固体材料，洗涤，60℃下真空干燥，得到纳米铁改性生物炭；

6、s3、取聚乙烯醇，分别用丙酮和85％的乙醇溶液浸泡2h并干燥处理，得到活化聚乙烯醇，加入去离子水中，100℃加热搅拌10-15min，待充分溶解后，缓慢加入γ-聚谷氨酸，反应5-8h，得到均一反应液，待冷却至室温后，滴加到反应液体积的5倍量的丙酮中沉淀，取沉淀物，丙酮抽滤洗涤3次，60℃冷冻干燥48h，得到改性聚乙烯醇；

7、s4、取s3制备的改性聚乙烯醇，加入去离子水中，60℃搅拌溶解，制备成改性聚乙烯醇水溶液，取s2制备的纳米铁改性生物炭，加入复合菌液，搅拌得悬浮液，悬浮液持续1-2h，加入到改性聚乙烯醇水溶液中，搅拌混匀，冷冻干燥，得到负载微生物材料。

8、优选地，在s1中，所述玉米芯、竹子秸秆、松木屑的质量比为2-3:1:3-4；

9、优选地，在s1中，所述植物粉末与磷酸的料液比为1:10-12；

10、优选地，在s2中，所述活性生物炭与0.05mol/lfecl3溶液的配比为2-3:1；

11、优选地，在s2中，所述fecl3溶液与nabh4溶液的体积比为1:1.25-1.3；

12、优选地，在s3中，所述活化聚乙烯醇在去离子水中的质量分数为10%-12%；

13、优选地，在s3中，所述活化聚乙烯醇与γ-聚谷氨酸的质量比为1-2:1；

14、优选地，在s4中，所述改性聚乙烯醇在去离子水中的质量分数为8%-10%；

15、优选地，在s4中，所述纳米铁改性生物炭与复合菌液的质量体积比为1:8-10；

16、优选地，在s4中，所述含植物乳杆菌、黑曲霉菌、解淀粉芽孢杆菌的复合菌液中菌体数量大于108cfu/ml，且菌体质量比为3-5:2-3:1；

17、优选地，在s4中，所述悬浮液与改性聚乙烯醇水溶液的体积比为0.5-0.8:1。

18、本发明还提供了一种改善土壤环境的生物肥料的制备方法，具体包括如下步骤：

19、（1）将有机肥、尿素，搅拌均匀后，依次加入腐殖酸钾、腐殖酸钠、有机酸、壳聚糖继续搅拌混匀，得到第一混合物；

20、（2）向第一混合物中加入固载微生物，搅拌均匀后，得到，得到改善土壤环境的生物肥料。

21、本发明取得的有益效果如下：

22、本发明提出活化生物质先用纳米铁改性增加了生物炭的比表面和丰富了孔道结构，再进行多巴胺改性，得到改性生物炭材料，在此基础上，以改性聚乙烯醇作为包膜剂，以复合菌为模式菌株，通过交联建立复合包载型缓释体系，经活化剂活化并纳米铁改性后的生物炭拥有更丰富的孔道结构，可作为载体对有益微生物进行吸附，同时也增加生物炭对于金属离子的吸附能力，既为有益微生物提供良好的栖息环境，同时也拓展肥料功能和应用范围，改善土壤环境；聚乙烯醇是一种良好的土壤改良剂，但其分子中含有大量羟基，分子链排列松散，制成包膜材料后膜的致密性降低、吸水性高，在水中易溶胀，导致缓释效果较差，γ-聚谷氨酸分子链上有大量的游离羧基，使具有大量易于修饰的活性位点，可以与含有大量羟基的聚乙烯醇交联反应，进而在分子链上引入酯胺基团，增加的支链提高了分子间作用力，进而改变聚乙烯醇的力学性能，此外以改性后的生物炭作为骨架材料，改性聚乙烯醇为包膜剂，则也进一步强化了凝胶材料的机械性能，同时以有效负载活菌数，即保护微生物免受外界冲击，又能达到微生物不断释放到土壤中，提高微生物的利用率，进而使土壤能够长时间保持高肥力，满足使用需求。

技术特征：

1.一种改善土壤环境的生物肥料，其特征在于：所述改善土壤环境的生物肥料包括如下重量份的组分：负载微生物材料20-30份、有机肥料5-10份、尿素6-10份、壳聚糖8-12份、腐殖酸钾3-5份、腐殖酸钠3-5份、有机酸10-15份；所述负载微生物材料为包载复合菌的γ-聚谷氨酸改性聚乙烯醇包膜改性生物炭材料。

2.一种根据权利要求1所述的改善土壤环境的生物肥料的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种改善土壤环境的生物肥料的制备方法，其特征在于：所述负载微生物材料的制备方法，具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种改善土壤环境的生物肥料的制备方法，其特征在于：在s1中，所述玉米芯、竹子秸秆、松木屑的质量比为2-3:1:3-4；所述植物粉末与磷酸的料液比为1:10-12。

5.根据权利要求4所述的一种改善土壤环境的生物肥料的制备方法，其特征在于：在s2中，所述生物炭与0.05mol/lfecl3溶液的配比为2-3:1；所述fecl3溶液与nabh4溶液的体积比为1:1.25-1.3。

6.根据权利要求5所述的一种改善土壤环境的生物肥料的制备方法，其特征在于：在s3中，所述活化聚乙烯醇在去离子水中的质量分数为10%-12%；所述活化聚乙烯醇与γ-聚谷氨酸的质量比为1-2:1。。

7.根据权利要求6所述的一种改善土壤环境的生物肥料的制备方法，其特征在于：在s4中，所述改性聚乙烯醇在去离子水中的质量分数为8%-10%；所述纳米铁改性生物炭与复合菌液的质量体积比为1:8-10。

8.根据权利要求7所述的一种改善土壤环境的生物肥料的制备方法，其特征在于：在s4中，所述含植物乳杆菌、黑曲霉菌、解淀粉芽孢杆菌的复合菌液中菌体数量大于108cfu/ml，且菌体质量比为3-5:2-3:1；所述悬浮液与改性聚乙烯醇水溶液的体积比为0.5-0.8:1。

技术总结
本发明公开了农用肥料技术领域的一种改善土壤环境的生物肥料及其制备方法，包括如下重量份的组分：负载微生物材料20‑30份、有机肥料5‑10份、尿素6‑10份、壳聚糖8‑12份、腐殖酸钾3‑5份、腐殖酸钠3‑5份、有机酸10‑15份。本发明提出活化生物质用纳米铁改性，得到改性生物炭材料，在此基础上，以改性聚乙烯醇作为包膜剂，以复合菌为模式菌株，通过交联建立复合包载型缓释体系，以有效负载活菌数，使微生物能够不断释放到土壤中，提高微生物的利用率，进而使土壤能够长时间保持高肥力，满足使用需求。

技术研发人员：张斌,李宇薇,张帆
受保护的技术使用者：陕西麦克斯农业科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24