微生物肥料和土壤改良剂的制作方法

专利名称:微生物肥料和土壤改良剂的制作方法
本发明涉及农用生物肥料组合物及使用混合于有机增补培养基中的许多不同细菌菌株进行有关肥料的生产方法。特别是，各个细菌菌株是在最适于其各自最适生长速率的环境中获得营养物的。大多数不同的细菌培养物在它们生长并浓缩后，与有机增补培养基质结合，以形成生物肥料。
目前世界各地现代农业生产的习惯作法，多是依赖于大量的化学肥料、杀虫剂和除草剂，并业已证明可大大增加农业谷物的每英亩产量。但这种效果只是短期的，已证明这些方法需要每年或更频繁地重复施用农业化学物质，方可保持高生产力。
美国农业部所公布的研究，已就集中施用化学物质的农业生产实践对美国各地土壤肥力水平之长期效果进行了监测。这些研究工作进行了25年以上，包括了对美国不同气候地域内多种农业土壤样品的统计学分析。
对于大多数情况，这些研究表明在经过三至五年的集中使用化学物质后，土壤的自然肥力随着每年连续施用化学物质而显著下降。这种下降的结果是为了每年都保持高产而必须逐渐加大化学肥料的施用量。这样一来就导致了费用增加并加速土壤的全部衰退。这一特殊问题在多雨的温带地区最为严重。例如在巴西，当雨林地被开垦并用现代化学农业种植法进行田间管理时，则出现了天然土壤肥力迅速下降的后果。最终是在五至十年内，农用土地的价值全部耗竭殆尽。有些土地明显贫瘠，成为不毛之地，甚至在弃荒后，也不能重新长出雨林。
虽然美国农业部和巴西的研究工作是分别进行的，但都获得了同样可信的基础科研成果。在各自情况下，引起土壤退化的细节和根源是相同的;不同的只是在温带降雨量较小的地区，这些过程发生得较缓慢和温和些。
在各研究中观察到，天然土壤肥力下降以及增加了对化学肥料和人为方法之依赖的原因，包括因施用高剂量化学物质对土壤中自然微生物群之活性产生的不良影响。存在于自然界的微生物-真菌和细菌，通过其营养素循环系统，使植物以便于利用的方式得到各种元素、矿物质和营养素。
许多年来随着土壤剖面的演化，不同气候条件下的不同土壤类型在自然界建立了它们自己的特定的微生物群体。这些群体的组合代表了许多种属的微妙的平衡。每一微生物种群通过其化学反应，产生能够最完全而有效地与存在于特殊土壤中的理化条件相互作用的整个集群活性。土壤中发展了复杂的生态系统，其中微生物的类型和数目是与它们在土壤中的微环境的物理、化学条件相平衡的。
农业化学物质对这些天然微生物群落的长期崩解作用是由于对土壤中已建立的化学平衡的破坏。根据微生物和化学反应的特异条件及特殊类型，对任何特定土壤的这种作用的严重程度，有的可能比较轻也有的很严重。在温暖湿润的土壤中，微生物的物理和化学反应发生得最为迅速，对化学平衡的破坏作用比在温带气候中更为严重和迅速，在温和气候中微生物代谢进行较缓慢，一年中有几个月可能是几乎休眠的。然而在所有情况下，这种不平衡使得与之循环的矿物质和营养素的循环和通过微生物的作用为植物所得到的效率暂时或永久地降低，从而导致需要每年施用更多的肥料，以维持高产，因而增加了成本并更为严重地破坏了土壤的化学平衡。
已观察到如下述的土壤微小群落破坏的特殊征象1.存在于某特定土壤中的微生物种群的总数普遍减少。
2.某些关键种属的微生物从群体中全部消除或消失。
3.代表剩余之微生物种的百分比和绝对数量明显改变。
4.土壤发生的多种生物化学反应和过程减少或简化。
5.以不可溶形式结合的，或以不寻常或不能为植物得到的其它形式存在的微量营养素和化学物质的百分比增加。
6.通过碳和氮循环数据表明，整个营养素循环的速度整个地减慢。
7.土壤中有机物总含量逐渐减少。
8.土壤与大气之间的气体交换速率降低。
这些过程的最终结果是土壤肥力的全面衰退，包括可利用的微量矿物质的耗竭、有机物质减少，以及以能为植物所同化和利用的形式存在的碳和氮降低。一些特异的重要反应，如由游离的活的土壤微生物进行的固氮反应均严重受损。
本发明的微生物肥料和土壤改良剂是一种特殊配制的混合肥料，可施用于多种土壤和植物品种。该肥含有混合的微生物群体，其中通过建立动力学上稳定的土壤微小群落而选择微生物，以适于营养素利用并改善土壤肥力。另外，该产品含有可稳定和缓冲微生物群体的无机和有机营养成份。这些附加成分本身对土壤也是很有益的。虽然可用各种不同的方法制成生物肥料，但一种特别适宜的方法是利用由乙醇蒸馏加工过程中排出的废液。从而将严重的环境污染物变成有价值的有机生物肥料产品。
该生产方法首先是将适用的培养液调整到适于微生物生长的PH值。然后将培养液导入闪蒸灭菌器，由此导入多种不同的发酵罐，连续搅拌并向其中通入最适于各罐内所含细菌菌株生长的气体。每个发酵罐内可含有一种以上的菌株，只要各菌株能一起彼此相容地生长即可。当然，彼此不相容的菌株应在不同的罐中培养。经过发酵使微生物菌群浓集到一个有效水平后，即可将发酵罐的内容物集中于一独自混合和沉降的罐内。然后将混合罐的部分水倾析出去，同时将剩下的淤浆导入中心干燥机，再进一步降低水含量。此时将所形成的细菌生物量导入另一个混合池，在那儿与有机增补培养基，如粪肥和其它适于与细菌生物量结合的基质结合。之后进一步干燥结合的生物肥料产品，和/或使之结成团粒，再进行以后的加工处理，包装成便于农业上使用的生物产品。
图1是生产本发明之生物肥料的流程图。
图2A、B、C和D是作为时间的函数，对各种土壤中的氮保留量进行比较。
图3A和B系使用不同类型的肥料时，分别表示玉米和小麦的相对生长速度。
图4A和B是使用不同类型肥料时，作为时间的函数，分别对玉米和小麦的作物产量数据进行比较。
图5显示在向土壤中加入细菌后，土壤中有不同细菌水平时锌活化作用与时间的函数关系。
参照图1所示的加工流程，可以最清楚地了解本发明的生物肥料生产。本文所讨论的方法是几个可有效地利用来生产生物肥料的方法之一。这种专门方法之所以特别有效，是因为它利用乙醇蒸馏所产生的本来无用的废液。首先将这种流出液通入储存罐10，进而向其中加入化学物质即可将罐10的内容物的pH调整到大约6.8±0.3。一般用石灰或氢氧化钙调整即可。应将流出液罐的糖含量校正到大约6%±1%。为此，如有必要可向其中加入甘蔗糖蜜或柑桔糖蜜。然后将经过适当调整的溶液导入惯用的闪蒸灭菌装置12，以破坏存在于流出液中的微生物群体。再将经过灭菌的流出液通过许多管道导入多个发酵罐(图中分别标示为14、16、18和20)。每个发酵罐均安装有搅拌或搅和工具22。另外，每个罐还装配有压缩空气通气系统，其中包括一个空气压缩机24，将压缩空气供入风室26，由风室通过多个空气管路28、30、32和34放出空气，从而分别为罐14、16、18和20通气。在此四罐系统中，发现下述细菌混合物可在下述各罐内有效地生长。在发酵罐14中，混合的放线菌和裂殖菌菌株，与有益的真菌一同生长。发酵罐16中生长的是固氮菌，如硝化杆菌属、亚硝化毛杆菌属及气杆菌属。发酵罐18中生长的是硫和一般营养素转化菌，如硫杆菌属、芽胞杆菌菌株及无硫杆菌属(Athiobacter)。发酵罐20则含有能有效地活化土壤中重要的微量元素的菌株。这些菌都是代谢金属的细菌株。可以预想到，这些特殊的细菌菌株应是最适于那些配有生物肥料加工厂的、一定的农业地区的特殊使用要求的。在本说明书后面部分将讨论到有关这些特定类型金属代谢菌的选择和培养方法。这类细菌可包括有无色硫菌属(Achromatiaceae)、嘉氏铁柄杆菌属(Gallionella)、生金菌属(Metallogenium)、枝硫菌属(Thicdendron)、柄细菌属(Caulcbacter)和纤毛菌属(Leptothrix)。
经充分通气和搅拌完成发酵过程。这可通过保持溶解的CO2量和使O2超过过量未结合的溶解氧的10ppm水平而便利地测定。一般通气和搅拌约进行40小时，或者直到罐内生物量约达每毫升1010个细胞的细菌细胞密度为止。一旦达到这一细胞密度，即将罐内容物通过不同管道导入细菌生物量的中心混合和沉降罐40。当生物量沉到罐40的底部时，即用倾析泵42将罐顶部的液体泵出，必要时将其进一步作为废液处理。然而，该废液就其生物需氧量(B.O.D.)水平来说，已澄清到大约250的数值。通过淤浆传送机44将沉淀的细菌生物量由混合和沉降罐40导入一个或多个离心干燥机46。经由传送机44导入的生物量淤浆，在其进入离心干燥机46之前，一般已通过倾析泵42除去了其体积的近40%。然后使通用的离心干燥机46运转约30分钟，以除去作为深一层，废液的淤浆体积的另外40%。深一层的废液通过管道48离开离心干燥机。该废液的B.O.D.水平一般数值约小于500。然后将剩余的细菌生物量通过传送机50导入一个附加的混合罐52，还通过管道54向该罐中通入有机增补培养基，它与细菌生物量的比例约为10比1。然后使细菌生物量与有机增补培养基在该罐52中混合成紧密掺和物。将混合的生物肥料产品由罐52传送到下一组空气鼓风干燥机，以调整来自罐52的材料的湿度，使湿度保持在15%左右。空气鼓风干燥机的温度应不超过50℃。由空气鼓风干燥机出来的产物再引入下一步的处理机，对产品进行装袋或制成团粒，以便于农业消费者使用。
然后将制得的生物肥料便利地施用于各种不同类型土壤，显著地改善土壤肥力和其中的微生物学环境。本发明的生物肥料亦可多年施用于农田，而没有如已注意到的普通氮、磷、钾(NPK)肥所造成的那些长期衰减的有害作用。其实，本发明的生物肥料正是为了克服世界范围内使用常规化学肥料所出现的缺点而发展起来的。
在农业化学实践中，施用氮肥的雨水淋溶和流失问题，是一个重大损失因素，同时这也是过量氮化合物污染河流地面水的主要原因。美国的研究表明，这些含氮化合物可能是有致癌作用的。
向土壤内施用氮转化菌的特殊菌株，可致使这种过量的可溶性氮转化为细菌结合形式，可阻止水的淋溶和流失。由于将过量氮转化为这些稳定的形式，即可通过氮的硝化作用、氮转化及对有机氮的固定等自然过程来稳定施用于土壤的过量NH3。将可溶性氮转化成不溶形式，能够以一定的控制量，在比普通农业中观察到的更长时间内释放于植物。图2a、b、c和d比较了在用或不用细菌的特定培养物预处理的情况下，向砂质土施用的总氮肥的滞留量。
通过增加硝酸盐向固定化有机氮的转化来降低土壤中游离硝酸盐的初始量，则通过土壤中微生物组分的活性，可使所施过量氮的淋溶和流失急剧减少。所施用的氮因此经转化为有机形式，而得以有效地稳定于土壤中。通过自然成氨作用，使有机结合氮缓慢而均匀地释放于环境。图2a和c即特别就上述情况作了比较，其中在同一砂质土中存在有一种游离的可溶性氮。
由这些数据可以清楚地看出，在施用氮肥时，可利用微生物方法，通过提高固定化过程来“捉住”此时存在于土壤中的过量可溶性氮化合物。这样便可阻止水的冲洗和淋溶造成的所施氮肥的丢失，并且因为固定的有机氮实质上通过自然成氨作用又重新转化为可溶形式，而提供了一个定期释放的传输系统。
因为制造氮肥的费用高、能源消耗大，故使用一种简单办法，即施用细菌产品来提高这些化学产品的利用率，这在经济上是有利的。据美国农业部估计，在美国因为水的淋溶和冲洗流失，约有30～50%的已施氮肥被浪费。如图2a、b、c和d所示，即使在砂质土上，通过同时使用能够提高氨过程的活细菌，可使这种损失减少到15%或20%。
已完成的一组相似研究表明，施用化学物质的耕地中的微量营养素缺乏是一个越来越严重的问题。在美国，其中锌和硫不足最为普遍。美国农业部的研究指出，土壤微量营养素中在多达60%以上的情况是微量金属(如锌)的明显缺乏，这种缺乏并不是由于完全没有这种元素，而是由于它以一种不能为植物所得到的不适当的化学形式存在所致。有足够的微量营养素存在，不过是以一种不能为植物所利用的化学形式存在的。
这些研究结果表明，通过将元素的化学上结合的、不能利用的形式转化为可溶并在化学上可利用形式，可使农业土壤中微量营养素缺乏的发生率下降多达50%。微生物的酶促过程似乎是催化土壤中这些反应的仅有的已知方法。
用富集培养技术可培养出金属增溶细菌的特殊菌株。初始培养分离物是由自然富集了被代谢之化合物的地方收集的。这可在矿井废物沥滤床处得以最有效地完成，例如，该处土壤富集了有用的金属元素。
在含有高含量被代谢之元素或化合物的限定培养基上反复传代培养细菌菌株，完成培养物富集选择过程。这可能需要6个月至1年的连续传代培养。
为了确保自然土壤环境中最终培养物的存活，向温室土壤样品中施加约含5×108细胞/毫升的50毫升肉汤培养物。然后将这些样品导入放射性同位素标记的化合物，这些化合物代表了所述的化学上常见的不溶形式的微量营养元素(Zn、S、Fe、Se等)。通过4天时间里土壤样品淋洗液中的可溶性同位素标记物的释放，观察到培养物能够将不溶性化合物转化为可溶形式。
以这种方法，可在土壤中发展能够完成特殊元素的转化反应的细菌培养物。通过用活微生物的Zn-活化培养物在开始种植或种植后一周内处理土壤，可显著地改善作物生长。
在发展这种施用于特定土壤的产品中，不必进行细菌菌株的遗传工程。从肥沃土壤和混合肥中分离出的这些细菌菌株完全是天然的、无害的、并且是根据菌群相互适应性，以及完成预期的固氮、氮稳定化及微量营养素活化等土壤反应的总能力进行选择的。
本发明的微生物生物肥料产品为土壤提供活的土壤微生物的重要菌种与有利于其迅速生长的特殊有机化合物的一种混合物，该产品可以经济上有吸引力的价格进行生产和销售。试验结果表明，本产品将有助于保持和恢复那些有规律地使用本产品之土壤的天然肥力。
本产品可单独使用，亦可与传统的化学肥料结合使用，其总开支等于或少于单独使用化学肥料的花费。下面述及三种不同的使用方案。虽然迄今尚没有在热带条件下试用本产品，并且可进行小的配制改动以在热带气候和土壤条件下获得最大效力，但完全可以有把握地说，比之已在温带气候下所证明的，本产品应被证明其更为有利于热带土壤。对此，正如前所述及的，因为已证明的事实是在热带条件下，土壤中的微生物活性的重要性更大得多。巴西问题的严重性证明，在热带气候和土壤条件下稳定地发展精耕细作的现代农业大概是不可能的，除非提供某种生物有机土壤补充系统。
这一事实在亚洲地区几世纪以来已被人们所认识，那里发展的小型农场，都是传统地依赖于粪肥或粪堆体系来完成这一功能。不幸的是，虽然这些方法对小规模生产很有效，但就其劳动强度情况来说，并不太容易为大规模现代农业生产所接受。包括大范围生产、管理和使用如混合堆肥等材料的问题很大，使得它必须发展更有效的和实用的体系，能够与现代农业实践互相影响。
美国及其国外的技术专家及农艺学家都甚明白需要一种有效的有机生物肥料产品。在美国、巴西和印度已充分证明在土壤上连续施用高剂量化学肥料的有害作用。在印度的Runjab、Cujarat和其它地区，以及亚马逊河流域和巴西，土壤毒性已成为农业土壤的严重问题。土壤毒性是土壤中大量施用化学农药产品引起化学pH失调的结果。
如今常用的生物肥料产品包括粪肥、混合堆肥以及特殊生产的细菌产品(如根瘤菌、满江红属或兰绿藻)。粪肥和混合堆肥传统使用已有数千年之久，其价值不容置疑。然而，其供应量不能够满足精耕细作的需要。
特殊细菌产品并没有得到广泛使用，而且这些产品的成功使用各地亦稍有不同。一般说来，这种情况是由于生产过程控制差而导致产品品质不好，或者是由于部分农民缺乏使用知识而使用不当。例如，满江红和兰绿藻只对水稻有用，当用于干燥土地或灌溉作物时则没有价值。根瘤菌只对豆科作物有用。豌豆、菜豆、小扁豆及花生等植物，能将这种细菌结合进特殊形成的根瘤内。小麦、玉米、稻、甘蔗、棉花和其它非豆科作物如蔬菜不会受到根瘤菌的有利影响。除了在豆科植物根瘤中外，根瘤菌将不能生长并发挥作用。
由于农民对这些限制缺乏了解，加上过去生产者方面的产品质量和分配不良引起的问题，致使一般对这些生物肥料产品的评价不好。为此一些政府机构采取措施，全面而严格地控制生产，分配和进行有关使用知识教育，以便使这些产品能得到更有效地利用。
所有这三种微生物生物肥料基本上都是固氮生物。它们的作用是将游离于空气中的大气氮(N2)转化为可被植物吸收和利用的。可溶性氮(NH3)，不幸的是，当作为纯培养物施用于土壤时，则存活率低，而固氮效率甚至更低。这是因为纯培养菌作为外来生物体难于适应土壤中已存在的化合物和微生物平衡。
引入到混合堆肥和粪肥中的细菌的存活率和活性效率则高得多。在这些情况下，细菌已被作为一个群体存在于混合堆肥和粪肥中的其它种微生物缓冲。有利于存活的第二个稳定因素是在以微生物作为组成成分的粪肥或混合堆肥中存在有已建立的有机和无机化学物质的平衡。这些因素旨在缓冲接受一个新的土壤环境，并促进新引入之细菌的存活。
就这一点来说，本发明的产品相似于粪肥或混合堆肥生物肥料。它在动力学上是微生物的群体，特别是在土壤中配合起来互相维持彼此的生存、生长，并完成若干有价值的营养转化反应。
这些反应中不仅包括固氮反应，还包括氮稳定化反应及某些微量营养素的活化反应。这个群体掺入到可在化学和物理上缓冲它的有机基质中，使之生存并得有最大存活率。另外，还如在混合堆肥和粪肥中一样，可将一些营养素和重要的有机成分储存于土壤中。
肥料组份中的有机成分也可增加该产品的有效储放时间。制造后装在塑料袋中，可存活6个月至1年，相比之下纯的培养菌(如根瘤菌)则只能存活2～4个月。在这方面，因为我们的产品设计时便复合有化学和生物学的平衡，所以同混合堆肥比较也是更新颖的产品。
本生物肥料和土壤改良剂产品，可优先以下列三种不同方式之一使用1.本产品可与化学氮或磷酸盐基肥料合用，以抵削这些产品对土壤的有害影响。以这种方法使用，本产品可作为一种强化土壤微生物群体的缓冲剂使用，而防止对土壤肥力的有害的长期衰减作用，以使由引入化学肥料所致的化学失平衡不致造成土壤微生物菌群的严重失调。在温带气候条件下的试验显示，使用含15～25%(重量)本产品、其余为标准化学肥料的混合物，与使用100%化学肥料产品所获作物产量相同。另外，使用生物肥料/化学肥料混合物并没有观察到包括前述对土壤肥力衰减作用的那8个征象。因为本产品价格与化学肥料相似或更便宜，所以这样使用在经济上和科学上都是适宜的。这种使用方法的另一个优点是，当生物产品中的活的微生物与化学肥料一起使用时，可迅速作用于化学肥料的氮和磷酸盐成分，使之能抵抗水的淋溶和流失作用，而后者正是农业化学肥料系统效率差的一个主要根源。
2.本产品可在没有其它肥料情况下，用于精耕细作的土壤。在这种情况下，对土壤的有利作用更加明显，并可随着定期进行这种处理而使已贫瘠的土壤重新恢复肥力。虽然在最初1～2年内，以这种方法处理的已贫瘠土壤之作物产量比仔细施用了化学肥料的土壤稍低些，但过了3～5年土壤肥力恢复后，便可弥补前两年的损失，此后土壤即不再依赖大剂量化学肥料来维持生产能力。鉴于今后化学肥料价格的长期增加，加上因为土壤渐渐变得贫瘠，而对这些肥料的使用量越来越大，这就使得人们对生物肥料更加重视，而避免只对这些化学肥料的经济上和生物学上的依据性。
3.可在未耕种的土壤上，或在播种间隔期集中使用本产品，以恢复和改善土壤的本来状况。使用这种方法，本产品可以促进迅速重建和恢复土壤中的微生物群体平衡，同时也使土壤建立动力学的化学平衡。结果是使土壤的天然肥力迅速恢复，以补偿由原来使用化学物质所引起的损害。在一个生长季内土壤可由近半贫瘠状态恢复到正常肥力状态，并且由其动力学平衡的微生物群产生出一个肥沃的土壤条件。最初以化学上不能利用的形式结合的微量矿物质，通过微生物的生物活性作用，可被释放出来，并可被植物所利用。温带土壤中游离生存的固氮菌属的天然固氮作用增加100%以上，而且有机碳总含量显著增加。在同一试验中，显示出土壤呼吸、以及随之产生的营养素再循环效率增加达200%。另外，还观察到两年内对土壤的物理性质的有利影响，包括土壤结构、耕性、通气性以及适当的保湿性等性质。
糖/糖蜜造酒工业中已深刻地意识到废液处理的问题。由糖/糖蜜生产酒精可产生大量废液，大约是所生产之酒精的15倍。这样，如每天蒸馏生产1，000升酒精，则要产生大约15，000升废液。在印度，有150多个每天生产近30，000升酒精和4500，000升废液的蒸馏酒厂。
处理这种具有很高有机成分并富含硫和钾的废液，是一个重大的环境问题。例如在许多生产糖的地区，制糖工业废液是仅次于城市水系统的水质污染源问题。因为废液中有机物含量很高，有时包含多达10%的糖，所以当间接引入河流或其它水源时，即造成一个很高的生物需氧量(B.O.D.)。氧的迅速消耗，除因腐败物或有机物的存在使水不适于人类使用外，会导致水中的缺氧或氧不足条件，可能使鱼类和其它水生物不能生存，另外，染有这种废液的水还带有特征性的、令人不快的糖蜜硫味和黄颜色。
业已试图对废液进行地面处理。如果不是在施用于土壤之前将废液中和并稀释，即可迅速产生土壤毒性问题，可导致土质和肥力的总衰退。这种后果已在巴西反复观察到，那儿曾作过大规模地面处理，但未能成功。
另一方面，稀释废液导致废液量过大，如此大的体积处理起来需要许多英亩土地。还有，将虽经稀释但未作处理的废液连续施用于土壤，会渗透到土壤的底土层，造成地下水的污染。在接近地面处理区域的所有的水，由于废液渗滤和渗漏到亚表层水中，而使之产生特征性的黄颜色和令人不快的气味及味道。鉴于这些原因，这种废液处理方法无论对土壤还是对水，都是不能令人满意的。另一方面，因为废液中已富集了有机质并含有足够支持微生物生长的营养素，所以很接近于大规模培养某些微生物的理想培养基。
这种材料可适于进行无氧浸提，以生产甲烷。但这类甲烷生产系统在经济上不稳定，而且结果并不总是很可靠的。再者，虽然通过废液中有机质的降解过程降低了流出材料的B.O.D.，但排放的体积仍未变。
最后，大量的营养素在甲烷转化后作为废物被排入水源中。此外，由于这些排出的营养素进入水源刺激了有机物过度增长，可潜在地引起下游有机物过量，这正如原废物本身所造成的后果一样。这种情况在接受排出废液的水源体积相对较小时更为突出。此时B.O.D值仍保持在一个不可接受的高水平。
将废液转化为经济上有益的产品的实践研究，还包括废液中的营养素和有机物质掺入到能用来增加农业土壤肥力之产品中这一技术的开发。
本发明的技术在经济上可与最有效地利用废液生产甲烷的技术相竞争，其生产的具有经济效率的产品已引起了农业产业部门的高度重视。对于甲烷生产，废液的B.O.D.降到85%;但本技术却将B.O.D.降低95%，同时总体积降低60%。本生产工艺中，生产经济上可行的产品总投资只是甲烷转化工业投资的一部分。
下述试验结果表明了用于农业的肥料产品的潜在价值。
微生物氮稳定作用总结在联合施用培养物混合堆肥与尿素或NPK(24-16-20)混合的微生物肥料之后，分别于0、2、4和6周取全部400份土壤样品，分析土壤中可溶性氮和总氮保留量。两种情况中的结果均表明了明显的有利影响。
方案在作物试验区中的100个随机位置上，各标记1平方英寸的样品点。每个方块分成四个象限以便取样。一半的作物试验区用含有标记N15肥料(24-16-20)(以950ppm的量接种N15)的尿素处理。以每英亩30公斤的标准量施用肥料。相似的对照田则不施肥料。施用肥料后向每一试验区的一半及对照区的一半以每英亩10公斤的标准量直接加微生物培养物堆肥。在两次取样之间，每周喷灌1次，灌水量为3/8英寸。
每两周取样一次，用色谱分析法和质谱法测定可溶解的总N15。
结果经统计学处理列表如下，并给出标准偏差。表Ⅰ与图2a和c对应;表Ⅱ与图2b和d对应。
表Ⅰ土壤中可溶性 N15周0 2 4 6尿素加培 3080/135 2230/125 1740/95 1150/100养物NPK加 2240/75 1670/85 1330/60 890/75培养物C加培养物 - - - -单用尿素 3540/110 1580/100 860/75 710/52单用 2450/85 1860/90 1010/85 850/80NPK单用C - - - -表Ⅱ土壤中可溶性 N15周0 2 4 6尿素加培 3125/110 2890/100 2450/120 2380/115养物NPK加 2650/130 2543/110 2710/140 2330/95培养物C加培养 - - - -物(续)单用尿素 2990/225 1840/135 1240/115 980/110单用 2870/150 2110/125 1280/240 1100/130NPK单用C - - - -微生物混合堆肥大田生长试验总结4英亩试验田连续三年播种。在各为1英亩的2块试验小区上播种玉米Northrup杂交种X107。在另2块各为1英亩的试验小区上播种小麦Durhan red。在播种时一半作物施NPK(24-16-20)肥料，标准用量为每英亩30公斤。另一半作物不施肥。在施肥同时，每种作物的每一施肥和未施肥部分的一半用微生物培养的混合堆肥处理，用量为每英亩10公斤。每周喷灌一次，灌水量为3/8公寸。
每一种处理条件，内随机取样50株，根据植株高度测定生长情况。测定是在4、8和12周进行的。
人工分别收获每一生长条件下的作物以测定作物产量，并比较产量数据。
植物生长数据1984 不同周时作物高度(厘米)玉米 4(周) 8(周) 12(周)单用化学肥料 18/3.0 142/14 195/18化肥+堆肥 15/2.5 164/18 187/19
(续)未施肥料 5/2.5 96/19 135/32未施化肥加 14/4 135/20 179/23堆肥植物生长数据 不同周时作物高度(厘米)1984小麦 4(周) 8(周) 12(周)单用化肥 4/1.5 34/5 58/4化肥加堆肥 7/2 40/4 61/5未施肥 2/1 18/3 36/5未施化肥加 4/2 30/3 58/4堆肥作物产量数据三年总结在同一土壤中(不轮作)连续三年播种前面报告中所述的同样作物-玉米或小麦。播种时，以每英亩30公斤的标准量施NPK(24-16-20)肥料。对照田不施肥。一半的试验小区和对照条田每英亩施以10公斤混合的微生物堆肥。每年使用同一田块接受同样处理，并播种同一种作物。每周喷灌3/8英寸水。
作物成熟时用人工收获。每年购进新的种子播种。这些数据展示于图3a和b中。以这种方法连续三个生长季节进行试验，而不改变每一试验小区的作物和土壤处理条件。
玉米，Ncrthrup King杂种X167，产量以每方块干重公斤数表示。
1982 1983 1984单用NPK 30.6 24.2 25.9NPK+堆肥 32.4 29.6 35.3对照 24.5 21.0 12.7对照+堆肥 27.8 25.3 28.7小麦，Durham Red标准，产量以每方块干重公斤数表示。
1982 1983 1984单用NPK 17.4 15.8 15.3NPK+堆肥 19.7 18.2 19.8对照 14.4 11.3 10.9对照+堆肥 15.9 16.5 16.8这些数据各表示10个随机选择的种植方块的平均数，每个数据点的方块均为20英尺乘20英尺大小。表中每一数据的斜线后为标准偏差。
这些数据清楚地表明了本发明之生物肥料的效能和价值。当然，在本说明书中不可能完全描述生产生物肥料中所遇到的各种可能的问题、或者其细菌组合中的各种变异、或者各种有机质材料的变化等。这许多变化都是可能的，但本发明的范围不只受限于本文中所作的描述。惟下述权利要求
限定了本发明的真正范围。
权利要求
1.一种生物肥料组合物，它包括与含氮的有机增补培养基质密切混合的、含有许多不同的浓缩之活土壤细菌培养物。
2.根据权利要求
1的生物肥料，其中有机增补培养基质也含有磷和钾。
3.根据权利要求
1的生物肥料，其中浓缩之细菌培养物对有机增补培养基质的比率约是1比10。
4.根据权利要求
1的生物肥料，其中不同的浓缩之细菌培养物是选自可选择性地稳定氮、在可溶性和结合状态间进行营养转化及活化微量土壤元素的细菌菌株。
5.根据权利要求
1的生物肥料，它还另外包括一种浓缩的活的土壤真菌培养物。
6.一种包括存在于土壤中的各种活的浓缩之微生物培养物的生物肥料组合物，它包含固氮菌、可溶性氮稳定菌、土壤微量元素活化和增溶菌，以及与一有机增补培养基质紧密掺合的土壤真菌。
7.根据权利要求
6的生物肥料，其中细菌是选自硝化杆菌属、亚硝化毛杆菌属、气杆菌属、硫杆菌属、杆菌菌株、无硫杆菌属(Athiobacter)、以及土壤微量元素活化菌和增溶菌。
8.根据权利要求
6的生物肥料，其中有机增补培养基包含氮、磷和钾化合物。
9.根据权利要求
8的生物肥料，其中有机增补培养基是一种粪肥。
10.根据权利要求
8的生物肥料，其中有机增补培养基是一种有机堆肥。
11.一种制备包含许多不同的浓缩之活微生物土壤培养物及一种有机增补基质的生物肥料的方法，其中包括在不相连的发酵罐内培养的多种不同的微生物培养物，直到各罐内获得有效量的微生物群体，然后脱水和浓缩各种培养物并在一中心储池内合并之，再将浓缩的微生物培养物与有机增补培养基质紧密混合，然后进一步降低生物肥料混合物的含水量以达到一个适于农业上使用的水平。
12.根据权利要求
11的方法，其中微生物培养物是生长在稳定的生长基质中，生长基质包括来自酒精蒸馏厂的正常废液，其pH被调到约6.8，糖含量约6%，在将各种微生物培养物引入稳定生长的基质内之前，培养基质经过灭菌处理。
13.根据权利要求
11的方法，其中许多微生物培养物生长在另几个不相连的发酵罐内，每个发酵罐至少含有一种微生物，这样所有引入在一个发酵罐内的微生物培养物均具有兼容的生长特征。
14.根据权利要求
11的方法，其中的多种不同的微生物培养物包括有固氮菌、氮稳定菌、土壤微量元素活化和增溶菌，以及土壤真菌。
15.根据权利要求
11的方法，其中在与有机增补培养基混合前，中心储池的内容物被进一步脱水。
16.根据权利要求
11的方法，其中微生物培养物的温度绝不超过50℃左右。
专利摘要
在生物肥料是将许多不同细菌的浓缩培养物混合到一种适于有机生物量增殖的培养基质中，然后以团粒包装或包装于袋内，以适于农业应用和土壤改良。制备方法系利用酒精蒸馏和其它食品工业加工中的废液，以发酵各细菌菌株。经连续搅拌和通气，使各发酵罐内的细菌群体增加到足够水平后，浓缩细菌培养物并脱水，然后再以大约1比10的比例与适宜的有机增补培养基混合。该系统明显改良其所施土壤的肥力。
文档编号C05F11/08GK86103258SQ86103258
公开日1987年7月8日 申请日期1986年5月13日
发明者戈登·李·威廉斯 申请人:戈登·李·威廉斯导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan