高效溶磷促生菌、由其制备的生物有机肥及应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于微生物学领域，具体地说，涉及一种高效溶磷促生菌、由其制备的生物 有机肥及应用。
【背景技术】
[0002] 磷素是植物生长必需的仅次于氮的大量元素，因土壤的固定作用其有效性很低， 难以满足作物生长需要（Wild，1988)。研究表明，施入土壤的磷肥有90%以上转化为难溶 磷，酸性土壤转化为磷酸铁、磷酸铝，石灰性土壤转化为磷酸钙（HaginandHadas，1962; NagelschmidtG，etal. 1994)。为提高作物产量，磷肥用量剧增，磷矿资源面临耗竭危机。 据估算，全世界磷矿石可以使用60-90年（Runge-MetzgerA. 1995)。我国90%以上的耕地 缺磷，使用磷肥是解决作物增产的主要措施，磷肥日益成为限制我国农业可持续发展的瓶 颈。我国是世界化肥消费第一大国，也是磷肥第一消费大国，每年磷肥消费量1100万吨左 右。然而，我国磷矿资源缺乏，而且中低品位居多，使用年限仅为20年（陶俊法，2009)。因 此，提高磷肥利用效率，挖掘土壤磷素利用潜力，延长磷矿资源的使用寿命，对我国乃至世 界各国农业可持续发展具有重要意义（Mendesetal.，2013;Kanseetal.，2014)。
[0003] 溶磷微生物通过产生有机酸（Mendesetal·，2014;Lietal·，2015)，分泌H+质 子（IllmerandSchinner，1995;Bagyarajetal.2000)将难溶磷转化为有效磷，同时依 靠产生植物促生物质（HusseinandJoo, 2015)，从而在磷素的生物有效性和作物增产中起 到重要作用。近百年来，溶磷微生物研究一直受到科学家的高度重视，期望通过接种溶磷 微生物制剂提高土壤难溶磷的有效性和磷肥利用效率（Zaidietal.，2009;Merbachet al.，2010)。由于不同种类的溶磷菌或不同菌株之间的溶磷能力和接种效果差异悬殊，因 此，高效溶磷菌株的筛选显得尤为重要。
[0004] 目前，溶磷微生物已经作为活化土壤难溶磷，提高磷矿石的生物有效性和作物产 量的有效措施广泛使用（Mittaletal.，2008;Shietal.，2014)。研究显示，无论在固 体培养基平板还是液体培养条件下，溶磷真菌的效果高于溶磷细菌（Kuceyetal.，1983; Khanetal·，2010)。溶磷微生物具有增加土壤有效磷（Kuceyetal·，1989;Shiet al·，2014;Yinetal·，2015)，促进磷素吸收和减少磷肥用量（SinghandReddy, 2011; Nakayanetal·，2013)，促进磷矿石的生物有效性（KuceyandLeggett, 1989 ; El-Tarabilyetal，2008;KAURandREDDY, 2015)，以及促进作物生长和提高作物产量的作 用（Chuangetal.，2006;Mittaletal.，2008;Ghoshetal.，2015)。已有报道表明，溶 磷微生物及其生物有机肥在溶解难溶磷、减少磷肥投入和提高作物产量方面潜力巨大。因 此，在溶磷微生物筛选和应用潜力研究过程中，应注重选择既有较高溶磷能力，又能提高作 物产量的高效菌株。
[0005] 我国政府高度重视化肥减量高效问题，要求逐步做到化肥零增长。磷肥的过量使 用导致江河湖泊的富营养化，需要降低磷肥使用量、提高磷肥利用率，减少环境进入水体的 有效磷数量。为了达到磷肥零增长的目标，溶磷微生物无疑成为了首选的环境友好型的技 术措施。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对我国缺磷和磷肥利用率低、增产潜力下降的问题，提供一种 广泛适应性的高效溶磷促生菌、由其制备的微生物菌剂、生物有机肥及其应用。
[0007]为了实现本发明目的，本发明从我国山东省济宁市大蒜农田土壤（石灰性土 壤）中筛选到一株具有较强溶解土壤难溶磷能力的真菌A44,菌株A44经鉴定为黑曲霉 (Aspergillusniger)。现已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址 北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编100101，保藏编号CGMCC No. 11793,保藏日期2015年12月8日。
[0008]本发明还提供含有黑曲霉A44的微生物菌剂及复合微生物菌剂。
[0009]所述微生物菌剂或复合微生物菌剂中还含有添加剂、粘结剂和保护剂。其中，所述 的添加剂为二氧化硅、高岭土、草炭土等中的至少一种；所述粘结剂为膨润土或水溶性微生 物多糖等；所述保护剂为甘油、脱脂奶、植物油、海藻酸钠、纤维素、壳聚糖等中的至少一种。
[0010] 本发明还提供由黑曲霉A44、其微生物菌剂或复合微生物制备的生物有机肥。
[0011] 优选地，所述生物有机肥中还含有灭菌的有机物料，所述有机物料为畜禽粪便生 物有机肥、秸杆腐熟物质、草炭土、稻壳粉、麦壳粉、豆柏粉等中的至少一种；将所述生物有 机肥直接造粒后单独作为底肥，与种子一起作种肥使用；或者，将底肥与氮肥、磷肥、钾肥或 复合肥中的至少一种混合施用。
[0012]优选地，所述生物有机肥是将由黑曲霉A44制备的菌剂经造粒后单独作为底肥， 与种子一起作种肥使用；或者，将底肥与氮肥、磷肥、钾肥或复合肥中的至少一种混合制备 而成。
[0013]本发明还提供由黑曲霉A44、其微生物菌剂或复合微生物制备的土壤磷素活化剂。
[0014]本发明还提供黑曲霉A44、其微生物菌剂或复合微生物、由其制备的生物有机肥或 土壤磷素活化剂在活化土壤难溶磷中的应用。
[0015]本发明还提供黑曲霉A44、其微生物菌剂或复合微生物、由其制备的生物有机肥或 土壤磷素活化剂在提高土壤对作物的供磷能力（即提高磷矿粉有效性）中的应用。
[0016]本发明进一步提供黑曲霉A44、其微生物菌剂或复合微生物、由其制备的生物有机 肥或土壤磷素活化剂在提高作物产量中的应用。
[0017]本发明提供的高效溶磷促生菌一黑曲霉A44,从我国北方大蒜连作农田土壤中分 离获得，适用于石灰性土壤类型，特别适合我国华北、西北等区域的典型农田土壤。实验表 明，在固体、液体培养基条件下，能够溶解磷酸三钙、磷矿石、磷矿粉、磷酸铁、磷酸铝和磷酸 锌。通过对菌株A44促进作物生长和提高作物产量的作用效果进行研究，为多种难溶磷的 活化、磷肥高效利用和节约磷肥资源等方面提供了宝贵的菌种资源和产品支撑。
[0018]本发明的微生物菌株A44能够高效溶解磷矿粉、磷酸铁、磷酸铝、磷酸锌和磷酸三 钙。难溶磷PDA平板培养5天，对Ca3 (P04)2的溶解量达到58. 16mg磷/平板；液体培养5 天，对磷矿粉、磷酸三钙、磷酸铝、磷酸锌、磷酸铁的溶解率分别达56. 4%、82. 1 %、32. 36%、 34. 4 %、13. 2 %，超过目前报道的国际公认的溶磷真菌拜莱青霉菌（ATCC20851)。本发明的 生物有机肥，显著促进玉米、花生和向日葵生长，生物量比对照分别增加80. 9%、20. 51%~ 24. 14%和15. 5%~32. 3%;田间条件下提高向日葵产量33. 3%。本发明的微生物菌剂对 于植物促生效果明显，且其作用效果不受化肥使用的抑制，可在正常使用化肥条件下施用， 对我国农业生产节约磷肥资源，粮食持续增产和保护农田生态环境具有重要意义。
[0019] 本发明针对我国土壤磷有效性低，难溶磷积累，磷肥利用率持续下降的现状，并基 于我国缺乏高效广谱溶磷微生物菌种资源的现状，选育出广泛适用于我国北方主要土壤、 多种作物的高效溶磷微生物菌株，为开发高效溶磷生物有机肥和微生物菌剂提供技术支 撑。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明黑曲霉A44在无机磷培养基（磷酸三钙为磷源）上形成的菌落。
【具体实施方式】
[0021] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例 中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
[0022] 实施例1高效溶磷促生微生物菌剂的制备
[0023] 从我国山东省济宁市大蒜农田土壤（石灰性土壤）中筛选到一株具有较强溶解土 壤难溶磷作用的真菌A44,综合菌株的形态特征观察、分子生物学测序结果，最终确定菌株 A44 为黑曲霉（Aspergillusniger)〇
[0024] 1、黑曲霉A44的培养
[0025] (1)培养基的组成（kg/t发酵液）
[0026] 可溶性淀粉10kg，黄豆饼粉10kg，玉米粉5kg，葡萄糖1kg，鹿糖10kg，酵母粉 5kg, (NH4)2S04 3kg,K2HP04 0 . 2kg,NaCl2. 5kg,MgS04 · 7H20 0. 1kg,CaC03 0. 5kg,FeS04 0· 001kg，硼酸（1% ) 1L，pH7. 0,以水配制。
[0027] (2)发酵培养
[0028] 接种黑曲霉A44于土豆蔗糖（PDA)培养基上，28°C培养3d。将A44孢子转接入 1000mL三角瓶，在28°C，220r/min条件下液体培养36h。然后按lv/v%接种量接入50L种子 罐，在200r/min、pH7. 0、通气量0. 7vvm条件下，培养36h后，再按10v/v%接种量转入500L 发酵罐，在220r/min，pH7. 0,通气量0. 7~1.Ovvm下，培养3d。
[0029] 2、高效溶磷促生微生物菌剂的制备
[0030] 发酵完成后，按发酵液质量百分比0. 5~1%的添加量向发酵液中加入保护剂海 藻酸钠等，然后用发酵液1~3倍体积的灭菌草炭、轻质碳酸钙、高岭土等载体吸附，即得溶 磷促生黑曲霉A44菌剂，活菌数为3X10s-5X10scfu/g。
[0031] 3、生物有机肥的制备
[0032] 向以上菌剂中加入适量的灭菌畜禽有机肥、秸杆腐熟物质、稻壳粉、豆柏粉生产生 物有机肥，或将生物有机肥与膨润土等粘结剂造粒成颗粒肥料，根据生产需要形成不同颗 粒粒径的生物有机肥作为底肥或种肥，用于与玉米、小麦、大豆、棉花等等作物种子的机械 播种，或者与尿素、磷酸二铵、钾肥、复合肥等颗粒肥料一起机械施入土壤。
[0033] 实施例2固体平板试验溶磷效果
[0034]为了明确黑曲霉A44的溶解各种难溶磷的能力，本实施例中使用了 5中磷源，分别 为磷酸三钙Ca3 (P04)2、磷酸铁、磷酸铝、磷酸锌、磷矿粉等磷源，28°C培养5天，测定PDA平板 上的有效磷。