青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備鉀肥的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備鉀肥的方法，其具體步驟為：(1)大量高效菌株的制備，(2)無(wú)機(jī)有機(jī)混合鉀肥的制備，(3)混合非水溶性含鉀礦物的微生物鉀肥的制備：接種于含鉀礦物與工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物的混合料，在環(huán)境溫度下活化后干燥造粒，用作混合非水溶性含鉀礦物的微生物鉀肥，浸出液體濃縮后作為液體鉀肥。本發(fā)明提供利用青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備生物鉀肥的方法及產(chǎn)品。真菌對(duì)礦物的溶解風(fēng)化作用同樣很強(qiáng)，利用真菌作為微生物菌劑，或用作活化非水溶性含鉀礦物后制備微生物鉀肥，可以拓寬我國(guó)解鉀微生物的范圍、豐富解鉀菌種庫(kù)，為研究解鉀機(jī)理提供更多的基體。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備鉀肥的方法【

【技術(shù)領(lǐng)域】
】
[0001]本發(fā)明涉及鉀肥制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)，是一種青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備鉀肥的方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]鉀是植物生長(zhǎng)不可或缺的元素。植物體內(nèi)鉀含量一般為干物質(zhì)重的0.3%至8%，約占灰分重量的50%左右，是大多植物活細(xì)胞中含量最高的無(wú)機(jī)離子。鉀離子可以顯著提高活細(xì)胞中多種酶及其它功能蛋白質(zhì)的活性，促進(jìn)鉀糖類(lèi)的合成，是調(diào)節(jié)植物細(xì)胞滲透勢(shì)的最重要組分。
[0003]我國(guó)可溶性鉀資源極為匱乏，且地域分布不均。根據(jù)國(guó)家地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，96.4%的鉀資源分布在青海察爾汗和新疆羅布泊鹽湖的鹵水中。我國(guó)年消費(fèi)鉀肥約1000萬(wàn)噸，受資源供給量的限制，我國(guó)約有500萬(wàn)噸鉀肥完全依賴(lài)進(jìn)口，鉀肥市場(chǎng)價(jià)格經(jīng)常受到國(guó)際壟斷。由于價(jià)格偏高，相比磷肥、氮肥，我國(guó)農(nóng)業(yè)鉀肥施用量比例較低，70% -80%的耕地鉀元素施用嚴(yán)重不足，嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)健康發(fā)展，威脅國(guó)家糧食安全。同時(shí)由于化肥的大量使用，造成耕地板結(jié)，養(yǎng)分流失等問(wèn)題。
[0004]利用不溶性含鉀巖石制備水溶性鉀肥是大多數(shù)可溶性鉀資源匱乏國(guó)家非常關(guān)注的議題。目前國(guó)內(nèi)外的研究主要集中于細(xì)菌尤其是芽孢桿菌屬的解鉀能力以及菌劑的有效性方面，連賓等人申請(qǐng)的“兩步轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)生物鉀肥的方法及產(chǎn)品(CN101100400)”利用了膠質(zhì)芽孢桿菌和巨大芽孢桿菌復(fù)合菌劑進(jìn)行生物浸出，而殷永嫻等人申請(qǐng)的“硅酸鹽細(xì)菌及含有硅酸鹽細(xì)菌的肥料(CN1379083)”則是將一株土壤芽孢桿菌用作生物鉀肥制劑。此夕卜，假單胞菌屬、伯克霍爾德氏菌屬的一些種以及嗜酸氧化亞鐵硫桿菌等菌種均具有一定的解鉀效果，而對(duì)于真菌的解鉀性能鮮有研究報(bào)道。
[0005]硅酸鹽細(xì)菌，即膠質(zhì)芽孢桿菌等細(xì)菌具有解鉀以及促進(jìn)礦物溶解的能力，目前主要認(rèn)為是因?yàn)樵诖x過(guò)程中，硅酸鹽細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸等酸性代謝物，這些有機(jī)酸代謝物均具有促進(jìn)鉀元素釋放同時(shí)促進(jìn)礦物溶解的效果，同時(shí)硅酸鹽細(xì)菌產(chǎn)生的胞外聚合物，可以幫助其粘附于礦物的表面，以在接觸表面加強(qiáng)作用。而對(duì)于一些真菌，例如青霉屬真菌的很多種均能產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，例如草酸、檸檬酸等，且有機(jī)酸產(chǎn)生量相比細(xì)菌更大；同時(shí)青霉屬真菌在代謝過(guò)程中還會(huì)排出大量的胞外聚合物。此外，真菌一般依附于固體生長(zhǎng)，且真菌菌絲體大，不僅可以粘附在礦物表面，同時(shí)還可對(duì)小顆粒礦物進(jìn)行包裹、甚至吸入菌體，這均會(huì)增強(qiáng)真菌對(duì)礦物的作用，促進(jìn)解鉀過(guò)程。
[0006]國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)證明青霉屬真菌可以很大程度的溶出非水溶性含磷礦物中的磷，唐文華等人申請(qǐng)的“一種草酸青霉菌、其菌劑及其制備方法、以及其制劑在解磷防病提高土壤肥力方面的應(yīng)用”(CN1524949)等專(zhuān)利證明了青霉屬真菌具有溶磷效果，同時(shí)能適用于多種土壤，有些菌株還具有顯著的抑制植物病原菌的作用。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備鉀肥的方法。本發(fā)明提供利用青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備生物鉀肥的方法及產(chǎn)品。真菌對(duì)礦物的溶解風(fēng)化作用同樣很強(qiáng)，利用真菌作為微生物菌劑，或用作活化非水溶性含鉀礦物后制備微生物鉀肥，可以拓寬我國(guó)解鉀微生物的范圍、豐富解鉀菌種庫(kù)，為研究解鉀機(jī)理提供更多的基體，同時(shí)在已有報(bào)道中，真菌青霉菌在農(nóng)田實(shí)驗(yàn)上表現(xiàn)出了農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的效果，部分青霉菌還具有抑制植物病原菌、溶磷和促進(jìn)作物生長(zhǎng)的作用。
[0008]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備鉀肥的方法，其具體步驟為:
[0010](I)大量高效菌株的制備
[0011]選取具有解鉀效果的青霉菌菌株，通過(guò)多步培養(yǎng)馴化，獲得高效解鉀真菌菌株，通過(guò)微生物反應(yīng)器或發(fā)酵罐生產(chǎn)大量高效菌株；
[0012](2)無(wú)機(jī)有機(jī)混合鉀肥的制備
[0013]將活化菌株負(fù)載于通用吸附劑，混合無(wú)機(jī)鉀肥后作為無(wú)機(jī)有機(jī)混合鉀肥；
[0014](3)混合非水溶性含鉀礦物的微生物鉀肥的制備
[0015]接種于含鉀礦物與工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物的混合料，在環(huán)境溫度下活化后干燥造粒，用作混合非水溶性含鉀礦物的微生物鉀肥，浸出液體濃縮后作為液體鉀肥。
[0016]解鉀菌群的培養(yǎng)馴化方法:草酸青霉、赭綠青霉采用查氏培養(yǎng)基斜面培養(yǎng)，小刺青霉，簡(jiǎn)青霉采用麥芽汁瓊脂斜面培養(yǎng)，放入隔水式恒溫培養(yǎng)箱中活化5天，活化溫度為300C。之后用無(wú)菌超純水沖洗斜面，得到孢子菌懸液，分別將不同種真菌的菌懸液接入乘裝滅菌的液相培養(yǎng)液(培養(yǎng)基組成為30g/L蔗糖，3g/L硫酸銨，2g/L磷酸一氫鈉，0.5g/L七水合硫酸鎂，0.01g/L四水合硫酸亞鐵，50g/L非水溶性含鉀礦物)的三角燒瓶中，于全溫?fù)u床上馴化培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為30°C。培養(yǎng)完成后，移取5mL培養(yǎng)液接入新鮮的滅菌液體培養(yǎng)液，繼續(xù)馴化培養(yǎng)15天。由于培養(yǎng)液中不含有可溶性的鉀，因此真菌菌體必須通過(guò)對(duì)非水溶性含鉀礦物的溶解獲得生長(zhǎng)代謝所必須的鉀。隨著在無(wú)可溶性鉀的環(huán)境中的培養(yǎng)，真菌在此條件下會(huì)不斷被馴化，直到獲得優(yōu)良解鉀菌株。在得到高效解鉀菌株后，按照一定比例配比，即得到解鉀菌群。
[0017]培養(yǎng)馴化的解鉀效果是由以下方法分析表征的:對(duì)于每次馴化培養(yǎng)的培養(yǎng)液，采用等離子體發(fā)射光譜(ICP)測(cè)試培養(yǎng)液中的元素含量(包括鉀、鋁、硅等元素)。當(dāng)檢測(cè)到的真菌釋放元素濃度有顯著提高后，表明經(jīng)過(guò)馴化真菌的解鉀效果得到了提高。
[0018]擴(kuò)大培養(yǎng)種子液的制備:將PDA無(wú)瓊脂液體培養(yǎng)液10mL置于250mL燒瓶中，接入解鉀菌群，于30°C的全溫?fù)u床中培養(yǎng)3天，作為擴(kuò)大培養(yǎng)的種子液。
[0019]混合解鉀菌群的液態(tài)擴(kuò)大培養(yǎng):將高效解鉀菌群在微生物反應(yīng)器或發(fā)酵罐中進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)液組成為30g/L蔗糖，3g/L硫酸銨，2g/L磷酸一氫鉀，0.5g/L七水合硫酸鎂，0.01g/L四水合硫酸亞鐵，培養(yǎng)液pH保持在4.0以上，通風(fēng)流量0.5到1.5vvm、攪拌旋轉(zhuǎn)速率 100 到 200rpm。
[0020]無(wú)機(jī)有機(jī)混合鉀肥的制備:利用通用的微生物肥料吸附劑，如草炭等，吸附擴(kuò)大培養(yǎng)后的液態(tài)發(fā)酵物，將固態(tài)發(fā)酵物進(jìn)行干燥造粒，為了使微生物鉀肥在農(nóng)田施用前期就能夠?yàn)樽魑锾峁┳銐虻目扇苄遭?，可以按比例混合可溶性鉀肥，即得到無(wú)機(jī)有機(jī)混合鉀肥。
[0021]混合非水溶性含鉀礦物的微生物鉀肥:將液態(tài)擴(kuò)大培養(yǎng)的解鉀菌群接入含鉀礦物與工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物的混合料(例如可利用淀粉、蔗糖、甘露或工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物作為碳源，肉膏、銨鹽、硝酸鹽、尿素等作為氮源)中，在環(huán)境溫度下發(fā)酵15天以上，發(fā)酵過(guò)程應(yīng)保持適當(dāng)?shù)臐穸龋咳諏?duì)礦堆進(jìn)行I?2次的噴淋，同時(shí)夏季溫度較高時(shí)應(yīng)避免礦堆的暴曬。發(fā)酵活化完成后，固體在小于40°C的條件下干燥并造粒，即得到混合非水溶性含鉀礦物的微生物鉀肥，根據(jù)需求選擇是否混入無(wú)機(jī)鉀肥，液體濃縮后作為液體鉀肥。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:
[0023]采用的青霉屬真菌是環(huán)境中大量存在的菌種，施用到環(huán)境中不易破壞微生物生態(tài)的平衡，同時(shí)與傳統(tǒng)的硅酸鹽細(xì)菌相比，解鉀能力更優(yōu)，部分青霉屬真菌還會(huì)促進(jìn)作物生長(zhǎng)并抑制植物病原菌的生長(zhǎng)，具有很好的市場(chǎng)推廣前景。
【【具體實(shí)施方式】】
[0024]以下提供本發(fā)明一種青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備鉀肥的方法的【具體實(shí)施方式】。
[0025]實(shí)施例1
[0026]選用草酸青霉(CGMCC編號(hào)3.2918)、赭綠青霉(CGMCC編號(hào)3.4302)、簡(jiǎn)青霉(CGMCC編號(hào)3.5695)、小刺青霉(CGMCC編號(hào)3.5708)等作為解鉀菌種。草酸青霉、赭綠青霉采用查氏培養(yǎng)基斜面培養(yǎng)(培養(yǎng)基組成為30g/L蔗糖，3g/L硝酸鈉，0.5g/L七水硫酸鎂，0.5g/L氯化鉀,0.01g/L四水合硫酸亞鐵，lg/L磷酸一氫鉀，15g/L瓊脂,pH調(diào)至6.0-6.5),于隔水式恒溫培養(yǎng)箱中活化5天；小刺青霉，簡(jiǎn)青霉采用麥芽汁瓊脂斜面培養(yǎng)基(12Brix.麥芽汁1.0L,瓊脂15.0g,自然pH)，于隔水式恒溫培養(yǎng)箱中活化5天，活化溫度為30°C。
[0027]活化后的菌種通過(guò)連續(xù)馴化培養(yǎng)提高菌種的解鉀活性，并按比例混合菌種以得到解鉀菌群。通過(guò)固相培養(yǎng)，利用廢糖、食用菌栽培廢料、豆餅粉等作為固體培養(yǎng)基有機(jī)組分，并加入適量的無(wú)機(jī)化合物以提供真菌生長(zhǎng)必須的無(wú)機(jī)鹽。待菌群大量繁殖停止固體培養(yǎng)，將所得固體經(jīng)過(guò)干燥后造粒，作為微生物肥料。
[0028]實(shí)施例2
[0029]從土壤中選取具有解鉀效果的青霉菌作為解鉀菌種。解鉀的青霉真菌采集于含鉀礦物礦脈附近的作物、樹(shù)木根際，置于解鉀選擇性培養(yǎng)基篩選解鉀菌種，選取能夠在選擇性培養(yǎng)基上形成菌落的真菌進(jìn)行進(jìn)一步純化分離，直到得到純化的菌種。
[0030]采用培養(yǎng)基作為篩選菌種培養(yǎng)基，培養(yǎng)15天后利用等離子體發(fā)射光譜測(cè)量鉀等元素含量，優(yōu)選出解鉀效果較好的青霉菌，再進(jìn)行馴化培養(yǎng)，以提高菌種的解鉀性能。利用發(fā)酵罐在控制罐內(nèi)通風(fēng)流量、pH、攪拌速率、溶氧量等因素的條件下，進(jìn)行液相擴(kuò)大培養(yǎng)。
[0031]將擴(kuò)大培養(yǎng)獲得的根際真菌接入礦粉與工農(nóng)業(yè)肥料均勻混合的礦堆中，在不高于40°C的環(huán)境溫度下發(fā)酵15天以上，保證通風(fēng)，同時(shí)每天早晚各噴淋一次以保證適當(dāng)?shù)臐穸取l(fā)酵完成的固體在小于40°C的環(huán)境下干燥，根據(jù)要求選擇是否混入部分可溶性鉀肥，造粒后裝袋，在適宜的環(huán)境下儲(chǔ)存。
[0032]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備鉀肥的方法，其特征在于，其具體步驟為: (1)大量高效菌株的制備 選取具有解鉀效果的青霉菌菌株，通過(guò)多步培養(yǎng)馴化，獲得高效解鉀真菌菌株，通過(guò)微生物反應(yīng)器或發(fā)酵罐生產(chǎn)大量高效菌株； (2)無(wú)機(jī)有機(jī)混合鉀肥的制備 將活化菌株負(fù)載于通用吸附劑，混合無(wú)機(jī)鉀肥后作為無(wú)機(jī)有機(jī)混合鉀肥； (3)混合非水溶性含鉀礦物的微生物鉀肥的制備 接種于含鉀礦物與工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物的混合料，在環(huán)境溫度下活化后干燥造粒，用作混合非水溶性含鉀礦物的微生物鉀肥，浸出液體濃縮后作為液體鉀肥。
2.如權(quán)利要求1所述的一種青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備鉀肥的方法，其特征在于，解鉀菌群的培養(yǎng)馴化方法:草酸青霉、赭綠青霉采用查氏培養(yǎng)基斜面培養(yǎng)，小刺青霉，簡(jiǎn)青霉采用麥芽汁瓊脂斜面培養(yǎng)，放入隔水式恒溫培養(yǎng)箱中活化5天，活化溫度為30°C ；之后用無(wú)菌超純水沖洗斜面，得到孢子菌懸液，分別將不同種真菌的菌懸液接入乘裝滅菌的液相培養(yǎng)液的三角燒瓶中；培養(yǎng)基組成為30g/L蔗糖，3g/L硫酸銨，2g/L磷酸一氫鈉，0.5g/L七水合硫酸鎂，0.0lg/L四水合硫酸亞鐵，50g/L非水溶性含鉀礦物；于全溫?fù)u床上馴化培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為30°C ;培養(yǎng)完成后，移取5mL培養(yǎng)液接入新鮮的滅菌液體培養(yǎng)液，繼續(xù)馴化培養(yǎng)15天。
3.如權(quán)利要求1所述的一種青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備鉀肥的方法，其特征在于，擴(kuò)大培養(yǎng)種子液的制備:將PDA無(wú)瓊脂液體培養(yǎng)液10mL置于250mL燒瓶中，接入解鉀菌群，于30°C的全溫?fù)u床中培養(yǎng)3天，作為擴(kuò)大培養(yǎng)的種子液。
4.如權(quán)利要求1所述的一種青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備鉀肥的方法，其特征在于，混合解鉀菌群的液態(tài)擴(kuò)大培養(yǎng):將高效解鉀菌群在微生物反應(yīng)器或發(fā)酵罐中進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)液組成為30g/L蔗糖，3g/L硫酸銨，2g/L磷酸一氫鉀，0.5g/L七水合硫酸鎂，0.01g/L四水合硫酸亞鐵，培養(yǎng)液pH保持在4.0以上，通風(fēng)流量0.5到1.5vvm、攪拌旋轉(zhuǎn)速率 100 到 200rpm。
5.如權(quán)利要求1所述的一種青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備鉀肥的方法，其特征在于，無(wú)機(jī)有機(jī)混合鉀肥的制備:利用通用的微生物肥料吸附劑，吸附擴(kuò)大培養(yǎng)后的液態(tài)發(fā)酵物，將固態(tài)發(fā)酵物進(jìn)行干燥造粒即得到無(wú)機(jī)有機(jī)混合鉀肥。
6.如權(quán)利要求1所述的一種青霉屬真菌分解非水溶性含鉀礦物制備鉀肥的方法，其特征在于，混合非水溶性含鉀礦物的微生物鉀肥:將液態(tài)擴(kuò)大培養(yǎng)的解鉀菌群接入含鉀礦物與工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物的混合料中，在環(huán)境溫度下發(fā)酵15天以上，每日對(duì)礦堆進(jìn)行I?2次的噴淋，發(fā)酵活化完成后，固體在小于40°C的條件下干燥并造粒，即得到混合非水溶性含鉀礦物的微生物鉀肥，液體濃縮后作為液體鉀肥。
【文檔編號(hào)】C05D1/04GK104291882SQ201310300589
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月15日
【發(fā)明者】于建國(guó), 帕德瑞茲.以色列, 宋淼, 李平, 劉金峰 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)