一種生物緩釋鉀肥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及肥料及制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種添加微生物的緩釋肥料。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國是農(nóng)業(yè)大國，而農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)。同時我國也是化肥消費大國， 2007年我國肥料總消費量達5700萬噸占世界首位。然而，化肥工業(yè)是高耗能工業(yè)，也是高 消耗和高污染工業(yè)。而我國目前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中肥料的利用率偏低，大量的肥料施用不僅造 成了資源浪費和環(huán)境污染，而且容易造成土壤的板結(jié)和理化性質(zhì)的下降。因此，提高肥料利 用率、降低肥料對土壤的副作用就有了非常重要的意義。
[0003] 緩/控釋肥料的研究始于二十世紀(jì)六十年代中期。我國對緩/控釋肥料（slow releasefertilizer)的定義是指通過養(yǎng)分的化學(xué)復(fù)合或物理作用，使其對作物的有效態(tài) 養(yǎng)分隨時間而緩慢釋放的化學(xué)肥料。這類肥料利用無機材料、有機材料或復(fù)合材料在肥料 的表面形成一層薄膜，控制肥料的溶出速率，使之與植物的生長需求相一致，從而達到提高 肥料利用率和減少土壤板結(jié)的目的。目前，美國和日本在緩/控釋肥料的研究居于世界前 列，而國內(nèi)產(chǎn)品主要運用于高爾夫球場、優(yōu)質(zhì)觀賞植物和園林等方面，根據(jù)國內(nèi)外緩釋肥料 的研究經(jīng)驗，膜表面包裹技術(shù)是制備緩釋肥料的有效途徑和手段。
[0004] 隨著化肥的不合理施用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中復(fù)種指數(shù)的提高，土壤中的鉀元素也逐漸出 現(xiàn)不足的現(xiàn)象。雖然土壤中鉀的含量非常高，90%以上的鉀都存在于長石和云母等硅酸鹽礦 物中，這些礦物化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，只有在某些理化因素和微生物的作用下，經(jīng)過漫長的風(fēng)化和 分解過程才能逐步從礦物晶格中釋放出鉀，供植物吸收利用，這就形成了土壤既富含鉀又 缺鉀的現(xiàn)象。因此，礦物鉀的生物有效化是解決土壤中有效鉀素虧缺的重要途徑之一。
[0005] 解鉀菌是指能分解長石、云母等硅酸鹽類原生態(tài)礦物，使土壤中難溶性的鉀、磷、 硅等元素轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇軕B(tài)的一類細菌，有的亦有固氮功能。其分布廣泛且種類較多，主要有環(huán) 狀芽孢桿菌、膠質(zhì)芽孢桿菌、假單胞菌和多粘類芽孢桿菌等類型，不同土壤生長的菌亦有差 異，但均以芽孢桿菌屬為主。
[0006] 目前并未見有在緩釋肥料中加入解鉀菌等相關(guān)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種生物緩釋鉀肥，解決現(xiàn)有土壤板結(jié)嚴重，鉀肥利用率差， 經(jīng)濟效益低的問題，并且能改善植物根際微生物群落環(huán)境，提高植株的抗病能力。
[0008] 本發(fā)明的第二個目的是提供一種生物緩釋鉀肥的制備方法。
[0009] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是： 一種生物緩釋鉀肥，以傳統(tǒng)鉀肥為生物緩釋鉀肥中心，用粘結(jié)劑粘結(jié)并加入交聯(lián)劑交 聯(lián)，再用包膜材料進行包裹，干燥成為粒徑為3-5mm的顆粒狀緩釋鉀肥，其中：用包膜材 料進行包裹后再加入解鉀菌培養(yǎng)液；包膜材料重量占生物緩釋鉀肥總重量的20%-45%，其 中有機成分與無機成分的重量比例為5-20 :95-80 ;粘結(jié)劑的重量占生物緩釋鉀肥總重量 的0. 2%-3% ;交聯(lián)劑的重量占生物緩釋鉀肥總重量的0. 1%-1. 5% ;解鉀菌培養(yǎng)液的濃度為 0. 2%-1%，重量占生物緩釋鉀肥總重量的1%-10%。
[0010] 粘結(jié)劑為1-5%的聚乙烯醇和淀粉復(fù)配水溶液，其中聚乙烯醇與淀粉的重量比為 20-80 :80-20 ;其交聯(lián)劑為1%-5%硼砂和/或尿素水溶液，硼砂和尿素的重量比為0-100 : 100-0 ;其解鉀菌為芽孢桿菌屬；其包膜材料中有機成分為聚乙烯醇或淀粉，無機成分為粉 煤灰。
[0011] 制備上述的生物緩釋鉀肥的制備方法，包括下列步驟： 步驟1)采取土壤樣品，將不同濃度的土壤稀釋液用平板涂布法進行培養(yǎng)，然后用平 板劃線發(fā)進行純化至獲得純培養(yǎng)，然后將獲得的細菌種子液分別接種到含有鉀長石粉的培 養(yǎng)基中，通過用火焰光度計測量培養(yǎng)基中速效鉀的增加量來判斷各細菌的解鉀能力，選取 解鉀能力最強的解鉀菌進行擴大培養(yǎng)，接種量為5%-10%，培養(yǎng)溫度為25-35°C，初始pH為 7. 1-7. 9,培養(yǎng)時間為36-60h制得濃度為0. 2%-1%的解鉀菌培養(yǎng)液； 步驟2)分別將粘結(jié)劑、交聯(lián)劑溶于水中分別配制成1-5%的粘結(jié)劑溶液、1%-5%的交聯(lián) 劑溶液； 步驟3)將包膜材料的有機成分和無機成分進行混合均勻后制得包膜材料備用； 步驟4)將鉀肥投入旋轉(zhuǎn)造粒機，開啟旋轉(zhuǎn)造粒機，噴灑少量粘結(jié)劑，在鉀肥形成粒狀后 繼續(xù)噴灑粘結(jié)劑和交聯(lián)劑至粒狀肥表面充分濕潤，再加入鉀肥，重復(fù)此操作，在粒狀肥芯粒 徑為2-3mm時開始加入包膜材料，繼續(xù)噴灑粘結(jié)劑和交聯(lián)劑，最后噴灑解鉀菌發(fā)酵液，重復(fù) 操作在肥料粒徑為3-5mm時即得生物緩釋鉀肥半成品； 步驟5)將生物緩釋鉀肥半成品放入鼓風(fēng)烘箱中在35-45°C下干燥10_24h，即得生物 緩釋鉀肥。
[0012] 上述步驟1)中所述能力最強的解鉀菌為芽孢桿菌屬；步驟2)中配制粘結(jié)劑溶液 的條件為溫度為85-95°C，攪拌速度為200-400r/min，直至全部溶解。
[0013] 本發(fā)明的積極效果為： 經(jīng)過包膜的生物緩釋鉀肥在不同水分含量的土壤中緩慢釋放其中解鉀菌和鉀元素，不 僅減少了鉀元素的浪費，而且改善了植物根際的微生物群落環(huán)境，維系了土壤養(yǎng)分平衡并 提高了土壤肥力，恢復(fù)了土壤的有機狀態(tài)，還減少了植物的病蟲害，使得鉀元素能得到更好 的吸收。相較于傳統(tǒng)施肥方式，本生物緩釋鉀肥更能滿足植物整個生長過程中鉀元素的需 求。
【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的說明。
[0015] 實施例1 步驟1)在洛寧王村煙草試驗田里用三點取樣法采取土壤樣品，采用10 3、1〇 4、1〇 5三個 濃度梯度的土壤稀釋液涂布到初篩培養(yǎng)基(蔗糖5g，MgS04 ? 7H20 0. 5g，Na2HP04 2g，CaC03 0.lg，F(xiàn)eCl3 0. 005g，鉀長石粉l.Og，去離子水1.0L)上，30°C下培養(yǎng)3-4d，選取圓形、透明 的大型菌落，進行平板劃線純化，反復(fù)進行2-3次，直到獲得純培養(yǎng)。將上述獲得純化的細 菌種子液按5%的接種量接種到250mL復(fù)篩培養(yǎng)基(蔗糖10g，MgS04 ? 7H20 0. 5g，CaC03lg， NaClO.Olg，（NH4)2S04l.Og，酵母膏 0.5g，鉀長石粉 10g，去離子水 1.0L)中，30°C下、180 rmin1搖瓶培養(yǎng)7d，設(shè)等量滅活種子液的對照處理，通過用火焰光度計法測量發(fā)酵液中 速效鉀的相對增加率來確定解鉀菌的解鉀能力強弱。選取解鉀能力最強的一種解鉀菌(結(jié) 合其菌落形態(tài)特征和16SrDNA序列分析初步鑒定為類芽孢桿菌屬）進行下一步的培養(yǎng)， 通過單因素優(yōu)化實驗，確定擴大培養(yǎng)基的碳源為麥芽糖，濃度為1% ;氮源為蛋白胨，濃度為 0. 2% ;無機鹽為磷酸氫二鉀，濃度為0. 05% ;接種量為7% ;培養(yǎng)溫度為30°C;初始pH為7. 5 ; 培養(yǎng)時間為48h制得解鉀菌培養(yǎng)液；取55mL解鉀菌擴大培養(yǎng)液備用。
[0016] 步驟2)稱取20g硼砂溶于1000mL蒸餾水中，攪拌，完全溶解后制得交聯(lián)劑，倒入 噴壺備用。
[0017] 步驟3)稱取10g聚乙烯醇和10g淀粉加入到1000mL蒸餾水中，水浴加熱至90°C 并以300r/min的速度攪拌25min制得粘結(jié)劑；待聚乙稀醇與淀粉完全溶解后冷卻倒入噴 壺備用。
[0018] 步驟4)稱取600g粉煤灰和100g聚乙烯醇投入高速混合機混合均勻后制得包膜 材料備用。
[0019] 步驟5)稱取2000g硫酸鉀投入旋轉(zhuǎn)造粒機，開啟旋轉(zhuǎn)造粒機，噴灑粘結(jié)劑，在硫酸 鉀形成粒狀后持續(xù)噴灑粘結(jié)劑和交聯(lián)劑至粒狀肥表面充分濕潤，在粒狀肥芯粒徑為2-3_ 時開始加入包膜材料，繼續(xù)噴灑粘結(jié)劑、交聯(lián)劑和解鉀菌培養(yǎng)液，重復(fù)操作，在肥料粒徑為 3-5_時即得生物緩釋鉀肥半成品。
[0020] 6)將半成品投入鼓風(fēng)烘箱里在40 °C下干燥24h即得生物緩釋鉀肥。
[0021] (粘結(jié)劑為聚乙烯醇和淀粉各50%的復(fù)配溶液且濃度為2%，占肥料總重量的 〇. 73% ;交聯(lián)劑為硼砂且濃度為2%，占肥料總重量的0. 73% ;包膜材料重量為肥料總重量的 25%，包膜材料中有機成分與無機成分的重量比為14 :86 ;使用解鉀菌培養(yǎng)液是肥料總重量 的2%) 實施例2 步聚1)取實施例1中最終獲得的解鉀菌培養(yǎng)液220mL備用。
[0022] 步聚2)稱取30g硼砂溶于1000mL蒸餾水中，攪拌，完全溶解后制得交聯(lián)劑溶液倒 入噴壺備用。
[0023] 步聚3)稱取40g聚乙稀醇和40g淀粉加入到1000mL蒸餾水中，水浴加熱至90°C 并以300r/min的速度攪拌25min;待聚乙稀醇與淀粉完全溶解后制得粘結(jié)劑溶液，冷卻倒 入噴壺備用。
[0024] 步聚4)稱取1500g粉煤灰和100g聚乙烯醇投入高速混合機混合均勻后制得包膜 材料備用。
[0025] 步聚5)稱取2000g硫酸鉀投入旋轉(zhuǎn)造