一种麦饭石基微生物菌复合肥料及其制备方法与流程

1.本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种麦饭石基微生物菌复合肥料及其制备方法。


背景技术：

2.麦饭石是我国古老的矿物质，长久以来作为重要，可以治疗皮肤生疮，在《本草纲目》、《外科精要》中都有记载。目前麦饭石主要是作为外用药物治疗皮肤病疮，目前也有作为饮料，食物餐具的新的应用。近年来，基于麦饭石的土壤肥料研究较多，多作为肥料的载体，麦饭石来源丰富，价格便宜，含有丰富的k、fe、na、ca、mg、p常量元素和se、zn、cu、bi、等微量元素，对植物生长具有促进作用，而且其具有较好的微量元素溶出性，适合作为肥料使用，文献报道对水稻、小麦、玉米有明显的增产作用。而且麦饭石作为肥料，其含有多种元素，解决了单一元素施肥导致的缺素症，买房时作为一种全面的废料营养来源，而且物美价廉，是新型肥料的非常具有开发潜力的矿物质。但是麦饭石作为肥料的缺缺是部分元素的溶出较慢，不能被作物有效吸收。因此往往将麦饭石和能够分解麦饭石的微生物一起配制为复合肥料。比如专利cn104876688a，cn114436711a，cn113831182a，cn113387758a，cn110172003a、cn104876763a中所披露的肥料。虽然加入胶冻样芽孢杆菌对麦饭石的分解有一定促进作用，但是麦饭石中的si元素，在农田的条件下难以溶出被作物利用，特别是对于水稻、小麦类作物等需要一定硅作为营养元素的作物，特别是水稻，硅是其主要组成部分，其茎秆和稻谷吸收硅元素的量达到30kg/亩以上，目前种植水稻，小麦都需要额外施加一定量硅肥达到增产目的，基于麦饭石的复合肥料还不能完全发挥功效。
3.专利cn102093114a公开了一种麦饭石多元硅肥及其制备方法，为了提高麦饭石中硅的利用率，该专利将麦饭石粉碎至180目，添加碳酸钠，在700-800℃煅烧，使麦饭石中硅溶出度提高。虽然该专利没有写明机理，猜测是在煅烧过程中是硅和碳酸钠形成了硅酸盐，进而提高了硅的利用率。但是在煅烧过程中，会存在其他营养成分被破坏的现象。类似地，专利cn104761332a公开了一种麦饭石水溶矿物硅肥，其实将麦饭石矿物粉和氢氧化物在1200-2000℃煅烧，得到麦饭石硅酸盐，加水溶化即得麦饭石水溶性矿物硅肥。同样，该专利是采用更强的碱，更高的煅烧温度，形成了更多的硅酸盐，但是也可能造成其他营养元素的流失或者破坏。对于基于麦饭石的硅肥，不应仅看硅的溶出度是否提高作为指标，作物对于硅的吸收是复杂多样的，仅提高硅的溶出度，也即形成可溶性硅酸盐的形式，未必能有效提高作物的亩产量。晶态的硅元素在土壤中难以被作物吸收，作为肥料的有效硅主要是指单硅酸和能够转化为单硅酸的多硅酸，交换态硅，胶态硅，无定型硅等，上述有效硅的成分在土壤中根据不同土壤的地质、水利、ph条件等，保持一种动态平衡。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中基于麦饭石矿物质的复合肥，对麦饭石中有益的作物营养元素利用率还不够高，特别是si元素利用率偏低的缺陷，本发明提出了一种麦饭石基微生物
菌复合肥料，利用。
5.本发明通过以下技术方案实现上述目的：
6.一种麦饭石基微生物菌复合肥料，包括以下质量份的原料：50-65份活化改性麦饭石，有机质20-40份，化肥8-15份，0.5-2份复合菌剂，腐殖酸2-3份；所述活化改性麦饭石是麦饭石经过球磨，微波处理后，加入碱性活化剂进行煅烧得到。
7.进一步地，所述活化麦饭石是将麦饭石球磨，使得麦饭石的d50在4-7μm，经过微波处理后加入麦饭石质量4-6wt％的活化剂，在370-410℃，预烧8-10h，升温至620-680℃，煅烧10-15h，即得。经过上述活化处理的麦饭石。经过本发明活化处理的麦饭石，首先和粉煤灰在相对温度下进行预烧，再在相对高温进行煅烧，最后进行微波处理，麦饭石结构变得疏松，含有更多无定型的非晶态物质，在粉煤灰存在下低温预烧能够是麦饭石中牢固的si-o键和al-o键破坏，有利于产生无序状态的非晶态相，之后高温煅烧和微波条件下伴随着结构膨胀，产生多可溶物，达到使麦饭石的营养元素，特别是硅元素的活化的目的。
8.进一步地，所述微波处理是频率在3500-4500hz，微波功率120-170w，微波处理时间3-5h。微波功率越高，处理时间越长，约有利于麦饭石的活化，但是微波功率和处理时间不宜过高，一方面浪费能源，另一方面，也会对麦饭石产生一些不可预期的转变，反而不利于肥料的增产效果。
9.进一步地，所述碱性活化剂为含金属的碱性物质，金属为k，na，ca中的至少一种，碱性物质为金属的氢氧化物，氧化物，碳酸盐，碳酸氢盐中的至少一种；比如所述活化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、熟石灰、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、生石灰、氧化钠、氧化钾中的至少一种。优选地，所述活化剂为生石灰和k2co3按照质量比6-9：1的复配。
10.经过微波处理后，麦饭石中的si-o键能变弱，容易在活化剂存在下发生向无定型硅的转变。活化剂中的生石灰和碳酸钾都能在预热过程中参与和麦饭石中硅元素的转变，两者配合能够达到最佳效果，k2co3的存在还能提高活化改性麦饭石中的k元素含量，减少化肥中钾肥的使用。
11.本发明麦饭石经过活化后，有效硅含量从2-3％提高到10％以上。有效硅是单硅酸以及呈分子、离子状态的各类能够转化为单硅酸的含硅物质的总和，有效硅能够溶解再水中被作物吸收利用。
12.进一步地，所述复合菌剂的规格为50
×
10
9-200
×
109cfu/g，包括解淀粉芽孢杆菌，胶冻样芽孢杆菌和黑曲霉；优选地，解淀粉芽孢杆菌，胶冻样芽孢杆菌和黑曲霉的的质量比为2.0-3.5：1-1.6：0.6-0.9。发明人发现，包括上述比例复配的解淀粉芽孢杆菌，胶冻样芽孢杆菌和黑曲霉复合菌剂，能够有效对麦饭石中各营养元素进行溶出，便于农作物利用。上述复合菌剂除了能有效促进麦饭石营养元素的溶出，还各自有各自的功效。解淀粉芽孢杆菌通过生物固氮，溶磷、溶钾，提高团氮、磷、钾的利用，改善土壤生物菌落；而且解淀粉芽孢杆菌是典型的织物促生菌，能够分泌抗菌戴白，酶和多肽等活性物质，促进只剩生长，促进织物获取养分达到增产目的；而且有报道解淀粉芽孢杆菌对多种织物病原菌具有抑制作用。胶冻样类芽胞杆菌和解淀粉芽孢杆菌一样，也具有固氮、溶磷的能力，但胶冻样类芽胞杆菌对磷钾矿物有更为出色的分解能力，对麦饭石中的钾元素具有很好的利用效用。黑曲霉在生长过程中，会产生草酸、柠檬酸等有机酸和植酸酶等多种酶，是一种具有优异解磷菌，使有机磷和无机磷被农作物吸收，而且黑曲霉发酵过程中产生大量的有益代谢物，使土
壤达到生态平衡。解淀粉芽孢杆菌，胶冻样芽孢杆菌和黑曲霉在农作物复合肥中已经有广泛应用，发明人发现，将上述三种微生物菌剂按照一定比例的混合，和麦饭石一起使用，能够达到最佳的对水稻的增产目的。说明三种菌各自发挥优势，还能互补各自的劣势，配合共同作用产生了协同复配的效果。
13.更进一步地，所述复合菌剂还包括苏云金芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌中的至少一种。解淀粉芽孢杆菌，胶冻样芽孢杆菌，黑曲霉，苏云金芽孢杆菌和多粘芽孢杆菌的质量比为2.0-3.5：1-1.6：0.6-0.9：0.5-0.8：0.3-0.6。苏云金芽孢杆菌具有很好的防止虫害的作用，并且田间持效期长，和常规化学类杀虫剂相比，苏云金芽孢杆菌作为微生物菌剂，对环境、土壤、水源一级人和牲畜都没有毒副作用，农产品也不会有残留，符合现代绿色有机农产品的理念；多粘芽孢杆菌对枯萎病等病害有很好的杀灭作用。枯草芽孢杆菌具有很好的固氮能力，巨大芽孢杆菌具有较好的解磷能力，能够进一步补充复合菌剂的功效。
14.进一步地，所述腐殖酸选自黄腐酸、棕腐酸、黑腐酸中的至少一种。
15.进一步地，所述有机质为豆粕，食品厂下角料，动物粪便，农作物秸秆、稻壳、麸皮中的至少一种。
16.进一步地，所述化肥为n，p，k元素按照n：p2o5：k2o质量10：4-7：0-3的配比进行，化肥的选择为本领域所熟知，比如n肥选自尿素、硝酸铵，p肥选自磷酸铵，k肥选自氯化钾，硫酸钾，磷酸一氢钾，磷酸二氢钾，硝酸钾。本发明所用化肥中，k的比例可以稍低，是因为麦饭石k元素含量大，同时胶冻样类芽胞杆菌具有优异的解k能力，因此k肥比例可以比常规化肥稍低。
17.本发明还提供了了所述麦饭石基微生物菌复合肥料的制备方法，包括以下步骤：
18.(s1)将活化改性麦饭石和复合菌剂混合均匀，得到负载复合菌剂的麦饭石粉料；
19.(s2)将化肥、有机质、腐殖酸混合均匀，造粒，筛分，烘干冷却后，加入步骤(s1)所得麦饭石粉料，混合均匀，即得。
20.相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：
21.一、本发明通过对麦饭石的活化改性，以及复合菌和麦饭石的搭配，提高了麦饭石中营养元素的利用率，特别是麦饭石中硅元素的利用，非常适合对硅元素需要比较旺盛的水稻、小麦作用。
22.二、本发明麦饭石基微生物菌复合肥料的原料都来自于商业途径，价廉易得，对水稻、小麦等作物能够起到很好的增产效果。
具体实施方式
23.下面通过实施例对本技术进行进一步的阐述。
24.本发明实施例中所述“份”，若无特别说明，均为质量份，所述“％”若无特别说明，均为质量百分比。
25.麦饭石市购，主要包括以下成分：sio2(64.5％)，al2o3(15.7％)，k2o(4.7％)，na2o(2.4％)，cao(2.1％)，mg(2.8％)，fe2o3(1.7％)，ti2o(0.3％)，p
x
oy(磷氧化合物0.4％)。
26.生石灰市购，325目，cao含量在93.6％，mgo含量在4.2％。
27.解淀粉芽孢杆菌(bacillus amyloliquefaciens)，保藏编号为cgmcc no.9847，规
格60
×
109cfu/g，胶冻样类芽胞杆菌(paenibacillus mucilaginosus)高产菌株，cctcc m2014321，规格100
×
109cfu/g采购自武汉科诺、苏云金芽孢杆菌(bacillus thuringiensis)，规格100
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109cfu/g)、多粘芽孢杆菌(paenibacillus polymyxa)，规格50
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109cfu/g采购北辰生物；黑曲霉(aspergillus niger)，规格50
×
109cfu/g采购自由中粮生物化学(安徽)股份有限公司。
28.有效硅含量测试：采用分光光度法进行测试，具体是取1g样品于250ml具塞瓶中，加入ph为5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液50ml，在50℃下恒温搅拌5h，过滤，取滤液5ml至锥形瓶，加入0.3m硫酸和10％钼酸铵溶液各5ml，混合后室温保持5min，加入10ml5％草酸和5ml 5％硫酸亚铁铵，显色30min，在分光光度计上在640nm测试吸光度，根据标准曲线计算si的浓度。标准曲线是在100ml的比色管中分别加入0.5m硅酸钠标准溶液0.1、0.2、0.5、1、2、3、4、5ml，再加入ph为5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液50ml，加入0.3m硫酸和10wt％钼酸铵溶液各3ml，超声震荡2min，加入2ml 5％草酸和2ml 5％硫酸亚铁溶液，用去离子水稀释至比色管刻度(100ml)，摇匀，静置30min，以去离子水作为参比，在640nm处测试吸光度，建立标准曲线。
29.进过测试，本发明麦饭石改性前有效硅含量为2.42wt％。
30.制备例1
31.取100份麦饭石经过球磨，使麦饭石颗粒的d50约4μm，在3500hz，微波功率120w进行微波处理3h后，加入4份活化剂(生石灰和碳酸钾按照质量比9：1的混合物)，混合均匀，放置入煅烧炉中，在370℃下预烧10h，之后升温至620℃，煅烧15h，得活化改性麦饭石1，经过测试，制备例1制得的活化改性麦饭石1有效硅含量为11.4％。
32.制备例2
33.取100份麦饭石经过球磨，使麦饭石颗粒的d50约7μm，在4500hz，微波功率170w进行微波处理5h后，加入6份活化剂(生石灰和碳酸钾按照质量比6：1的混合物)，混合均匀，放置入煅烧炉中，在410℃下预烧8h，之后升温至680℃，煅烧10h，得活化改性麦饭石2，经过测试，制备例2制得的活化改性麦饭石2有效硅含量为11.9％。
34.制备例3
35.其他条件与操作和制备例1相同，区别是活化剂用量为3份。经过测试，制备例3制得活化改性麦饭石3的有效硅含量为10.2％。
36.制备例4
37.其他条件与操作和制备例1相同，区别是活化剂用量为8份。经过测试，制备例4制得活化改性麦饭石4的有效硅含量为12.2％。
38.制备例5
39.其他条件与操作和制备例1相同，区别是活化剂为4份碳酸钾。经过测试，制备例5制得活化改性麦饭石5的有效硅含量为7.6％。
40.制备例6
41.其他条件与操作和制备例1相同，区别是活化剂用量为4份生石灰。经过测试，制备例6制得活化改性麦饭石6的有效硅含量为13.6％。
42.制备例7
43.其他条件与操作和制备例1相同，区别是麦饭石不经过球磨，而是经过研磨，过500目筛得到。经过测试，制备例7制得活化改性麦饭石7的有效硅含量为8.9％。
44.制备例8
45.其他条件与操作和制备例1相同，区别是加入4份活化剂后，混合均匀，直接升温至680℃进行煅烧15h，即取消了410℃的预烧阶段。经过测试，制备例8制得活化改性麦饭石8的有效硅含量为10.8％。
46.对比例制备例1
47.其他条件与操作和制备例1相同，区别是麦饭石经过球磨后，没有经过微波处理，而是直接加入活化剂进行预烧和煅烧。对比例制备例1得到活化改性麦饭石9，经过测试，其有效硅含量为7.8％。
48.实施例1
49.(s1)将65份制备例1所得活化改性麦饭石1，和3.5份复合菌剂(解淀粉芽孢杆菌，胶冻样芽孢杆菌，黑曲霉，苏云金芽孢杆菌和多粘芽孢杆菌按照质量比2：1.6：0.9：0.5：0.3)混合均匀，得到负载复合菌剂的麦饭石粉料；
50.(s2)将10份化肥(尿素，过磷酸钙，氯化钾按照n：p2o5：k2o＝10:6:2)，加入30份豆粕，2份黄腐酸，混合均匀，造粒，筛分，烘干冷却后，加入步骤(s1)所得麦饭石粉料，混合均匀，包装得到麦饭石基微生物菌复合肥料。
51.实施例2-8
52.其他条件和操作和实施例1相同，区别在于步骤(s1)中的活化改性麦饭石1分别替换为制备例2-8制得的活化改性麦饭石2-8。
53.对比例1
54.其他条件和操作和实施例1相同，区别在于步骤(s1)中，复合菌剂为胶冻样芽孢杆菌，黑曲霉，苏云金芽孢杆菌和多粘芽孢杆菌按照质量比1.6：0.9：0.5：0.3的混合菌剂，即不加入解淀粉芽孢杆菌。
55.对比例2
56.其他条件和操作和实施例1相同，区别在于步骤(s1)中，复合菌剂为解淀粉芽孢杆菌，黑曲霉，苏云金芽孢杆菌和多粘芽孢杆菌按照质量比2：0.9：0.5：0.3的混合菌剂，即不加入胶冻样芽孢杆菌。
57.对比例3
58.其他条件和操作和实施例1相同，区别在于步骤(s1)中，复合菌剂为解淀粉芽孢杆菌，胶冻样芽孢杆菌，苏云金芽孢杆菌和多粘芽孢杆菌按照质量比2：1.6：0.5：0.3的混合菌剂，即不加入黑曲霉。
59.对比例4
60.其他条件和操作和实施例1相同，区别在于步骤(s1)中，活化改性麦饭石1替换为相同d50的麦饭石，即麦饭石没有经过改性。
61.对比例5
62.其他条件和操作和实施例1相同，区别在于步骤(s1)中，活化改性麦饭石1替换为对比制备例1得到的活化改性麦饭石9。
63.应用例
64.2022年汉中洋县进行水稻田间试验，试验品种为籼稻d两优丰占，4月10号播种，5月20日移栽。亩有效穗17万。
65.分别对本实发明实例1、2、4、6、8；对比例1-5进行试验。试验设三组处理，分别为：处理一、清水对照；处理二、常规施肥；处理三、常规施肥减量加本发明实例所制得麦饭石基微生物菌复合肥料20kg/亩，其它管理措施都一致。(所谓常规施肥是指移载时碳铵50kg/亩，中途追肥一次尿素10kg/亩；减量施肥就是指碳铵用30kg/亩，中途追肥一次尿素10kg/亩)，9月15日收获测产。结果如下表1：
66.表1水稻增产数据比较
[0067][0068][0069]
通过表1的水稻增产数据比较可以看出，本发明麦饭石基微生物菌复合肥料能够有效对水稻增产，增产率相对于清水对照达到60％以上，优选实施例在80％左右；相对于常规施肥，增产率也达到30％以上，优选实施例接近50％。充分说明本发明提供的麦饭石基微生物菌复合肥料，能够有效对水稻增产。
[0070]
实施例6采用单一的生石灰作为活化剂，生石灰碱性较强，虽然实施例6经过生石灰活化处理后，有效硅的含量最高，但是水稻增产率并不如实施例1。一方面可能是由于生石灰碱性较强，活化处理时破坏了麦饭石部分其他有益元素的存在形式。对比例1-3的复合菌剂分别取消了解淀粉芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和黑曲霉，发现复合肥对水稻的增产率明显下降，说明这三种菌在复合肥料中存在协同配合的作用，彼此复配，才能有效完成对麦饭石中有益元素的分解便于植物吸收，而且解淀粉芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和黑曲霉本身也有一定的固氮，改善土壤菌落的作用，其按照一定比例复配的混合菌剂能够最大效力发挥其作用，完成对水稻的增产作用。对比例4麦饭石没有经过改性，在田间实验中，其营养元素难以被作物吸收利用，对水稻基本增产作用非常有限，甚至由于减少了常规施肥的用量，相比于常规施肥，水稻亩产量还出现了负增长。对比例5所用麦饭石没有经过微波处理，其有效硅含量低，也难以充分发挥麦饭石的作用。