一种抗旱型生物有机肥及其制备和施用方法与流程

本发明属于生物有机肥，具体涉及一种抗旱型生物有机肥及其制备和施用方法。

背景技术：

1、我国是水资源严重短缺的国家，干旱、半干旱地区约占国土面积的一半以上，是世界上21个贫水和最缺水的国家之一（柴方营.中国水资源产权配置与管理研究［d］.哈尔滨：东北农业大学，2006）。干旱严重影响农作物的生长和产量，资料显示，因干旱损失的粮食占各种自然灾害造成粮食损失的60%以上（齐述华，干旱监测遥感模型和中国干旱时空分析［d］.北京：中国科学院研究生院，2004.）。目前我国北方部分地区，水资源开发利用已经超过资源环境的承受能力，成为工业化和城市化发展的瓶颈。其中，大部分的淡水资源用于农业生产，因此发展节水农业是应对水资源危机的必由之路。而如何从改善土壤结构、增强土壤肥力和蓄水能力的角度出发以恢复土壤的整体生态功能是水土流失治理应着重研究的方向。

2、人工施肥是改善土壤结构与功能的重要措施，但传统复合肥肥效较低、有效期短。微生物土壤修复技术与物理、化学技术相比，具有廉价、高效、不易产生二次污染等特点。开发抗旱的微生物菌剂，通过施加菌剂改善土壤的理化性质及植物的抗逆性、促进植物生长，对于大面积干旱退化土壤的修复、提高水源涵养、治理水土流失、发展高效节水农业具有重要意义。

3、例如，中国专利申请cn201610606846.9，提供一种植物抗旱保水有机肥及其制备方法：包括有机肥包衣颗粒，所述有机肥包衣颗粒按重量份数计由780-820份有机肥颗粒以及180-220份用于包衣于有机肥颗粒表面的保水剂制成，所述有机肥颗粒由150-300份生物炭、1-5份微量元素、10-30份生物菌肥以及600-700份发酵的动物粪便制成。其选用生物炭、动物粪便发酵产物为有机肥主要成分，并填加微量元素及生物菌肥，作为保水剂廉价载体，将保水剂用于该有机肥的包衣，由此制成了一种植物抗旱保水有机肥。

4、例如，中国专利申请cn201510486486.9，涉及一种保水型腐植酸生物有机肥及制备方法，该有机肥原料是由风化煤、干羊粪、化学肥料、膨润土、保水剂和混合微生物菌剂，采用堆肥工艺、制粒工艺、喷雾吸附功能菌剂工艺及低温干燥工艺制成，该有机肥中的风化煤是利用煤矿废弃物，实现废弃物的再利用；能够改良土壤，同时提高作物产量、改善作物品质、提升作物抗旱能力。

5、然而目前的传统有机肥虽能改善土壤结构，但抗旱能力不足。现有技术中，保水剂（如聚丙烯酰胺）与微生物肥料的结合存在以下问题：保水剂与微生物活性不兼容，导致菌种存活率低；单一菌种功能有限，抗旱与促生效果不显著；制备工艺复杂，成本较高。

技术实现思路

1、本发明通过筛选特定功能微生物菌群、优化保水剂配方及发酵工艺，解决了现有技术中存在的问题。

2、为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种抗旱型生物有机肥，包括有机组分、抗旱微生物和活性增效剂，三者质量比为70：1：（0.5-1）；所述抗旱微生物包括旱生红曲霉、巨大芽孢杆菌和尼阿布芽孢杆菌，三者体积比为1:1:1。

4、进一步的，所述有机组分按照质量百分比包括棕榈粕30-35%、风化煤10-20%、虾壳粉10-20%、硅藻土5-10%，余量为腐植酸，总质量为100%。

5、进一步的，所述旱生红曲霉（ monascus eremophilus）的菌株编号为cgmccno.3.18022，购自中国普通微生物保藏管理中心，原始保藏日期为2016年6月1日；所述尼阿布芽孢杆菌（ bacillus niabensis）的菌株编号为cgmcc no.1.16140，购自中国普通微生物保藏管理中心，原始保藏日期为2017年3月20日。本发明使用的旱生红曲霉和尼阿布芽孢杆菌均购自中国普通微生物保藏管理中心，可通过公开渠道购买，无需进行重复生物保藏。

6、所述巨大芽孢杆菌的保藏编号为cgmcc no.27125，保藏于中国普通微生物保藏管理中心，保藏日期为2023年6月16日，保藏地址：中国北京。该菌株由他人分离并保藏于中国普通微生物保藏管理中心，使用菌株由临沂大学史晓伟老师赠送。

7、更进一步的，所述抗旱微生物的制备方法为：

8、(1)将旱生红曲霉接种到pda培养基上，25-28℃培养5-7天，直至菌落形成，挑取孢子悬浮于无菌水中，制成孢子悬液，孢子悬液浓度为108-109cfu/ml；

9、(2)将巨大芽孢杆菌和尼阿布芽孢杆菌分别接种到lb培养基中，25-30℃摇床培养40-48小时，离心收集菌体，用无菌水重悬，制成活菌浓度均为108-109cfu/ml的两种菌悬液；

10、(3)将玉米粉、豆粕和麸皮按质量比6:3:1混合，调节含水量至50%-60%，ph值调至6.5-7.5，将混合基质121℃高温灭菌20分钟，冷却至室温备用，得到发酵基质；

11、(4)将旱生红曲霉孢子悬液、巨大芽孢杆菌菌悬液和尼阿布芽孢杆菌菌悬液按体积比1:1:1混合；将混合菌液接种到发酵基质中，接种量为5%-10%w/w；将接种后的基质放入发酵罐中，控制温度在28-30℃，通气量保持在0.5-1.0vvm，搅拌速度100-150rpm，发酵5-7天；

12、(5)发酵结束后，将发酵产物在40-50℃下干燥至含水量低于10%；将干燥后的产物粉碎，过80-100目筛，得到抗旱微生物。

13、进一步的，所述活性增效剂为糖蜜、海藻提取物和羧甲基纤维素按照质量比3:1:0.5。

14、一种抗旱型生物有机肥的制备方法，包括以下制备步骤：

15、(1)制备抗旱微生物；

16、(2)棕榈粕预处理：将棕榈粕粉碎至80目，用质量浓度为15%柠檬酸溶液调节ph至5.5，60℃水解4小时，降温后加入棕榈粕质量0.3%的纤维素酶、0.1%的木聚糖酶，50℃酶解12小时，灭活后脱水至含水量40%；

17、(3)风化煤活化：将风化煤和虾壳粉混合，通入臭氧（浓度30mg/l）处理2小时，氧化解除表面钝化层，50mpa高压均质机处理，粒径达微米级；

18、(4)有机肥制备：将硅藻土和腐植酸混合均匀，加入预处理后的棕榈粕以及活化后的风化煤，混合均匀，继续加入抗旱微生物，调节含水量至50-60%，ph值至6.0-7.0，发酵15-20天，干燥至含水量低于15%，粉碎过筛，加入活性增效剂，喷入质量浓度为4%壳聚糖溶液造粒得到粒径为2-3mm的颗粒，最后在25-30℃、湿度60%环境下静置72小时，得到成品。

19、一种抗旱型生物有机肥的施用方法，在播种前将肥料均匀撒施于土壤表面，翻耕深度10-15cm，用量为每亩30-50kg。

20、有益效果：

21、（1）本发明筛选三株高效的微生物菌株组成功能菌株，一方面实现土壤水分以及结构的有效条件，另一方面提升作物抗性。其中旱生红曲霉嫩能够分泌赤霉酸与胞外多糖，促进植物根系扩展并增强渗透调节能力，同时可以刺激其他微生物活性的提升；所筛选的巨大芽孢杆菌高产γ聚谷氨酸，γ-pga分子链中含大量羧基与羟基，可吸附自身重量500倍以上的水分，形成稳定的“水凝胶网络”，在干旱条件下缓慢释放水；同时，与有机质（腐植酸、棕榈粕）结合形成有机-无机复合体，延缓有机质分解速率，提升缓释性能，肥料有效期延长。另外，本发明经过两次发酵，微生物活性物质得到充分积累，在施入土壤后可以高效快速的发挥调节所用，显著提高土壤保水能力和作物抗旱性，促进根系生长。所选尼阿布芽孢杆菌产生的生物活性物质，如acc脱氨酶等，可以抑制乙烯积累，缓解干旱胁迫对根系的损伤。同时可以刺激巨大芽孢杆菌活性，形成协同效应，进一步优化土壤微环境，增强作物抗逆性；三株功能菌株协同作用，在对土壤结构进行有效调节的同时，提升作物抗性，促进生长。

22、（2）其次，添加有机营养物质，棕榈粕经预处理后释放小分子有机物，为微生物提供碳源；风化煤和腐植酸富含腐殖质，结合硅藻土的微孔结构，可增强土壤团聚体稳定性，提升孔隙度及持水能力。棕榈粕、风化煤等农业和工业副产物的高效利用，降低原料成本。同时实现废弃物减量化应用；

23、（3）再次，添加糖蜜、海藻提取物和羧甲基纤维素为增效剂成分，协糖蜜与羧甲基纤维素形成亲水凝胶网络，结合海藻提取物的天然多糖，可吸附并缓慢释放水分，缓解干旱胁迫下土壤水分流失；

24、（4）最后，采用壳聚糖包膜造粒技术，形成缓释微环境，进一步延长肥料有效期；综上，本发明整体工艺通过多维度协同机制，解决了传统保水剂与微生物活性冲突、单一菌种功能局限等问题，并且调节土壤活性，提升土壤生态活性，为干旱区土壤修复与节水农业提供了高效、低成本的解决方案。