本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)、林業(yè)和園藝生產(chǎn)肥料和土壤改良劑領域，具體是一種兼具土壤改良作用和有機肥料功能的混合物。
背景技術：
有機肥料和土壤改良劑在提高作物產(chǎn)量方面都具有重要的作用，尤其在其中含有充足的硝酸鹽、磷和鉀化合物的情況下效果更明顯。然而普通化肥存在一個較大的缺點：容易被雨水淋失，導致傳統(tǒng)化肥中有很大一部分通過水分滲透進入土壤深層，最終對周圍的水和環(huán)境造成污染。
微生物群落均衡的健康土壤環(huán)境是成功培育植物的重要前提，但是過度的使用化學農(nóng)藥、化肥和其他化學物質，單一的種植模式，錯誤的耕作開墾方式和不利的氣候條件都會導致土壤微生物群落在很長一段時間內出現(xiàn)不均衡現(xiàn)象，可能會引起土壤中致病微生物的爆發(fā)性生長，使植物發(fā)生嚴重的病害，最終降低作物的產(chǎn)量和品質以及適用性和貯存性。
集生態(tài)與綜合于一體的現(xiàn)在農(nóng)業(yè)種植方式，在化學農(nóng)藥的使用和種植計劃的制定時需要將以上情況考慮在內，當微生物群落的數(shù)量和活性降低時，我們需要用其他的方式來激活它們，除了向土壤中注入有益微生物種群，這種已經(jīng)研究了很多年的方法外，通過提高土壤中腐植酸的含量，向土壤中添加有機肥料或微生物生長所需的營養(yǎng)物質來改善土壤中微生物群落的平衡也是非常重要的。植物的營養(yǎng)均衡不僅會受到氣候因素的影響，同時土壤條件和種植方式的特殊化對其影響也是非常重要的，并且在一定程度上已經(jīng)超出了現(xiàn)有技術發(fā)展水平的影響。肥料中的亞磷酸鹽和基于亞甲基脲水平的緩釋硝酸鹽類肥料均起到重要作用。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種兼具土壤改良作用和有機肥料功能的混合物，這種混合物可替代有機肥料和土壤改良劑，而且兼具廉價性和普遍性于一體，且其微生物可以控制硝酸鹽的還原速率。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
一種兼具土壤改良作用和有機肥料功能的混合物，其特征在于包括以下組分：芽孢桿菌、無機亞磷酸鹽和亞甲基脲中的兩種或三種。
作為優(yōu)選，所述的芽孢桿菌包括枯草芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌菌株。
作為優(yōu)選，所述的芽孢桿菌包括枯草芽孢桿菌FZB24(注冊編號.DSM-ID 96-2)和解淀粉芽孢桿菌FZB 42(注冊編號.DSM-ID03-1506)。
作為優(yōu)選，所述無機亞磷酸鹽是堿性鹽或堿土金屬鹽。
作為優(yōu)選，所述無機亞磷酸鹽是亞磷酸銨。
作為優(yōu)選，所述亞甲基脲是尿素和甲醛的混合冷凝縮合物。
作為優(yōu)選，所述亞甲基脲是固態(tài)尿素和甲醛的混合冷凝縮合物；
作為優(yōu)選，所述亞甲基脲是液態(tài)尿素和甲醛的混合冷凝縮合物；
作為優(yōu)選，所述亞甲基脲包括5–10份固態(tài)尿素和甲醛的混合冷凝物和2–5份液態(tài)尿素和甲醛的混合冷凝物。
作為優(yōu)選，所述的兼具土壤改良作用和有機肥料功能的混合物包括以下組分：芽孢桿菌30-60份，無機亞磷酸鹽20-60份，亞甲基脲10-30份；
優(yōu)選的，所述兼具土壤改良作用和有機肥料功能的混合物包括以下組分：芽孢桿菌20-80份，亞磷酸銨10-60份；
優(yōu)選的，所述兼具土壤改良作用和有機肥料功能的混合物包括以下組分：芽孢桿菌20-80份，亞甲基脲20-80份；
優(yōu)選的，所述兼具土壤改良作用和有機肥料功能的混合物包括以下組分：亞磷酸銨10-80份，亞甲基脲20-80份。
作為優(yōu)選，所述的兼具土壤改良作用和有機肥料功能的混合物還包括以下組分：檸檬酸、亞氨基二琥珀酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸顆粒、粘附劑中的一種或多種；優(yōu)選的，所述微量元素包括硼、銅、鐵、錳、鉬、鋅中的一種或多種。
作為優(yōu)選，制備所述混合材料時，需要先充分混勻無機亞磷酸鹽和亞甲基脲，然后再加入培養(yǎng)好的芽孢桿菌，所需芽孢桿菌、無機亞磷酸鹽和亞甲基脲在同等條件下進行混合；優(yōu)選的，所述混合材料可以制成懸浮液、粉末或顆粒。
上述的兼具土壤改良作用和有機肥料功能的混合物在作為有機肥料和土壤改良劑方面的應用。
所用的亞甲基脲(甲醛脲)是尿素和甲醛的冷凝縮合物，由不同長度分子鏈的不同亞甲基脲分子組成，這些分子鏈的溶解度直接影響到硝酸鹽的釋放速率。硝酸鹽的脫聚合和礦化釋放是通過微生物的活動實現(xiàn)的，這一過程主要受微生物的數(shù)量、微生物在土壤中的活性以及土壤溫度的影響，土壤濕度對其影響很小，而pH值和晶粒尺寸對其幾乎沒有任何影響。所有包含在亞甲基脲中的碳(約15％)在分解代謝過程中被土壤中的微生物利用，因此在植物生長初期以及整個生育期內都能使土壤中微生物保持較高的活性。
已知的含有無機亞磷酸鹽的肥料，如PHOS 60(全氮含量10％，存在于無機亞磷酸鹽中的P2O548％)和PhosFung(全氮含量10％，存在于無機亞磷酸鹽中的水溶性P2O527％，水溶性K2O 18％)。
本發(fā)明的有益效果
(1)本發(fā)明提供了一種兼具土壤改良作用和有機肥料功能的混合材料，這種混合材料可替代有機肥料和土壤改良劑，而且兼具廉價性和普遍性于一體，且其微生物可以控制硝酸鹽的還原速率。
(2)本發(fā)明的主要特征體現(xiàn)在其原料組成包括芽孢桿菌、無機亞磷酸鹽和亞甲基脲，將礦物肥料和芽孢桿菌菌株進行結合，并且它的功能不僅僅體現(xiàn)在各部分單一功能的加和作用，而且體現(xiàn)在相互間的協(xié)同作用。在本發(fā)明中無機亞磷酸鹽和亞甲基脲作為礦物肥的供體，枯草芽孢桿菌以及解淀粉芽孢桿菌作為芽孢桿菌菌株的供應體。
(3)本發(fā)明所用原料無機亞磷酸鹽具有很高的水溶性，從而能夠很快的被植物根系吸收，在植物體內由亞磷酸鹽轉化為磷酸鹽，由于亞磷酸鹽具有復雜的工作機制，因此與其他的藥品或系統(tǒng)(化學)活化劑相比，顯著降低了其在耐藥致病菌發(fā)展上的應用機會，但該物質具有很好的毒理學評價以及生態(tài)學特征，亞磷酸鹽在土壤中被氧化為磷酸鹽，被重新整合后迅速進入自然循環(huán)；
(4)本發(fā)明所用原料亞甲基脲(尿素形式)是尿素和甲醛的冷凝縮合物，由不同長度分子鏈的不同亞甲基脲分子組成，這些分子鏈的溶解度直接影響到硝酸鹽的釋放速率。亞甲基脲(甲醛脲)來源于化學性質穩(wěn)定的尿素和甲醛的固體化合物，其礦化過作用主要是生物過程，因此大量的細菌和真菌能夠促使亞甲基脲發(fā)生礦化作用。亞甲基脲符合現(xiàn)在對硝酸鹽供應結構調整的需求，既能滿足作物生長的需求還能夠減少大量硝酸鹽類化合物隨水流的沖洗而進入地下水。已知的緩釋硝酸鹽肥料，如亞甲基脲Salozene39G，(整體硝酸鹽含量39％)和Salozene SC(整體硝酸鹽含量39％)。另外從亞甲基脲混合物中還研制出了含有其他礦物成分的肥料。
(5)由于向混合物中添加了芽孢桿菌，所以減緩了土壤中亞甲基脲釋放硝酸鹽的速率，因此使亞甲基脲轉化成可為植物提供營養(yǎng)的亞硝酸鹽類物質。桿菌產(chǎn)物的有效性基于與作物間多種復雜的相互作用：細菌進入植物根系后會形成一種生物膜，這種生物膜會在根系空間中與植物病原體發(fā)生競爭作用(如：鐮刀菌、絲核菌或輪枝菌)，利用沉淀在根系中的營養(yǎng)物質，堵塞沉降區(qū)，因此降低了植物病原體的浸染強度；芽孢桿菌產(chǎn)生的激素可以促進根的生長發(fā)育，因此促進了根系對營養(yǎng)的吸收，增強了植物的抗逆性(干旱/水澇/鹽害脅迫)和對土壤棲息病原體的耐受性；能夠形成多種不同的酶(例如，植酸酶)，這些酶可以維持植物吸收那些通常不易被植物吸收的營養(yǎng)成分(例如，含磷有機物)，并且這些物質的消化需要先通過微生物活動來實現(xiàn)，這可以改善作物的活力和提高作物產(chǎn)量；芽孢桿菌能夠誘導植物抵抗不同的植物病原物，從而減輕了病原體對植物的浸染；芽孢桿菌產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物是細菌抵抗土壤中競爭者和作為防御系統(tǒng)的一部分，這些代謝產(chǎn)物可有效的抵抗真菌和細菌，并能增強植物對病原體的防御機制。
具體實施方式
實施例1
稱取30.0份芽孢桿菌，21.0份亞磷酸銨，30.0份亞甲基脲，19.0份水，先將亞磷酸銨、亞甲基脲和水充分混合，然后再加入培養(yǎng)好的芽孢桿菌和添加劑進行混合，配成液體產(chǎn)品混合物。所述添加劑包括檸檬酸、亞氨基二琥珀酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸顆粒、粘附劑。所述微量元素包括硼、銅、鐵、錳、鉬、鋅。
所述的芽孢桿菌包括枯草芽孢桿菌FZB24(注冊編號.DSM-ID 96-2)和解淀粉芽孢桿菌FZB 42(注冊編號.DSM-ID03-1506)。
所述亞甲基脲是尿素和甲醛的混合冷凝縮合物。所述亞甲基脲包括5份固態(tài)尿素和甲醛的混合冷凝物，2份液態(tài)尿素和甲醛的混合冷凝物。
實施例2
稱取60.0份芽孢桿菌，21.0份亞磷酸銨，10.0份亞甲基脲，9.0份水，先將亞磷酸銨、亞甲基脲和水充分混合，然后再加入培養(yǎng)好的芽孢桿菌和添加劑進行混合，配成液體產(chǎn)品混合物。所述添加劑包括檸檬酸、亞氨基二琥珀酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸顆粒、粘附劑。所述微量元素包括硼、銅、鐵、錳、鉬、鋅。
所述的芽孢桿菌是枯草芽孢桿菌FZB24(注冊編號.DSM-ID 96-2)。
所述亞甲基脲是尿素和甲醛的混合冷凝縮合物。所述亞甲基脲包括10份固態(tài)尿素和甲醛的混合冷凝物，5份液態(tài)尿素和甲醛的混合冷凝物。
實施例3
稱取30.0份芽孢桿菌，45.0份亞磷酸銨，10.0份亞甲基脲，15.0份水，先將亞磷酸銨、亞甲基脲和水充分混合，然后再加入培養(yǎng)好的芽孢桿菌和添加劑進行混合，配成液體產(chǎn)品混合物。所述添加劑包括檸檬酸、亞氨基二琥珀酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸顆粒、粘附劑。所述微量元素包括硼、銅、鐵、錳、鉬、鋅。
所述的芽孢桿菌是解淀粉芽孢桿菌FZB 42(注冊編號.DSM-ID03-1506)。
實施例4
稱取80.0份芽孢桿菌，20.0份亞甲基脲，20.0份水，先將亞甲基脲和水加入水槽中充分混合，然后再加入培養(yǎng)好的芽孢桿菌和添加劑，配成液體產(chǎn)品混合物。所述添加劑包括亞氨基二琥珀酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸顆粒。所述微量元素包括硼、鐵、錳、鋅。
所述的芽孢桿菌包括40份枯草芽孢桿菌FZB24(注冊編號.DSM-ID 96-2)和40份解淀粉芽孢桿菌FZB 42(注冊編號.DSM-ID03-1506)。所述亞甲基脲是尿素和甲醛的混合冷凝縮合物。
實施例5
稱取80.0份亞磷酸銨，20.0份亞甲基脲，20.0份水，將亞磷酸銨、亞甲基脲、添加劑和水加入水槽中充分混合，配成液體產(chǎn)品混合物。所述添加劑包括微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸顆粒。所述微量元素包括硼、銅、鐵、錳、鉬、鋅。
實施例6
稱取40.0份芽孢桿菌，30.0份亞磷酸銨，20.0份亞甲基脲，和添加劑充分混合，然后將混合物料逐步加入到造粒盤中，進行造粒，得到顆粒狀混合物產(chǎn)品。所述添加劑包括檸檬酸、亞氨基二琥珀酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸顆粒、粘附劑。所述微量元素包括硼、鋅。
所述的芽孢桿菌包括10份枯草芽孢桿菌FZB24(注冊編號.DSM-ID 96-2)和30份解淀粉芽孢桿菌FZB 42(注冊編號.DSM-ID03-1506)。
實施例7
稱取30.0份芽孢桿菌，20.0份亞磷酸銨，30.0份亞甲基脲，先把芽孢桿菌干燥后，再與固體亞磷酸銨、固體亞甲基脲和添加劑混合制成粉末狀混合物產(chǎn)品。所述添加劑包括檸檬酸、亞氨基二琥珀酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸顆粒。所述微量元素包括硼、銅、鐵、錳、鉬、鋅。
所述的芽孢桿菌包括20份枯草芽孢桿菌FZB24(注冊編號.DSM-ID 96-2)和10份解淀粉芽孢桿菌FZB 42(注冊編號.DSM-ID03-1506)。
實施例8
稱取20.0份芽孢桿菌，60.0份亞磷酸銨，20.0份水，先將亞磷酸銨和水加入水槽中充分混合，然后再加入培養(yǎng)好的芽孢桿菌，配成液體產(chǎn)品混合物。所述添加劑包括檸檬酸、亞氨基二琥珀酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、微量元素、水解蛋白、海藻提取物、微小硅酸顆粒。所述微量元素包括硼、銅、鐵、錳、鉬、鋅。
所述的芽孢桿菌是解淀粉芽孢桿菌FZB 42(注冊編號.DSM-ID03-1506)。
實施例9本發(fā)明混合物作為有機肥料方面的應用
為了更好的驗證本發(fā)明的混合物作為有機肥料的肥效，采用本發(fā)明實施例1-3制得的混合物在西紅柿田間進行試驗。
1.試驗材料與方法
1.1試驗時間與地點
試驗地點：泰安市山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司西紅柿培植基地，品種為大紅一號。
試驗時間：2016年4月-8月。
1.2試驗設計
試驗設4個處理，處理1為對照組，施用市售普通肥料，處理2-4分別施用實施例1-3制得的混合物作為肥料，每個處理3個重復，每組處理的肥料總用量80kg/667m2，基肥施用50kg/667m2，定植后每20天結合澆水追施一次肥料，每次用量10kg/667m2，連續(xù)追肥4次,每組試驗田面積67m2。
2.實驗結果
(1)本發(fā)明混合物對西紅柿生長指標的影響
作物的株高、葉片數(shù)和莖葉總重可一定程度反映植株的生長發(fā)育狀況，由表1可以看出：本發(fā)明混合物作為有機肥料對西紅柿的生長發(fā)育具有非常明顯的促進效果，與對照相比，處理2-4明顯提高了西紅柿的株高、葉片和莖葉總重。
表1.不同處理對西紅柿生長指標的影響
(2)本發(fā)明混合物對西紅柿產(chǎn)量的影響
西紅柿果實的重量是西紅柿產(chǎn)量的重要指標，由表2可以看出：本發(fā)明混合物作為有機肥料施用后與對照處理明顯提高了西紅柿單果重、單株產(chǎn)量和畝產(chǎn)，因此具有很好的增產(chǎn)效果。
表2.不同處理對西紅柿產(chǎn)量的影響
(3)本發(fā)明混合物對土壤養(yǎng)分的影響
為了進一步說明本發(fā)明混合物的應用價值，種植120天后取土測土壤內養(yǎng)分含量，由表3可知施用本發(fā)明的復合生態(tài)肥料后，土壤中有效氮、磷、鉀含量與施用普通肥料相比有大幅度提高。此外，本發(fā)明復合生態(tài)肥料中的菌種進入土壤后成活率達85％以上，這些微生物可有效的分解土壤中的有機物和提高土壤的固氮能力，因此促進了植物對土壤中營養(yǎng)物質的吸收和利用。
表3.土壤有效養(yǎng)分含量
本試驗還發(fā)現(xiàn)，與對照相比，施用本發(fā)明混合物實施例1-3所述混合物的土壤板結明顯減少，說明芽孢桿菌的加入可有效改善土壤通氣狀況，減少土壤板結帶來的損害，此外，低等植物生成的假根和微生物分泌產(chǎn)生的粘液可和土壤中的沙粒粘成一個有機復合體，從而起到固沙和減少水土流失的作用。
(4)本發(fā)明混合物對西紅柿根系根結線蟲的影響
表4.不同處理對西紅柿根結數(shù)和卵塊數(shù)的影響
由表4可知：與處理1相比，實施例1-3處理對西紅柿根系侵染根結線蟲的數(shù)量有明顯的降低作用，其根結數(shù)和卵塊數(shù)的形成抑制率在50％和30％以上，由此說明本發(fā)明混合物具有抑制根結線蟲侵染的作用。這是因為本發(fā)明混合物中加入了芽孢桿菌，芽孢桿菌能誘導植物抵抗不同的植物病原物，從而減輕了病原體對植物的浸染；細菌進入植物根系后會形成一種生物膜，這種生物膜會在根系空間中與植物病原體發(fā)生競爭作用(如：鐮刀菌、絲核菌或輪枝菌)，利用沉淀在根系中的營養(yǎng)物質，堵塞沉降區(qū)，因此降低了植物病原體的浸染強度；芽孢桿菌產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物是細菌抵抗土壤中競爭者和作為防御系統(tǒng)的一部分，這些代謝產(chǎn)物可有效的抵抗真菌和細菌，并能增強植物對病原體的防御機制。
施例10本發(fā)明混合物作為土壤改良劑方面的應用
為了更好的驗證本發(fā)明混合物作為土壤改良劑的效用，采用本發(fā)明實施例1制得的混合物進行農(nóng)作物種植試驗。
1.試驗材料與方法
(1)試驗時間與地點
試驗地點：泰安市山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司試驗田。
試驗時間：2013年-2015年。
(2)試驗設計
試驗設2個處理，處理1為對照，僅采用常規(guī)施肥，處理2用實施例1制得的混合物+50％常規(guī)施肥，計算農(nóng)作物年產(chǎn)量，由表5可知：施入實施例1制得的混合物作為土壤改良劑后，玉米和小麥產(chǎn)量均發(fā)生了顯著變化，改良后第一年，玉米和小麥產(chǎn)量均顯著提高，基本達到中產(chǎn)水平；改良后第二年玉米和小麥產(chǎn)量持續(xù)增長，尤其是玉米產(chǎn)量基本達到中高產(chǎn)水平。經(jīng)過2年試驗，與常規(guī)施肥相比，玉米增產(chǎn)17.32％～39.63％，小麥增產(chǎn)12.94％～35.79％，增產(chǎn)效果顯著。
表5不同處理對玉米小麥產(chǎn)量的影響
由表6可知：實施例1制得的混合物作為土壤改良劑連續(xù)施用2年后，與對照相比，均顯著降低了土壤容重，提高了土壤毛管孔隙度和土壤粉粒所占百分比，進而提高了土壤的通氣性和保水保肥性，使土壤物理性狀得到了改善。
表6不同處理土壤機械組成的影響
表7結果表明：本發(fā)明混合物作為土壤改良劑施用能提高土壤脲酶、過氧化氫酶以及蔗糖酶活性，這種混合材料連續(xù)施用2年后，土壤3種酶活性均顯著高于常規(guī)施肥，從而加速了對土壤有機物質的分解轉化以及對有機碳的積累。
表7不同處理對土壤酶活性影響