一種硫基γ-生物復(fù)合肥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種微生物復(fù)合肥生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硫基Y -生物復(fù)合肥及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，化肥發(fā)揮著越來越重要的作用，其中復(fù)合肥消費(fèi)量很大，每年約數(shù)千萬噸。常用的復(fù)合肥品種大至分為硫基復(fù)合肥、硝基復(fù)合肥、氯基復(fù)合肥三種類型，近20年來又研制出長效復(fù)合肥新品種。國內(nèi)化肥產(chǎn)業(yè)主要以氮、磷、鉀為原料，采用物理或者化學(xué)合成的方法生產(chǎn)成三元素復(fù)合或復(fù)混肥料，生產(chǎn)NPK復(fù)合肥的工藝主要有:以磷酸、硫酸與合成氨反應(yīng)為基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)鼓噴漿造粒工藝；以KCl與硫酸低溫轉(zhuǎn)化成KHSO4后再與磷酸混合的轉(zhuǎn)鼓噴漿造粒工藝；以含氮磷鉀固體肥料為基礎(chǔ)的團(tuán)粒法復(fù)混造粒工藝；以含氮磷鉀等固體肥料為基礎(chǔ)的塔式熔體造粒工藝。
[0003]長效復(fù)混肥(或緩效復(fù)混肥)可粗分為兩大類:包膜類和非包膜類。聚合物包膜肥料是典型的也是目前國際公認(rèn)的控效肥料，這類肥料的基本特點(diǎn)是其養(yǎng)分釋放具有較好的調(diào)控性，但由于其生產(chǎn)成本較高，工藝復(fù)雜等原因，在大田生產(chǎn)上應(yīng)用還存在一定的期限性。改性(型)肥料是一類非包膜肥料，它通過采取某種制造手段，或加入某種添加劑，或加入某種載體，改變水溶性肥料的性質(zhì)，從而達(dá)到控制或延緩肥料中養(yǎng)分釋放的目的。非包膜肥料的控效和緩效技術(shù)可以省卻包膜肥料生產(chǎn)所需的復(fù)雜設(shè)備，生產(chǎn)工藝相對簡單，有利于降低肥料加工成本，增強(qiáng)市場競爭力。
[0004]公知的硫基生物肥或者復(fù)合肥中所含氮磷鉀成分一般由氯化鉀、氣氨、尿素、硫酸、磷酸為原料進(jìn)行生產(chǎn)，一般N: P: K比例為(15 —19): (15—19): (15 —19)，首先是較低水平的氮磷鉀肥效不夠高；其次是較高水平的氮磷鉀比例時(shí)，由于肥料的流失，真正有效的肥力也體現(xiàn)不出來；再次是相關(guān)的填料成分影響肥效的含量，外觀品質(zhì)差，水溶性差。
[0005]Y -聚谷氨酸(Y-poly-glutamic acid,簡稱Y-PGA)是微生物發(fā)酵產(chǎn)生的陰離子型多聚氨基酸，對環(huán)境無污染，為綠色生物產(chǎn)品，具極佳的生物可降解性、成膜性、成纖維性、可塑性、粘結(jié)性、保濕性等許多獨(dú)特的理化和生物學(xué)特性，這些特性使其具有增稠、乳化、凝膠、成膜、保溫、緩釋、助溶和粘結(jié)等有益功能，使其在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)、食品、化妝品等諸多領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
[0006]在中國乃至世界范圍，草本植物是一個(gè)大家族，資源豐富，種類繁多；其中雀麥草、燕麥、大麥?zhǔn)瞧渲械膬?yōu)良品種，生長速度快，從麥草類植物葉中提取的固態(tài)顆粒物質(zhì)，具有豐富的氨基酸、SOD酶、微量元素、礦物質(zhì)和大量的微生物菌群，是一類優(yōu)良的協(xié)同物質(zhì)，與
Y-聚谷氨酸進(jìn)行配合，能夠充分發(fā)揮出二者的優(yōu)勢，共同提高生物肥料的利用率和肥效率。
[0007]Y-聚谷氨酸的生產(chǎn)可以有生物發(fā)酵的技術(shù)來大規(guī)模的生產(chǎn)，既能提高復(fù)合肥料的三元素營養(yǎng)利用率，又對植物有一定的保水作用，能減少植物生長所需的用水量，但是作為合適肥料的功能性添加劑，其作用和效率還遠(yuǎn)沒有完全發(fā)揮出來；如何篩選能夠與
Y-聚谷氨酸產(chǎn)生協(xié)同作用的物質(zhì)，并共同開發(fā)一種生物肥料，從而提高Y -聚谷氨酸的有效作用，為國家和農(nóng)民提供更加有效和節(jié)約的微生物復(fù)合肥，從而創(chuàng)造出更大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。我國每年因肥料利用率低，造成的浪費(fèi)直接經(jīng)濟(jì)損失近千億元，這不僅造成了化肥的浪費(fèi)，而且對于大氣、水體土壤等人類賴以生存的環(huán)境造成污染。因此在國家大力提倡節(jié)能減排的今天，為了減輕環(huán)境污染，提高肥料的利用率，研制一種新型、高效、綠色環(huán)保的Y-聚谷氨酸類生物復(fù)合肥就具有非常有必要和有價(jià)值的。也是業(yè)界研發(fā)和攻關(guān)的主要方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種硫基Y -生物復(fù)合肥及其制備方法，針對現(xiàn)有肥料的不足，采用Y -聚谷氨酸和麥草提取物作為微生物菌肥協(xié)同增效的互補(bǔ)成分，利用相應(yīng)的硫基物質(zhì)和中微量元素，進(jìn)行加工混配，來生產(chǎn)一種硫基Y -生物復(fù)合肥。
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種硫基Y-生物復(fù)合肥及其制備方法，包括硫基Y-生物復(fù)合肥和硫基Y-生物復(fù)合肥的制備方法，其特征在于:
[0010]所述硫基Y-生物復(fù)合肥包括:功能性成分為Y-聚谷氨酸、麥草提取物、微生物菌劑；中量元素氮素、磷素、鉀素；微量元素有鈣、鎂、硫、錳、硼、鋅、鑰。所述Y-聚谷氨酸與微生物菌劑通過發(fā)酵工藝一體化制備，所述麥草提取物通過麥草嫩苗提取加工而成，所述中量元素氮磷鉀通過相關(guān)化合物粉體獲得，所述微量元素通過對應(yīng)的可溶性微量元素化合物粉體添加。
[0011]所述的Y-聚谷氨酸為Y-聚谷氨酸純品、或Y-聚谷氨酸鹽純品、或包含Y-聚谷氨酸的發(fā)酵培養(yǎng)物、或Y -聚谷氨酸溶液、或含有Y -聚谷氨酸的粉體；Y -聚谷氨酸鹽純品、包含Y-聚谷氨酸的發(fā)酵培養(yǎng)物、Y-聚谷氨酸溶液、含有Y-聚谷氨酸的粉體的用量以其中所含的Y-聚谷氨酸計(jì)；Y-聚谷氨酸的平均分子量為5-3000KDa。優(yōu)選Y _聚谷氨酸粉體。
[0012]所述麥草提取物為雀麥、大麥、燕麥、青顆、喬麥的嫩苗提取物；優(yōu)選大麥提取物。
[0013]所述微生物菌劑含有:枯草芽孢桿菌(Bacillus subtil is) NX-2,地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)、納豆菌、固氮菌、解磷菌、解鉀菌、光合菌。其中枯草芽孢桿菌與地衣芽孢桿菌用于Y-聚谷氨酸發(fā)酵；納豆菌、固氮菌、解磷菌、解鉀菌、光合菌使用微生物菌劑粉體混配；所述微生物菌劑中各菌種之間的配比為:納豆菌I一7，固氮菌10—20，解磷菌12— 30，解鉀菌1— 20，光合菌2—8，吸附劑20— 40。
[0014]所述氮素可來源于尿素(CO (NH2) 2)、碳酸氫銨(NH4C03)、硫酸銨((NH4) 2S04)和氯化銨(NH4C1)中的任意一種，但不局限于上述氮肥，優(yōu)選尿素。
[0015]所述磷素來源于磷酸一銨、重過磷酸鈣、過磷酸鈣、磷酸銨、鈣鎂磷肥和磷礦粉中的任意一種，但不局限于上述磷肥，優(yōu)選磷酸一銨。
[0016]所述鉀素來源于氯化鉀(KCl)、硫酸鉀(K2S04)和硝酸鉀(KN03)中的任意一種，但不局限于上述鉀肥，優(yōu)選硫酸鉀。
[0017]所述微量元素是指植物生長必不可少的營養(yǎng)元素，包括碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鎂、鈣、鐵、錳、鋅、銅、硼、鑰、氯、鎳17種，此外，有些植物還需要硅、鈉、鈷，被稱為有益元素；這17種中微量元素中，除碳、氫、氧、氮、磷、鉀為中量元素外，還有硫、鎂、鈣、鐵、錳、鋅、銅、硼、鑰、鎳、氯共計(jì)11種，這其中的鐵、銅、氯、鎳一般不用添加，所以常用的微量元素就是:鎂、?丐、硫、猛、鋅、棚|、鑰七各元素。
[0018]所述硫基Y -生物復(fù)合肥的優(yōu)選配方為:Y -聚谷氨酸、麥草提取物、微生物菌劑；中量元素氮元素、磷元素、鉀元素；微量元素為鎂、鈣、硫、錳、鋅、硼、鑰；其中氮元素優(yōu)選尿素，磷元素優(yōu)選磷酸一銨，鉀元素通過硫酸鉀調(diào)配。
[0019]所述硫基Y -生物復(fù)合肥各成分配比為:Y -聚谷氨酸0.1-5.0份；麥草提取物3—12份；微生物菌劑2—6份，其含量為每克20億個(gè)以上；含N量46 %尿素20—30份，磷酸一銨55— 85份(20%磷酸95—120份，氣氨8 —10份，98%硫酸6— 8份)、硫酸鉀30—50份。
[0020]所述微量元素添加量為:鈣300— 700ppm、鎂200— 600ppm、硫50— 200ppm、錳300一700ppm、鋒 500—900ppm、硼 100—500ppm、鑰 50—300ppm。
[0021]所述Y -聚谷氨酸的發(fā)酵制備方法:
[0022]Y -聚谷氨酸是純生物發(fā)酵干燥而成，發(fā)酵菌種為枯草芽孢桿菌與地衣芽孢桿菌，二種菌均是Y-聚谷氨酸高產(chǎn)菌株，利用這二種菌株的高產(chǎn)功效，通過發(fā)酵制備Y-聚谷氨酸溶液，進(jìn)一步分離提純制備Y -聚谷氨酸粉體。
[0023]Y -聚谷氨酸的制備提純工藝為:分別將地衣芽胞桿菌和枯草芽孢桿菌接入含有已滅菌培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中，控制溫度，ΡΗ，攪拌轉(zhuǎn)速和通風(fēng)溶氧，發(fā)酵一定時(shí)間得到含有聚谷氨酸的發(fā)酵液；Y -聚谷氨酸發(fā)酵液添加硅藻土，板框過濾分離去除菌體后，提取上清液，上清液加入乙醇醇沉得到Y(jié) -聚谷氨酸沉淀，清洗沉淀，分離出沉淀，用去離子水溶解，得Y-聚谷氨酸溶液，將Y-聚谷氨酸噴粉干燥，即得Y-聚谷氨酸粉體；通過將二種含菌發(fā)酵液混合可制得含菌Y -聚谷氨酸溶液。其中，Y -聚谷氨酸粉體中，Y -聚谷氨酸的含量為10-40wt%，Y-聚谷氨酸的平均分子量為200-3000Kda。優(yōu)選的質(zhì)量百分比范圍是12-22wt%。
[0024]所述枯草芽孢桿菌與地衣芽孢桿菌菌種，來自于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，CGMCC，保藏編號分別為:CGMCC N0.0833、CGMCC N0.3336。
[0025]所述微生物發(fā)酵菌液的組成為:地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)NX-2 二種菌株的發(fā)酵液以1:1的質(zhì)量比混合。
[0026]所述Y -聚谷氨酸發(fā)酵純化工藝流程:
[0027](a)斜面活化:將4°C斜面保存的地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌菌株活化，后將其分別劃線接種于LB固體平板培養(yǎng)基上，培養(yǎng)24— 48h ；
[0028](b)種子液制備:挑取活化的菌落，分別接種于LB液體培養(yǎng)基中，30— 37°C、160rpm 培養(yǎng) 20— 40h ；