一种利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法
【专利摘要】本发明涉一种利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法，利用微生物菌液与富钾板岩矿粉、农副产品混合预熟处理后制得复合菌剂；所得复合菌剂中含有可溶性的钾、硫、磷、微量元素和稀土元素；本发明法发具有反应高效、无污染、能耗低、物料消耗小的优点；不仅能提供大量有益微生物，还能提供植物生长所需营养元素；并且在施用后持续为农作物提供矿质元素，可以避免重复施用；能够在一定程度上能减少其他肥料的施用，降低生产劳动力和生产成本；本发明能较好利用废弃富钾板岩矿石，可谓是既变废为宝又解决了环境污染问题。
【专利说明】
一种利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及微生物技术领域，具体涉及一种利用微生物分解板岩制取复合菌剂的 方法。
【背景技术】
[0002] 白云鄂博的富钾板岩大部分在白云鄂博铁矿的开采境界内，随着对铁矿的开采部 分富钾板岩矿石已同时被采。几十年来大量的富钾板岩矿石由于没有较好的方法被利用反 而被作为废石堆砌在排石场，不仅造成资源浪费而且对环境造成很大污染，不利于可持续 发展和节能环保。目前用于处理矿石的方法主要还是传统热法和化学方法，但传统方法具 有能耗高、物耗高、原料利用率低、环境污染大的缺点。
[0003] 微生物浸矿具有生产成本低、能耗低、投资少、工艺流程短、设备简单、环境友好等 特点，特别是能处理低品位的或复杂的多金属矿物。因此微生物浸矿的应用正在引起传统 矿物加工产业的重大变革具有广阔的应用前景。
[0004] 随着生物科学的迅猛发展，各种微生物生物菌剂和生物肥料也相继问世。但目前 市面的微生物菌剂剂大多都只单纯地提供微生物资源并没有添加矿物质元素。所以在施用 这些菌剂时还得施用一定量的其他肥料以补充植物生长所需矿质元素，这无疑再生产中增 加了劳动量和生产成本。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，设计一种利用微生物分解板岩制取复 合菌剂的方法，利用微生物分解白云鄂博富钾板岩使复合菌剂液中含有可溶性的钾、硫、 磷、微量元素和稀土元素，本发明法发具有反应高效、无污染、能耗低、物料消耗小的优点； 不仅能提供大量有益微生物，还能提供植物生长所需营养元素;并且在施用后持续为农作 物提供矿质元素，可以避免重复施用;能够在一定程度上能减少其他肥料的施用，降低生产 劳动力和生产成本;本发明能较好利用废弃富钾板岩矿石，可谓是既变废为宝又解决了环 境污染问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种利用微生物分解板岩制取复合 菌剂的方法，所述方法是利用微生物菌液与富钾板岩矿粉、农副产品混合预熟处理后制得 复合菌剂;所得复合菌剂中含有可溶性的钾、硫、磷、微量元素和稀土元素；
[0007] 所述方法不需要前期堆置发酵、固液分离的生产步骤。
[0008] 优选的，所述方法采用的微生物为巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌。
[0009] 优选的，巨大芽孢杆菌为从广东省微生物菌种保藏中心GIMCC购买的巨大芽孢杆 菌Bacillus megaterium，产品编号GIMCC GIM1 · 14;胶质芽孢杆菌为从GIMCC购买的胶质芽 抱杆菌Bacillus munilaginosus,产品编号GIMCC GIM1.15。
[0010]优选的，所述板岩为白云鄂博富钾板岩。
[0011]本发明的方法的步骤为：
[0012]第一步、粉碎矿石:将白云鄂博富钾板岩粉碎至150-300目；
[0013]第二步、菌种活化：巨大芽孢杆菌在固体培养基上，30°C恒温培养箱中活化3~5 代;胶质芽孢杆菌在固体培养基上，30°C恒温培养箱中活化3~5代；
[0014] 第三步、菌液制备:挑取第二步得到的固体培养基上长势良好的单菌落于液体培 养基中30°C、200rpm/min摇床培养5-6天分别得到巨大芽孢杆菌菌液和胶质芽孢杆菌菌液；
[0015] 第四步、预熟:将巨大芽孢杆菌菌液和胶质芽孢杆菌菌液与农副产品、富钾板岩矿 粉按比例混合后经预熟过程制被得到复合菌剂;农副产品包括糠、麦麸和废糖蜜。
[0016] 优选的，步骤四中菌液与农副产品、富钾板岩矿粉的混合比例为:将巨大芽孢杆菌 菌液与胶质芽孢杆菌菌液按体积比（1-9) :3混合制成混合菌液1，再将混合菌液1与废糖蜜 按体积比（1-2):4混合制成混合菌液2,静置2天;静置结束后，将混合菌液2、农副产品、富钾 板岩矿粉按质量比为6: (1-3) :(1-3)混合均匀，预熟5天后制得复合菌剂。
[0017] 优选的，步骤二中菌种活化操作，采用四分体划线纯化法将菌种接种于固体培养 基;接种巨大芽孢杆菌的固体培养基组分为:蛋白胨0.5%、牛肉膏0.3%、NaCl 0.5%、琼脂 2%，？田直7.0~7.2;接种胶质芽孢杆菌的固体培养基为1(!12?〇4〇.02%、1( 2耶〇4〇.08%、 MgS〇4 · 7H20 0.02%、CaS〇4 · 2H20 0.01%、NaM〇4 · 2H20微量、酵母膏0.05%、甘露醇2%、 FeCl3微量、琼脂 1 · 5 %，pH值7 · 0-7 · 3。
[0018] 优选的，步骤三中接种巨大芽孢杆菌单菌落的液体培养基组分为：葡萄糖1 %、 (NH4)2S〇4 0.05%、MgS〇4*7H20 0.03%、NaCL0.03%、KCL 0.03%、FeS〇4*7H20 0.03%、 11^04.7出0 0.03%、033(?04)2 0.5%，？!1值7.0~7.3;接种胶质芽孢杆菌单菌落的液体培 养基的组分为蔗糖 1%、酵母膏〇.〇5%、（NH4)2S〇4 0.05%、MgS〇4〇.01%、KCl 0.01%、 Na2HP〇4〇.01%、CaC〇3〇.l%、pH{t6.8~7.2。
[0019] 本发明同时公开了一种利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法制备的复合菌 剂在拌种以缩短植物种子休眠期从而缩短作物生长周期的应用。
[0020] 本发明同时公开了一种利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法制备的复合菌 剂，所述复合菌剂施用到农田中后，复合菌剂中的微生物持续分解富钾板岩矿粉以持续为 农作物提供速效钾、硫、磷、微量元素和稀土元素。
[0021] 本发明的有益效果在于：
[0022] 本发明分解矿石利用了微生物繁殖快、适应性强、反应高效、无污染、能耗低、物料 消耗小的优点克服了传统方法分解矿石能耗高、物料消耗大、对环境污染大、对原料利用率 低的缺点。并且本发明采用菌种分解矿石的能力已经得到发明人大量实验验证。
[0023]本发明方法所采用的富钾板岩被磨碎至200目左右，一是用物理方法在一定程度 上破坏矿石的晶格，二是能增加目标微生物与矿石的接触面积提高微生物分解效率。
[0024] 本发明所采用矿石来自白云鄂博地区一直未被高效利用而被视为废弃矿石的富 钾板岩矿石，含有多种矿质元素，有效解决了废弃矿石的高效利用问题。
[0025] 本发明同时既包含了多种植物所需矿物质元素，又包含了大量有效促进土壤中各 种养分的有效化、增加速效养分的含量、维持土壤酸碱度稳定、能分泌植物生长刺激素及多 种酶以增强作物对一些病害的抵抗力、还能有效固氮和固定二氧化碳的微生物。
[0026] 本发明含有植物生长所需大量元素磷、钾、硫、钙、镁，微量元素硅、铁、锰、硼、钼、 锌等以及稀土元素。其中稀土元素含量和重金属含量恰是对植物生长有促进作用的含量而 对所施菌剂地区及周边环境不产生不良影响，也不会因为植物生长的富集作用使植物体中 重金属含量和稀土含量超过安全标注。
[0027]本发明制备时不需经过长期发酵过程，只需要经过简单预熟，因此，目标微生物不 会把富钾板岩矿粉的矿质元素在施用前就全部分解为速效矿质元素而造成矿质元素流失 而需重复施用。本发明施用到农田中后，矿质元素较好的保留在富钾岩矿粉中，由于微生物 持续的分解过程，本发明可以持续为农作物提供矿质元素，从而避免重复施用，在实际生产 中可以有效节约劳动力和生产成本。
[0028]本发明的优点有：
[0029] 1.较传统分解矿石的方法来讲，本发明具有反应高效、无污染、能耗低、物料消耗 小的优点。
[0030] 2.较现有生物肥料和微生物菌剂来讲，本发明不仅能提供大量有益微生物，还能 提供植物生长所需大量元素磷、钾、硫、钙、镁，微量元素硅、铁、锰、硼、铜、钼、锌等，还含有 对植物有促进作用的稀土元素。并且本发明还可以在施用后持续为农作物提供矿质元素， 可以避免重复施用。所以本发明在一定程度上能减少其他肥料的施用，降低生产劳动力和 生产成本。
[0031] 3.较环境问题而言，本发明采用微生物分解矿石其特点就是污染小。加之本发明 施用到农田中后，微生物可以持续对富钾板岩分解，真正做到了零排放、零污染。
[0032] 4.就资源利用问题而言，富钾板岩矿石虽然含矿质元素众多，但至今没有找到很 好的利用方法。所以，大量矿石被堆置在白云鄂博地区，不仅造成资源浪费还造成环境污 染。而本发明却能较好利用这些废弃矿石，可谓是既变废为宝又解决了环境污染问题。
【具体实施方式】
[0033]下面结合实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更 加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0034] 实施例1
[0035] -种利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法，该方法的步骤为：
[0036]第一步、粉碎矿石:将白云鄂博富钾板岩粉碎至200目；板岩为白云鄂博富钾板岩。
[0037]第二步、菌种活化：巨大芽孢杆菌在固体培养基上，30°C恒温培养箱中活化3~5 代;胶质芽孢杆菌在固体培养基上，30°C恒温培养箱中活化3~5代；
[0038]巨大芽孢杆菌为从广东省微生物菌种保藏中心GIMCC购买的巨大芽孢杆菌 Bacillus megaterium，产品编号GHCC G頂1.14;胶质芽孢杆菌为从GHCC购买的胶质芽孢 杆菌Bacillus munilaginosus,产品编号GIMCC GIM1.15。
[0039] 菌种活化操作，采用四分体划线纯化法将菌种接种于固体培养基;接种巨大芽孢 杆菌的固体培养基组分为：蛋白胨0.5 %、牛肉膏0.3 %、NaCl 0.5 %、琼脂2 %，pH值7.0~ 7.2;接种胶质芽孢杆菌的固体培养基为1(!12?〇4〇.02%、1(2即〇4〇.08%、]\^3〇4· 7H 200.02%、CaS〇4 · 2H20 0.01%、NaM〇4 · 2H20微量、酵母膏0.05%、甘露醇2%、FeCl3微量、 琼脂 1.5%，pH值7.0-7.3。
[0040] 第三步、菌液制备:挑取第二步得到的固体培养基上长势良好的单菌落于液体培 养基中30°C、200rpm/min摇床培养5-6天分别得到巨大芽孢杆菌菌液和胶质芽孢杆菌菌液；
[0041 ]接种巨大芽孢杆菌单菌落的液体培养基组分为：葡萄糖1 %、（NH4)2S〇4 0.05%、 MgS〇4*7H20 0.03%、NaCL 0.03%、KCL 0.03%、FeS〇4*7H20 0.03%、MnS〇4*7H20 0.03%、Ca3(P04)2 0.5%，pH值7.0~7.3;接种胶质芽孢杆菌单菌落的液体培养基的组分为 蔗糖 1%、酵母膏0.05%、（NH4)2S〇4 0.05%、MgS〇4 0.01%、KC1 0.01%、Na2HP〇4 0.01%、 CaC03 0·1%、ρΗ值6.8~7·2〇
[0042] 第四步、预熟:将巨大芽孢杆菌菌液和胶质芽孢杆菌菌液与农副产品、富钾板岩矿 粉按比例混合后经预熟过程制被得到复合菌剂;农副产品包括糠、麦麸和废糖蜜。
[0043] 步骤四中菌液与农副产品、富钾板岩矿粉的混合比例为:将巨大芽孢杆菌菌液与 胶质芽孢杆菌菌液按体积比1:3混合制成混合菌液1，再将混合菌液1与废糖蜜按体积比1:2 混合制成混合菌液2,静置2天;静置结束后，将混合菌液2、农副产品、富钾板岩矿粉按质量 比为6:2: 2混合均匀，预熟5天后制得复合菌剂。其中农副产品是麦麸与糠按照1:1等质量混 合得到。
[0044] 本实施例制备的复合菌剂适用于西北地区，由于该地区土壤比较贫瘠且年降水量 较少，本实施例利用胶质芽孢杆菌可以分泌胞外多糖等物质有抗干旱作用。
[0045] 实施例2
[0046] 在实施例1的基础上，本实施例采取的方式是：
[0047] 第四步中巨大芽孢杆菌菌液与胶质芽孢杆菌菌液体积比为1:1，制成混合菌液后， 直接将混合菌液与富钾板岩矿粉按质量比1:2混合，预熟2天制得复合菌剂。其余部分与实 施例1完全相同。
[0048] 本实施例制备的菌剂适用于东北地区，由于该地区土壤大部分是俗称的黑土地， 土壤较为肥沃且该地区年降水量较多，因此用菌剂分解富钾板岩矿粉即可满足长效的供肥 需求，又不用添加农副产品造成过量的营养浪费，降低生产成本。
[0049] 实施例3
[0050] 在实施例1的基础上，本实施例采取的方式是：
[0051] 第四步中巨大芽孢杆菌菌液与胶质芽孢杆菌菌液体积比为3:1，制成混合菌液3， 再将混合菌液3、麦麸、糠、富钾板岩矿粉、生石灰按质量比6: 2:2: 2:1混合，预熟2天制得复 合菌剂。其余部分与实施例1完全相同。
[0052]本实施例制备的肥料适用于南方地区，该地区年降水量很充足，且土壤大多为酸 性土壤，采用生石灰能够中和土壤中的酸性，复合菌剂能够为土壤持续提供充足的营养物 质。
[0053] 种植试验
[0054]发明人于2015年3月-7月，在内蒙古科技大学的种植试验田中，对本发明实施例1 中制备的复合菌剂的种植效果进行试验验证。具体试验步骤为：
[0055] (1)在矩形30*3米南北走向的试验田中，采用农用机平整试验田使土壤分布均匀， 然后从中间分隔为30*1.5米的两块相同的田块一和田块二；田块一为实验组，田块二为对 照组；
[0056] (2)在地块一和地块二中的5cm深度分别采取5个土壤样本，分别混合均匀，作为样 本A1和B1;
[0057] (3)于2015年4月7日，在田块一中施用实施例1制备得到的复合菌剂25Kg;
[0058] 采用实施例1的方式，去除步骤二和步骤三，在步骤四中不添加菌液，用水替换巨 大芽孢杆菌菌液和胶质芽孢杆菌菌液，其他部分与实施例1完全相同，制备得到对比肥料；
[0059] 在田块二中施用对比肥料25Kg。
[0060] (4)于2015年4月8日，分别用农用机单独平整地块一和地块二，使地块一和地块二 中的土壤与肥料混合均匀，然后在地块一和地块二中的5cm深度分别采取5个土壤样本，分 别混合均匀，作为样本A2和B2。
[0061] (5)于2015年4月16日，在田块一和田块二中种植小麦种子，使其发芽正常生长;并 于5月10日、5月28日、6月15日、6月29日、7月10日进行漫灌；正常进行田间管理、除草和杀 虫，不施用其他任何肥料和叶面肥。
[0062] (6)在种植过程中，从于2015年4月16日起，每隔7天在地块一和地块二中的5cm深 度分别采取5个土壤样本，分别混合均匀，作为样本A3-A28和B3-B28。
[0063] (7)与2015年7月25日分别割收地块一和地块二中的小麦，收获小麦种粒后分别称 量地块一和地块二中的小麦重量。
[0064] (8)将采取的土壤样本A1-A28和B1-B28,将每个样本混合均匀干燥后，用0.5mm直 径的网筛，称量lg土壤溶入l〇〇〇ml蒸馏水中；采用南京科捷分析仪器有限公司生产的 ICP1010离子色谱仪检测所有样本中的可溶性钾离子和钙离子浓度;检测结果如下表所示： [0065] 表一 :土壤样本中可溶性钾离子和钙离子浓度(单位"(TVg/g)
[0068] 从上表可知，本种植试验中，添加实施例1的肥料的地块一中的样本，在种植过程 中，可溶性钾离子浓度和钙离子浓度，始终保持在较高含量，浓度状态稳定，能够为作物提 供丰富的钾离子和钙离子物质；而地块二中的钾离子浓度和钙离子浓度则保持在较低水 平。
[0069] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰 也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法，其特征在于，所述方法是利用微生 物菌液与富钾板岩矿粉、农副产品混合预熟处理后制得复合菌剂;所得复合菌剂中含有可 溶性的钾、硫、磷、微量元素和稀土元素； 所述方法不需要前期堆置发酵、固液分离的生产步骤。2. 如权利要求1所述的利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法，其特征在于，所述方 法采用的微生物为巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌。3. 如权利要求2所述的利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法，其特征在于，巨大芽 孢杆菌为从广东省微生物菌种保藏中心GIMCC购买的巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium， 产品编号GIMCC GIM1. 14;胶质芽孢杆菌为从GIMCC购买的胶质芽孢杆菌Bacillus munilaginosus，产品编号GHCC G頂1 · 15〇4. 如权利要求1所述的利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法，其特征在于，所述板 岩为白云鄂博富钾板岩。5. 如权利要求1-4任一所述的利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法，其特征在于， 该方法的步骤为： 第一步、粉碎矿石:将白云鄂博富钾板岩粉碎至150-300目； 第二步、菌种活化：巨大芽孢杆菌在固体培养基上，30 °C恒温培养箱中活化3~5代;胶 质芽孢杆菌在固体培养基上，30 °C恒温培养箱中活化3~5代； 第三步、菌液制备:挑取第二步得到的固体培养基上长势良好的单菌落于液体培养基 中30°C、200rpm/min摇床培养5-6天分别得到巨大芽孢杆菌菌液和胶质芽孢杆菌菌液； 第四步、预熟:将巨大芽孢杆菌菌液和胶质芽孢杆菌菌液与农副产品、富钾板岩矿粉按 比例混合后经预熟过程制被得到复合菌剂;农副产品包括糠、麦麸和废糖蜜。6. 如权利要求5所述的利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法，其特征在于，步骤四 中菌液与农副产品、富钾板岩矿粉的混合比例为:将巨大芽孢杆菌菌液与胶质芽孢杆菌菌 液按体积比（1-9): 3混合制成混合菌液1，再将混合菌液1与废糖蜜按体积比（1-2): 4混合制 成混合菌液2,静置2天;静置结束后，将混合菌液2、农副产品、富钾板岩矿粉按质量比为6: (1-3): (1-3)混合均匀，预熟5天后制得复合菌剂。7. 如权利要求5所述的利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法，其特征在于，步骤二 中菌种活化操作，采用四分体划线纯化法将菌种接种于固体培养基;接种巨大芽孢杆菌的 固体培养基组分为:蛋白胨0.5 %、牛肉膏0.3%、NaCl 0.5 %、琼脂2%，pH值7.0~7.2;接种 胶质芽孢杆菌的固体培养基为KH2P〇4 0.02%、K2HP〇4 0.08%、MgS〇4*7H20 0.02%、 CaS〇4 · 2H20 0.01%、NaM〇4 · 2H20微量、酵母膏0.05%、甘露醇2%、FeCl3微量、琼脂 1.5%， pH值7.0-7.3〇8. 如权利要求5所述的利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法，其特征在于，步骤三 中接种巨大芽孢杆菌单菌落的液体培养基组分为：葡萄糖1 %、（NH4)2S〇4 0.05%、MgS〇4 · 7H20 0.03%、NaCL0.03%、KCL 0.03%、FeS〇4*7H20 0.03%、MnS〇4*7H20 0.03%、Ca3 (P04)2 0.5%，pH值7.0~7.3;接种胶质芽孢杆菌单菌落的液体培养基的组分为蔗糖1 %、 酵母膏〇.〇5%、（NH4)2S〇4 0.05%、MgS〇4〇.01%、KCl 0.01%、Na2HP〇4 0.01%、CaC03 0.1%、口罐6.8~7.2〇9. 如权利要求1-9任一所述的利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法制备的复合菌 剂在拌种以缩短植物种子休眠期从而缩短作物生长周期的应用。10.如权利要求1-9任一所述的利用微生物分解板岩制取复合菌剂的方法制备的复合 菌剂，其特征在于，所述复合菌剂施用到农田中后，复合菌剂中的微生物持续分解富钾板岩 矿粉以持续为农作物提供速效钾、硫、磷、微量元素和稀土元素。
【文档编号】C12N1/20GK106045614SQ201610364015
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】郑春丽, 聂立, 张礼, 史文东, 陈登印
【申请人】内蒙古科技大学