一種高效溶磷植物促生菌劑及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高效溶磷植物促生菌劑，其特征在于：包括黑曲霉菌C2菌劑、添加劑、粘結劑和保護劑；其中，所述黑曲霉菌C2菌劑中包括黑曲霉菌(Aspergillus?niger)C2，保藏號CGMCC?NO.7511；所述的添加劑為二氧化硅、高嶺土、稻殼粉、麥殼粉、秸稈粉中的一種或多種；所述的粘結劑為膨潤土或水溶性微生物多糖；所述的保護劑為甘油、脫脂奶、植物油、海藻酸鈉、殼聚糖中的一種或多種。對我國農業生產節約磷肥資源、糧食持續增產和保護農田生態環境具有重要意義。
【專利說明】一種高效溶磷植物促生菌劑及其應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于微生物領域，具體地說，涉及一種高效溶磷植物促生菌劑及其應用。
【背景技術】
[0002]我國90%以上的耕地缺磷，使用磷肥是解決作物增產的主要措施，磷肥日益成為限制我國農業可持續發展的瓶頸。我國是世界化肥消費第一大國，也是磷肥第一消費大國，每年磷肥消費量1100萬噸左右。眾所周知，我國磷礦資源缺乏，保有儲量151.98億噸，再過20年中高品位磷礦開采殆盡(李志寧，2003a，李志寧，2003b)，不得不依靠購買國外高價磷礦石保障糧食生產。一些研究顯示，我國磷肥當季利用率僅為3.22?18% (周曉芬，馬民強，1994;張李康，1997;崔正忠等，2001;周廣業等，1991;李云等，2002)。磷肥施入土壤后80?90%很快被土壤固定(范丙全等，1998，2004a)，石灰性土壤中有效磷轉變成溶解度極低的磷灰石(lschmidt&Nixon, 1944;Murrmann&Peech, 1968),而在酸性土壤中形成磷酸鐵和磷酸鋁(Ford，1933)。我國自20世紀70年代使用磷肥以來，土壤磷積累顯著(林葆，2009 )。土壤磷絕大部分以難溶無機磷形態存在，釋放緩慢，作物有效性低。隨著轔肥用量增力口，磷肥轉化為極難利用的閉蓄態磷(來路等，2003)與高穩定性有機磷(黃慶海等，2003)。解決土壤磷的活化與釋放是提高土壤磷和磷肥利用效率的關鍵。因此，增強土壤磷有效性，提高磷肥增產效益，是我國農業可持續發展的必然之路。
[0003]溶磷微生物是一類具有活化土壤難溶無機磷能力的有益微生物。應用溶磷微生物活化土壤難溶磷是世界公認的安全、經濟和有效的生物措施(Kucey, 1988;Kamble&Mohite, 1996 ；Morales 等，2007 ;El_Gawad 等，2009)，倍受各國科學家和政府高度重視。開展高效溶磷微生物研究與利用，對于挖掘土壤磷資源的利用潛力、提高磷肥利用率、節約磷肥、發揮我國有限磷礦資源的增產作用和農業持續發展意義重大。
.[0004]溶憐真菌(Salih等,1989;王延秋等，1993; Vassileva, 1998; Asea 等,1988 ；Abd-AlIa&Omar, 2001;程淑琴等,2003;Wakelin 等,2007;Morales 等,2007)和溶憐細菌(Rasal,等，2004;Raychaudhuri,等，2003;Orhan,等，2006;)都具有顯著增加土壤有效磷、提高作物產量能力，以及節約磷肥的效果(El-Lateef，1998; Suri,等，2006)。同時，溶磷微生物提高磷肥利用率(Tomar等，1994;Tomar等，1996;Kamble&Mohite, 1996;范丙全等，2004a)，具有改善作物品質的能力(Hamed，2003; El-Gawad, 2009)，溶磷微生物對于提高土壤難溶磷和磷肥的生物有效性具有巨大應用潛力。
[0005]以往研究涉及面非常廣，為溶磷微生物應用提供了技術支撐。然而，長期以來沒有重視溶磷微生物在大范圍、大區域與多種土壤、多種作物的廣泛適應性進行研究，使得大量溶磷菌種很大程度上無法找到更適合的應用土壤與作物，難以發揮溶解土壤磷和增強磷肥有效性的最大潛力。嚴重限制了溶磷菌的使用范圍和應用潛力發揮。對整體溶磷微生物資源而言，可能造成了巨大浪費，由此導致各國溶磷微生物菌劑研究和生產進入更大誤區。一些國家仍然以單株溶磷菌株生產溶磷微生物菌劑，而在全國范圍所有土壤和各種上使用。世界上大型溶磷微生物菌劑公司，如加拿大Philom Bios公司使用單株溶磷拜萊青霉菌(Penicillium bilaii) (Kucey, 1988, 1989)生產微生物菌劑 JumpStart。印度Ruchi Biochemicals公司使用并生產一種溶磷微生物,推薦在全國使用。比利時生產一株溶磷細菌生產菌劑Phosphorene (Ahmed等，1999)。我國主要以巨大芽孢桿菌(Bacillusmegatarium)生產溶磷微生物菌劑(葛誠，吳薇，1995;范丙全，2007)。其他國家情形大致相似。沒有考慮溶磷微生物與地域、土壤類型、作物種類的最佳適配性，溶磷微生物菌劑的使用效果受到嚴重影響。
[0006]廣適應性(土壤、作物)的溶磷微生物菌種資源為世界范圍內稀缺，且未見有關廣適應性的溶磷微生物菌劑的報道。
【發明內容】
[0007]本發明主要針對我國缺磷和磷肥利用率低、增產潛力下降的問題，提供一種廣泛適應性的高效溶磷植物促生菌劑。
[0008]本發明所述的一種高效溶磷植物促生菌劑，包括黑曲霉菌C2菌劑、添加劑、粘結劑和保護劑；
[0009]其中，所述黑曲霉菌C2菌劑中包括曲霉菌(Aspergillus niger)C2,保藏號CGMCCN0.7511，保藏日期:2013年7月5日；所述黑曲霉菌C2分離自我國河北省衡水市農田土壤，現已保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，地址:北京市朝陽區北辰西路I號院3號中國科學院微生物研究所。
[0010]本發明所述黑曲霉菌C2具有如下微生物學特性:
[0011]C2菌落在無機磷培養基上生長較快，25°C 5d直徑達2.0-2.5cm，平坦，中央稍凸起，質地絲絨狀；分生孢子 結構大量，黃黑色至黑色，呈現放射狀分布，背面無色或略帶淺灰色；
[0012]PDA培養基上蔓延迅速，25°C 7d直徑8.0-8.5cm，初為白色，后變成黑色厚絨狀，背面略帶灰黃色，分生孢子頭黑色呈放射狀，分生孢子梗長短不一；
[0013]菌落在察氏瓊脂上生長迅速，25°C 7d直徑9.00cm，平坦，中央稍凸起，質地絲絨狀；分生孢子結構大量，黃黑色至黑色；分生孢子梗發生于基質，頂囊球形，全面可育；產孢結構雙層；分生孢子球形，直徑4?6 μ m，壁具明顯尖疣或光滑。
[0014]所述的添加劑為二氧化硅、高嶺土、稻殼粉、麥殼粉、秸桿粉中的一種或多種；
[0015]所述的粘結劑為膨潤土或水溶性微生物多糖；
[0016]所述的保護劑為甘油、脫脂奶、植物油、海藻酸鈉、殼聚糖中的一種或多種。
[0017]本發明所述的高效溶磷植物促生菌劑，由如下重量份的組分組成:
[0018]
黑曲霉菌C2菌劑I份；
添加劑3-10份；
粘結劑0.05-0.1份；
保護劑0.01-0.1份；
[0019]其中，所述黑曲霉菌C2菌劑中活菌數為5X108-lX109cfu/g。
[0020]本發明所述的高效溶磷植物促生菌劑，由如下重量份的組分組成:[0021]
黑曲霉菌C2菌劑I汾；
添加劑8-10份；
粘結劑0.05 -0.1份
保護劑0,01-0,1份。
[0022]本發明所述的高效溶磷植物促生菌劑在提高土壤磷、磷肥利用效率和作物產量中的應用。
[0023]本發明所述的應用，將高效溶磷植物促生菌劑與氮肥、磷肥、鉀肥或復合肥混合施用。
·[0024]本發明所述的應用，其中所述作物為大豆、玉米或小麥。
[0025]本發明所述的應用，其中所述高效溶磷植物促生菌劑適宜的土壤包括黑土、黑鈣土、沙姜黑土、白漿土、褐土、潮土、鹽潮土、紅壤、灰鈣土、灰漠土。
[0026]本發明的有益效果:
[0027]本發明所述微生物菌劑對于植物的促生效果明顯，且其作用效果不受化肥使用的抑制，可以在正常使用化肥條件下使用，對我國農業生產節約磷肥資源、糧食持續增產和保護農田生態環境具有重要意義。
[0028]本發明針對我國土壤磷有效性低、難溶磷積累，磷肥利用率持續下降的現狀，并且針對我國缺乏高效廣譜溶磷微生物菌種資源、微生物菌劑產業仍然使用適應范圍窄、溶磷能力低的老菌種的現狀，篩選和培育廣泛適用我國各類主要土壤、多種作物的新的溶磷微生物菌株，為開發高效溶磷微生物菌劑的提供技術支撐。
[0029]本發明以我國主要土壤為研究對象，進行了廣譜高效溶磷微生物菌種的篩選，獲得了大量溶磷菌株，經過研究比較這些溶磷菌株與我國主要土壤、主要作物的適應性、溶磷能力、增產效果，獲得了一株廣泛適用于我國主要土壤類型、主要作物的高效溶磷的黑曲霉菌C2，特別適合我國南方、北方、西北、東北、西南等區域的典型土壤，為溶磷微生物在土壤磷轉化、磷肥高效利用和節約磷肥資源等方面提供了菌種資源和技術支撐。
【具體實施方式】
[0030]實施例1黑曲霉菌C2的分離及培養
[0031](I)黑曲霉菌C2培養基
[0032]發酵液配方(kg/t發酵液):磷酸氫二鉀0.1，磷酸二氫鉀0.1，氯化鈉4.3，硫酸鎂0.1，淀粉8.6，牛肉膏4.3，蛋白胨4.3，酵母粉4.3，蔗糖8.6，硫酸銨2.6，碳酸鈣10，硫酸亞鐵0.001，豆油6.8，以水配制。
[0033]( 2 )黑曲霉菌C2培養過程
[0034]將黑曲霉菌C2菌株接種于牛肉汁蛋白胨培養基上，28?30°C培養48h，然后接入IOOOmL三角瓶，在30°C，220r/min下，培養36h ;按5%接種量接入到50L種子罐中，在220r/min, pH7.5，通氣量0.5vvm條件下，培養2d后，再按10v/v%接種量轉到500L的發酵罐中，在200r/min，pH7.5，通氣量0.7?1.0vvm條件下，培養3d ;發酵完成后，以1:: 3?6倍的高嶺土吸附，即得溶磷黑曲霉菌C2菌劑。[0035]實施例2高效溶磷植物促生菌劑的制備
[0036]1.黑曲霉菌C2的培養
[0037]( I)培養基的組成(kg/t發酵液)
[0038]可溶性淀粉IOkg,黃豆餅粉IOkg,玉米粉5kg,葡萄糖Ikg,鹿糖IOkg,酵母粉5kg,(NH4) 2S043kg, K2HPO40.2kg, NaC12.5kg, MgSO4.7H200.lkg, CaCO30.5kg, FeSO40.001kg，硼酸(1%) 1L，pH7.0，以水配制。
[0039](2)發酵培養過程
[0040]將黑曲霉菌C2接種于土豆蔗糖(PDA)培養基上，25?28°C培養3d。將黑曲霉菌C2孢子轉接入IOOOmL三角瓶，26-28°C，220r/min下液體發酵培養36h。然后按1%接種量接入50L種子罐，在200r/min、pH7.0、通氣量0.7vvm條件下，培養36h后，再按10v/v%接種量轉入500L發酵罐，在220r/min，pH7.0，通氣量0.7?1.0vvm下，培養3d。加入保護劑海藻酸鈉，以1:3?6倍的二氧化硅吸附。
[0041]2.高效溶磷微生物菌劑的制備
[0042]分別對溶磷黑曲霉菌C2進行發酵，發酵后加入保護劑海藻酸鈉，黑曲霉菌C2以二氧化硅吸附，活菌數為5X108-lX109cfu/g。
[0043]3.高效溶磷微生物菌劑造粒
[0044]向以上吸附、混合好的菌體中加入適量稻殼粉、秸桿粉和膨潤土粘結造粒，根據生產需要形成不同的顆粒粒徑菌劑，用于與玉米、小麥、大豆、棉花種子的機械播種，或者與尿素、磷酸二銨、鉀肥、復合肥等顆粒肥料一起機械施入土壤。
[0045]實施例3
[0046]—種高效溶磷植物促生菌劑，由如下重量份的組分組成:
[0047]
黑曲霉菌C2菌劑I份；
添加劑8份；
粘結劑0.1份；
保護劑0.1份；
[0048]其中，所述黑曲霉菌C2菌劑中活菌數為5X108_lX109cfu/g。
[0049]實施例4
[0050]一種高效溶磷植物促生菌劑，由如下重量份的組分組成:
[0051]
黑曲霉菌C2菌劑I份；`添加劑IO份；
粘結劑0.05份；
保護劑0.01份；
[0052]其中，所述黑曲霉菌C2菌劑中活菌數為5X108-lX109cfu/g。
[0053]實施例5
[0054]一種高效溶磷植物促生菌劑，由如下重量份的組分組成:[0055]
黑曲霉菌C2菌劑I份；
添加劑3份；
粘結劑0.06份；
[0056]
保護劑0.02份；
[0057]其中，所述黑曲霉菌C2菌劑 中活菌數為5X108-lX109cfu/g。
[0058]實施例6
[0059]一種高效溶磷植物促生菌劑，由如下重量份的組分組成:
[0060]
黑曲霉菌C2菌劑I份
添加劑5份；
粘結劑0.08份；
保護劑0.05份；
[0061]其中，所述黑曲霉菌C2菌劑中活菌數為5X108-lX109cfu/g。
[0062]實施例7
[0063]一種高效溶磷植物促生菌劑，由如下重量份的組分組成:
[0064]
黑曲霉菌C2菌劑I份
添加劑9份；
粘結劑0.07份;
保護劑0.08份；
[0065]其中，所述黑曲霉菌C2菌劑中活菌數為5X108_lX109cfu/g。
[0066]實驗例8黑曲霉菌C2溶解難溶磷的效果
[0067]1.采用溶磷黑曲霉菌C2，以巨大芽孢桿菌(ATCC14581)、拜萊青霉菌(ATCC20851)為對照。在室內條件下，以磷酸三鈣為難溶磷，進行了平板固體培養基培養5天，測定了其溶磷能力。
[0068]黑曲霉菌C2的溶磷圈與菌落直徑比值達到了 3.10，溶磷圈內溶解的水溶性溶(P2O5)為15.98mg ;菌株ATCC20851和ATCC14581的溶磷圈與與菌落直徑比值分別為1.06和1.30，溶磷圈內的溶磷量(P2O5)分別為6.31和2.llmg，都低于菌株黑曲霉菌C2 (表I)。
[0069]表I溶磷菌株在含Ca3(PO4)2培養基上的溶磷圈與菌落的直徑比值(d/D)
[0070]
【權利要求】
1.一種聞效溶憐植物促生囷劑，其特征在于:包括黑曲霉囷C2囷劑、添加劑、粘結劑和保護劑； 其中，所述黑曲霉菌C2菌劑中包括黑曲霉菌(Aspergillus niger) C2，保藏號CGMCCN0.7511，保藏日期:2013年7月5日； 所述的添加劑為二氧化娃、高嶺土、稻殼粉、麥殼粉、稻桿粉中的一種或多種； 所述的粘結劑為膨潤土或水溶性微生物多糖； 所述的保護劑為甘油、脫脂奶、植物油、海藻酸鈉、殼聚糖中的一種或多種。
2.根據權利要求1所述的高效溶磷植物促生菌劑，其特征在于:由如下重量份的組分組成: 黑曲霉菌C2菌劑I份； 添加劑3-10份；粘結劑0.05-0.1份保護劑0.01-0.1份； 其中，所述黑曲霉菌C2菌劑中活菌數為5 X IO8-1 X 109cfu/g。
3.根據權利要求2所述的高效溶磷植物促生菌劑，其特征在于，由如下重量份的組分組成:
黑曲霉菌C2菌劑1.份； 添加劑8-10份；粘結劑0.05-0.1份；保護劑0.01-0.1份。
4.權利要求1-3任一項所述的高效溶磷植物促生菌劑在提高土壤磷、磷肥利用效率和作物產量中的應用。
5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，將高效溶磷植物促生菌劑與氮肥、磷肥、鉀肥或復合肥混合施用。
6.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，所述作物為大豆、玉米或小麥。
7.根據權利要求4或5或6所述的應用，其特征在于，所述高效溶磷植物促生菌劑適宜的土壤包括黑土、黑鈣土、沙姜黑土、白漿土、褐土、潮土、鹽潮土、紅壤、灰鈣土、灰漠土。
【文檔編號】C09K101/00GK103436264SQ201310395426
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月3日 優先權日:2013年9月3日
【發明者】范丙全 申請人:保羅生物園科技股份有限公司