本發明涉及農業肥料，尤其涉及一種具有鹽堿地改良作用的小麥生物肥料及其制備方法。
背景技術：
1、硬質小麥是內蒙古特色主糧，也是巴彥淖爾市國家農業高新技術產業示范區主導產業之一，但內蒙古地區硬質小麥種植面臨嚴峻挑戰。一方面，巴彥淖爾市土壤鹽堿化嚴重，鹽堿地面積大，ph值約8.5（其中ph＞8.5的土壤占28%以上），而小麥生長最適ph為6.5-7.5，鹽堿地高鹽分、高ph值、不良的物理結構等特性嚴重抑制了作物生長，另外，在傳統小麥種植過程中，過分依賴化學肥料，而過量的化肥使用又進一步加劇了土壤鹽堿化與板結，導致小麥平均畝產僅350-400kg，較非鹽堿地低30-40%，難以實現產量的顯著突破，這已經成為當地及內蒙古大部分區域農作物種植的主要障礙，制約了區域農業經濟與社會可持續綠色發展。另一方面，近幾年雨帶北移北擴趨勢明顯，適溫高濕環境利于赤霉病、莖基腐病等土傳病害的發生，化學農藥的使用會對環境造成一定的污染，長期使用還會使病原菌產生抗藥。所以，在鹽堿地治理基礎上，還迫切需要以生物肥料和生物農藥為基礎，建立綠色農業種植關鍵技術。
2、雖然現有技術中也常用微生物菌劑或生物肥料進行鹽堿地改良或種植優化，但是大多數菌劑或生物肥料未能有效解決活性成分的緩釋問題，導致有效作用時間短，需頻繁施用，增加成本和勞動強度，無法從根本上改善土壤結構。且，微生物多為直接添加，未經保護處理，在鹽堿環境下存活率低、適應性差，發揮作用周期比較短，難以長期穩定地有效發揮增產、防病等作用。
3、因此，為了有效緩解土壤鹽堿化對小麥生產的限制，開展鹽堿地改良與病害防治相結合的肥料技術研究迫在眉睫。
技術實現思路
1、本發明提供一種能提升土地生產力和小麥產量及品質，并對小麥病害進行生物防治，具有鹽堿地改良作用的小麥生物肥料及其制備方法，用以解決小麥種植中存在的鹽堿地障礙、養分失衡且不足以及外源微生物存活率低、適應性差、改善周期短等問題。
2、為實現上述目的，第一方面，本發明提供一種具有鹽堿地改良作用的小麥生物肥料，包括：礦物負載微生物顆粒、添加劑、有機物料、包衣緩釋組分，其重量比如下：礦物負載型微生物顆粒:添加劑:有機物料:包衣緩釋組分=(10-20):(3-7):(5-10):2；添加劑包括海藻多糖、黃腐酸鉀、脫硫石膏中的至少一種；有機物料包括秸稈生物炭、木醋液和腐熟肥；包衣緩釋組分為淀粉和羧甲基纖維素。
3、本發明的小麥生物肥料中的微生物在土壤中的存活時間長，發揮作用更持久，與其他成分協同作用，將“改土、促生、抗病”多重目標同步實現，提供作物生長必須的營養元素，促進作物生長，提升根系活力，提高作物自身的抗病抗倒伏能力，小麥出苗率提升，病害防治效果達到80%以上，殺蟲劑和化肥的使用量減少，實現小麥病害的有效防治以及小麥增產提質的目的，也完成了“土壤結構-養分供給-微生物調控生態”三位一體協同修復和改良鹽堿地土壤的系統性調控。
4、根據本發明，礦物負載微生物顆粒的制備方法，包括以下步驟：
5、1）將天然礦物中各原料混合均勻，造粒，干燥至含水量不超過10%，得到粒徑不超過2mm的礦物載體顆粒；
6、2）將哈茨木霉菌和枯草芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌分別擴培后，加入液體培養基中進行混合共培養，得到復合菌液；
7、3）將礦物載體顆粒放入復合菌液中，攪拌反應后離心、低溫干燥，得到載菌顆粒；
8、4）將包膜組分加入無菌水中攪拌至溶解，得到包膜溶液，向載菌顆粒上噴涂包膜溶液，低溫干燥，即得礦物負載微生物顆粒。
9、各天然礦物原料為多孔結構，更易吸附鹽分、負載養分，為微生物提供了良好的棲息環境，將多種微生物負載于天然礦物的孔隙中，增強了礦物負載微生物顆粒的結構穩定性，有助于提升微生物在作物根際及鹽堿化土壤中的定植能力，改善外源微生物存活率低、適應性差、改善周期短等問題，同時，微生物代謝產物（如胞外多糖等）也能負載于載體表面，更長效地發揮促生防病作用，延長肥料作用時間。
10、根據本發明，礦物載體顆粒與復合菌液的質量體積比為1g:(10-15)ml；包膜溶液的濃度為5-10wt%，載菌顆粒與包膜溶液的質量體積比為1g:(2-5)ml。
11、根據本發明，攪拌反應的轉速為60-80r/min，溫度為28-32℃，時間為1-2d；低溫干燥的溫度不超過45℃。
12、根據本發明，混合共培養的具體操作為：將擴培后的哈茨木霉菌和枯草芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌分別接種至液體培養基中，在溫度28-32℃、搖床速率180-200rpm、體系ph值7.0-7.2、溶氧量30-50%的條件下培養3-5天；隨后在溫度28-30℃、搖床速率110-140rpm、體系ph值6.5-6.8、溶氧量5-15%的條件下培養2-4天即可；擴培后的哈茨木霉菌和枯草芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌的接種量均為5-15%。
13、共培養過程中，前期保持較高的通氣量，促進好氧菌增殖，后期梯度降低，以促進和誘導厭氧代謝，促使微生物分泌出更多樣的代謝產物，提升活性成分多樣性，其中含有多種抗菌物質，從而增加肥料的肥效和防蟲抗病害能力。復合微生物可通過分泌酸性代謝產物來降低鹽分表聚及土壤ph，產生多糖類物質固結土壤顆粒，也能作為生防菌來抑制土壤中有害微生物的生長和代謝，在土壤中形成益生菌環境，同時可以促進種子萌發和植株生長，增加根系生物量，提高肥料的吸收利用率，還與其他組分產生協同增效作用，表現出降低土壤鹽分、改善結構、提升土壤肥力、優化群落結構、增強植物抗鹽堿能力等功能，實現鹽堿地改良與病害防控一體化，并最終提升作物產量和品質。
14、根據本發明，天然礦物中包含的原料及其重量份如下：蛭石5-8份、鈣基膨潤土10-15份、硅藻土7-12份，粒度均為100目。天然礦物除了作為微生物及其代謝產物的載體外，其自身所攜帶的離子也能與土壤中的鹽堿離子發生反應，促使鹽分在土壤中轉化為穩定的礦物相，快速降低土壤堿化度和鹽分含量，其本身具有的多孔結構也能有效吸附鹽分離子，改善土壤通透性，防止板結，從而持續活化和改善土壤結構，改良鹽堿土，且效果持久，提高了肥料脫鹽固鹽的穩定性。
15、根據本發明，包膜組分為殼聚糖和海藻酸鈣的混合物，其重量比為1:(0.5-1)，殼聚糖分子量為50-60kda。殼聚糖和海藻酸鈣能作為微生物營養源以提高微生物在肥料中的存活率和存活時間，顯著延長了微生物活性周期，其自身也具有一定的保水保墑能力，可在土壤中形成水凝膠，改善土壤結構，緩解鹽堿地土壤的生理干旱，也緩解外界環境對內部微生物的沖擊，顯著提升肥料效果的全面性和持久性。
16、根據本發明，添加劑為海藻多糖、黃腐酸鉀、脫硫石膏的混合物，其中，海藻多糖的重量份為5-10份，黃腐酸鉀的重量份為5-15份，脫硫石膏的重量份為1-5份。適量添加添加劑能進一步強化改良及增產效果，這些添加劑成分均富含活性物質，具有整合鹽分離子、改善土壤結構、提高保水保肥能力的作用，同時能促進根系發育，增強作物耐鹽性，可降低作物對化肥的依賴，提升養分利用率，通過螯合營養元素與微生物、有機物料等成分協同提升使用效果。
17、根據本發明，秸稈生物炭選自玉米秸稈生物炭、向日葵秸稈生物炭中的至少一種；腐熟肥選自腐熟羊糞、腐熟牛糞中的至少一種，腐熟度＞90%；木醋液的ph值為2.5-3.5，含水量低于15%。秸稈生物炭及腐熟肥能改善土壤團粒結構，也可對土壤鹽分進行置換，增強土壤微生態系統的穩定性和礦化固鹽效率。木醋液同樣在?改良土壤、促進植物生長、增強抗逆性、防治病蟲害以及提升農產品品質?等方面具有顯著作用。在肥料中，天然礦物和秸稈生物炭及腐熟肥提供不同的多孔環境，相互協同在肥料中形成迂回通道，能降低鹽分遷移速率，延緩鹽分向地表遷移，并通過離子交換將有害金屬轉化為穩定礦物相，提升肥料改良鹽堿化土壤的效果。
18、根據本發明，包衣緩釋組分中，淀粉和羧甲基纖維素的重量比為(0.5-1.5):1。包衣緩釋組分的作用在于進一步增強了肥料顆粒的保水和緩釋能力，確保肥料顆粒中的其他成分在土壤中緩慢釋放，并延長作用時間，使其有效發揮產酸、增產、防病等作用，并有助于減少施用頻率和種植成本。
19、第二方面，本發明提供一種具有鹽堿地改良作用的小麥生物肥料的制備方法，包括以下步驟：
20、1）將礦物負載微生物顆粒、添加劑、有機物料均勻混合，造粒，得到預混料；
21、2）將包衣緩釋組分采用無菌水配制成包衣液，噴涂至預混料上，低溫干燥，即得前述的具有鹽堿地改良作用的小麥生物肥料。
22、該方法制備所得肥料顆粒中有效活菌數≥5億/g，通過混合、造粒、噴涂包衣等等工藝，確保各成分之間形成穩定結合，避免在使用過程中分離，保證產品質量一致性，同時還能使得肥料中微生物在高鹽、高堿環境中仍能保持較高活性，使得肥料能提高作物的抗病性，促進作物生長，并顯著增加產量，同時通過礦物和有機物料等改善土壤團粒結構、提高有機質含量，物理、化學及生物改良共同發揮作用，快速提升土壤質量及微生物量，為作物生長提供良好的生長微環境。該制備方法流程簡單，應用成本較低，對鹽堿地的改良效果顯著，并起到小麥增產豐收的作用。
23、根據本發明，造粒及低溫干燥的溫度不超過45℃，預混料的顆粒粒徑為2-4mm，包衣液增重8-15%。造粒及緩釋包衣技術保障了肥料產品的功能穩定性，包衣能實現肥料養分階段性持久性釋放，同時有利于確保施入到土壤中的微生物菌群活性高、數量大、抗病持續時間長，顯著延長了肥料發揮作用的時效，以便在土壤中表現出穩定的鹽堿改良及促生增產效果。
24、根據本發明，本發明還提供一種前述的具有鹽堿地改良作用的小麥生物肥料在鹽堿地改良及小麥種植中的應用，該小麥生物肥料的施用量為45-90kg/畝，作為基肥施用。該肥料在實際應用時，可配合化肥使用，也可單獨使用，可替代傳統化學肥料與農藥，減少殺蟲劑和化肥的使用量，也緩解了化學肥料及農藥大量使用造成的殘留及抗性問題。
25、本發明提供的具有鹽堿地改良作用的小麥生物肥料及其制備方法，首先，通過將天然礦物載體的物理結構、添加劑的生物化學活性、功能微生物及其代謝產物以及包膜組分和包衣緩釋組分的緩釋功能進行深度融合，制得“改土、促生、抗病”一體化的復合型肥料，實現了實現對土壤健康和作物生長的系統性調控，且能匹配小麥生產階段并實現效果最大化和資源最優化，實現小麥病害的有效防治以及小麥增產提質的目的。
26、其次，該生物肥料持有很高的有效活菌數，其多層包膜包衣的結構也促提升了儲存穩定性和質量穩定性，作為基肥施用時，單位使用量較少，施用后受環境影響小，微生物菌體緩釋并在植物根際長期有效定殖，形成局部優勢，對病害有一定的生防作用，可替代傳統化學肥料與農藥，減少殺蟲劑和化肥的使用量，降低了小麥種植成本。另外，該生物肥料不局限于小麥種植，也可適用于其他作物（如向日葵、番茄等）的種植中，做底肥和苗期施肥均可，也可單獨作為鹽堿地改良劑使用，應用范圍廣。