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[肥料资讯]研发成果报道 | 萌帮多重生物刺激素技术荣登阿格斯《Fertilizer Focus》 [复制链接]

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  近日,由河北萌帮水溶肥料股份有限公司专家顾问康耀卫和研究员苑莹撰写“多重生物刺激素技术(简称MBT)”文章被阿格斯《聚焦化肥》收录并发表于十一月/十二月刊。这是继微生物解硅技术之后,该研究团队在微生物领域的又一项重要研发成果。
聚焦化肥(Fertilizer Focus)

  阿格斯是独立的国际能源及大宗商品价格评估机构。针对化肥市场,阿格斯化肥分享及时中立的行业资讯、市场分析及价格。阿格斯成立51年,在全球设有25个办事处。阿格斯是第一个遵守国际证监会组织(IOSCO)准则的价格评估机构,顺应市场的变化而不断发展。其旗下发行的权威期刊聚焦化肥(Fertilizer Focus)倍受关注。

  “聚焦化肥”发行于1984年2月,是世界领先的双月刊,为国际化肥行业提供信息服务。关注化肥市场的中长期发展趋势,也提供物流、工厂和项目合作的相关新闻。是化肥行业高中级管理人员的核心读物。

  煤炭是我国的主要能源,低品位煤炭资源储量尤其丰富。

  腐植酸是一种复杂的混合物,通过微生物的分解转化和地球化学反应等一系列过程,由或大、或小、或分散的分子并积累起来的。长期以来,腐植酸在农业生产中得到了广泛的应用,特别在土壤改良中发挥着重要作用。

  腐植酸中的胶体物质可以与土壤中的钙形成絮凝凝胶,改善土壤的团聚体结构。调节土壤的保水能力、蓄肥力和通气性,从而提高土壤的吸附和交换能力。它还可以调整使土壤pH值达到酸碱平衡。所以富含腐植酸的土壤有助于作物生长,在退化土壤中补充腐植酸,可显著提高植物生长能力和土壤肥力。腐植酸也可以显著提高作物的抗旱、抗寒能力,曾有几份关于用500ppm腐植酸处理玉米植株时减少干旱或冻害的报告。在作物生长方面,腐植酸具有特定的活化作用,能提高植物体内酶的活性,促进新陈代谢。所以腐植酸可以促进根系生长和植株生长。对于农药,腐植酸不仅适宜农药聚合物的特性,还可以聚合农药,具有无毒、无嗅、无污染的特点,是其他高分子物质或一般农药增效剂所不及的。腐植酸也可以用于修复受污染的土壤。除了在农业领域的应用,腐植酸在动物、饲养业、医药领域和废水处理中还具有广泛的应用前景。腐植酸是腐烂的蔬菜中常见的物质,在普通农家堆肥中也被检测到。腐植酸也存在于各种棕色有机物土壤中,以及泥炭、粪便、矿物褐煤、风化褐煤和土状褐煤。

  腐植酸生产的替代

  煤炭是我国的主要能源,低等级煤炭资源储量尤其丰富。它们都含有大量的再生腐植酸和多种活性氧官能团,如羧基、酚羟基、醌基、醇羟基等。因此,从风化煤中提取腐植酸等产物是可行的。中国腐植酸的生产主要来自于在高温下从低品位煤中用碱提取,然而生产过程产生了大量的危害性废物,并造成了许多环境问题。随着中国政府实施更严格的环保政策,许多与腐植酸业务相关的公司或工厂面临巨大压力,需要采取额外措施以减少传统碱法提取方案的不利影响。由于成本上升,一些小公司将被迫关闭,其他一些公司正在寻找腐植酸生产的替代方式。

  人们早就知道微生物在低品位煤中发酵产生腐植酸。根据公开报道,微生物与褐煤、培养基共培养生成腐植酸的方法有液体发酵和固体发酵两种。目前,利用微生物生产腐植酸的一大缺点是,与强碱提取法相比,其转化效率相对较低(低于10%)。生物腐植酸的市场价格高,这意味着它不能轻易地与碱性提取腐植酸竞争,尽管它有很多好的特性,如在较低pH值下良好的溶解性,是一种环境友好的产品等。因此,提高腐植酸的转化率是褐煤微生物生产腐植酸成功的关键。
  转化效率
图中所示发酵腐植酸比碱性腐植酸更好地促进玉米生长

  2020年,萌帮®与植物根瘤菌和微生物肥料专家康耀卫博士合作,从中国超过25个省份收集的不同土壤样品和和褐煤样品中,筛选了超10,000个微生物分离株,从中优选了一组与低品位煤一起发酵产生腐植酸能力强的微生物,用于将低品位煤转化为腐植酸。本研究首先采用富集筛选程序扩增具有将低品位煤转化为腐植酸能力的目标微生物,然后采用更具靶向的方法鉴定具有产生木质素过氧化物酶、锰依赖性过氧化物酶、或漆酶。这些酶曾被报道有参与低品位煤转化为腐植酸的过程。从低品位煤中鉴定出100多个具有产生腐植酸生物活性的菌株。通过进一步评估这些目标分离物的腐植酸转化率、对玉米种子萌发和幼苗的PGPR活性、对植物病原菌的活性以及批量生产的发酵潜力。选取几个优良菌株进行大规模试验。

  研发团队通过对不同原料配比和添加量的反复实验,不断修改和优化发酵配方。在提高腐植酸转化率方面取得了重大进展。在中性pH值下,从该过程中回收的水溶性腐植酸量可达到碱性(pH12时)提取方案的40%。这是一个非常重要的成果,因为碱性提取的腐植酸有超过90%会在pH值从12降至中性后从溶液中沉淀出来。从碱提取方案的化学性质、物理性质甚至生物学性质来看,这也表明通过生物发酵产生的腐植酸不同于传统方法产生的腐植酸。

  微生物发酵
图中所示pH值为中性,显微镜下的溶解度。前者为碱解腐植酸,后者为生物发酵产生的腐植酸。放大率x10

  1.在中性pH值下溶解度更好:发酵腐植酸溶液是均匀的无明显颗粒,而碱法腐植酸有大量明显颗粒(见图2)。pH为中性时,发酵腐植酸的溶解度明显优于碱性腐植酸。这样,发酵腐植酸有效地避免了碱性腐植酸在农业应用中的局限性,可与肥料配合使用,且不会因pH值升高而影响植物。同时,当pH值为中性时,它不会因为溶解度低而降低其生物活性。

  2.除了腐植酸外,溶液中还有许多有益的生物刺激素(MBT:液相色谱-质谱法、光谱LC-MS法),分析表明,发酵腐植酸溶液中存在多个生物刺激素,除了腐植酸,这些分子还包括生物刺激剂分子、参与信号传导的分子、氨基酸和参与植物胁迫耐受性的分子,在碱提取的腐植酸溶液中没有这些优势。

  3.更好的刺激植物生长的生物活性:发酵腐植酸与碱提取物进行比较,在腐植酸浓度相同的情况下,结果清楚地表明,就玉米植物生长而言,发酵产生的腐植酸的生物活性比碱提取的腐植酸好得多,收获后玉米植株的干重也证实了这一结果。

  研究表明,发酵腐植酸未来会在农业中起到巨大作用。研发团队将通过与其他原料的配合,重点开发满足不同作物生长需求的功能性肥料。

  
 
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只看该作者 沙发  发表于: 11-24
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