含有巨大芽孢桿菌的海藻顆粒鉀肥的生產方法與流程
2023-07-12 04:23:11 1
本發明涉及一種鉀肥的生產方法。具體是一種海藻顆粒鉀肥的生產方法。
背景技術：
化肥的過度施用造成了土壤結構破壞、自然界生物多樣性和生態系統穩定性降低、江河湖泊的富營養化、農產品質量下降等一系列較為嚴重的問題。目前市場上的鉀肥品種多是化學填料的複合，缺少功能性增效成分，以此原料製備的複合肥和摻混肥並不能為土壤環境改善和農業的可持續發展帶來任何的裨益，反而會形成惡性循環。發展現代農業，實現農業可持續發展，對肥料行業的發展必將提出了新的更高的要求，這就要求傳統的成分單一的化學肥料向功能性增效肥料升級。實驗證明，增加土壤中有益微生物的含量可以起到平衡土壤酸鹼度、調節土壤菌群結構、增強作物的抗病蟲害的能力肥料、降解土壤重金屬、改量土壤的作用。海藻中含有活性成分可以促進植物體內內源激素的分泌，刺激植物非特異性活性因子的產生，還含有非含氮有機物、鉀、鈣、鎂、鋅、碘等十餘種礦物質元素和豐富的維生素，可以有效促進植物的生長，提質增產。
我國該品種肥料的研究開發模式仍較為傳統，設備工藝不足，依然沒有成為功能性增效肥料的創新主體，還存在一些問題和不足：1）菌種與化肥復配工藝不成熟，破壞菌體，導致加入菌量多，存活率低；2）傳統的微生物肥料採用大量有機質為填料，導致在存放過程中雜菌大量繁殖，雜菌率較高，微生物腐熟不徹底會導致燒苗爛根；3）微生物在肥料存放過程中菌量下降迅速，保質期短，有效活菌數低；4）所用菌種生命力不強，難以與土壤中原有的微生物抗爭而逐漸死亡失效；5）對海藻的處理工藝不成熟造成活性物質的破壞和流失。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是，提供一種含有巨大芽孢桿菌的海藻顆粒鉀肥的生產方法，通過篩選得到的優勢功能特效菌種對海藻進行生物發酵，然後通過溫和的反擊式造粒工藝將其與化肥原料相結合，最終得到富含海藻提取物、功能特效菌種的海藻增效鉀肥顆粒。生產工藝穩定可控，綠色環保，適於規模化生產。
為了解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：
一種含有巨大芽孢桿菌的海藻顆粒鉀肥的生產方法，其特徵在於按照以下步驟進行：
向100份的鉀肥原料中加入5-10份的巨大芽孢桿菌菌劑，並混合均勻，經輥壓機輥壓成型為片狀；採用反擊式造粒方式進行造粒，過篩烘乾後即得成品；
所述鉀肥原料是氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、磷酸二氫鉀和磷酸氫二鉀中的一種或任意比例的兩種以上；
其中巨大芽孢桿菌菌劑按照以下步驟製備而成：
1）、製備海藻粉末：將烘乾後的海藻磨成粉末；
2）、製備產品A：海藻粉末與水按照質量比5～15:100裝入發酵罐中，在110～130℃條件下滅菌15～30min，得到產品A；
並製備種子液：將巨大芽孢桿菌接種至液體培養基，在27℃～37℃培養20～30小時；巨大芽孢桿菌菌液與培養基之間的體積比為1～10:100；
3）、製備產品B：將種子液加入到產品A中得到產品B，其中種子液與產品A的質量比為5～15:100；
4）、製備產品C：在溫度為27℃～37℃，pH5～9的條件下對產品B進行發酵，發酵時間為1～4天，得到產品C；
5）、製備產品D：調整產品C的pH至5.0～6.0，溫度至3～10℃，保存3h～72h，得到產品D；
6）、製備產品E:調整產品D的溫度至27℃～37℃，pH至5～9，然後補充種子液，補充的種子液與產品D的質量比為1～10:100，保存3h～72h，得到產品E；
7）、製備產品F：調整產品E的pH至5.0～6.0，溫度至3～10℃，保存3h～72h，得到產品F；
8）、製備產品G：調整產品F的溫度至27℃～37℃，pH至5～9，然後補充種子液，補充的種子液與產品F的質量比為1～10:100，保存3h～72h，得到產品G；
9）、製備巨大芽孢桿菌菌劑：將產品G乾燥成粉末得到巨大芽孢桿菌菌劑。
所述液體培養基按照以下質量比配成：海藻酸鈉5份、豆餅份10份、玉米澱粉8份、硫酸銨5份、硫酸鎂1份、磷酸氫二鉀2份、硫酸亞鐵0.01份和蒸餾水1000份。
步驟2）所述海藻粉末和水的質量比為5:100；滅菌溫度121℃，滅菌時間30min；製備種子液時，巨大芽孢桿菌接種至液體培養基中，在30℃培養22小時，得到種子液，巨大芽孢桿菌菌液和培養基的體積比例為5:100；步驟3）中，種子液與產品A的質量比為10:100；步驟5）和步驟7）中，溫度為5℃，保存時間為12h。
步驟4）、步驟6）和步驟8）中，溫度為30℃，pH為6.3～7.0；步驟4）發酵時間為8天；步驟6）和步驟8）保存時間為12h；步驟6）中補充的種子液與產品D的質量比以及步驟8）中補充的種子液與產品F的質量比均為5:100。
步驟5）、步驟6）步驟7）和步驟8）中，調整溫度均為每小時調整3℃。
所述海藻是指鼠尾藻，銅藻和馬尾藻中的一種或任意比例的兩種以上。
所述巨大芽孢桿菌是巨大芽孢桿菌YIC～BM1，保藏號為CGMCC No.12156。
本發明具有以下有益技術效果：
1、本發明採用的菌種具有高耐鹽性，可以直接與復混肥無機鹽復配，克服了傳統菌劑在高鹽環境長期存放過程中大量死亡的弊端，大大延長了肥料的保質期。而這種高鹽的環境使得其他雜菌不能生存，極大的降低了雜菌率，保證了肥料的高質量。
2、本發明採用先進的海藻發酵工藝，採用的菌種具有很強的產纖維素酶的能力，能夠很容易破壞海藻細胞壁結構促使胞內營養物質的流出。在發酵過程中，還可以產生海藻寡糖等易於植物吸收的次生代謝產物，有促進植物根系發育，提高作物產量的功效。
3、本發明採用特殊的反擊式造粒技術將微生物菌劑與化學肥料復配，整個過程溫和綠色環保，避免了高溫和化學試劑對微生物和海藻活性成分的破壞，最大限度的保證了微生物的存活率和海藻活性。
4、本發明的產品具有較高的有效活菌數，菌種具有較強的環境適應能力，能夠在土壤中大量繁殖，提升土壤中的微生物含量，起到緩衝土壤酸鹼度，增強植物抗性，改良土壤環境的作用。
5、本發明在傳統鉀肥的基礎上，引入了海藻提取物、有益微生物等功能性成分，是傳統肥料的全新升級產品，環保性能與肥效都得到大幅提升。
附圖說明
圖1是顯微觀察YIC～BM1菌株的革蘭氏染色及聚集成團現象圖。
圖2基於16SrDNA序列構建的YIC～BM1菌株系統發育樹示意圖。
圖3是不同溫度對YIC～BM1菌株產酶的影響的示意圖。
圖4是不同pH對YIC～BM1菌株產酶的影響示意圖。
具體實施方式
結合具體實施例對本發明的技術方案作進一步的詳細說明，但不作為對本發明的限定。
實施例1：
將洗淨烘乾後的新鮮銅藻磨成60～80目粉末；
海藻粉末與水按照質量比10:100裝入發酵罐中，在121℃條件下滅菌30min，得到產品A；並製備種子液：將巨大芽孢桿菌YIC～BM1接種至液體培養基31℃培養20小時；所述巨大芽孢桿菌YIC～BM1的保藏號為CGMCC No.12156；所述液體培養基為：海藻酸鈉5份、豆餅份10份、玉米澱粉8份、硫酸銨5份、硫酸鎂1份、磷酸氫二鉀2份、硫酸亞鐵0.01份、蒸餾水1000份的混合物，pH7.2～7.4；巨大芽孢桿菌YIC～BM1和培養基的體積比例為10:100。將種子液加入到產品A中，其中種子液與產品A的質量比為10:100，得到產品B； 在溫度為30℃，pH5.5～6.0的條件下對產品B進行發酵，發酵時間為2天，得到產品C；調整產品C的pH至5.8～6.0，並以每小時3℃的溫度變化調整溫度至5℃，保存24h，得到產品D；以每小時3℃的溫度變化調整產品D的溫度至30℃，pH至5.5～6.0，然後補充種子液，補充的種子液與產品D的質量比為3:100，保存24h，得到產品E；調整產品E的pH至5.5～6.0，並以每小時3℃的溫度變化調整溫度至5℃，保存24h，得到產品F；以每小時3℃的溫度變化調整產品F的溫度至20℃，pH至5.5～6.0，然後補充種子液，補充的種子液與產品F的質量比為1:100，保存24h，得到產品G；將產品G乾燥成粉末得到巨大芽孢桿菌菌劑；
向100份的硫酸鉀中加入8份的巨大芽孢桿菌菌劑，並混合均勻，經輥壓機輥壓成型為片狀；採用反擊式造粒方式進行造粒，過篩烘乾後即得成品。
實施例2：
將洗淨烘乾後的新鮮銅藻和新鮮馬尾藻按照質量比1:1復配，磨成60～80目粉末；
海藻粉末與水按照質量比6:100裝入發酵罐中，在115℃條件下滅菌25min，得到產品A；並製備種子液：將產纖維素酶的巨大芽孢桿菌YIC～BM1接種至液體培養基（配方同實施例1），在35℃培養24小時；所述產纖維素酶的巨大芽孢桿菌YIC～BM1的保藏號為CGMCC No.12156；菌液和培養基的體積比例為5:100。將種子液加入到產品A中，其中種子液與產品A的質量比為5:100，得到產品B；在溫度為35℃，pH6.0～6.5的條件下對產品B進行發酵，發酵時間為1天，得到產品C；調整產品C的pH至5.5～6.0，並以每小時3℃的溫度變化調整溫度至5℃，保存12h，得到產品D；以每小時3℃的溫度變化調整產品D的溫度至35℃，pH至6.0～6.5，然後補充種子液，補充的種子液與產品D的質量比為3:100，保存12h，得到產品E；調整產品E的pH至5.5～6.0，並以每小時3℃的溫度變化調整溫度至10℃，保存12h，得到產品F；以每小時3℃的溫度變化調整產品F的溫度至35℃，pH至6.0～6.5，然後補充種子液，補充的種子液與產品F的質量比為3:100，保存12h，得到產品G；將產品G乾燥成粉末得到巨大芽孢桿菌菌劑。
向100份的硫酸鉀中加入8份的巨大芽孢桿菌菌劑，並混合均勻，經輥壓機輥壓成型為片狀；採用反擊式造粒方式進行造粒，過篩烘乾後即得成品。
對比例：
將洗淨烘乾後的新鮮銅藻磨成60～80目粉末；
海藻粉末與水按照質量比10:100裝入發酵罐中，在121℃條件下浸提30min，得到產品A，將產品A乾燥得到產品B,向100份的硫酸鉀中加入8份的產品B，並混合均勻，經輥壓機輥壓成型為片狀；採用反擊式造粒方式進行造粒，過篩烘乾後即得成品。
產品指標檢測結果見表1。
表1：產品檢測結果
其中傳統鉀肥採用的是農業級硫酸鉀。
結果表明：區別於傳統的鉀肥，本發明製備的產品中不僅含有很高含量的有效活菌，而且含有高含量的海藻提取物，包括海藻酸和褐藻寡糖。
將本發明的實施例和對比例相關肥料施於玉米種植地塊，畝用量為50kg。
種植期為半年，常規除草、除蟲、合理灌溉、保證充足水分，在N、P同一水平上進行比較。以傳統鉀肥作為對照組，結果如表2所示。
表2：玉米施肥對比實驗結果
實驗表明， 使用實施1樣品的玉米，提高了農作物產量，相比傳統鉀肥實現了10%的增收，而且降低了作物的病蟲害。明顯提高了土壤中微生物的含量，有效調節土壤的pH值，降低了土壤容重，有效改良了土壤性能。
實施例和對比例的數據表明，海藻經過發酵處理後的增產抗病效果大幅度提升，利於實現海藻價值的最大化。
所述巨大芽孢桿菌YIC～BM1的保藏號為CGMCC No.12156；保藏單位名稱是：中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心；保藏單位地址是：北京市朝陽區北辰西路1號院3號；保藏日期：2016年3月2日；拉丁文分類命名為：Bacillus megaterium。
所述巨大芽孢桿菌YIC～BM1的生物特性如下：
纖維素培養基：羥甲基纖維素鈉15g，硝酸銨1g，硫酸鎂1g，磷酸二氫鉀2g，瓊脂20g，蒸餾水1000ml。
液體發酵培養基：羥甲基纖維素鈉10g，蛋白腖3g，酵母粉0.5g，硝酸銨2g，硫酸鎂0.3g，磷酸二氫鉀2g，氯化鈣0.3g，蒸餾水1000ml，pH7.0-7.4。
YIC～BM1菌株在纖維素培養基平板上生長48h後，菌落圓形，白色，表面平整。顯微鏡觀察菌株為革蘭氏陽性，杆狀，能運動，產芽孢。生長溫度範圍20～40℃，PH範圍6-10，NaCl濃度範圍0～20%，菌株最適生長溫度37℃，最適生長pH 7.5。觸酶，氧化酶，半乳糖苷酶陽性，吲哚，VP實驗陰性，不還原硝酸；能夠利用葡萄糖，甘露糖，乳糖，棉子糖，蔗糖，阿拉伯糖，木糖，甘露醇，山梨醇。根據其生理生化特徵，將該菌株鑑定為巨大芽孢桿菌Bacillus megaterium。
圖1看出，YIC～BM1菌株為革蘭氏陽性菌；
圖2看出，YIC～BM1菌株的親緣關係與巨大芽孢桿菌最近；
圖3看出，YIC～BM1菌株的最適產酶溫度為35℃；
圖4看出，YIC～BM1菌株的最佳產酶pH為6.0。
本發明所述的反擊式造粒方式是指採用公開號為「CN 102775255」的中國專利「復混肥反擊造粒機及使用該反擊造粒機的復混肥生產線」所公布的造粒設備進行造粒。