一種膠囊型微生物肥料及製備方法
2023-06-08 10:28:31 1
專利名稱：一種膠囊型微生物肥料及製備方法
技術領域：
本發明涉及開發一種膠囊型微生物肥料及製備方法，屬微生物工程與植物營養技
術領域。該微生物肥料劑型的開發能夠解決微生物肥料中有效菌體保存期短、產品不穩定、 在應用過程中容易受到多種因素影響等問題，可有效提高菌體的存活期、持效性、穩定性和 環境的適應性等。
背景技術：
目前，農業生產過程中所使用的肥料主要還是化學肥料，但是由於其利用率低、殘 留嚴重，長期大量的使用，已造成了耕作土壤板結、有機質下降、土壤養分比例失調等不良 後果。因此，亟需一種更好的產品來代替化學肥料，即微生物肥料的製備開發與使用。
植物根圍促生菌(PGPR)的一些特殊功效，可直接或間接的促進植物生長。第一， PGPR可以固定空氣中的氮為有機氮，供給自身和植物體使用，在很大程度上改善了作物的 氮營養，從而達到作物增產的效果。第二，PGPR能夠產生和分泌各種對鐵具有高親和力的載 體，溶解並結合土壤中的鐵元素供植物細胞利用；另外，產生的嗜鐵素，使植物根圍的病原 菌得不到足夠的鐵進行正常的生長和定殖，也減少了病原菌對作物的危害。第三，PGPR可 合成不同的植物激素，如生長素、乙烯、細胞分裂素、維生素等，可在不同發育階段促進植物 生長，尤其剌激植物根系的生長發育；同時，合成的抗生素，也限制了致病菌的繁殖和生長。 第四，PGPR可溶解礦物質。微生物解磷是由於其分泌有機酸，可以降低土壤的pH值，使一 些難溶或不溶的磷礦物轉變成植物可以吸收利用的磷。 世界上最早的微生物肥料是1895年德國推出的"Nitragin"根瘤菌接種劑。到 20世紀30、40年代美國、澳大利亞、英國等國家都有了根瘤菌接種劑產業，之後發展很快。 目前，至少有70多個國家有自己的微生物肥料生產企業，產品技術標準和質量監督體系。 我國500多家微生物肥料企業基本形成微生物肥料產業，在國家農業部正式登記的產品有 300多個，已逐漸成為肥料家族中的重要成員。微生物肥料用途有溶磷、解鉀、促生、防病、 秸稈腐熟等各種類型，具有營養、促生、防病、降解土壤汙染物的多項功能。微生物肥料在增 產、改善產品品質、減少化肥用量、防病等效果逐漸被農業管理者、農民認識，應用面積不斷 擴大，且少數產品開始進入國際市場。 微生物肥料的使用克服了肥料利用率低和殘留汙染等問題，並在很大程度上取得 了顯著的效果。目前，從微生物肥料成品性狀看，我國微生物肥料的製成品劑型主要分為液 體和固體兩種。液體有的是由發酵液直接裝瓶，也有使用礦油封面的；固體劑型主要以草炭
為載體，分粉劑、顆粒兩種劑型，近年來也有用蛭石為吸附劑的；還有用發酵液濃縮後冷凍 乾燥的製品。但上述微生物肥料劑型，在應用過程中微生物均直接裸露於土壤中，而容易受 到多種不利環境因素、氣候條件的影響，如土壤的溫度、溼度、pH、土壤中微生物種群、光照 等因素，致使微生物肥料持效性差、活菌存活期短、產品性能不穩定等問題，進而大大影響 了微生物肥料產品的推廣和應用。 因此，微生物肥料劑型的開發，也是近10年來研究的一個重要方面。在菌劑中加
3入一些既能提高微生物的接種效果又不抑制其存活的營養物質、環境友好物質，是近年探 索研究的一個方面。本發明提供了一種膠囊型微生物肥料及製備方法。 膠囊化技術是一種保護技術，即將一些具有反應活性、敏感性或易揮發性物質包 封成微小粒子，該技術被廣泛應用於食品、醫藥、化妝品、紡織品、飼料等領域。由於膠囊化 技術將芯材與周圍的環境隔開，避免了光、Oy溫度、pH等的影響，有效的保護了芯材。近幾 年來，膠囊技術被廣泛應用於微生物、動植物細胞、酶和其他多種生物活性物質和化學藥物 的固定化方面。本發明，將一種或幾種有益微生物包裹在生物可降解型和環境友好型物質 中，製備成膠囊型微生物肥料。該產品在應用過程中克服了各種因素的影響，大大提高了微 生物肥料的持效性、延長了有益微生物的存活期、增強了產品的穩定性，尤其對作物苗期有 防病、抗病、緩解鹽脅迫、促進植物生長的功效，進而大大影響了該微生物肥料產品的推廣 和應用。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有微生物肥料中有效菌體保存期短、產品不穩定、在 應用過程中容易受到多種因素影響等問題，提供一種膠囊型微生物肥料及製備方法。
本發明的目的是通過下述技術方案實現的。 本發明的一種膠囊型微生物肥料，包括壁材和芯材，採用銳孔-凝固浴法對有益
微生物進行膠囊化；其中，壁材為環境友好型和生物可降解型物質，芯材為有益微生物；
所述的環境友好型和生物可降解型壁材是指海藻酸鈣、羧甲基纖維素鈉和膨潤 土； 所述有益微生物是指植生拉烏爾菌(Raoultella planticola)、產酸克雷伯氏菌 (Klebsiella oxytoca)、陰溝腸桿菌(Enterobacter cloacae)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)。這些微生物可以降低植株體內乙烯(Eth)和內源脫落酸(ABA)的量；降低鹽脅 迫下植株對Na+的絕對吸收量，增加對K+、 Ca2+和Fe2+的吸收，有效地解除次生鹽漬化對作 物的脅迫，對作物苗期病害有很好的的預防、抵抗作用，可促進植株生長及對營養物質的吸 收。 —種膠囊型微生物肥料的製備方法，具體實現步驟如下 步驟一，將低溫保存的有益微生物活 、液體培養，離心，棄上清，將菌泥低溫保
存，備用；其中包括(l)NA培養基的配製將NaC1(5. 0g)，蛋白腖(10. 0g)，牛肉膏(3. 0g) ，H20(1000ml)進行混合，配置NA培 養基；若是固體NA培養基，則加入1. 8%的瓊脂；滅菌，備用；
(2)菌株的活化 將低溫保存的有益微生物在NA固體培養基上劃線，25-32t:下恆溫培養2-3天；挑 取單菌落，在新的NA固體培養基上劃線培養，如此2-3次；
(3)有益微生物的培養 將活化後的有益微生物，接入到NA液體培養基中，在25-32°C 、 150_220rpm的條件 下培養至穩定期前期，離心，棄上清，保存菌泥，備用。 步驟二，將海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、膨潤土按照一定的比例進行混合，即海藻酸鈉濃度(W/V)為1.5-5%，海藻酸鈉與羧甲基纖維素鈉之比(W/W)為5-12 : l，海藻酸鈉
與膨潤土之比(W/W)為5-10 : 1 ;滅菌，備用； 步驟三，配製濃度(W/V)為1_5%的氯化鈣溶液；滅菌，備用；
步驟四，將步驟一的菌泥與步驟二的壁材溶液按照l-3 : l的比例混合均勻，將一定體積的混合液勻速的滴入到步驟三的氯化鈣溶液中，固定20-60分鐘後形成膠囊；取出膠囊，用無菌水衝洗2-3次，即獲得膠囊型微生物肥料。 經上述步驟製得的溼、幹膠囊的粒徑分別為2. 40-3. 50mm和0. 80-1. 50mm，含水量為90-98 % ，幹膠囊的直徑擴散係數為1. 3-1. 5，質量擴散係數為1. 9-2. 5，包埋率高於99%，近乎100%，所含活菌數達10"CFU/g，可釋放的活菌數達109—1QCFU/g。在室溫下乾燥至恆重，儲存兩個月後，有效含菌量可達108—9CFU/g。
有益效果 該膠囊型微生物肥料克服了各種土壤因素和氣候因素的影B向，膠囊化起到了緩釋、控釋的效果，從而達到了一個長期肥效的作用，大大提高了微生物肥料的持效性、延長了有益微生物的存活期、增強了產品的穩定性，尤其對作物苗期有防病、抗病、緩解鹽脅迫、促進植物生長的功效，進而大大影響了該微生物肥料產品的推廣和應用。
圖1為溼膠囊的圖片；
圖2為幹膠囊的圖片； 圖3為膠囊型微生物肥料(5. Okv 10. 3mmX80)的電鏡圖片
圖4為膠囊型微生物肥料(5. Okv 10. 6mmX300)的電鏡圖片。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明做詳細說明。 本發明的一種膠囊型微生物肥料及製備方法，以海藻酸鈣、羧甲基纖維素鈉和膨潤土等生物可降解型和環境友好型的物質為壁材，以從鹽鹼地土壤中篩選得到的防病、抗病、緩解鹽脅迫、促進植物生長的一種或幾種有益微生物菌株為芯材，採用銳孔_凝固浴法
進行膠囊型微生物肥料的開發。 實施例1 海藻酸鈉濃度(W/V) 2.5% 海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉(W/W) 5 : 1 海藻酸鈉與膨潤土之比(W/W) 5 : 1 氯化f丐濃度(W/V) 5% 菌泥/壁材(V/V) 1 : 1 將海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、膨潤土按照上述比例進行混合，且配製氯化鈣溶
液；在12rC條件下溼熱滅菌20分鐘，備用。將事先培養好的有益微生物在10000rpm條件
下離心保存的菌泥按照比例與壁材溶液混勻，然後再用注射器吸取混合液勻速的滴入到氯
化鈣溶液中，固定30分鐘，再用無菌水衝洗膠囊3次，即獲得膠囊型微生物肥料。所得溼、幹膠囊的粒徑分別為2. 65-2. 90mm和1. 00-1. 25mm，含水量為94%，幹
5膠囊的直徑擴散係數為1.35、質量擴散係數為2. 13，包埋率為99. 99%，所含活菌數達10"CFU/g，可釋放的活菌數達109CFU/g。在室溫下乾燥至恆重，儲存兩個月後，有效含菌量可達108CFU/g。
實施例2 海藻酸鈉濃度(W/V) 2.0%
海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉(W/W) 10 : 1 海藻酸鈉與膨潤土之比(W/W) 10 : 1 氯化f丐濃度(W/V) 5%
菌泥/壁材(V/V) 3 : 1 製備方法與實施例1相同。 所得膠囊性質為溼、幹膠囊的粒徑分別為2. 48-2. 70mm和0. 90-1. 10mm，含水量為95%，幹膠囊的直徑擴散係數為1. 42、質量擴散係數為2. O，包埋率為99. 99%，所含活菌數達10"CFU/g，可釋放的活菌數達109—1QCFU/g。在室溫下乾燥至恆重，儲存兩個月後，有效含菌量可達108—gCFU/g，所得膠囊如附圖1、2、3、4所示。實施例3海藻酸鈉濃度(w/v)1. 5%海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉(w/w)8 : i海藻酸鈉與膨潤土之比(w/w)8 : i氯化*丐濃度(w/v)2%菌泥/壁材(v/v)2 : i製備方法與實施例l相同。所得溼、幹膠囊的粒徑分別為2. 38-2. 55mm和0. 85-1. OOmm，含水量為96%，幹膠囊的直徑擴散係數為1. 40、質量擴散係數為1. 9，包埋率為99. 99X，所含活菌數達10"CFU/g，可釋放的活菌數達109—1QCFU/g。在室溫下乾燥至恆重，儲存兩個月後，有效含菌量可達
10"CFU/'g。實施例4海藻酸鈉濃度(w/v)3. 0%海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉(w/w)12 : 1海藻酸鈉與膨潤土之比(w/w)8 : 1氯化*丐濃度(w/v)2%菌泥/壁材(v/v)2 : i製備方法與實施例l相同。所得溼、幹膠囊的粒徑分別為2. 90-3. 20mm和1. 18-1. 38mm，含水量為92 %，幹膠囊的直徑擴散係數為1. 38、質量擴散係數為2. 24，包埋率為99. 99 %，所含活菌數達10"CFU/g，可釋放的活菌數達109CFU/g。在室溫下乾燥至恆重，儲存兩個月後，有效含菌量可達108CFU/g。
實施例5 海藻酸鈉濃度(W/V) 5%
海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉(W/W) 8 : 1 海藻酸鈉與膨潤土之比(W/W) 10 : 1 氯化f丐濃度(W/V) 2%
菌泥/壁材(V/V) 2 : 1 製備方法與實施例1相同。 所得溼、幹膠囊的粒徑分別為3. 10-3. 45mm和1. 20-1. 54mrn，含水量為90 %，幹 膠囊的直徑擴散係數為1. 36、質量擴散係數為2. 38，包埋率為99. 99 %，所含活菌數達 10"CFU/g，可釋放的活菌數達108—gCFU/g。在室溫下乾燥至恆重，儲存兩個月後，有效含菌量 可達107—8CFU/g。 本發明微生物肥料保存期長、產品穩定、在應用過程中克服了多種因素影響，對作 物苗期具有防病、抗病、緩解鹽脅迫、促進植物生長等功效。
權利要求
一種膠囊型微生物肥料，其特徵在於包括壁材和芯材，採用銳孔-凝固浴法對有益微生物進行膠囊化；其中，壁材為環境友好型和生物可降解型物質，芯材為有益微生物；所述的環境友好型和生物可降解型壁材是指海藻酸鈣、羧甲基纖維素鈉和膨潤土；所述的有益微生物是指植生拉烏爾菌、產酸克雷伯氏菌、陰溝腸桿菌、枯草芽孢桿菌。
2. —種膠囊型微生物肥料的製備方法，其特徵在於具體實現步驟步驟一，將低溫保存的有益微生物活化、液體培養，離心，棄上清，將菌泥低溫保存，備 用；其中包括(1) NA培養基的配製將NaC1(5. 0g)，蛋白腖(10. 0g)，牛肉膏(3. 0g)， H20(1000ml)進行混合，配置NA培養 基；若是固體NA培養基，則加入1. 8%的瓊脂；滅菌，備用；(2) 菌株的活化將低溫保存的有益微生物在NA固體培養基上劃線，25-32t:下恆溫培養2-3天；挑取單 菌落，在新的NA固體培養基上劃線培養，如此2-3次；(3) 有益微生物的培養將活化後的有益微生物，接入到NA液體培養基中，在25-32°C 、 150-220rpm的條件下培 養至穩定期前期，離心，棄上清，保存菌泥，備用。步驟二，將海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、膨潤土按照一定的比例進行混合，即海藻酸鈉 濃度(W/V)為1.5-5%，海藻酸鈉與羧甲基纖維素鈉之比(W/W)為5-12 : l，海藻酸鈉與膨 潤土之比(W/W)為5-10 : 1 ;滅菌，備用；步驟三，配製濃度(W/V)為1_5%的氯化鈣溶液；滅菌，備用；步驟四，將步驟一的菌泥與步驟二的壁材溶液按照i-3 : i的比例混合均勻，將一定體積的混合液勻速的滴入到步驟三的氯化鈣溶液中，固定20-60分鐘後形成膠囊；取出膠囊， 用無菌水衝洗2-3次，即獲得膠囊型微生物肥料。
全文摘要
本發明涉及開發一種膠囊型微生物肥料及製備方法，屬微生物工程與植物營養技術領域。該膠囊型微生物肥料是以環境友好型和生物可降解型物質為壁材，以有益微生物為芯材，採用銳孔-凝固浴法對有益微生物進行膠囊化；環境友好型和生物可降解型壁材為海藻酸鈣、羧甲基纖維素鈉和膨潤土；有益微生物為植生拉烏爾菌、產酸克雷伯氏菌、陰溝腸桿菌、枯草芽孢桿菌。所得溼、幹膠囊的粒徑分別為2.40-3.50mm和0.8-1.5mm，含水量為90-98％，幹膠囊直徑擴散係數為1.3-1.5，質量擴散係數為1.9-2.5，包埋率高於99％，所含活菌數達1014CFU/g，可釋放活菌數達109-10CFU/g。儲存兩個月後，有效含菌量可達108-9CFU/g。本發明微生物肥料保存期長、產品穩定、在應用過程中克服了多種因素影響，對作物苗期具有防病、抗病、緩解鹽脅迫、促進植物生長等功效。
文檔編號C05G3/00GK101717301SQ20091023787
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月12日 優先權日2009年11月12日
發明者李春, 武佔省, 趙雅峰 申請人:北京理工大學