純天然植物營養素肥料及其製造方法

2023-12-01 09:07:01 2

專利名稱：純天然植物營養素肥料及其製造方法
技術領域：
本發明涉及有機肥料，更具體地說，涉及一種純天然植物營養素肥料及其製造方法。
目前，我國農田主要施用含氮、磷、鉀的化肥和小部分動物糞便等有機肥。但是為了達到增產的目的，每年要多次使用，這在勞動力和經濟上給農民造成很大負擔。動物糞便等有機肥來源有限，而大量施用化肥會造成土壤質地劣化甚至造成減產並且還會造成環境汙染。
本發明的目的是提供一種能夠克服上述肥料各種缺點，增產效果顯著而且不會造成土壤劣化和環境汙染的純天然植物營養素肥料及其製造方法。
本發明人經過深入的研究，結果發現，一種從田間患病作物上採集、分離和培養後的名稱為富氏葡萄核盤菌[拉丁學名為Botryotinia fucheliana]，其無性世代為Botrytis cinerea Pers.]的真菌能夠分泌出一種含有大量蛋白質、胺基酸、非蛋白非胺基酸氮、還原糖和脫落酸(Abscisic acid，簡稱ABA)的代謝產物，其中的蛋白質、胺基酸、非蛋白非胺基酸氮和還原糖都是十分有利於植物生長的營養素，它完全能滿足植物生長對氮的需要。而脫落酸在極低濃底的條件下(在1ppm以下)是一種高效的植物生長調節劑，它不但能在植物的所有各個階段顯著地促進植物的生長、開花和結實，而且能促進植物對土壤中的氮、磷、鉀等營養元素的吸收及增加植物抗病性，因此，向植物施用富氏葡萄核盤菌的代謝產物，可以顯著地節省其他肥料。然而，本發明人還發現，富氏葡萄核盤菌如果培養時間超過2周，則會產生一種稱為毒素的有毒物質，這種毒素不但不利子植物的生長，還會使植物產生病害。本發明人認為，這就是造成富氏葡萄核盤菌長期以來沒有被用作植物肥料的主要原因。本發明人在經過深入研究後還發現，只要將富氏葡萄核盤菌的總發酵培養時間控制在7-14天的範圍內，在完成發酵後採取74μm(200目)的過濾器將富氏葡萄核盤菌的菌絲體濾去等幾個主要措施，即可以避免毒素的產生，只留下對植物生長有益的成分，從而成為一種十分高效的純天然植物營養素肥料。由於上述的研究成果，至此便完成了本發明。
為了獲得更有效的富氏葡萄核盤菌的菌株，本發明人進行了菌株的分離和培養。其方法是將患有富氏葡萄核盤菌的草莓果實在田間採集後，用無菌水洗淨，然後放在有吸水紙的玻璃缸內保溫48小時，待發現在病果上長出菌絲後即挑選帶有菌絲的果實放在裝有馬鈴薯蔗糖瓊脂培養基(簡稱PDA培養基)的培養皿內，待培養皿內生長出菌絲後，挑選新鮮長出的健壯菌絲放在PDA斜面試管內，待長滿菌絲後，檢查菌絲的形態，採集單孢、無色、成串的葡萄狀橢圓形孢子進行擴大的培養繁殖。結果表明，該菌株代謝產物的營養成分很高，可以作為天然植物營養素肥料使用。為了將此菌種長期保存，本發明人將其送往中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(簡稱CGMCC)保藏，保藏日期為1997年2月4日，保藏號為CGMCCNo.0289。分類命名為Botryotinia fucheliana(富氏葡萄核盤菌)，簡稱為富氏葡萄核盤菌CGMCC0289。
從而，本發明提供了一種純天然植物營養素肥料，其特徵在於，它含有下列成分成分 重量份蛋白質1000-1500胺基酸300-500非蛋白非胺基酸氮 85000-120000還原糖300-500脫落酸2-5
下面，對本發明的純天然植物營養素肥料進行詳細解釋。
上述成分中的蛋白質和胺基酸的區別只在於其分子量大小的不同，蛋白質是指多種胺基酸的複合體，它水解後就成為胺基酸，在本發明中，二者是按分析方法的測定結果來區別。上述的非蛋白非胺基酸氮是指按總氮量分析結果減去蛋白質和胺基酸中的氮後剩餘的氮量。由於富氏葡萄核盤菌的代謝過程中能合成大量的非蛋白氮，其結構十分複雜，因此對這一部分氮沒有作進一步的分子結構分析。上述的還原糖是指具有還原性質的糖類，其中主要為葡萄糖。
上述各成分的分析方法如下1、蛋白質用FOLIN酚法，以牛血清蛋白製成蛋白標準曲線，以日本產UV-120-02型分光光度計測定。是可溶性蛋白組分。
2、胺基酸用日本產日立胺基酸自動分析儀測定，是游離胺基酸組分。
3、非蛋白非胺基酸氮用鈉氏試劑分光光度計法測定。
4、還原糖用蒽酮法，以分光光度計測定。
5、脫落酸用SP-501N型氣相色譜分析儀測定。
本發明的純天然植物營養素肥料是富氏葡萄核盤菌CGMCC0289的代謝產物，但其中的菌體已被74μm(200目)的過濾器完全分離掉，因此其中不存在該菌絲的生長後期所分泌的毒素，僅保留對植物生長有利的營養成分。另外，為了使本發明的產品能更長期穩定地保存，可在濃縮後的產品中加入極少量的乳化劑和穩定劑(例如吐溫20-80和尿素等)以及防腐劑(例如苯甲酸鈉等)。
應予指出，上述本發明的肥料配方雖然是在研究富氏葡萄核盤菌代謝產物的基礎上作出的發明，但是由於本發明人發現了上述5種成分的組合具有非常優良的植物生長促進效果。因此，只要符合上述5種成分配比的肥料組合物皆屬於本發明的保護範圍。
另外，本發明還提供了一種純天然植物營養素肥料的製造方法，其特徵在於，(1)原始菌種為富氏葡萄核盤菌CGMCC0289；(2)培養基的配方為成分重量％一般 優選麩皮3-10 5-8糖 1-5 1.5-3幹桔皮粉0.5-40.5-1磷酸二氫鉀 0.1-0.4水 餘量 餘量(3)工藝流程為原始菌種移菌→搖瓶培養一級菌種-→種子罐培養二級菌種→發酵罐發酵→濾去菌絲體[74μm-53μm(200目-270目)]→濃縮(60℃以下)→灌裝；(4)工藝流程的操作條件為接種菌量3-10體積％；發酵溫度20-30℃，優選25-28℃；pH值4-6.5，優選4.5-5.5；通氣量0.12-0.25V/V/min；振蕩(轉動)速度100-120次/min；發酵時間每級2.5-4天，優選3-3.5天；三級總共不超過14天，優選不超過12天。
下面對本發明的純天然植物營養素肥料的製造方法進行詳細解釋。
上述的富氏葡萄核盤菌的適宜保存溫度為0-4℃，但保存溫度不屬於本發明方法的必要條件。在上述培養基配方中的糖可以是食用糖，例如蔗糖、甜菜糖、葡萄糖和麥芽糖等。上述培養基的配方中，磷酸二氫鉀不屬於必要成分，但加入0.1-0.4％的磷酸二氫鉀可以獲得較好的結果。在上述工藝流程中三級培養的操作條件基本相同。其中，發酵溫度是重要的條件，如果溫度低於20℃，則發酵速度太慢，如果溫度超過30℃，則容易感染雜菌，使產品質量下降。因此現定為20-30℃，優選25-28℃。pH值也是重要條件，pH值過高或過低都對菌絲生長不利，但在正常發酵條件下，發酵液本身能將pH值維持在4-6.5的範圍內，優選為4.5-5.5，隨著發酵過程的進展，pH值有逐漸變低的趨勢。通氣時所用的氣體為空氣，因為空氣取材容易，而且其中含有足夠為菌絲髮酵所需的氧和氮。當然，人工配合的氮和氧混合氣也是可以的，但這樣成本太高。而且，所用空氣最好經過空氣過濾器過濾，以除去其他雜菌。在空氣過濾器中採用活性炭和棉花作填充料，將空氣中的雜菌及塵埃清除掉。通氣量是重要的條件，因為必需向菌絲提供足夠的氧和氮。如果保證發酵罐體積與通入空氣量為0.12-0.25V/V/min，即可以滿足該菌好氣生長的需要。為了罐內深層與表層菌絲體生長溫度和通氣均勻，必需附加機械攪拌，攪拌器的轉速一般為100-120轉/分。發酵時間是重要的條件，發酵時間太短，不能獲得足夠的菌絲量，即菌絲未達到生長旺期，代謝物分泌量少，但發酵時間過長，三級發酵的總時間超過14天，就會使系統內出現一些生長後期的菌絲，這些老菌絲會向發酵液中分泌出不利於植物生長的毒素，使產品質量下降。因此將每級發酵時間規定為2.5-4天，優選3-3.5天；考慮到各級的過渡時間，規定三級發酵的總時間不超過14天，優選不超過12天。另外，在工藝流程的濾去菌絲體的步驟中，網孔最粗為74μm(200目)，如果粗於74μm，則不能保證完全除去菌絲體，其結果，漏過的菌絲體在生長後期就會分泌出毒素。如果網孔小於53μm(270目)，則過濾速度太慢。用於過濾的設備沒有特別限制，但最好使用板框壓濾機，這樣可以加快過濾速度。只要按照本發明的方法正確操作，就能使產品中的蛋白質、胺基酸、非蛋白非胺基酸氮、還原糖、脫落酸五種成分的比例符合本發明純天然植物營養素肥料中規定的範圍。為了便於貯存和運輸，在工藝流程的最後步驟中加以濃縮和灌裝，濃縮的倍數沒有嚴格規定，一般是將其體積濃縮至原體積的1/3，這樣即可使產品中的蛋白質含量達到1000-1500mg/kg，其餘成分含量按上述比例類推。使用時，只要將其用水稀釋200-250倍，即可用於植物的葉面噴施、浸種，促進作物抗病和增產。
與現有技術的化學肥料、有機肥料或其他菌肥相比，本發明的產品具有下列優點1、它是一種天然真菌的代謝產物，其中不含發酵菌體，不含任何有毒物質，對人、畜無害。
2、不含任何無機化合物，可保護土壤良好特性，而且對農作物具有增產和增強抗病能力兩方面的功能。使用本產品至少可以少用30-40％的化肥和農藥。既降低了生產成本，又保護了地力而且在很大程度上降低了化肥和農藥對人類健康的危害。
3、使用簡便。使用其他菌肥產品要多次噴施，而本產品只需使用一次，即可使植物增產、增強抗病能力。並且省工、省時、節約成本。
4、在生產過程中無廢水、廢氣和固體廢物排出，對環境無害。
5、生產工藝簡單，成本低廉。
下面結合實施例進一步地解釋本發明。
實施例1使用的培養基為成分重量％麩皮5
糖 2幹桔皮粉0.5磷酸二氫鉀 0.2水 餘量工藝流程的操作條件為接種菌量搖瓶培養5體積％；種子罐培養和發酵罐培養皆為10體積％；發酵溫度25℃；pH值由6.5逐漸降至4.5；通氣量0.20V/V/min；發酵時間每級3天，三級總共10天；濾去菌絲體板框壓力機，網孔74μm(200目)；濃縮溫度45℃；濃縮倍數濃縮至發酵液的1/3。
產品中各成分含量成分 mg/kg蛋白質 1000胺基酸 300非蛋白非胺基酸氮 85000還原糖 350天然脫落酸3其他主要為水分。將此發酵產品用水稀釋200倍，噴施水稻、小麥、油菜幾種作物，增產效果15-25％。
實施例2除了使用的培養基為下列成分比例外，其他條件與實施例1相同。
成分 重量％麩皮 8糖1.5
幹桔皮粉 1磷酸二氫鉀 0.3水 餘量產品中各成分含量成分 mg/kg蛋白質 1200胺基酸500非蛋白非胺基酸氮 120000天然脫落酸 4其他主要為水分。將此發酵產品用水稀釋250倍，噴施四季豆、大豆、西瓜、草莓、茄子等作物，增產量為20-42％。
權利要求
1.一種純天然植物營養素肥料，其特徵在於，它含有下列成分成分重量份蛋白質 1000-1500胺基酸 300-500非蛋白非胺基酸氮 85000-120000還原糖 300-500脫落酸 2-5
2.如權利要求1所述的純天然植物營養素肥料，其特徵在於，其中還含有用於增進該產品穩定性所需的乳化劑、穩定劑和防腐劑。
3.如權利要求2所述的純天然植物營養素肥料，其特徵在於，其中所說的乳化劑為吐溫20和/或吐溫80，其中所說的穩定劑為尿素，其中所說的防腐劑為苯甲酸鈉。
4.一種純天然植物營養素肥料的製造方法，其特徵在於，(1)原始菌種為富氏葡萄核盤菌CGMCC0289；(2)培養基的配方為成分重量％麩反3-10糖 1-5幹桔皮粉0.5-4水 餘量(3)工藝流程為原始菌種移菌→搖瓶培養一級菌種→種子罐培養二級菌種→發酵罐發酵→濾去菌絲體[74μm-53μm(200目-270目)]→濃縮(60℃以下)-→灌裝；(4)工藝流程的操作條件為接種菌量3-10體積％；發酵溫度20-30℃pH值4-6.5通氣量0.12-0.25V/V/min；振蕩(轉動)速度100-120次/min；發酵時間每級2.5-4天，三級總共不超過14天。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，其中所說培養基的配方為成分重量％麩皮5-8糖 1.5-3幹桔皮粉0.5-1磷酸二氫鉀 0.1-0.4水 餘量
6.如權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，其中所說工藝流程操作條件中的發酵溫度為25-28℃；pH值為4.5-5.5；發酵時間為每級3-3.5天，三級總共不超過12天。
7.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，其中所說的濾去菌絲體的操作使用板框壓力機進行。
8.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，在所說的三級培養中使用的空氣經過空氣過濾器進行除雜菌過濾。
全文摘要
純天然植物營養素肥料，其主要成分為蛋白質、胺基酸、非蛋白非胺基酸氮、還原糖和脫落酸，其餘為水。這是一種由富氏葡萄核盤菌CGMCC0289的代謝產物。其製法是用上述真菌作原始菌種；培養基含麩皮、糖、幹桔皮粉、水，優選還含有磷酸二氫鉀；工藝流程包括三級發酵培養，濾去菌絲體和濃縮。發酵時間三級總共不超過14天。本產品增產和抗病效果好，對人畜無害，有利於保護土壤和保持地力，無環境汙染。
文檔編號C05F11/08GK1158830SQ97100688
公開日1997年9月10日 申請日期1997年3月13日 優先權日1997年3月13日
發明者章元壽 申請人:章元壽