CN101239846A - 一种包埋固定化微生物肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微生物肥料及其制备，特别是一种包埋固定化微生物肥料及其制备方法，属于生物肥料技术领域。它由10～30重量份包埋菌，70～90重量份包埋剂组成；通过将包埋菌和包埋剂的混合液滴入CaCl₂水溶液中制得包埋颗粒，包埋颗粒再在YMA培养液里增殖培养制得。本发明的产品施用后能够显著提高作物产量，改善农产品品质，并可显著改良土壤成分，提高土壤可持续利用能力。

Description

一种包埋固定化微生物肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种微生物肥料及其制备，特别是一种包埋固定化微生物肥料及其制备方法，属于生物肥料技术领域。

背景技术

肥料是粮食的“粮食”，作为肥料家族的重要成员，微生物肥料在农业生产中具有重要的作用。微生物肥料是指一类含有活微生物的特定制剂，应用于农业生产中，能够获得特定的肥料效应。总结国内外多点试验结果表明，微生物肥料在不同作物和农业条件下增产15％～19％，高粱、珍珠米等反应明显，在接种谷子、高粱的试验中有50％获得显著增产。以色列1979～1986年在40个点上对玉米、小麦、高粱等进行接种试验，每粒种子接种量为10⁷个，增产15％～20％，在夏播作物接种试验中75％获得增产的结果，而冬小麦接种试验中只有50％增产，增幅为5％～12％。王素英等综合分析了我国自1989年至1999年以来，对微生物肥料(根瘤菌肥料除外)在提高农产品产量和改良品质方面的应用效果，表明微生物肥料与化肥、有机肥等混合施用，比传统施肥增产的报道占95％，其中增产幅度超过5％的报道占87.4％，超过10％的占56.6％。菌根菌类、复合微生物肥料、PGPR类、固氮菌类、光合细菌类和解钾菌微生物肥料的平均增产率依次为22.3％、21.2％、16.5％、14.7％、13.6％和12.2％。我们2004年～2006年的实验结果也表明，微生物肥料在蔬菜、小麦等作物的平均增产率为14.68％、8.25％。综上可以看出，微生物肥料的功效已得到人们的承认，但它在应用中的效果还不是很稳定。这是由于微生物肥料的作用受许多条件的制约，如微生物和寄主之间的关系品种专一性；制品中微生物进入土壤后的制约因素；还有接种剂细菌在载体上的存活、在种子上的存活、在根际的定殖、引起植物反应的程度及其应用方法等方面都影响微生物肥料效果的发挥。确定了微生物菌种，菌体在载体上的存活率、特定能力的保存以及在植物根际的定殖能力将是影响微生物肥料效果的主要因素。因此，为了提高产品中微生物的活性、增强抗逆性、延长保存时期；提高微生物在种子和植物根际的存活、定殖能力，迫切需要应用新的技术。

固定化细胞技术是20世纪70年代兴起的一种生物技术，它是通过化学或物理的手段将游离细胞、酶类、抗体及蛋白质等定位于某些天然或有机合成材料做成的颗粒内部，使其保持活性并可在颗粒内部增殖，一旦条件合适时，固定的微生物能够从颗粒内部释放出来。现有包埋固定化细胞技术已应用与多个领域。在发酵工业领域，酒精生产是目前包埋固定化细胞应用于工业生产方面最活跃的领域之一；在废水处理领域，20世纪80年代初，国内外开始应用这种具有独特优点的新技术来处理工业废水和分解难生物降解的有机污染物，并取得了令人瞩目的成就。在医学领域，人们利用固定化青霉素酰胺酶或含青霉素酰胺酶的菌体细胞，来水解青霉素生产6-APA，提高了6-APA的产率和质量，现在已实现了工业化生产。在农业领域，如中国专利文件CN1490279A(专利号03125307.5)，胡小加等采用单一的海藻酸钠作为包埋剂、活性碳作为吸附剂固定3种菌，用于微生物肥料的生产，但采用单一的海藻酸钠作为包埋材料往往固定效果不佳，颗粒硬度不够、同时活性碳吸附菌体无形中降低了包埋颗粒中的菌体浓度。该专利技术针对目前微生物肥料生产存在的问题，在微生物菌种的固定剂的筛选、配比和微生物肥料生产工艺上进行了大量创新。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种包埋固定化微生物肥料及其制备方法。

一种包埋固定化微生物肥料，组分重量份如下：包埋菌10～30份，包埋剂70～90份；是将包埋菌和包埋剂的混合液滴入CaCl₂水溶液中制得包埋颗粒，包埋颗粒再在YMA培养液里增殖培养制得。

所述的包埋剂含有3％～4％海藻酸钠和3％～4％明胶，余量为水，均为重量百分比。

所述的包埋菌为处于对数生长期的菌体。

所述的包埋菌选自巨大芽孢杆菌(Bacillus megatherium)菌种保藏号为ACCC10011、圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)菌种保藏号为ACCC10006、硅酸盐细菌(Bacillus Mucilaginosus)菌种保藏号为ACCC10013之一或组合，上述菌种均可购自中国农业微生物菌种保藏管理中心。

所述海藻酸钠是水分含量5％wt以下的普通市售海藻酸钠，优选工业级；所述明胶是水分含量5％wt以下的普通市售明胶，优选工业级。

所述氯化钙是水分含量5％wt以下普通市售氯化钙，优选工业级。

一种包埋固定化微生物肥料的制备方法，具体步骤如下：

1、包埋菌的制备

取包埋菌菌液，在离心机上5000r/min离心20min，所得沉淀为包埋菌；

2、包埋剂溶液的制备

取海藻酸钠在70～90℃温度下溶解于水中，制成重量分数为6～8％的海藻酸钠溶液；取明胶在70～90℃温度下溶解于水中，制成重量分数为6～8％的明胶溶液；将上述海藻酸钠溶液和明胶溶液按体积比1∶1混匀，得包埋剂溶液；

3、取上述制得的10～30份包埋菌和70～90份包埋剂溶液均匀混合，并将混合液滴入2～3％wt的CaCl₂水溶液中，得包埋颗粒；包埋颗粒在室温下静止固化20-24h后，弃去氯化钙溶液；用清水清冲洗包埋颗粒表面2次，将颗粒转移到YMA培养液里增殖培养70-72h，再用清水冲洗颗粒，得到包埋固定化微生物肥料。

上述YMA培养液为本领域常规培养液，具体组分为：

甘露醇10g，酵母粉1.0g，K₂HPO₄ 0.5g，MgSO₄·7H₂O 0.2g，NaCl 0.1g，CaCL₂·6H₂O 0.1g，RH微量元素液：4mL，dH₂O1000mL，pH 6.8-7.0。RH微量元素液：H₃BO₃ 5g，Na₂MoO₄ 5g，dH₂O 1000mL。

所述的步骤3中制得的包埋颗粒粒径为2～3mm。

所述的步骤3将混合液滴入CaCl₂水溶液中，优选的操作方法为：将装有CaCl₂溶液的容器放在磁力搅拌器上慢慢搅动，用针头型号为4号的滴管或蠕动泵向CaCl₂溶液中均匀滴加混合液，得包埋颗粒。

上述操作和培养液如无特别说明均为本领域常规操作和培养液。

本发明的颗粒微生物肥料采用功能微生物发酵液、海藻酸钠、明胶等为主要原料，可以用于所有的土壤类型和农作物，在蔬菜、水果上应用效果最佳，其能够有效改善土壤微生物区系和土壤结构、提高土壤保水保肥性能，具有较好增产和改善作物品质的效果。

本发明的优良效果如下：

1、本发明的包埋固定化微生物肥料活菌数量高，易于保存；

2、本发明的包埋材料无毒、价廉、硬度高，生产工艺简单、成本低；

3、本发明的包埋微生物肥料可按合适的比例与化肥混合使用；

4、本发明的包埋微生物肥料可免受土壤不良环境的影响，稳定发挥微生物肥料良好的作用效果；

5、本发明的肥料能够显著提高作物产量，改善农产品品质；

6、本发明的肥料可显著改良土壤成分，提高土壤可持续利用能力。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步描述，但不限于此。如无特殊说明，原料中的百分含量均为重量百分比。

实施例1：

一种包埋固定化微生物肥料，原料组分如下：包埋菌20公斤，包埋剂80公斤。

制备方法，具体步骤如下：

1、取处于对数生长期的巨大芽孢杆菌菌液，在离心机上5000r/min离心20min，称取沉淀20公斤为包埋菌；

2、取海藻酸钠在70～90℃温度下溶解于水中，制成浓度为8％wt的水溶液；取明胶在70～90℃温度下溶解于水中，制成浓度为8％wt的水溶液；将以上二种水溶液按体积比1∶1混匀，得包埋剂溶液；

3、取CaCl₂溶解于水中，制成重量分数为2.2％的CaCl₂水溶液；

4、将20公斤的包埋菌加入80公斤的包埋剂溶液中均匀混合，得混合液，待用；

5、将装有CaCl₂水溶液的容器放在磁力搅拌器上慢慢搅动，用针头型号为4号的滴管向CaCl₂水溶液中均匀滴加混合液，形成颗粒直径为2mm的包埋颗粒。

6、包埋颗粒在室温下静止固化24h后，弃去氯化钙溶液；用清水清洗颗粒表面2次，将颗粒转移到YMA培养液里增殖培养72h，再用清水冲洗颗粒，得到包埋固定化微生物肥料。

由上述方法制得的包埋固定化微生物肥料，为粒径2-3mm的球状颗粒。

实施例2：

一种包埋固定化微生物肥料，原料组分如下：包埋菌10公斤，包埋剂90公斤。

制备方法，具体步骤如下：

1、取处于对数生长期的硅酸盐细菌菌液，在离心机上5000r/min离心20min，称取沉淀10公斤，即得包埋菌；

2、取海藻酸钠在70～90℃温度下溶解于水中，制成浓度为6％wt的水溶液；取明胶在70～90℃温度下溶解于水中，制成浓度为6％wt的水溶液；将以上二种水溶液按体积比1∶1混匀，得包埋剂溶液；

3、取CaCl₂溶解于水中，制成重量分数为2.2％的CaCl₂水溶液；

4、将10公斤的包埋菌加入90公斤的包埋剂溶液中均匀混合，得混合液，待用；

5、将装有CaCl₂水溶液的容器放在磁力搅拌器上慢慢搅动，用针头型号为4号的滴管向CaCl₂水溶液中均匀滴加混合液，形成颗粒直径为2mm的包埋颗粒。

6、包埋颗粒在室温下静止固化24h后，弃去氯化钙溶液；用清水清洗颗粒表面2次，将颗粒转移到YMA培养液里增殖培养72h，再用清水冲洗颗粒，得到包埋固定化微生物肥料。

由上述方法制得的包埋固定化微生物肥料，为粒径2-3mm的球状颗粒。

实施例3：

一种包埋固定化微生物肥料原料组分如下：包埋菌30公斤，包埋剂70公斤。

制备方法，具体步骤如下：

1、取处于对数生长期的圆褐固氮菌菌液，在离心机上5000r/min离心20min，称取沉淀30公斤，即得包埋菌；

2、取海藻酸钠在70～90℃温度下溶解于水中，制成浓度为7％wt的水溶液；取明胶在70～90℃温度下溶解于水中，制成浓度为7％wt的水溶液；将以上二种水溶液按体积比1∶1混匀，得包埋剂溶液；

3、取CaCl₂溶解于水中，制成重量分数为2.2％的CaCl₂水溶液；

4、将30公斤的包埋菌加入70公斤的包埋剂溶液中均匀混合，得混合液，待用；

5、将装有CaCl₂水溶液的容器放在磁力搅拌器上慢慢搅动，用针头型号为4号的滴管向CaCl₂水溶液中均匀滴加混合液，形成颗粒直径为2mm的包埋颗粒。

6、包埋颗粒在室温下静止固化24h后，弃去氯化钙溶液；用清水清洗颗粒表面2次，将颗粒转移到YMA培养液里增殖培养72h，再用清水冲洗颗粒，得到包埋固定化微生物肥料。

由上述方法制得的包埋固定化微生物肥料，为粒径2-3mm的球状颗粒。

Claims (4)

1、一种包埋固定化微生物肥料，原料组分重量份为：包埋菌10～30份，包埋剂70～90份，是将包埋菌和包埋剂的混合液滴入CaCl₂水溶液中制得包埋颗粒，包埋颗粒再在YMA培养液里增殖培养制得；

所述的包埋剂含有3％～4％海藻酸钠和3％～4％明胶，余量为水，均为重量百分比。

所述的包埋菌为处于对数生长期的菌体，具体选自巨大芽孢杆菌(Bacillus megatherium)菌种保藏号为ACCC10011、圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)菌种保藏号为ACCC10006、硅酸盐细菌(Bacillus Mucilaginosus)菌种保藏号为ACCC10013之一或组合。

2、一种如权利要求1所述的包埋固定化微生物肥料的制备方法，具体步骤如下：

(1)取包埋菌菌液，在离心机上5000r/min离心20min，所得沉淀为包埋菌；

(2)取海藻酸钠在70～90℃温度下溶解于水中，制成为6～8％wt的海藻酸钠溶液；取明胶在70～90℃温度下溶解于水中，制成为6～8％wt的明胶溶液；将上述海藻酸钠溶液和明胶溶液按体积比1∶1混匀，得包埋剂溶液；

(3)取步骤(1)的包埋菌10～30份和步骤(2)的包埋剂溶液70～90份均匀混合，并将混合液滴入2～3％wt的CaCl₂水溶液中，得包埋颗粒；包埋颗粒在室温下静止固化20-24h后，弃去氯化钙溶液；用清水清冲洗包埋颗粒表面2次，将颗粒转移到YMA培养液里增殖培养70-72h，再用清水冲洗颗粒，得到包埋固定化微生物肥料。

3、如权利要求2所述的包埋固定化微生物肥料的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中制得的包埋颗粒粒径为2～3mm。

4、如权利要求2所述的包埋固定化微生物肥料的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)将混合液滴入CaCl₂水溶液中，操作方法如下：

将装有CaCl₂溶液的容器放在磁力搅拌器上慢慢搅动，用针头型号为4号的滴管或蠕动泵向CaCl₂溶液中均匀滴加混合液。