CN101935249B - 一种颗粒型复合微生物菌剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种颗粒型复合微生物菌剂，所述的颗粒型复合微生物菌剂按重量百分比，由以下组分组成：粉状复合微生物菌剂80-90％，磷矿粉8-14％，中微量元素2-6％，所述的粉状复合微生物菌剂是由单一菌种的发酵菌液分别用麦饭石进行吸附，所述的菌种是枯草芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌。本发明还提供了颗粒型复合微生物菌剂的制备方法和应用。本发明为微生物菌剂颗粒生产提供了一种良好载体：麦饭石具有良好的吸附性、溶出性、矿化性和生物活性等多种特性，为微生物菌剂的吸附提供了良好的载体，生产出的肥料具有较好的外观，肥料强度明显增加，大大的提高了肥料的利用率、长效性，也有利于产品的贮存和运输。

Description

一种颗粒型复合微生物菌剂及其制备方法和应用

【技术领域】

本发明涉及一种颗粒型复合微生物菌剂及其生产方法，具体地说，涉及一种利用麦饭石作为微生物菌种发酵液吸附载体的复合微生物菌剂及其生产方法和应用。

【背景技术】

麦饭石是由原岩经蚀变、风化作用而形成的疏松的层状、脉状、透镜状的结构，含有多种对植物生长发育有益的矿质元素，且比表面积大，具有多孔状和海绵状结构，同时，在这些结构中，四面体与八面体交替排列，晶格中Al³⁺代替Si⁴⁺从而出现过剩负电荷，需要有另外的阳离子来平衡负电荷，这些阳离子与晶格结合松弛，因此麦饭石具有良好的吸附性、溶出性、矿化性、生物活性和水质pH值的双向调节性等多种特性，对微生物及相对分子量小的有机物都有较强的吸附性，对生物无毒无害，因此可以制成农用肥料或作为植物生产调节剂，具有较好的发展前景。

当前国内外肥料发展的趋势是四化及两结合，即肥料的高浓度和多元复合化、专用化、长效化、无公害化以及化肥和有机肥结合，有机肥和生态肥相结合。我国现已进入生态农业新时代，农业施肥技术越来越趋于合理，过量的施用化学肥料，对维持生态平衡和保护环境不利，微生物肥料及复合微生物菌剂具有长效、无毒、无污染、节约能源、成本低等特点，它的开发与研究是进入21世纪以来国际农业的一个热门话题。复合微生物肥料及微生物菌剂是通过向土壤补充有益微生物菌，通过其分解还原作用，解决土壤的严重板结、化肥超标、渗水透气性下降等一系列问题；同时，可抑制土传病害，增强土壤的活性，促进作物根部吸收养分，提高作物的免疫力、抗病能力，从根本上提高食品的品质和等级。目前，进行生物菌剂生产的科研单位和企业基本是以草炭、褐煤、风化煤作为吸附载体，但这些物质中的含水量很高，即使进行高温烘干其中的含水量也在15-20％，同时，由于它们的产地、品种和开采季节不同，含水量差异很大，因此生产过程中的配料比例和所用的水溶助剂也要随之发生变化，且其吸附后菌剂的活菌数量低。

湖南农业大学学报(自然科学版)2003年第29卷第04期公开了“几种天然养分载体的保肥供肥特性研究”该文章主要公开了以下内容以沸石、硅锰肥、硅磷肥、海泡石、麦饭石、风化煤等几种天然养分载体为材料，研究了其本身的养分状况及其对添加氮、磷、钾养分的恒温吸附和解吸性能。中国专利申请号01131463.X，公开了一种高效小麦专用肥。除含有N、P₂O₅、K₂O外，还添加有Zn、Mn、Mo、B、Fe等微量元素及活性物质硝酸稀土、麦饭石。

本发明在于提供一种高效复合微生物菌剂颗粒，麦饭石可大大提高菌种发酵液的吸附量，从而可大大提高产品成品的活菌数量，可有效的改变土壤，促进植物的生长。本发明肥料菌剂既能改善作物品质，又能提高产量；既能改土培肥，又能保护环境；既能速效长效，又能提高肥料利用率，这是一种新型、高效、多功能、无公害的生态型肥料。

【发明内容】

为弥补现有粉状微生物菌剂在施用、运输和干旱耕地中较快失去生物活性的不足，本发明的目的就在于提供一种高效的、绿色环保的、质量符合《农用微生物菌剂》农业标准(GB20287-2006)的复合微生物菌剂及其生产方法。通过麦饭石吸附微生物菌种发酵液，将拓展产品的使用范围、保持微生物菌剂长期高效的生物活性，提高产品质量和增加使用效果，有效改善土壤、提供作物营养、促进作物生长，更好的为农业生产服务。

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种颗粒型复合微生物菌剂。

本发明的再一的目的是，提供颗粒型复合微生物菌剂的制备方法。

本发明的另一的目的是，提供颗粒型复合微生物菌剂的用途。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种颗粒型复合微生物菌剂，按重量百分比，由以下组分组成：

粉状复合微生物菌剂     80-90％

磷矿粉                 8-14％

中微量元素             2-6％，

所述的粉状复合微生物菌剂是由单一菌种的发酵菌液分别用麦饭石进行吸附，吸附比例为按菌液∶麦饭石＝1∶4-1∶6(L/kg)，然后搅拌，然后按照1-3∶1-3∶1-2的比例混合，所述的菌种是枯草芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌，所述的中微量元素由硫酸锌，硫酸镁和硼砂组成。

较好的是，颗粒型复合微生物菌剂按重量百分比，由以下组分组成：

粉状复合微生物菌剂     85％

磷矿粉               10％

中微量元素           5％，

所述的粉状复合微生物菌剂是由单一菌种的发酵菌液分别用麦饭石进行吸附，吸附比例为按菌液∶麦饭石＝1∶5(L/kg)，然后搅拌，然后按照2∶2∶1的比例混合。

为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：

一种颗粒型复合微生物菌剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

a、菌种发酵：将枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌三个菌种分别单独经过斜面培养、摇床扩大培养、种子罐发酵和发酵罐发酵；

b、菌液吸附：将单一菌种的发酵菌液在吸附搅拌设备中分别用麦饭石进行吸附，吸附比例为按菌液∶麦饭石＝1∶4-1∶6(L/kg)，然后搅拌均匀，然后按照1-3∶1-3∶1-2的比例混合、混匀；

c、菌种颗粒剂的生产：重量百分比80-90％粉状复合微生物菌剂，8-14％磷矿粉和2-6％中微量元素混合，得到颗粒型复合微生物菌剂。

较好的是，该方法还包括以下步骤：将步骤c得到的颗粒型复合微生物菌剂造粒、烘干、冷却、筛分、成品粒径在3-4mm的菌剂颗粒为成品进行包装。

较好的是，所述的步骤b、菌液吸附：将单一菌种的发酵菌液在吸附搅拌设备中分别用麦饭石进行吸附，吸附比例为按菌液∶麦饭石＝1∶5(L/kg)，然后搅拌均匀，然后按照2∶2∶1的比例混合、混匀。

较好的是，所述的步骤c、菌种颗粒剂的生产：重量百分比85％粉状复合微生物菌剂，10％磷矿粉和5％中微量元素混合，得到颗粒型复合微生物菌剂。

为实现上述第三个目的，本发明采取的技术方案是：

一种颗粒型复合微生物菌剂，作为肥料在农业作物生长中的应用，所述的颗粒型复合微生物菌剂按重量百分比，由以下组分组成：

粉状复合微生物菌剂     80-90％

磷矿粉                 8-14％

中微量元素             2-6％，

所述的粉状复合微生物菌剂是由单一菌种的发酵菌液分别用麦饭石进行吸附，吸附比例为按菌液∶麦饭石＝1∶4-1∶6(L/kg)，然后搅拌，然后按照1-3∶1-3∶1-2的比例混合，所述的菌种是枯草芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌，所述的中微量元素由硫酸锌，硫酸镁和硼砂组成。

较好的是，所述的颗粒型复合微生物菌剂按重量百分比，由以下组分组成：粉状复合微生物菌剂    85％

磷矿粉                10％

中微量元素            5％，

所述的粉状复合微生物菌剂是由单一菌种的发酵菌液分别用麦饭石进行吸附，吸附比例为按菌液∶麦饭石＝1∶5(L/kg)，然后搅拌，然后按照2∶2∶1的比例混合。

本发明的技术原理是，麦饭石中的矿物都具完美的晶体结构，四面体与八面体交替排列，主要化学成分为SiO₄，能够形成以[SiO₄]^4-为基础，四面体顶端氧与相邻四面体共键成空间网状结构，与K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等通过离子键结合，但这些阳离子与晶格结合松弛，可以发生离子交换作用而释出。另外，研究表明，麦饭石的规则晶体结构中有分布均匀的网状孔结构，且具有多孔状和海绵状的结构，比表面积相当大，表面孔一般为开放孔，内部孔有互连孔、封闭孔和半封闭孔，其孔洞的直径约10nm左右，对相对分子质量小(结构简单，直径小)的有机物都有较强的吸附性。同时，由于细菌菌体具有无数个-N⁺，和麦饭石表面的多个-[SiO₄]^4-发生多重结合，相互吸附性强。因此，麦饭石具有良好的吸附性、溶出性、矿化性和生物活性等多种特性。

与现有情况相比，本发明具有如下优点：

1、为微生物菌剂颗粒生产提供了一种良好载体：麦饭石具有良好的吸附性、溶出性、矿化性和生物活性等多种特性，为微生物菌剂的吸附提供了良好的载体，生产出的肥料具有较好的外观，肥料强度明显增加，大大的提高了肥料的利用率、长效性，也有利于产品的贮存和运输。

2、养分全面：科学鉴定表明，麦饭石中含有50多种元素，能给植物提供全面的无机养分，有植物所需的大量元素P、K等，有中量元素S、Ca、Mg等，有微量元素Fe、Cu、Zn、Mn、Mo等，还有稀土元素La、Ce、Ni等。

3、增强肥料的土壤改良效果：麦饭石对协调土壤的水肥气热，提高土壤肥力具有良好的效果，能够稳定和提高、平衡土壤的物理机能，活化土壤中的矿物质，降低和吸收残余农药以及有毒物质等，有效地改善土质，确保农作物安全食用。

4、高附加值利用：我国麦饭石资源丰富，几乎各省、市和自治区均有分布，据资料显示，全国累计储量达10亿吨以上，将其在农业、土壤和肥料上的应用，特别是配合微生物菌剂的运用，不仅获得附加值较高的资源化处置途径，而且大大的提高了微生物肥料的生产及使用过程的有效性，为我们提供了一条崭新的思路。

5、安全、环保：麦饭石对作物具有明显的增产效果，有生物活性，对人、畜及植物无毒害，具有安全环保的特点。

【附图说明】

附图1为菌种发酵的流程图。

附图2为粉状复合微生物菌剂制备的流程图。

附图3为颗粒型复合微生物菌剂的生产工艺流程图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

实施例1

1、菌种发酵

将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)，三个菌种分别单独经过斜面培养、摇床扩大培养、种子罐发酵和发酵罐发酵，发酵后菌液的活菌数量达到35-45亿个/ml；(菌种发酵可参看图1)

2、菌液吸附：将单一菌种的发酵菌液在吸附搅拌设备中分别用麦饭石进行吸附，(吸附比例为按枯草芽孢杆菌菌液∶麦饭石＝1∶5(L/kg)，吸附比例为按巨大芽孢杆菌菌液∶麦饭石＝1∶5(L/kg)，吸附比例为按胶冻样芽孢杆菌∶麦饭石＝1∶5(L/kg))，然后搅拌均匀，然后按照2∶2∶1的比例混合、混匀；(粉状复合微生物菌剂制备可参看图2)

3、菌种颗粒剂的生产工艺：(复合微生物菌剂生产工艺可参看流程图3)

(1)配料：在容量为500公斤的搅拌机中按照表1的原料配比进行准确配料：粉状复合微生物菌剂85％，磷矿粉10.0％，中微量元素5.0％，然后在搅拌机搅拌15分钟，让物料充分混合。

表1复合微生物菌剂的生产配比

(2)造粒：进入圆盘造粒机进行造粒，使造粒的粒径达到3-4mm；

(3)烘干：将包衣后的菌剂颗粒进行烘干，烘干采取低温大风量冷风烘干，烘干温度进口温度在120-150℃，在烘干筒中物料温度不高于80℃；

(4)冷却：物料在冷却筒中进行冷却，使冷却筒出口温度低于35℃；

(5)筛分：用筛分机对颗粒进行筛分，粒径控制在3-4mm；

(6)成品：粒径在3-4mm的菌剂颗粒为成品进行包装。

4、产品质量检验

产品检验按照农业部行业标准《农用微生物菌剂》农业标准(GB20287-2006)的方法进行，对用麦饭石作为菌种载体吸附而成的复合微生物菌剂中的有效活菌数等指标进行了测定(见表2)：

表2复合微生物菌剂的检测结果

从检测结果可以看出：本发明成品的检测结果符合农业部行业标准(GB20287-2006)，有效活菌数量高，而且肥料颗粒抗压力增强，颗粒均匀，外观性状较好。

实施例2

在粉状复合微生物菌剂制备中：将单一菌种的发酵菌液在吸附搅拌设备中分别用麦饭石进行吸附，(吸附比例为按枯草芽孢杆菌菌液∶麦饭石＝1∶4(L/kg)，吸附比例为按巨大芽孢杆菌菌液∶麦饭石＝1∶6(L/kg)，吸附比例为按胶冻样芽孢杆菌∶麦饭石＝1∶5(L/kg))，然后搅拌均匀，然后按照2∶3∶1的比例混合、混匀。在复合微生物菌剂的生产配比中，它们之间的比例为粉状复合微生物菌剂∶磷矿粉∶中微量元素＝80∶14∶6。其它同实施例1。

实施例3

在粉状复合微生物菌剂制备中：将单一菌种的发酵菌液在吸附搅拌设备中分别用麦饭石进行吸附，(吸附比例为按枯草芽孢杆菌菌液∶麦饭石＝1∶6(L/kg)，吸附比例为按巨大芽孢杆菌菌液∶麦饭石＝1∶6(L/kg)，吸附比例为按胶冻样芽孢杆菌∶麦饭石＝1∶5(L/kg))，然后搅拌均匀，然后按照1∶1∶1的比例混合、混匀。在复合微生物菌剂的生产配比中，它们之间的比例为粉状复合微生物菌剂∶磷矿粉∶中微量元素＝90∶8∶2。其它同实施例1。

实施例4

在粉状复合微生物菌剂制备中：将单一菌种的发酵菌液在吸附搅拌设备中分别用麦饭石进行吸附，(吸附比例为按枯草芽孢杆菌菌液∶麦饭石＝1∶6(L/kg)，吸附比例为按巨大芽孢杆菌菌液∶麦饭石＝1∶6(L/kg)，吸附比例为按胶冻样芽孢杆菌∶麦饭石＝1∶6(L/kg))，然后搅拌均匀，然后按照2∶3∶1的比例混合、混匀。在复合微生物菌剂的生产配比中，它们之间的比例为粉状复合微生物菌剂∶磷矿粉∶中微量元素＝80∶14∶6。其它同实施例1。

实施例5

在粉状复合微生物菌剂制备中：将单一菌种的发酵菌液在吸附搅拌设备中分别用麦饭石进行吸附，(吸附比例为按枯草芽孢杆菌菌液∶麦饭石＝1∶6(L/kg)，吸附比例为按巨大芽孢杆菌菌液∶麦饭石＝1∶6(L/kg)，吸附比例为按胶冻样芽孢杆菌∶麦饭石＝1∶5(L/kg))，然后搅拌均匀，然后按照3∶2∶2的比例混合、混匀。在复合微生物菌剂的生产配比中，它们之间的比例为粉状复合微生物菌剂∶磷矿粉∶中微量元素＝90∶8∶2。其它同实施例1。

实施例6

在湖北武穴市龙坪镇棉花田间试验效果

本试验共设四个处理，各处理内容如下：

A：施用麦饭石复合微生物菌剂8公斤/亩(采用实施例1的复合微生物菌剂)，以下简称处理A；

B：施用风化煤复合微生物菌剂8公斤/亩(以风化煤代替麦饭石，其它同实施例1)，以下简称处理B；

C：习惯施肥，以下简称处理C。

小区面积20m²，设3次重复，随机区组排列。施肥方式将采用穴施或沟施在作物根际土壤，作物基肥和追肥与习惯施肥相同。试验数据用SPSS13.0软件进行方差分析及其显著性检验，Excel进行统计、分析。

(1)不同处理对棉花经济性状的影响

表3不同处理对经济性状的影响

试验期间，对棉花的叶片数、株高、每株铃数和平均铃重进行了记载，从数据(表3)中看出，四种不同处理对作物的经济性状的影响中，处理A和处理B相对于处理C棉花的经济性状都有不同程度的提高，其中处理A的各项指标更为突出。处理A和处理B分别比处理C棉花的每株叶片数增加了21片和11片，株高增加29cm和16cm，每株铃数增加22个和11个，平均铃重增加0.97克和0.52克。说明施用复合微生物菌剂能有效促进棉花的生长，提高了棉花的经济性状，同时，麦饭石作为吸附载体的复合微生物菌剂的效果更加显著。

(2)不同处理对棉花产量的影响

表4不同处理对棉花产量的影响

四种不同处理对西红柿产量的结果(表4)可以看出，在棉花上施用10公斤的麦饭石复合微生物菌剂在三个试验点的亩产量为183.6-190.5千克，平均173.2千克，处理A和处理B分别比处理C棉花的产量提高了17.9％和9.8％，说明用麦饭石作为菌剂的吸附载体的复合微生物菌剂进行施用能较好的提高棉花产量，且增产效果达到极显著水平；施用风化煤作为吸附载体的复合微生物菌剂也有增产作用，但没有施用麦饭石作为菌种发酵液吸附载体的增产效果明显。

从以上试验结果可以看出：麦饭石作为菌种发酵液吸附载体的复合微生物菌剂能明显促进作物生长，增加作物产量。同时，可起到减少资源浪费、保护环境、减少化肥用量、提高农产品品质的作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高颗粒强度的颗粒型复合微生物菌剂，按重量百分比，由以下组分组成： 

粉状复合微生物菌剂 80—90％ 

磷矿粉             8—14％ 

中微量元素         2—6％， 

所述的粉状复合微生物菌剂是由单一菌种的发酵菌液分别用麦饭石进行吸附，吸附比例为按菌液：麦饭石＝1：4—1：6(L/kg)，然后搅拌，然后按照1—3：1—3：1—2的比例混合，所述的菌种是枯草芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌，所述的中微量元素由硫酸锌，硫酸镁和硼砂组成。 

2.根据权利要求1所述的高颗粒强度的颗粒型复合微生物菌剂，按重量百分比，由以下组分组成： 

粉状复合微生物菌剂 85％ 

磷矿粉             10％ 

中微量元素         5％， 

所述的粉状复合微生物菌剂是由单一菌种的发酵菌液分别用麦饭石进行吸附，吸附比例为按菌液：麦饭石＝1：5(L/kg)，然后搅拌，然后按照2：2：1的比例混合。 

3.根据权利要求1所述的高颗粒强度的颗粒型复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 

a、菌种发酵：将枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌三个菌种分别单独经过斜面培养、摇床扩大培养、种子罐发酵和发酵罐发酵； 

b、菌液吸附：将单一菌种的发酵菌液在吸附搅拌设备中分别用麦饭石进行吸附，吸附比例为按菌液：麦饭石＝1：4—1：6(L/kg)，然后搅拌均匀，然后按照1—3：1—3：1—2的比例混合、混匀； 

c、菌种颗粒剂的生产：重量百分比80—90％粉状复合微生物菌剂，8—14％磷矿粉和2—6％中微量元素混合，得到颗粒型复合微生物菌剂。 

4.根据权利要求3所述的高颗粒强度的颗粒型复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：将步骤c得到的颗粒型复合微生物菌剂造粒、烘干、冷却、筛分、成品粒径在3-4mm的菌剂颗粒为成品进行包装。 

5.根据权利要求3所述的高颗粒强度的颗粒型复合微生物菌剂的制备方 法，其特征在于，所述的步骤b、菌液吸附：将单一菌种的发酵菌液在吸附搅拌设备中分别用麦饭石进行吸附，吸附比例为按菌液：麦饭石＝1：5(L/kg)，然后搅拌均匀，然后按照2：2：1的比例混合、混匀。 

6.根据权利要求3所述的高颗粒强度的颗粒型复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤c、菌种颗粒剂的生产：重量百分比85％粉状复合微生物菌剂，10％磷矿粉和5％中微量元素混合，得到颗粒型复合微生物菌剂。 

7.权利要求1所述的高颗粒强度的复合微生物菌剂作为肥料在农业作物生长中的应用。 

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