CN102428914B - 以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法，包括如下步骤：(a)原料处理；(b)原料浸提；(c)过滤中和；(d)烘干。本发明原料充足、价格低廉。采用热水浸提或微波辐照浸提的方法脱去青秸秆中过多的可溶性糖类和蛋白，使青秸杆粉内仅存在少量可溶性碳、氮源，更多难溶性的营养物质由接入的菌种分解利用。制备工艺简单。载菌效果好，活菌量高。本发明有效解决了目前所使用的菌剂载体存在的缺陷，具有很好的实用性和经济性。原料的生产和采集环保无公害。制备的菌剂产品使用方便，载体基质施入土壤后可降解，不会对土壤环境产生负面影响。

Description

以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法

技术领域

本发明涉及一种制备植物促生菌剂载体基质的方法，尤其涉及一种以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法。

背景技术

植物促生菌剂是指一种或以上益生菌株或菌种，附着在一种廉价易使用由有机或无机质，或某种已知分子构成的载体材料的孔隙中。菌剂的意义在于将菌体由工厂转送至生活的植物根际。对植物生长施用菌剂的效果包括对豆科作物的固氮，土传病害的生物防治，促进矿物质的吸收，土壤矿物的风化，营养或激素效应。由于接种的菌株必须与已适宜当地的土著微生物群落竞争，还要承受原生动物的捕食。因此菌剂另一重要的作用就是提供一个适宜目的菌株的生存环境，以避免菌种在储存过程或介入土壤后快速死亡或退化。目前国际最通用的固体菌剂载体为泥炭，尽管最为常用，但仍有一些缺陷。在生产方面，缺陷主要来自泥炭品质的差异性，这取决于具体的泥炭来源，由于泥炭是未明确具体成份的复杂的有机材料。产地、质地甚至批次的差异都将严重影响最终的菌剂产品，并可能导致菌剂在用量，储存条件上的困难。导致不同的厂家以及同一生产厂家不同批次的产品都可能产生差异。理化方面、某些泥炭经过灭菌热处理后可能释放某些对菌体有毒性的物质，导致菌含量降低。偏低的pH值和某些不期望的腐植酸也使泥炭菌剂在储存过程中酸碱度发生变化，造成菌体遭受生理胁迫，尤其耐受温度变化的能力降低，同时泥炭菌剂易被污染并可能缩短菌剂的保存期。在原料的采集上，由于泥炭为不可再生的半化石资源，仅存在于曾为沼泽、森林或湿地的地域，目前这些地区的生态环境都比较脆弱，泥炭的采集会对当地劣化的环境造成严重的负面影响。目前许多替代材料、如蛭石、珍珠岩和聚合物材料等已应用于菌剂的生产，并在某些方面的性能上超出了泥炭菌剂，获得了很好的经济效益。这一类人工合成的菌剂载体也不可避免的存在一些缺点，或者原料的生产过程需要耗费大量能源，造成污染，或者原料成本过高。更重要的是人工合成的材料有可能对农田造成二次污染。因此，寻求廉价，优质而环保的载体基质材料成为菌剂工业的必然需求。作物秸秆由于含有大量的纤维素、木质素和半纤维素，并存在大量天然的孔隙。粉碎至一定粒径后具有很好的吸附性，有着与泥炭相似的结构和理化稳定性。高粱、玉米等作物的青秸秆更含有能供给微生物生长的糖类、蛋白、大量及微量矿质元素，但作为理想的菌肥基质载体还有差距，因为菌剂载体基质材料除必须要有适度比例的纤维素、木质素和半纤维素，使载体材料具有一定的结构稳定性、化学稳定性和吸附性，能提供菌种存活和生长所必须的稳定环境外，还需要含有适度的营养。过多的糖类和氮源会导致菌种繁殖过度和菌种代谢物的过度积累，使菌剂pH值发生变化，引发大量菌体的死亡。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种廉价，环保的以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法，包括如下步骤： 

(a)原料处理：将作物的带叶青秸秆阴干或在60-80℃下烘干，阴干或烘干后带叶青秸秆中水分质量含量为7.29%以下，将带叶青秸秆切段后用粉碎机粉碎，过孔径为0.02mm-0.2mm筛；

(b)原料浸提：将过筛后的秸秆粉用60-100℃的水浸提12-1h，或者将过筛后的秸秆粉用35-100℃的水配合250-2000 W功率的微波辐照辅助浸提50-5min； 

(c)过滤中和：浸提后过滤，调节滤出物的pH为6.7-7.3；

(d)干燥：将滤出物干燥，干燥后滤出物水分质量含量为7.2％以下，灭菌后即得到菌剂载体基质。

进一步地，步骤(a)中所述作物为玉米。

进一步地，步骤(b)中所述用80℃的水浸提的时间为2h，或者用80℃的水配合1000W功率的微波辐照辅助浸提的时间为25min。

进一步地，步骤(b)中所述两种浸提方法中秸秆粉与水的重量比均为1:25-100。

进一步地，步骤(c)中用磷酸缓冲液调节滤出物pH值为7。

进一步地，步骤(d)中所述干燥方法为阴干、在60-80℃烘干或先阴干再在85℃烘干中的一种。

进一步地，步骤(d)中所述灭菌方式为110-121℃蒸汽灭菌40-120min。

本发明的有益效果：

1.原料充足、价格低廉。由于该方法基质载体制备过程中，使用的是玉米、高粱等作物的秸秆为可再生资源，原料充足且容易获得、价格低廉，得到的基质产品有很好的经济效益。在生产菌剂的过程中，可节省部分泥炭菌剂所需要添加的碳源和氮源物质。

2.采用热水浸提或微波辐照浸提的方法脱去青秸秆中过多的可溶性糖类和蛋白，使青秸杆粉内仅存在少量可溶性碳、氮源，更多难溶性的营养物质由接入的菌种分解利用。

3.制备工艺简单。由于作物青秸秆本身所含的糖类、蛋白、氨基酸和无机盐等的比例和成份符合微生物自然生长的需要，因此在浸提去除过多养分后，除调节pH值外在菌剂生产制备时无需其他技术要求较高的人工操作，对仪器和生产设备要求不高，便于中小型企业的推广应用。

4.载菌效果好，活菌量高。以根瘤菌菌剂为例，使用秸秆粉载体基质生产的菌剂可获得较泥炭菌剂更高的活菌量，而菌剂的pH值变化和污染率都较小。本方法制备的菌剂载体基质产品最大载菌量为泥炭基质的5.74倍，为蛭石基质的5倍，而单位体积重量仅为泥炭基质的40%。制备成菌剂后，每克菌剂含活菌量较泥炭菌剂高出0.8倍。本发明有效解决了目前所使用的菌剂载体存在的缺陷，具有很好的实用性和经济性。

5.原料的生产和采集环保无公害。由于本方法仅需作物青秸秆，不需要额外的无机盐试剂和生物产品作为原料，相对于目前普遍使用的泥炭基质而言，不存在对原料产地生态环境的破坏，和由于过度开采可能产生的原料紧缺问题，也无需像蛭石基质一样耗费大量的能源和排放污染物。处理秸秆后的浸提液含有大量可溶性糖类和蛋白，可用于再加工和利用。因此，以本方法加工青秸秆制备菌剂载体基质材料作为一种新的秸秆利用方式，符合目前绿色可持续农业的发展要求。

6.制备的菌剂产品使用方便，载体基质施入土壤后可降解，不会对土壤环境产生负面影响。

7. 该载体基质制备的根瘤菌、固氮菌溶磷菌剂在制备时无需添加额外碳源物质，而在120d内活菌量为泥炭菌剂(添加碳源物质)的180.04%，菌剂的pH值无显著变化。说明本方法制备的基质产品能够为植物促生菌提供较好的养份和生存空间。

具体实施方式

实施例1

以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法，包括如下步骤： 

（a）原料处理：采集收获果穗后48h内的玉米带叶青秸秆，此时玉米带叶青秸秆约含全氮0.89%，含磷0.41%, Mg 0.22%、K1.59%、Ca0.64%，将玉米带叶青秸秆阴干，阴干后玉米带叶青秸秆中水分质量含量为7.29%，将带叶青秸秆切段后用粉碎机粉碎，过孔径为0.02mm的筛；

(b)原料浸提：将过筛后的玉米秸秆粉用60℃的水浸提12h，其中秸秆粉与水的重量比为1:25； 

(c)过滤中和：浸提后过滤，用磷酸缓冲液调节滤出物的pH为6.7；

(d)烘干：将滤出物阴干，阴干后滤出物中水分质量含量为7.2%，然后用110℃蒸汽灭菌40min灭菌，即得到植物促生菌剂载体基质。

实施例2

以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法，包括如下步骤： 

（a）原料处理：采集收获果穗后48h内的玉米带叶青秸秆，此时玉米带叶青秸秆约含全氮0.89%，含磷0.41%, Mg 0.22%、K1.59%、Ca0.64%，将玉米带叶青秸秆在60℃烘干，烘干后玉米带叶青秸秆中水分质量含量为7%，将带叶青秸秆切段后用粉碎机粉碎，过孔径为0.1mm的筛；

(b)原料浸提：将过筛后的玉米秸秆粉用80℃的水浸提2h，其中秸秆粉与水的重量比为1:50； 

(c)过滤中和：浸提后过滤，用磷酸缓冲液调节滤出物的pH为7.0；

(d)烘干：将滤出物阴干，阴干后滤出物中水分质量含量为6.8%，然后用115℃蒸汽灭菌80min，即得到植物促生菌剂载体基质。

实施例3

以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法，包括如下步骤： 

（a）原料处理：采集收获果穗后48h内的玉米带叶青秸秆，此时玉米带叶青秸秆约含全氮0.89%，含磷0.41%, Mg 0.22%、K1.59%、Ca0.64%，将玉米带叶青秸秆在70℃烘干，烘干后玉米带叶青秸秆中水分质量含量为7%，将带叶青秸秆切段后用粉碎机粉碎，过孔径为0.15mm的筛；

(b)原料浸提：将过筛后的玉米秸秆粉用100℃的水浸提1h，其中秸秆粉与水的重量比为1:100； 

(c)过滤中和：浸提后过滤，用磷酸缓冲液调节滤出物的pH为7.3；

(d)烘干：将滤出物在60℃下烘干，烘干至滤出物中水分质量含量为6.5%，然后用120℃蒸汽灭菌40min，即得到植物促生菌剂载体基质。

实施例4

以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法，包括如下步骤： 

（a）原料处理：采集收获果穗后48h内的玉米带叶青秸秆，此时玉米带叶青秸秆约含全氮0.89%，含磷0.41%, Mg 0.22%、K1.59%、Ca0.64%，将玉米带叶青秸秆室温阴干，阴干后玉米带叶青秸秆中水分质量含量为7.29%，将带叶青秸秆切段后用粉碎机粉碎，过孔径为0.15mm的筛；

(b)原料浸提：将过筛后的青玉米秸秆粉用35℃的温水配合250W功率的微波辐照辅助浸提50min，其中秸秆粉与水的重量比为1:25；

(c)过滤中和：浸提后过滤，用磷酸缓冲液调节滤出物的pH为6.7；

(d)烘干：将滤出物在70℃烘干，烘干至滤出物中水分质量含量为7.2%，然后在120℃蒸汽灭菌80min，即得到植物促生菌剂载体基质。

实施例5

以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法，包括如下步骤： 

（a）原料处理：采集收获果穗后48h内的玉米带叶青秸秆，此时玉米带叶青秸秆约含全氮0.89%，含磷0.41%, Mg 0.22%、K1.59%、Ca0.64%，将玉米带叶青秸秆在80℃烘干，烘干后玉米带叶青秸秆中水分质量含量为7%，将带叶青秸秆切段后用粉碎机粉碎，过孔径为0.2mm的筛；

(b)原料浸提：将过筛后的玉米秸秆粉用80℃的水配合1000W功率的微波辐照辅助浸提25min，其中秸秆粉与水的重量比为1:50； 

(c)过滤中和：浸提后过滤，用磷酸缓冲液调节滤出物的pH为7；

(d)烘干：将滤出物在80℃烘干，烘干至滤出物中水分质量含量为6.8%，然后用110℃蒸汽灭菌40min，即得到植物促生菌剂载体基质。

实施例6

以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法，包括如下步骤： 

（a）原料处理：采集收获果穗后48h内的玉米带叶青秸秆，此时玉米带叶青秸秆约含全氮0.89%，含磷0.41%, Mg 0.22%、K1.59%、Ca0.64%，将玉米带叶青秸秆室温阴干，阴干后玉米带叶青秸秆中水分质量含量为7.29%，将带叶青秸秆切段后用粉碎机粉碎，过孔径为0.15mm的筛；

(b)原料浸提：将过筛后的玉米秸秆粉用100℃的水配合2000W功率的微波辐照辅助浸提5min；其中秸秆粉与水的重量比为1:100；

(c)过滤中和：浸提后过滤，用磷酸缓冲液调节滤出物的pH为7.3；

(d)烘干：将滤出物在无菌条件下阴干至滤出物中水分质量含量为9%，再在85℃烘干至滤出物中水分质量含量为6.8%，然后用121℃蒸汽灭菌120min，即得到植物促生菌剂载体基质。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法，其特征在于，所述以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法包括如下步骤： 

(a)原料处理：将作物的带叶青秸秆阴干或在60-80℃烘干，阴干或烘干后带叶青秸秆中水分质量含量为7.29%以下，将带叶青秸秆切段后用粉碎机粉碎，过孔径为0.02mm-0.2mm筛；

(b)原料浸提：将过筛后的秸秆粉用60-100℃的水浸提12-1h，或者将过筛后的秸秆粉用35-100℃的水配合250-2000 W功率的微波辐照辅助浸提50-5min； 

(c)过滤中和：浸提后过滤，调节滤出物的pH为6.7-7.3；

(d)干燥：将滤出物干燥，干燥后滤出物水分质量含量为7.2％以下，灭菌后即得到植物促生菌剂载体基质，

步骤(a)中所述作物为玉米；

步骤(b)中所述两种浸提方法中秸秆粉与水的重量比均为1:25-100。

2.根据权利要求1所述的以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法，其特征在于：步骤(b)中所述用80℃的水浸提的时间为2h，或者用80℃的水配合1000W功率的微波辐照辅助浸提的时间为25min。

3.根据权利要求1所述的以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法，其特征在于：步骤(c)中用磷酸缓冲液调节滤出物pH值为7。

4.根据权利要求1所述的以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法，其特征在于：步骤(d)中所述干燥方法为阴干、在60-80℃烘干或先阴干再在85℃烘干中的一种。

5.根据权利要求1所述的以青秸杆制备植物促生菌剂载体基质的方法，其特征在于：步骤(d)中所述灭菌方式为110-121℃蒸汽灭菌40-120min。