CN103708855B - 微生物肥料或农药的制备方法及制得的微生物肥料或农药 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微生物肥料或农药的制备方法及制得的微生物肥料或农药。所述的农药包括微生物液态农药或微量元素液态农药；所述的制备方法包括：1）将泥炭渣与酵母菌、放线菌和芽孢杆菌混合均匀，并与火麻籽渣、豆渣和烟杆根混合，在泥炭固定化酶的作用下在15-55℃下发酵25-60h，得药肥中间产物；2）将药肥中间产物进行包装，继续发酵，得微生物肥料；或，将药肥中间产物进行工程化扩菌，继续发酵，灌装，得微生物液态农药；或，将药肥中间产物进行工程化扩菌，继续发酵，灌装，得微生物液态农药，在微生物液态农药中螯合微量元素，得微量元素液态农药。本发明的微生物肥料在包装及运输途中发酵，目的地施用，简约方便，用途广泛。

Description

微生物肥料或农药的制备方法及制得的微生物肥料或农药

技术领域

本发明涉及一种微生物肥料或农药的制备方法及制得的微生物肥料或农药。

背景技术

肥料、农药与粮食安全、食品安全等息息相关，影响着人类生活、牵动着千家万户，形成新的种植方法和生态理念是科技进步的体现。发明制造超高效、低用量、无公害的农药是近日国家工程院院士、科学院院士联名发出的呼吁：“目前我国已成为世界第二大经济体，农药创新和应用研究具有长周期性、基础性、高度学科交叉性和公益性。农药与医药相近，有远甚于医药的生态影响广泛性和复杂性，农药发展对医药的发展又具有一定的推动和补充作用。学习发达国家的医药和农药管理，通过跨国公司的链条，以生命事业部等产业管理形式有效整合在一起，是抵制高、中毒农药使用的有效措施”。

泥炭又称草炭、是植物残体腐殖化初期阶段的产物。云南省石屏县宝秀镇的泥炭产地为洼地，以草炭为主，具有芦苇、苔草、睡菜、席草及藻类、菌类等低等植物富集体的特征；也有木炭高等植物的遗骸特征，含有纤维素、木质素、腐植酸、蛋白质、沥青等。

提取医药用原生泥炭黄腐酸、棕腐酸后的泥炭渣还含有黑腐酸，弃之不用将视为固体废渣，如果用作普通土壤改良剂在云南当地又用不完，远距离运输到其他地方附加值有限。当然，现有技术中也有利用泥炭渣的热值做燃料的，但存在附加值低的问题。而将资源地的泥炭合成微生物肥料，使之在农、林业上合理利用，将具有更大的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的泥炭渣未实现充分利用的缺陷，而提供了一种微生物肥料或农药的制备方法及制得的微生物肥料或农药。所制备的微生物肥料或农药用途广泛。

本发明提供了一种微生物肥料或农药的制备方法；所述的农药包括微生物液态农药或微量元素液态农药；所述的制备方法包括如下步骤：

（1）将泥炭渣与酵母菌、放线菌和芽孢杆菌混合均匀，并与火麻籽渣、豆渣和烟杆根混合，在泥炭固定化酶的作用下在15-55℃下发酵25-60hr，得药肥中间产物；

所述的泥炭渣、火麻籽渣、豆渣和烟杆根的质量比为（100-500）：（5-25）：（10-50）：（2-10）；所述的泥炭渣为将医用原生泥炭（天然泥炭）中的黄腐酸和棕腐酸提取之后剩余的泥炭渣；所述的泥炭渣的总腐植酸含量为5%-35%，所述的百分比为重量百分比；

（2）步骤（2）为下述三种处理方式中的任意一种：

方式一、将步骤（1）所述的药肥中间产物直接进行包装，继续发酵，即得所述的微生物肥料；

方式二、将步骤（1）所述的药肥中间产物进行工程化扩菌（不需要新菌种），继续发酵，灌装，即得所述的微生物液态农药；

方式三、将步骤（1）所述的药肥中间产物进行工程化扩菌（不需要新菌种），继续发酵，灌装，得微生物液态农药，在所述的微生物液态农药中螯合微量元素，即得所述的微量元素液态农药；所述的微量元素包括B、Mo、Se、Zn和Fe中的一种或多种；所述的微量元素的添加量为15-25g/L微生物液态农药。

步骤（1）中，所述的泥炭渣的制备方法较佳地为：先按照水溶或酸溶的方法提取天然泥炭中的黄腐酸，再按照醇溶的方法提取棕腐酸，或者按照生物发酵的方法提取黄腐酸和棕腐酸。

其中，所述的水溶较佳地为：将天然泥炭在30-50℃的水中溶解30-90min。所述的水与天然泥炭的质量比较佳地为（3-10）：（0.5-1.5）。所述的酸溶较佳地为：将天然泥炭在30-50℃的酸性溶液中溶解30-90min。所述的酸性溶液较佳地为pH=2-5的硫酸、磷酸或乙酸。所述的酸性溶液与天然泥炭的质量比较佳地为（3-10）：（0.5-1.5）。所述的醇溶较佳地为：将天然泥炭在30-60℃的乙醇中溶解30-60min。所述的乙醇与天然泥炭的质量比较佳地为（2-5）：（0.5-1.5）。所述的生物发酵较佳地为：将天然泥炭置于发酵培养基中，在25-65℃下发酵72-170h。所述的发酵培养基的配方较佳地包括红糖水和胡萝卜汁；所述的红糖水的质量百分浓度较佳地为5%；所述的胡萝卜汁的质量百分浓度较佳地为5%；所述的红糖水与胡萝卜汁的质量比较佳地为（5-30）：（1-3）。所述的天然泥炭与发酵培养基的质量比较佳地为（5-10）：（0.5-1.0）。

其中，所述的水溶的原理为：依据黄腐酸能够水溶，棕腐酸和黑腐酸不能水溶而分离。所述的酸溶的原理为：依据黄腐酸能够在酸性溶液中溶解，而棕腐酸、黑腐酸不能在酸性溶液中溶解而分离。所述的醇溶的原理为：分离了黄腐酸的泥炭渣（提取了黄腐酸之后的泥炭即可称为泥炭渣）中尚存在棕腐酸和黑腐酸，依据棕腐酸能够在醇溶液中溶解，而黑腐酸不能溶解而将两者分离。所述的生物发酵的原理为：在上述酵母菌、放线菌和芽孢杆菌（此处的酵母菌、放线菌和芽孢杆菌是泥炭渣中含有的，总活菌数为0.5-3.5cfu/g泥炭渣）共存下，将黑腐酸降解为棕腐酸、将棕腐酸降解为黄腐酸，通过液固分离获得降解的黄腐酸、未降解的棕腐酸和黑腐酸；分别将黄腐酸产品和棕腐酸产品置于灌装系统，而将黑腐酸产品置于袋装系统。

步骤（1）中，所述的泥炭渣的总腐植酸含量较佳地为10%-30%，所述的百分比为重量百分比。所述的泥炭渣中的总腐殖酸较佳地包括黄腐酸、棕腐酸和黑腐酸。其中黄腐酸和棕腐酸占泥炭渣中总腐植酸的1-3.5%。

步骤（1）中，较佳地，所述的泥炭渣中含有的酵母菌、放线菌和芽孢杆菌的总浓度为1-3cfu/g泥炭渣。所述的泥炭渣中的酵母菌、放线菌和芽孢杆菌的浓度之比较佳地为（1-3）：（0.5-1）：（0.25-0.5），所述的浓度为数浓度。

步骤（1）中，所述的酵母菌、放线菌和芽孢杆菌较佳地以复合菌液的形式加入。所述的复合菌液的配方较佳地包括红糖水和胡萝卜汁；所述的红糖水的质量百分浓度较佳地为5%；所述的胡萝卜汁的质量百分浓度较佳地为5%；所述的红糖水与胡萝卜汁的质量比较佳地为（5-30）：（1-3）。所述的复合菌液中的总活菌数较佳地为0.2～0.5亿/g。所述的复合菌液中酵母菌、放线菌和芽孢杆菌的活菌数之比较佳地为（1：0.5：0.25）～（3：1：0.5）。所述的泥炭渣与所述的复合菌液的添加量之比较佳地为（1000：1.75）～（5000：4.5），所述的添加量均以质量计。

步骤（1）中，所述的火麻籽渣是指将火麻籽按照压榨法榨油后得到的残余物。所述的豆渣是指按照常规方法制取豆腐后的残余物。所述的烟杆根是指按照常规方法收取烟叶后与根连着的残余物。

步骤（1）中，所述的酵母菌较佳地为嗜鞣管囊酵母菌（P.tannophilus）、热带假丝酵母菌（C.shehatae）、树干毕赤酵母菌（P.stipitis）和乳克鲁维氏酵母菌（Kluveromycesmarxianus）中的一种或多种。所述的放线菌较佳地为基内菌丝（substratemycelium）、气生菌丝（aerialmycelium）和孢子丝菌（sporalmycelium）中的一种或多种。所述的芽孢杆菌较佳地为蜡样芽孢杆菌（Bacilluscereus）、芽孢杆菌Ⅱ（Bacillusspp）和产芽孢菌（Bacilluscirculans）中的一种或多种。

步骤（1）中，泥炭渣中自身含有的酵母菌、放线菌和芽孢杆菌，以及加入的酵母菌、放线菌和芽孢杆菌都会产生泥炭固定化酶。所述的泥炭渣、酵母菌产生的泥炭固定化酶总量、放线菌产生的泥炭固定化酶总量和芽孢杆菌产生的泥炭固定化酶总量之比较佳地为（100-300）：（5-15）：（10-30）：（2-6），所述的比例为质量比。

步骤（2）的方式一中，所述的继续发酵为本领域常规操作。所述的继续发酵的温度较佳地为5-75℃；所述的继续发酵的时间较佳地为30-270h。所述的包装的规格为本领域常规，较佳地为25-100Kg，更佳地为50Kg。

步骤（2）的方式二和方式三中，所述的继续发酵为本领域常规操作。所述的继续发酵的温度较佳地为10-75℃。所述的继续发酵的时间较佳地为25-90h。

步骤（2）中，所述的微量元素的添加量较佳地为20g/L微生物液态农药。所述的微量元素较佳地为B、Mo、Se、Zn和Fe。所述的B、Mo、Se、Zn和Fe的质量比较佳地为5：2：3：3：7。

本发明还提供了上述制备方法制得的微生物肥料及农药。

本发明中，所述的微生物肥料为载菌（酶）的含黄腐酸、棕腐酸、黑腐酸和氨基酸中的至少三种组分的微生物肥料；所述的农药包括载菌（酶）的含有黄腐酸、棕腐酸、黑腐酸、氨基酸、核苷酸和烟碱多种组分的微生物液态农药或微量元素液态农药。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：本发明制得的微生物肥料在包装及运输途中发酵，目的地施用，简约方便，用途广泛；本发明所得到的微生物肥料能调节作物的新陈代谢、刺激作物的生长，从而使作物达到增产效果；以0.1%（质量百分比）的施用量，5000吨/年的泥炭渣产量，在确保农作物丰收后，可有效缓解土壤板结、盐碱化程度面积达5亿亩/年。

所得到的微量元素液态农药，在FA（黄腐酸）螯合的烟碱及微量元素B、Mo、Se、Zn、Fe的作用下，可减少化学农药50-75%。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

下述实施例中的天然泥炭为云南红河州石屏县泥炭，由云南中电新能源有限公司及云南联合药业有限责任公司提供。

复合菌液的来源：购自山西亿安生物工程有限公司CM复合菌剂后，由华东理工大学生物工程平台驯化、优化、工程化。

实施例1微生物肥料的制备

在容积100L、温度25℃的充放气-袋式反应器中，先扣去泥炭渣中的嗜鞣管囊酵母菌（P.tannophilus）、孢子丝菌（sporalmycelium）和芽孢杆菌Ⅱ（Bacillusspp）等复合菌的质量，其中酵母菌、放线菌、芽孢杆菌在泥炭渣中的浓度以质量比1：0.5：0.25存在，总浓度为3.0cfu/g，加以1000：1：0.5：0.25质量比的泥炭渣及复合菌液，其总活菌数为2亿个/ml，并加入火麻籽渣、豆渣和烟杆根；所述的泥炭渣、火麻籽渣、豆渣和烟杆根的质量比为100：5：10：2，总重为50kg。泥炭固定化酶发酵（发酵时间3-10天，温度15-35℃）形成的含再生黄腐酸、棕腐酸、黑腐酸、氨基酸和核苷酸等的微生物肥料，由目的地企业参照NY1106-2010、NY/T798—2004方法，按表1验收；或者送至农业部食品质量监督检测中心测定。结果显示：产品呈固态，在包装及运输途中发酵，目的地验收、施用，简约方便，有利于资源地的泥炭等发挥更大的作用。

表1实施例1的微生物肥料的质量指标

指标名称	指标值
		外观	棕黑固态粉
FA/HA含量（以干基计），%	≥15
		核苷酸CMP，AMP，UMP，GMP总和，mg/L	≥2.0
氨基酸（mg/L）	≥3.0
		烟碱，%	0.1
酸碱度（pH）	6.0～8.0
		密度（20℃）	1.10

本实施例中，泥炭渣的制备方法为：将100kg天然泥炭置于由5%红糖水和5%胡萝卜汁、再按红糖水：胡萝卜汁=5：1制备的发酵培养基中，在35℃下发酵96h；所述的天然泥炭与发酵培养基的质量比为5：1；发酵完毕，得到主要含黑腐酸的固态物即为泥炭渣。

由农业部食品检测中心（上海）检测到的本实施例中用于制备微生物肥料、农药的泥炭渣中含有的氨基酸、核苷酸等组成见表2：

表2泥炭渣的氨基酸、核苷酸检测报告

名称	含量（mg/L）
		天冬氨酸	62.2
苏氨酸	18.1
		丝氨酸	28.0
谷氨酸	40.6
		脯氨酸	14.7
甘氨酸	26.3
		丙氨酸	52.9
缬氨酸	20.4
		蛋氨酸	0
异亮氨酸	8.1
		亮氨酸	12.4
酪氨酸	2.4
		苯丙氨酸	7.7
组氨酸	30.4
		赖氨酸	7.4
精氨酸	3.81
		鸟苷酸	0.13
烟碱	0.10

实施例2微生物液态农药的制备

在容积100m³的发酵罐中，加入实施例1所述的原料经I级、II级、III级工程化微生物复合菌群扩菌后，于发酵温度50℃，发酵时间36hr后，在酵母菌、放线菌、芽孢杆菌等作用下，形成的微生物液态农药中，不但FA含量高，而且还有氨基酸、核苷酸等，按氨基酸水溶肥料(NY1429-2010)检测标准，表3为质量标准，检验合格后作为液态微生物农药，采用全自动流水线型灌装封口设备，可用于作物叶面喷施，苗期防病等。

如表3和表4所示，本发明的有益效果还在于：以0.1%（质量百分比，以泥炭渣总腐植酸为有效成分）的施用量，5000吨/年的产量，本发明产品确保农作物丰收后，可有效缓解土壤板结、盐碱化程度面积达500万亩/年（以产品纯度100%计，以0.1%（质量百分比）的施用量，施用面积达500万吨/年）

表3泥炭渣腐植酸降低土壤盐量效果（mmol/100g）

表4泥炭渣液化FA氨基酸核苷酸水溶性产品的质量标准

实施例3微量元素液态农药的制备

在容积100m³的发酵罐中，实施例1、实施例2所述的产品不但FA含量高，而且还有氨基酸、核苷酸和烟碱等，在此基础上螯合来自泥炭渣灰分外添加的微量元素B、Mo、Se、Zn、Fe，微量元素的总量为20g/L，其中B、Mo、Se、Zn、Fe的质量比为5：2：3：3：7，检验合格后作为含FA的微量元素液态农药，采用全自动流水线型灌装封口设备，可用于作物喷施杀虫、杀菌等。实施例3的微量元素液态农药的质量指标如表5所示。

从表5可以看出，本发明的有益效果还在于：在确保农作物丰收的前提下，本发明提供的微量元素液态农药可以抗重茬、抗旱、抗病，同时还能减少化学农药的使用量。

表5含FA的微量元素液肥生物药肥质量指标

Claims (17)

1.一种微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，所述的农药包括微生物液态农药或微量元素液态农药；所述的制备方法包括如下步骤：

(1)将泥炭渣与酵母菌、放线菌和芽孢杆菌混合均匀，并与火麻籽渣、豆渣和烟杆根混合，在泥炭固定化酶的作用下在15-55℃下发酵25-60hr，得药肥中间产物；所述的泥炭渣、火麻籽渣、豆渣和烟杆根的质量比为(100-500)：(5-25)：(10-50)：(2-10)；所述的泥炭渣为将天然泥炭中的黄腐酸和棕腐酸提取之后剩余的泥炭渣；所述的泥炭渣的总腐植酸含量为5％-35％，所述的百分比为重量百分比；

(2)步骤(2)为下述三种处理方式中的任意一种：

方式一、将步骤(1)所述的药肥中间产物直接进行包装，继续发酵，即得所述的微生物肥料；

方式二、将步骤(1)所述的药肥中间产物进行工程化扩菌，继续发酵，灌装，即得所述的微生物液态农药；

方式三、将步骤(1)所述的药肥中间产物进行工程化扩菌，继续发酵，灌装，得微生物液态农药，在所述的微生物液态农药中螯合微量元素，即得所述的微量元素液态农药；所述的微量元素包括B、Mo、Se、Zn和Fe中的一种或多种；所述的微量元素的添加量为15-25g/L微生物液态农药。

2.如权利要求1所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，所述的泥炭渣的制备方法为：先按照水溶或酸溶的方法提取天然泥炭中的黄腐酸，再按照醇溶的方法提取棕腐酸，或者按照生物发酵法提取黄腐酸和棕腐酸。

3.如权利要求2所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，所述的水溶为：将天然泥炭在30-50℃的水中溶解30-90min；所述的酸溶为：将天然泥炭在30-50℃的酸性溶液中溶解30-90min；

所述的醇溶为：将天然泥炭在30-60℃的乙醇中溶解30-60min；所述的生物发酵为：将天然泥炭置于发酵培养基中，在25-65℃下发酵72-170h。

4.如权利要求3所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，所述的水溶为：所述的水与天然泥炭的质量比为(3-10)：(0.5-1.5)；

所述的酸溶为：所述的酸性溶液为pH＝2-5的硫酸、磷酸或乙酸；所述的酸性溶液与天然泥炭的质量比为(3-10)：(0.5-1.5)；

所述的醇溶为：所述的乙醇与天然泥炭的质量比为(2-5)：(0.5-1.5)；

所述的生物发酵为：所述的发酵培养基的配方包括红糖水和胡萝卜汁；所述的红糖水的质量百分浓度为5％；所述的胡萝卜汁的质量百分浓度为5％；所述的红糖水与胡萝卜汁的质量比为(5-30)：(1-3)；所述的天然泥炭与发酵培养基的质量比为(5-10)：(0.5-1.0)。

5.如权利要求1-4任一项所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，所述的泥炭渣的总腐植酸含量为10％-30％，所述的百分比为重量百分比。

6.如权利要求5所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，所述的泥炭渣中的总腐殖酸包括黄腐酸、棕腐酸和黑腐酸；其中黄腐酸、棕腐酸占泥炭渣总腐植酸含量的1-3.5％。

7.如权利要求5所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，所述的泥炭渣中含有的酵母菌、放线菌和芽孢杆菌的总浓度为1-3cfu/g泥炭渣。

8.如权利要求7所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，所述的泥炭渣中的酵母菌、放线菌和芽孢杆菌的浓度之比为(1-3)：(0.5-1)：(0.25-0.5)，所述的浓度为cfu/g泥炭渣。

9.如权利要求6所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，所述的泥炭渣中含有的酵母菌、放线菌和芽孢杆菌的总浓度为1-3cfu/g泥炭渣。

10.如权利要求9所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，所述的泥炭渣中的酵母菌、放线菌和芽孢杆菌的浓度之比为(1-3)：(0.5-1)：(0.25-0.5)，所述的浓度为cfu/g泥炭渣。

11.如权利要求1所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的酵母菌、放线菌和芽孢杆菌以复合菌液的形式加入。

12.如权利要求11所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的复合菌液的配方包括红糖水和胡萝卜汁；所述的红糖水的质量百分浓度为5％；所述的胡萝卜汁的质量百分浓度为5％；所述的红糖水与胡萝卜汁的质量比为(5-30)：(1-3)；所述的复合菌液中的总活菌数为0.2～0.5亿/g；所述的复合菌液中酵母菌、放线菌和芽孢杆菌的活菌数之比为1：0.5：0.25或者3：1：0.5；所述的泥炭渣与所述的复合菌液的添加量之比为(1000：1.75)～(5000：4.5)，所述的添加量均以质量计。

13.如权利要求11或12所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的酵母菌为嗜鞣管囊酵母菌(P.tannophilus)、热带假丝酵母菌(C.tropicalis)、树干毕赤酵母菌(P.stipitis)和马克思克鲁维酵母菌(Kluveromycesmarxianus)中的一种或多种；所述的放线菌为基内菌丝(substratemycelium)、气生菌丝(aerialmycelium)和孢子丝菌(sporalmycelium)中的一种或多种；所述的芽孢杆菌为蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)和/或环状芽孢杆菌(Bacilluscirculans)。

14.如权利要求11或12所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的泥炭渣、酵母菌产生的泥炭固定化酶总量、放线菌产生的泥炭固定化酶总量和芽孢杆菌产生的泥炭固定化酶总量之比为(100-300)：(5-15)：(10-30)：(2-6)，所述的比例为质量比。

15.如权利要求1所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，步骤(2)的方式一中，所述的继续发酵的温度为5-75℃；所述的继续发酵的时间为30-270h；所述的包装的规格为25-100Kg；

步骤(2)的方式二和方式三中，所述的继续发酵的温度为10-75℃；所述的继续发酵的时间为25-90h；所述的微量元素的添加量为20g/L药肥中间产物。

16.如权利要求15所述的微生物肥料或农药的制备方法，其特征在于，步骤(2)的方式一中，所述的包装的规格为50Kg。

17.如权利要求1-16任一项所述的制备方法制得的微生物肥料或农药。