CN104649833B - 一种含酵素菌发酵产物的尿素及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含酵素菌发酵产物的尿素及制备方法，主要包括酵素菌发酵种子液的制备；酵素菌发酵产物的制备；高塔喷雾造粒等过程。酵素菌发酵产物被均匀地包含在尿素颗粒中，尿素施入土壤中，在适宜的温度、湿度、充足空气和充足营养的条件下，有益微生物生长繁殖，并分泌出大量的酶，高效分解作物秸秆和各类有机质，同时形成的优势菌群强有力地抑制或杀死病原菌，从根本上解决了因秸秆还田而影响苗期作物生长以及因重茬种植造成的病毒积累问题，同时酵素菌发酵产物中所含有多种酶、氨基酸、有机质、微量元素和植物生长激素，能够促进作物根系发达，增强吸收养分的能力，提高肥料利用率达到稳产高产的目的。
Description
技术领域
本发明属于农用肥料及生物技术领域，涉及一种抗病毒尿素，具体涉及一种含酵素菌发酵产物的尿素及制备方法。
技术背景
我国是世界农业大国。由于长期过量施用化肥，严重破坏了生态环境，为此国内外先后研究开发了包膜控释肥，抑制剂缓释肥和熔体尿基复合肥等新型肥料，对增加粮食产量，减少环境污染起到了积极作用。但这些新型肥料仍存在养分不全、制造成本高、不具杀菌抗病的功效。由于我国传统的重茬种植，土壤中积累大量病原菌，严重影响粮食产量。近年来正在推广的秸秆还田技术，秸秆不能及时分解，严重影响作物苗期根系生长扩散，造成粮食减产。研究发明一种具有杀菌抗病、高效分解农作物秸秆和各种有机质，提高肥效，改善土壤的新型肥料是十分必要的。
近几年酵素技术在种植业、养殖业、环保等多个领域得到应用推广。酵素及其发酵产物是由几十种菌和酶组成的有益生物活性的功能团，它不仅能分解农作物秸秆和各种有机质，而且还能分解残留的化肥、农药等化学成分，其中有益微生物能够抑制或杀死土壤中的病原菌，可全面改良土壤。因此，研制出一种能综合利用酵素菌群、且效果好的新型多功能尿素肥料显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺点，提供一种具有能够分解农作物秸秆和各种有机质，又能杀死土壤中的病原菌的含酵素菌发酵产物的尿素。
本发明还提供了上述含酵素菌发酵产物的尿素的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取了如下的技术方案：
一种含酵素菌发酵产物的尿素，成分包含有99～99.5wt％的尿素和0.5～0.7wt% (干基)的酵素菌发酵产物；
所述的尿素含氮量45～46.4wt％，含亚甲基二脲0.2～0.5wt%（以HCHO计）；
所述的酵素菌发酵产物中生物量为20～25wt%，所述的生物量由下述成分组成，以占酵素菌发酵产物质量含量计，5～6.7%的有效活菌、6.5～7.8%的生物质、8.4～10.3%的有机质和0.10～0.20%的微量元素；其中优选酵素菌发酵产物中生物量为25wt%，包括6.7%的有效活菌、7.8%的生物质、10.3%的有机质和0.20%的微量元素；
所述的有效活菌包括固氮菌、酵母菌、光合菌和线状菌等；
所述的生物质包括酶、氨基酸和植物生长激素等；所述的酶包括土壤蛋白酶、木质素酶、糖化酶和纤维素酶等；所述的氨基酸包括谷氨酸、天门冬氨酸、丙氨酸和赖氨酸等；
所述的有机质包括蛋白质、葡萄糖和碳水化合物等；
所述的微量元素包括Ca、Mg、P、K、Cu和Fe。
本发明一种含酵素菌发酵产物的尿素的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备酵素菌种子液
首先将酵素菌菌种于37℃恒温复活24h，用接种环将复活后菌群涂于琼脂平板盒上，继续于37℃恒温培养24h，然后转入培养基中，摇床厌氧培养12h，得培养液，然后将培养液移种到新配制的培养基中，好氧培养24h，即得到酵素菌种子液；
（2）制备酵素菌发酵产物
将步骤（1）制备的酵素菌种子液移种到发酵罐内，加入培养基，好氧发酵30h，得到酵素菌发酵液，滤除固体杂质，即得到酵素菌发酵产物；
（3）高塔喷雾造粒制备含酵素菌发酵产物的尿素
用高压熔融泵将熔融状态的尿素，即尿液打入造粒塔顶部的尿液喷射器，将尿液喷洒为细雾状，同时将步骤（2）制备的酵素菌发酵产物打入尿素造粒塔顶部的旋流式喷射器，将酵素发酵液喷洒为细雾状，上述两种细雾状的微滴在降落过程中均匀混合，逐步聚集形成颗粒，酵素菌发酵产物被包含在尿素颗粒中，即得本发明含酵素菌发酵产物的尿素。
步骤（1）中好氧培养和厌氧培养接种量均为培养基质量的5～10%。
步骤（1）中厌氧培养条件为温度37℃；好氧培养条件为温度37℃，PH为7，通气量1.5vvm，压力100kpa。
步骤（2）中发酵条件为：36～38℃，PH7，通气量2.0vvm，罐压200kpa，搅拌转速150r/min。
步骤（2）中酵素菌种子液接种量为培养基质量的5～10%。
步骤（2）中酵素菌发酵产物中生物量为质量浓度的20～25%。
步骤（3）中酵素菌发酵产物泵流量为3.36L/min，尿液喷射泵流量为673L/min，每吨尿液加入20kg酵素菌发酵产物。
本发明制备方法中酵素菌所用培养基包含以下重量份的原料：葡萄糖20、蛋白胨5、酵母膏5、硫酸铵3、磷酸二氢钾2、磷酸氢二钾2、硫酸镁1、氯化钙1、硫酸亚铜0.2、氯化亚铁0.3和纯净水61。
本发明含酵素菌发酵产物的尿素，广泛适用于小麦、玉米、水稻、棉花、蔬菜、水果等农作物的追肥和基肥。
本发明一种含酵素菌发酵产物的尿素及制备方法，与现有技术相比，其有益效果为：
1）采用高塔喷雾融合造粒工艺，发酵产物被均匀地包裹在尿素颗粒内，施入土壤后，在适当的温度、湿度、充足的空气和充足营养的条件下全部释放出来，有益微生物生长繁殖，并分泌出大量的酶，高效分解作物秸秆和各类有机质，同时形成的优势菌群强有力地抑制或杀死病原菌。
2）发酵产物中包含的酶、氨基酸、植物生长激素和各种有机养分，能够有效杀灭重茬积累病菌，消除作物烂根、茎叶枯萎等现象，促进作物根系生长，增强作物吸收养分的能力，提高肥料的利用率，达到稳产高产的目的。
具体实施方式
下面通过实施例详细的说明本发明有益效果。
本发明所用培养基配方包含以下重量份的原料葡萄糖20、蛋白胨5、酵母膏5、硫酸铵3、磷酸二氢钾2、磷酸氢二钾2、硫酸镁1、氯化钙1、硫酸亚铜0.2、氯化亚铁0.3和纯净水61。
本发明酵素菌菌种购自潍坊真农酵素菌有限公司，具体为其购进代理的日本进口酵素菌原装进口菌种。
实施例1
本实施例含酵素菌发酵产物的尿素，制备步骤如下：
（1）制备酵素菌种子液
首先将保存于甘油管内的酵素菌菌种恒温箱内于37℃恒温复活24小时后，用接种环将复活后菌群涂布于琼脂平板盒上，放入恒温箱内继续于37℃恒温培养24h，然后取4只三角瓶放入灭菌锅内120℃灭菌15min，冷却后分别装入200mL培养基，封闭瓶口，灭菌后放入摇床内，恒温37℃厌氧培养12h，得培养液，再选200L种子罐，通入蒸汽120℃灭菌20min，冷却后装入培养基再进行实罐灭菌（110℃灭菌15min），将上述厌氧培养制备的培养液移种到种子罐内，启动搅拌机(转速120r/min)，开启进气阀和放气阀，于温度37℃，PH7，通气量1.5vvm，罐压100kpa条件下，好氧培养24h，得到酵素菌发酵种子液。好氧培养和厌氧培养接种量均为培养基质量的6%。
（2）制备酵素菌发酵产物
选取2000L发酵罐通入蒸汽120℃灭菌20min，冷却1h后，再装入1500L培养基，关闭液面以下的所有阀门，打开液面以上的所有阀门，罐内通入水蒸气115℃灭菌15min，冷却至36℃，然后将步骤（1）制备的酵素菌发酵种子液用压缩空气压入发酵罐内，酵素菌种子液接种量为培养基质量的6%，开启发酵罐搅拌器，转速150r/min，打开空气进气阀，通入无菌空气，通气量2.0vvm，罐压200kpa，调节温度36～38℃，PH为7，好氧发酵30h，得到酵素菌发酵液，用泵打入板框过滤机滤除固体杂质，得到酵素菌发酵产物，酵素菌发酵产物中生物量为20wt%。
（3）高塔喷雾造粒制备含酵素菌发酵产物的尿素
用泵流量为673L/min的高压熔融泵将熔融状态的尿素，即尿液打入造粒塔顶部的尿液喷射器，将尿液喷洒为细雾状，同时用高压计量泵按每吨尿液添加20kg的比例将步骤（2）制备的酵素菌发酵产物按泵流量为3.36L/min打入尿素造粒塔顶部的旋流式喷射器，将酵素发酵液喷洒为细雾状，上述两种细雾状的微滴自120米高处降落，在降落过程中均匀混合，逐步聚集形成颗粒，酵素菌发酵产物被包含在尿素颗粒中，少量水分随塔内气流蒸发排入大气，在塔底自动计量包装成品，即得本实施例含酵素菌发酵产物的尿素。
实施例1制得的含酵素菌发酵产物的尿素，成分包含有质量含量99.4％的尿素和质量含量0.5%(干基)的酵素菌发酵产物；尿素含氮量为46.4wt％，亚甲基二脲含量0.5wt%（以HCHO计）；酵素菌发酵产物中生物量为20wt%，生物量由下述成分组成，以占酵素菌发酵产物质量含量计，5%的有效活菌、6.5%的生物质、8.4%的有机质和0.1%的微量元素。
实施例2
本实施例所用原料及制备方法同实施例1，不同之处在于：步骤（1）和（2）的接种量均为培养基质量的8%，酵素菌发酵产物中生物量为25wt%。
实施例2制得的含酵素菌发酵产物的尿素，成分包含有质量含量99.2％的尿素和质量含量0.7%(干基)的酵素菌发酵产物；尿素含氮量为46wt％，亚甲基二脲含量0.4wt%（以HCHO计）；酵素菌发酵产物中生物量为25wt%，生物量由下述成分组成，以占酵素菌发酵产物质量含量计，6.7%的有效活菌、7.8%的生物质、10.3%的有机质和0.2%的微量元素。
将本发明制得的含酵素菌发酵产物的尿素应用于农作物种植。
为了更好的说明本发明含酵素菌发酵产物的尿素，在农作物生长中的抑菌防病、抗重茬等有益效果，本发明对冬小麦进行了田间试验。
1、试验地块及基本情况：小麦品种为良星99，麦田3亩，中等肥力，均匀一致，冬小麦和玉米轮种，已连续种植15年。
2、实验分组及肥料施用方式：
麦田随机分为3小区，小区面积为1亩。
实验组：共2组，田间施用做基肥，分别使用实施例1和2制得的含酵素菌发酵产物的尿素。
对照组：对照组1使用普通尿素，氮含量接近于本发明含酵素菌发酵产物的尿素。
肥料施用方式：每季施用量60kg/亩，条施，加土覆盖，深度8cm。
3、结果分析
使用实验组及对照组尿素后对小麦产量等因素影响效果，与不施用底肥时的产量及病虫害防效对比，结果见表1
表1实验组和对照组肥料使用效果对比
由表1可见，本发明含酵素菌发酵产物的尿素与普通尿素相比，在相同氮含量的使用条件下，实验组1增产达8.3%，实验组的小麦白粉病、锈穗病等病虫害率明显减低，均优于对照组，抗重茬效果显著。使用本发明含酵素菌发酵产物的尿素的小麦光泽好、抗性强，生长速度快，成熟后的籽粒饱满，单穗增重明显，产量高，病虫害也大大减少。
本发明制备的含酵素菌发酵产物的尿素同样适用于蔬菜类：
实施例1制备的含酵素菌发酵产物的尿素在豆角、辣椒的种植上进行应用，肥料用量：40～50kg/亩，使用方法：种植前开沟条施或穴施，施肥后覆土并淋水。同市售的普通尿素相比，使用本发明的豆角苗株健康，茎秆粗壮，叶片肥厚，无发蔫现象，成活率提高了35%，而普通尿素存在烂根现象且较为严重，农药使用量减少了55%。辣椒施用后，成活率提高了25%，苗株健康，枝叶茂盛，农药使用量减少了60%以上。豆角、辣椒种植使用本肥料，成本降低了25～35%，且土壤无结块现象，有效的防治了根腐病等的发生。
本实施例2制备的含酵素菌发酵产物的尿素在番茄、黄瓜的种植上进行应用，肥料用量： 20～25kg/亩，使用方法：开花前开沟条进行追肥，施肥后覆土，避免同作物根系接触。同市售的普通尿素相比，使用本发明的番茄苗株健康，茎秆粗壮，坐果率提高了30%，果实口感好，甜度提高2度左右，颜色鲜亮，果形周正，商品性好。黄瓜施用后苗株健康，枝叶茂盛，农药使用量减少了60%以上。番茄、黄瓜种植使用本肥料，成本降低了25～35%，且土壤无结块现象，有效的防治了根腐病、番茄灰霉病、黄瓜霜霉病的发生，且地老虎、蝼蛄、金线虫等地下害虫明显减少。
本发明制备的含酵素菌发酵产物的尿素还可用于苹果、梨等果树种植：
在果树开花前进行了肥料的施加，肥料用量：4kg～5kg/棵，在4月上旬施加一次，大约2 kg，5月中旬果树开花后施加一次，大约2 kg～3kg；施肥后需用土进行掩埋，避免同作物根系接触。
同市售的普通尿素相比，苹果树使用本发明含酵素菌发酵产物的尿素后，苹果枝叶健康饱满，果树的坐果率提高了28%，肥料单位面积的使用成本降低了25%，农药的使用量减少了约50%以上。梨树施用本发明含酵素菌发酵产物的尿素后，单位面积的投入成本降低了33%，农药的喷洒量减少50%以上，单位面积增产约30%；苹果树及梨树的果实甜度提高且色泽鲜亮。
本发明的含酵素菌发酵产物的尿素，经田间对比试验，取得了明显的效果，可提高作物产量，促进根系发育，使茎秆粗壮，叶片肥厚，改善作物品质，果蔬产品口感好，颜色鲜亮，果形周正，商品性好。本发明含酵素菌发酵产物的尿素根据酵素菌菌群的高能活性，能高效分解农作物秸秆等多种有机质，还能杀灭土壤中的病原菌的生理特性，通过高塔喷雾造粒技术将酵素菌发酵产物包含在尿素颗粒内，当尿素施入土壤中在适宜的温度、湿度和充足的营养条件下迅速生长繁殖，分解农作物秸秆并杀灭土壤中的病原菌。酵素菌发酵产物富含生物性物质及植物生长激素，可刺激作物生长，同时富含刺激性强的活性功能团及微量元素，能促进土壤微生物迅速繁殖，并增强光合作用，刺激生长，改善土壤环境，抗重茬效果显著，增强作物抗逆性，适用性广。
Claims (10)
1.一种含酵素菌发酵产物的尿素，其特征在于：成分包含有99～99.5wt％的尿素和0.5～0.7wt% 干基的酵素菌发酵产物；
所述的尿素含氮量45～46.4wt％，含亚甲基二脲0.2～0.5wt%，以HCHO计；
所述的酵素菌发酵产物中生物量为20～25wt%，所述的生物量由下述成分组成，以占酵素菌发酵产物质量含量计，5～6.7%的有效活菌、6.5～7.8%的生物质、8.4～10.3%的有机质和0.10～0.20%的微量元素；
所述的酵素菌发酵产物是通过下述方法得到的，步骤包括：
（1）制备酵素菌种子液
首先将酵素菌菌种于37℃恒温复活24h，用接种环将复活后菌群涂于琼脂平板盒上，继续于37℃恒温培养24h，然后转入培养基中，摇床厌氧培养12h，得培养液，然后将培养液移种到新配制的培养基中，好氧培养24h，即得到酵素菌种子液；
（2）制备酵素菌发酵产物
将步骤（1）制备的酵素菌种子液移种到发酵罐内，加入培养基，好氧发酵30h，得到酵素菌发酵液，滤除固体杂质，即得到酵素菌发酵产物。
2.根据权利要求1所述的含酵素菌发酵产物的尿素，其特征在于：所述的有效活菌包括固氮菌、酵母菌、光合菌和线状菌；所述的生物质包括酶、氨基酸和植物生长激素；所述的有机质包括蛋白质、葡萄糖和碳水化合物；所述的微量元素包括Ca、Mg、P、K、Cu和Fe。
3.根据权利要求2所述的含酵素菌发酵产物的尿素，其特征在于：所述的酶包括土壤蛋白酶、木质素酶、糖化酶和纤维素酶；所述的氨基酸包括谷氨酸、天门冬氨酸、丙氨酸和赖氨酸。
4.根据权利要求1所述的含酵素菌发酵产物的尿素，其特征在于：所述的酵素菌发酵产物中生物量为25wt%，所述的生物量由下述成分组成，以占酵素菌发酵产物质量含量计，6.7%的有效活菌、7.8%的生物质、10.3%的有机质和0.20%的微量元素。
5.一种权利要求1所述含酵素菌发酵产物的尿素的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备酵素菌种子液
首先将酵素菌菌种于37℃恒温复活24h，用接种环将复活后菌群涂于琼脂平板盒上，继续于37℃恒温培养24h，然后转入培养基中，摇床厌氧培养12h，得培养液，然后将培养液移种到新配制的培养基中，好氧培养24h，即得到酵素菌种子液；
（2）制备酵素菌发酵产物
将步骤（1）制备的酵素菌种子液移种到发酵罐内，加入培养基，好氧发酵30h，得到酵素菌发酵液，滤除固体杂质，即得到酵素菌发酵产物；
（3）高塔喷雾造粒制备含酵素菌发酵产物的尿素
用高压熔融泵将熔融状态的尿素，即尿液打入造粒塔顶部的尿液喷射器，将尿液喷洒为细雾状，同时将步骤（2）制备的酵素菌发酵产物打入尿素造粒塔顶部的旋流式喷射器，将酵素发酵液喷洒为细雾状，上述两种细雾状的微滴在降落过程中均匀混合，逐步聚集形成颗粒，酵素菌发酵产物被包含在尿素颗粒中，即得含酵素菌发酵产物的尿素。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中好氧培养和厌氧培养接种量均为培养基质量的5～10%；步骤（2）中酵素菌种子液接种量为培养基质量的5～10%。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：厌氧培养条件为温度37℃；好氧培养条件为温度37℃，PH为7，通气量1.5vvm，压力100kpa。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中发酵条件为：36～38℃，PH7，通气量2.0vvm，罐压200kpa，搅拌转速150r/min。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中酵素菌发酵产物泵流量为3.36L/min，尿液喷射泵流量为673L/min，每吨尿液加入20kg酵素菌发酵产物。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述的培养基包含以下重量份的原料：葡萄糖20、蛋白胨5、酵母膏5、硫酸铵3、磷酸二氢钾2、磷酸氢二钾2、硫酸镁1、氯化钙1、硫酸亚铜0.2、氯化亚铁0.3和纯净水61。
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