CN104663334A - 一种可降解的保水地膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可降解的保水地膜,所述的保水地膜包括解淀粉芽孢杆菌IAE发酵味精废渣为主的发酵培养基形成的发酵液、木质纤维素和木质素磺酸钙,其中,所述的发酵液、木质纤维素和木质素磺酸钙按照体积质量比为2L:3~5kg:0.05~0.1kg。本发明的可降解的保水地膜通过喷施于地表形成的地膜,保水保墒,在植物生长后期,能够降解作为植物的营养物质,供植物吸收利用。
Description
技术领域
本发明属于水土保持领域,具体地涉及一种可降解的保水地膜及其制备方法。
背景技术
农业是我国用水大户,其用水量约占全国用水总量的70%左右,农业年缺水约300亿立方,开发高效蓄水保墒技术发展占国土陆地面积约56%旱地农业,是现代化农业发展的根本途径,应用保水材料蓄水保墒充分利用水资源是实现节水农业重要途径之一。
聚乙烯等物质制成的农用地膜,除了具有保温、除草等功能外,也发挥很大的保水保墒功能。但是基于聚乙烯等化学物质合成的农用地膜,难降解,已经导致严重的农地土壤污染。因此,开发能够降解的保水保墒的地膜十分必要。
育苗时,苗床需要覆盖地膜保温、保湿,但是,一旦种子发芽出苗,要及时的揭掉地膜,否则,很容易高温烫伤种苗。能够自然降解和种苗能够自行顶破出苗的地膜,能够节省人力。
部分旱作作物,需要在地膜上打孔栽种,如西瓜、烟草等,国内外有研究表明,地膜形成的孔洞会产生一定量的水分蒸发而散失,如果在能够通过喷施的方式,在植物出苗后在根四周覆盖地膜,能够有效的减少土壤水分的蒸发。
通过微生物发酵各种工-农业有机废弃物,发酵形成能够成膜且保水保墒的次级代谢产物,能够有效的增加土壤水分保持,同时能够高附加值化利用农业废弃物,有利于提高农业水资源的利用效率,所制成的可降解保水地膜将会有很好的应用前景。
发明内容
发明目的:本发明的目的在于提供一种可降解的保水地膜,通过解淀粉芽孢杆菌IAE(Bacillus amyloliquefaciens IAE)发酵味精废渣为主的发酵培养基,形成的发酵液添加木质纤维素和木质素磺酸钙等制成。将本发明的保水地膜喷施于地表或者塑料薄膜开口处,形成膜状物,能够有效的保水保墒。
技术方案:为实现上述技术目的,本发明提供了一种可降解的保水地膜,所述的保水地膜包括解淀粉芽孢杆菌IAE发酵味精废渣为主的发酵培养基形成的发酵液、木质纤维素和木质素磺酸钙,其中,所述的发酵液、木质纤维素和木质素磺酸钙按照体积质量比为2L:3~5kg:0.05~0.1kg。
其中,所述的解淀粉芽孢杆菌IAE的菌种保藏号为CCTCC NO:M2013086(Bacillus amyloliquefaciens IAE,2013年3月15日保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏地址为武汉市武昌珞珈山)。
具体地,所述的发酵液通过如下步骤制备:
(1)将解淀粉芽孢杆菌IAE接种到液体种子培养基培养,培养条件为:培养温度37℃,摇床转速130~160rpm,培养时间24小时,得到解淀粉芽孢杆菌IAE的种子发酵液,种子含菌量大于1×109cfu ml-1;
(2)将步骤(1)得到的解淀粉芽孢杆菌IAE的种子发酵液按照二级发酵培养基的体积的8%的比例接种到二级发酵培养基中,发酵生产的条件为:培养温度28~35℃,溶氧通气量范围为30~100%,120~160rpm,得到发酵液。在发酵后期部分菌株形成芽孢,发酵液该菌株的菌落形成单位≥1×109cfu ml-1,发酵液浓度变稠,γ-多聚谷氨酸量的可达30g/L。
优选地,步骤(1)中,所用的液体发酵培养基的配方为,按照1L培养基配制:牛肉膏3g,蛋白胨10g,NaCl 3g,自来水1000ml,pH范围7.0-7.5,121℃灭菌20min后备用。
步骤(2)中,所用的二级发酵培养基的配方为,按照1L培养基配制:味精废液渣150~200ml,蚕豆粕70~90g,糖蜜渣20~30g,MgSO40.5g,自来水800,115℃灭菌30min后备用。
本发明进一步提出了上述的可降解的保水地膜的制备方法,包括如下步骤:将配方量的发酵液、木质纤维素和木质素磺酸钙彻底混匀,获得的物质即为可降解的保水地膜。
本发明更进一步地提出了解淀粉芽孢杆菌IAE在制备保水地膜中的应用,所述的解淀粉芽孢杆菌的菌种保藏号为CCTCC NO:M2013086。
本发明提供一种可降解的保水地膜及其生产方法,通过解淀粉芽孢杆菌IAE(Bacillus amyloliquefaciens IAE)发酵味精废液渣为主的发酵培养基,形成的发酵液添加木质纤维素和木质素磺酸钙等制成。产品喷施于地表或者塑料薄膜开口处,形成膜状物,能够有效的保水保墒。
有益效果:与现有技术相比,本发明具有如下优点:
(1)本发明的保水地膜的主要成分是微生物的发酵液,该发酵液自然降解后,形成的产物主要是氨基酸,能够直接作为营养物质被植物吸收,不会对环境造成任何危害;
(2)本发明的保水地膜的木质纤维素,能够有效的减少紫外线对产品中功能微生物的伤害,在浇灌或者降雨的条件下,原有的膜中微生物能够从休眠状态变为活动状态,继续合成有效的保水成膜物质;
(3)本发明的降解保水地膜利用工-农业产业废弃物生产,资源化利用工-农产业废弃物,有利于环境的保护和相关产业的可持续发展。
附图说明
图1为本发明的可降解保水地膜的保水试验结果图;
图2为本发明的可降解保水地膜对出苗率的影响结果示意图;
图3为补喷可降解保水地膜对土壤水分的含水量的影响结果示意图。
具体实施方式
本发明利用能够合成γ-多聚谷氨酸的解淀粉芽孢杆菌IAE(Bacillusamyloliquefaciens IAE,菌种保藏号为CCTCC NO:M2013086,2013年3月15日保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏地址为武汉市武昌珞珈山)发酵味精废渣为主的发酵培养基,生产γ-多聚谷氨酸发酵液,发酵液佐以一定的辅料形成水溶性的粉末状地膜原料保水,进行地膜制造。下面通过具体的实施例详细说明本发明。
实施例1可降解的保水地膜的制备。
一种可降解的保水地膜,其具体的生产步骤如下:
(1)将B.amyloliquefaciens IAE接种到液体种子培养基培养,培养条件为:培养温度37℃,摇床转速130~160rpm,培养时间24小时,得到种子发酵液,种子含菌量大于1×109cfu ml-1;所用的液体发酵培养基的配方为,按照1L培养基配制:牛肉膏3g,蛋白胨10g,NaCl 3g,自来水1000ml,pH范围7.0-7.5,121℃灭菌20min后使用。
(2)将步骤(1)得到的解淀粉芽孢杆菌IAE的种子发酵液按照二级发酵培养基的体积的8%的比例接种到二级发酵培养基中,发酵生产的条件为:培养温度28~35℃,溶氧通气量范围为30~100%,120~160rpm,得到发酵液,发酵后期部分菌株形成芽孢,发酵液该菌株的菌落形成单位≥1×109cfu ml-1,发酵液浓度变稠,γ-多聚谷氨酸量的可达30g/L;所用的二级发酵培养基的配方为,按照1L培养基配制:味精废液渣150~200ml,蚕豆粕70~90g,糖蜜渣20~30g,MgSO40.5g,自来水800,115℃灭菌30min;
(3)将步骤(2)得到发酵液、木质纤维素和木质素磺酸钙按照体积质量比为2L:3kg:0.1kg,彻底混匀,低温干燥。获得的粉状物质即为一种可降解的保水地膜。
实施例2可降解的保水地膜的制备。
一种可降解的保水地膜,其具体的生产步骤如下:
(1)将B.amyloliquefaciens IAE接种到液体种子培养基培养,培养条件为:培养温度37℃,摇床转速130~160rpm,培养时间24小时,得到种子发酵液,种子含菌量大于1×109cfu ml-1;所用的液体发酵培养基的配方为,按照1L培养基配制:牛肉膏3g,蛋白胨10g,NaCl 3g,自来水1000ml,pH范围7.0-7.5,121℃灭菌20min后使用。
(2)将步骤(1)得到的解淀粉芽孢杆菌IAE的种子发酵液按照二级发酵培养基的体积的8%的比例接种到二级发酵培养基中,发酵生产的条件为:培养温度28~35℃,溶氧通气量范围为30~100%,120~160rpm,得到发酵液,发酵后期部分菌株形成芽孢,发酵液该菌株的菌落形成单位≥1×109cfu ml-1,发酵液浓度变稠,γ-多聚谷氨酸量的可达30g/L;所用的二级发酵培养基的配方为,按照1L培养基配制:味精废液渣150~200ml,蚕豆粕70~90g,糖蜜渣20~30g,MgSO40.5g,自来水800,115℃灭菌30min;
(3)将步骤(2)得到发酵液、木质纤维素和木质素磺酸钙按照体积质量比为2L:5kg:0.1kg,彻底混匀。获得物质即为一种可降解的保水地膜。
实施例3可降解保水地膜的保水能力试验测定。
实验设置三个处理:
(1)对照:不覆盖任何物体;
(2)保水地膜:喷施本发明的可降解保水地膜,每亩喷施量10kg。
实验选用作物为棉花,品种为泗抗3号,在棉花移栽当天喷施保水地膜,保水地膜和水比例1∶20,采用喷雾器喷施。分别于棉花移栽后20天、40天、60天和80天测定0~10cm的含水量。
实验结果如图1所示,在棉花的移栽后20天和40天,保水地膜处理土壤的含水量比对照处理高28.7%和13.6%,而且差异显著。棉花移栽后第60天和80天,对照处理和保水地膜处理土壤的含水量之间没有差异。保水地膜能够显著的降低土壤水分蒸发,有利于移栽棉花的成活。
实施例4可降解保水地膜育苗保水实验。
实验设置三个处理:
(1)对照:不覆盖任何物体;
(2)塑料地膜:利用聚乙烯塑料地膜覆盖;
(3)保水地膜:喷施本发明的可降解保水地膜。
实验用塑料盆播种催芽后的西瓜种子。实验选用含水量30%的土壤,所有的土壤经过彻底混匀,每盆添加的土壤直到距离盆沿3cm,选取发芽势一致的种子,在土壤上均匀的撒播种子,每盆播种20粒种子,继续覆盖土壤于种子上,采用木板水平的刮去多余的土壤。对照处理土壤不覆盖地膜,塑料地膜采用白色地膜覆盖,保水地膜采用10%的保水地膜溶液喷雾。盆钵放置于常规露地。
测定三个处理的出苗速率如图2所示,整个出苗过程中,对照处理出苗速率以及最后出苗数量都是最低,可能源于土壤快速失水的原因。播种第3天,塑料地膜出苗率最高,第5天,塑料地膜和保水地膜处理出苗率都达到65%,由于防止西瓜幼苗的高温烫伤,塑料地膜处理揭掉地膜。第7天后,保水地膜西瓜的出苗率一直高于塑料地膜处理,其中保水地膜100%出苗,塑料地膜部分发芽的种子没有出苗,可能由于没有塑料地膜的保水作用,浇水不及时造成土壤失水,萌发的种子缺水干枯,塑料地膜处理最终的发芽率只有85%,低于保水地膜处理。
实施例5可降解地膜增强聚乙烯地膜的保水实验。
烟草栽种方式是田间起垄,垄上覆盖聚乙烯膜,穿过聚乙烯膜在垄上打孔,将烟苗放入垄上的孔洞,然后向孔中浇一定量水让烟苗成活。由于我国的烟草主要栽种于湖南、贵州、云南、四川等地,栽种时间主要是2~4月份,降雨较少,这一时间段水资源相对缺乏。
实验采用烟草品种为K326。设置三个处理:
(1)对照:聚乙烯塑料地膜覆盖,通过膜打孔栽种烟苗;
(2)补喷地膜:聚乙烯塑料地膜覆盖,穿膜打孔栽种烟苗,喷施保水地膜于打孔的聚乙烯地膜处。
于烟草栽种后第30天测定0~10cm土层的土壤的含水量。
测定结果如图3所示,补喷保水地膜的土壤水分的含水量比对照处理高16%。
Claims (7)
1.一种可降解的保水地膜,其特征在于,所述的保水地膜包括解淀粉芽孢杆菌IAE发酵味精废渣为主的发酵培养基形成的发酵液、木质纤维素和木质素磺酸钙,其中,所述的发酵液、木质纤维素和木质素磺酸钙按照体积质量比为2L∶3~5kg∶0.05~0.1kg。
2.根据权利1要求所述的可降解的保水地膜,其特征在于,所述的解淀粉芽孢杆菌IAE的菌种保藏号为CCTCC NO:M2013086。
3.根据权利要求1或2所述的可降解的保水地膜,其特征在于,所述的发酵液通过如下步骤制备:
(1)将解淀粉芽孢杆菌IAE接种到液体种子培养基培养,培养条件为:培养温度37℃,摇床转速130~160rpm,培养时间24小时,得到解淀粉芽孢杆菌IAE的种子发酵液,种子含菌量大于1×109cfu ml-1;
(2)将步骤(1)得到的解淀粉芽孢杆菌IAE的种子发酵液按照二级发酵培养基的体积的8%的比例接种到二级发酵培养基中,发酵生产的条件为:培养温度28~35℃,溶氧通气量范围为30~100%,120~160rpm,得到发酵液。
4.根据权利要求3所述的可降解的保水地膜,其特征在于,步骤(1)中,所用的液体发酵培养基的配方为,按照1L培养基配制:牛肉膏3g,蛋白胨10g,NaCl 3g,自来水1000ml,pH范围7.0-7.5,121℃灭菌20min后备用。
5.根据权利要求3所述的可降解的保水地膜,其特征在于,步骤(2)中,所用的二级发酵培养基的配方为,按照1L培养基配制:味精废液渣150~200ml,蚕豆粕70~90g,糖蜜渣20~30g,MgSO4 0.5g,自来水800,115℃灭菌30min后备用。
6.权利要求1~5任一项所述的可降解的保水地膜的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将配方量的发酵液、木质纤维素和木质素磺酸钙彻底混匀,获得的物质即为可降解的保水地膜。
7.解淀粉芽孢杆菌IAE在制备保水地膜中的应用,其特征在于,所述的解淀粉芽孢杆菌的菌种保藏号为CCTCC NO:M2013086。
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CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Chen Lihua Inventor after: Zheng Jinhai Inventor after: Zhang Chi Inventor before: Chen Lihua Inventor before: Shao Xiaohou Inventor before: Wang Yaofu Inventor before: Peng Yu Inventor before: Chang Tingting Inventor before: Wang Qian |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150603 |