CN105039210A - 一种复合菌剂及其水溶肥和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合菌剂，由如下方法制得：1)将OD值为3.5～4.0的枯草芽孢杆菌、3.0～4.0的酵母菌、3.5～4.0的胶质芽孢杆菌和3.5～4.0的地衣芽孢杆菌的种子液按体积比1～5:1～5:1～5:1～5混合，得混合种子液；2)将所述混合种子液在酵母发酵的副产物中进行高密度混合发酵培养，至活菌数总数＞10亿/mL，停止培养，得所述复合菌剂。本发明所述的复合菌剂可与氮、磷等营养元素混合后制成微生物水溶肥，由这种复合菌剂制成的水溶肥营养全面易于植物吸收，肥料的制备原料廉价易得，其中的微生物能够抑制病原菌的生长，促进农作物生长及诱导植物产生抗性，对农作物起到防病促生的作用。

Description

一种复合菌剂及其水溶肥和应用

技术领域

本发明属于植物肥料领域，具体涉及一种复合菌剂及包含所述复合菌剂的水溶肥。

背景技术

水溶性肥料(WaterSolubleFertilizer，简称WSF，水溶肥)在我国农业行业标准中的定义是：水溶性肥料是经水溶解或稀释，用于灌溉施肥、叶面施肥、无土栽培、浸种蘸根等用途的液体或固体肥料。我国是一个水资源缺乏的农业大国，节水灌溉是节约水资源节约农业成本的一个切实有效的办法。因水溶肥能够完全溶于水，可以与农田灌溉相结合，形成水肥一体化，即节约了生产成本，又容易被作物吸收利用。现代农业对肥料施用方面要求高起点、高投入，对产品要高产出、高品质，而水溶性肥料符合现代的施肥理念，随着我国农业的集约化、规模化发展，水溶性肥料已是肥料发展的必然趋势。但目前市售的水溶性肥料大多是多种化学肥料的复合肥，长期利用容易对土壤和环境照成污染，所以开发绿色环保的有机水溶肥就显得尤为重要，而且目前市售的水溶肥的价格也相对比较高，所以如果能够利用生产其他产品所产生的副产品来发酵生产水溶肥不论从价格还是环保来讲都是有益的。

国外对水溶肥的研究较早，美国在1965年就已经有了片状水溶肥的专利产品。而且在国外水溶肥的应用范围也特别广泛，在一些工业发达的国家，水溶肥已经被广泛的用来灌溉温室中种植的蔬菜、果树、花卉以及高尔夫球场的草坪，园林绿化植物等，有的甚至还用来养护家庭绿化植物。我国水溶肥起步较晚，但近几年发展迅速。目前国内水溶肥产品从营养功能来分有大量元素水溶肥产品433个，中量元素水溶肥50个，微量元素水溶肥1195个,含氨基酸类水溶肥1010个，含腐殖酸类水溶肥745个，种类较进口的多。目前主要集中在山东和新疆两个地方。

因我国水溶肥起步较晚，目前正处于推广阶段，所以不免有一些问题存在：首先产品价格太高，不容易被农民接受；其次很多产品的配方不合理，只为了追求高养分含量，却不能很好的被农作物吸收利用；第三，水溶肥的市场混乱，以次充好。有很多产品只是尿素、硝酸钾、硫酸钾、水溶性磷酸一铵等原料的简单混配，受潮后很容易结块，影响其水溶性，而且长期使用对土壤和环境都会照成污染。有的产品甚至有副作用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决当前我的国的水溶肥价格高，养分配方不合理的缺陷，本发明提供一种用于制备水溶肥的复合菌剂。

(二)技术方案

本发明所述的复合菌剂，按如下的方法制备而成：

1)将OD值为3.5～4.0的枯草芽孢杆菌、3.0～4.0的酵母菌、3.5～4.0的胶质芽孢杆菌和3.5～4.0的地衣芽孢杆菌的种子液按体积比1～5:1～5:1～5:1～5混合，得混合种子液；

2)将所述混合种子液在酵母发酵的副产物中进行高密度混合发酵培养，至活菌数总数大于10亿/mL且小于100亿/mL时，停止培养，得所述复合菌剂。本发明选择枯草芽孢杆菌、酵母菌、胶质芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌作为组合菌剂，枯草芽孢杆菌在土壤、植物根系、体表等外界环境中广泛存在，同时还是植物体内常见的内生细菌，对人畜无毒无害，不污染环境，具有显著地抗菌活性和极强的抗逆能力。而酵母菌的拮抗效果也比较好，且不产生抗菌素，可以避免病原菌对抗菌素产生抗性而降低生物防治抑菌效果,另一方面也可以避免某些抗菌素对人体的不利影响。胶质芽胞杆菌具有分解硅酸盐矿物质、溶磷、解钾、固氮等作用，不仅可以提高土壤中的可溶性磷和钾的含量，而且还能够促进作物的生长，提高抗病性。地衣芽胞杆菌同枯草芽孢杆菌一样，也具有抗病促生作用。这四种菌混合后给植物施用，既可以提高植物自身的抗菌性，还可对微生物对植物的侵染起到预防作用，同时还可促进植物对营养元素的吸收，因此对植物的生长起到协同促进作用。

本发明中，所述酵母发酵的副产物为酵母发酵后的液体，其中有机质含量为20％～45％，无机氮的含量为1％～6％，无机磷的含量为0.3％～0.8％，无机钾的含量为4.0％～5.5％。酵母发酵后的液体中含有丰富的纤维素，胶体物质以及焦糖等各种复杂的有机物，同时还含有植物生长所必需的大量元素氮、磷、钾等，具有很好的肥效，但是其中大分子有机质的含量也较高，若直接施用，不能被植物吸收利用，也会给环境带来一定的负担，因此需对其进行适当处理后再施用，枯草芽孢杆菌、酵母菌、胶质芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌可在酵母发酵后的液体中生长，且可对其中的大分子物质进行分解，经以上四种菌混合发酵后所得的菌体和发酵液的混合物既含有丰富的、易于植物吸收的营养物质，其中的微生物还可对植物的生长起到协同促进作用。

本发明中，所述高密度混合发酵培养的条件为：起始0～24小时内，间隔通气，保持在有氧条件发酵，之后的培养过程中，调控发酵溶解氧5～15％，搅拌转速150-200r/min，搅拌间隔时间1～3小时，搅拌1～3分钟。枯草芽孢杆菌、酵母菌、胶质芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌均为好氧或兼性厌氧微生物，但是各自对氧气的需求不同，选择这种培养方式可以兼顾四种菌对氧气的需求。

本发明中，所述混合种子液的接种量为5-20％。

本发明中，所述枯草芽孢杆菌、酵母菌、胶质芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌种子液制备包括如下步骤：

1)菌种活化：将枯草芽孢杆菌、酵母菌、胶质芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的原始菌种分别接种于各自的固体培养基上，酵母菌在温度15～38℃的条件下培养2～6天，枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌在温度15～42℃的条件下培养1～3天，得到活化后的菌种；

2)一级种子培养：将活化后的菌种分别接种于各自的液体培养基中，酵母菌在温度15～38℃，摇床转速100～200r/min的条件下培养2～6天，枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌在温度15～42℃，摇床转速100～200r/min的条件下培养1～3天，至各菌种液体培养基的OD600值位于3.0-4.0之间时停止培养，制得一级种子；

3)二级种子培养：按一级种子培养液的体积比为5～20％，将一级种子分别接种于装有各菌种液体培养基的发酵罐中，酵母菌在温度15～38℃，搅拌速度100～200r/min，通气量0.5～1.5vvm的条件下培养至其OD值为3.0～4.0，枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌在温度15～42℃，搅拌速度为100～200r/min，通气量为0.5～1.5vvm的条件下培养至其OD值为3.5～4.0，制得二级种子，即为所述种子液。

本发明中，所述枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌的液体培养基为NA培养基，酵母菌的液体培养基为PDA培养基，胶质芽孢杆菌的液体培养基为钾细菌培养基，其固体培养基为在各自的液体培养基中添加琼脂。

本发明的另一目的是提供包含本发明所述复合菌剂的水溶肥，所述水溶肥由如下百分含量的组分组成：磷酸一铵4-8％、尿素3-6％，磷酸二氢钾2-6％，以及本发明所述复合菌剂余量。

本发明的最后一个目的是提供本发明所述的水溶肥在植物培养中的应用。

在应用的过程中，需将本发明所述的肥料稀释200～500倍，混匀后使用，其使用方式可以为冲施、滴灌、沾根、泼浇、穴施。

(三)有益效果

本发明所述的复合菌剂及其制备的水溶肥具有如下的有益效果：

1)成本低廉：本发明所述的复合菌剂采用酵母发酵的副产物作为发酵原液，同普通的培养基相比，大大地降低了培养成本。

2)营养全面易于吸收：本发明所述的菌剂的发酵原液为酵母菌发酵的副产物，其中含有高有机质，丰富的纤维素，胶体物质以及焦糖、氮、磷、钾等作物生长必须的大量元素，进一步的，经过组合微生物的发酵处理，高聚合的大分子营养元素解离成小分子的物质，更有利于作物的吸收。

3)具有促进植物生长和诱导植物产生抗性的功能：枯草芽孢杆菌在土壤、植物根系、体表等外界环境中广泛存在，同时还是植物体内常见的内生细菌，对人畜无毒无害，不污染环境，具有显著地抗菌活性和极强的抗逆能力。而酵母菌的拮抗效果也比较好，且不产生抗菌素，可以避免病原菌对抗菌素产生抗性而降低生物防治抑菌效果,另一方面也可以避免某些抗菌素对人体的不利影响。胶质芽胞杆菌具有分解硅酸盐矿物质、溶磷、解钾、固氮等作用，不仅可以提高土壤中的可溶性磷和钾的含量，而且还能够促进作物的生长，提高抗病性。地衣芽胞杆菌同枯草芽孢杆菌一样，也具有抗病促生作用。所以将枯草芽孢杆菌、酵母菌、胶质芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌作为发酵微生物添加到高有机质液体中，可对农作物起到防病促生的作用。

4)环保：本发明利用防病促生的微生物来发酵有机副产品，避免了化学肥料对作物及环境的污染，真正做到绿色环保。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供一种复合菌剂，由如下方法制得：

1)将OD值为3.8枯草芽孢杆菌、3.5的酵母菌、3.6的胶质芽孢杆菌和3.6的地衣芽孢杆菌的种子液按体积比1:3:4:2混合，得混合种子液；

2)将所述混合种子液按接种量为5％，在酵母发酵的副产物中进行高密度混合发酵培养，起始0～24小时内，间隔通气，保持在有氧条件发酵，之后的培养过程中，调控发酵溶解氧5～15％，搅拌转速150-200r/min，搅拌间隔时间1～3小时，搅拌1～3分钟，至活菌数总数为20亿/mL，停止培养，得所述复合菌剂。

实施例2

本实施例提供一种复合菌剂，由如下方法制得：

1)将OD值为3.5的枯草芽孢杆菌、3.0的酵母菌、3.5的胶质芽孢杆菌和3.5的地衣芽孢杆菌的种子液按体积比1:2:2:3混合，得混合种子液；

2)将所述混合种子液按接种量为20％，在酵母发酵的副产物中进行高密度混合发酵培养，起始0～24小时内，间隔通气，保持在有氧条件发酵，之后的培养过程中，调控发酵溶解氧5～15％，搅拌转速150-200r/min，搅拌间隔时间1～3小时，搅拌1～3分钟，至活菌数总数为10亿/mL，停止培养，得所述复合菌剂。

实施例3

本实施例提供一种复合菌剂，由如下方法制得：

1)将OD值为4.0枯草芽孢杆菌、4.0的酵母菌、4.0的胶质芽孢杆菌和4.0的地衣芽孢杆菌的种子液按体积比1:1:1:1混合，得混合种子液；

2)将所述混合种子液按接种量为10％，在酵母发酵的副产物中进行高密度混合发酵培养，起始0～24小时内，间隔通气，保持在有氧条件发酵，之后的培养过程中，调控发酵溶解氧5～15％，搅拌转速150-200r/min，搅拌间隔时间1～3小时，搅拌1～3分钟，至活菌数总数为100亿/mL，停止培养，得所述复合菌剂。

实施例4

本实施例涉及实施例1所述种子液的制备方法，其具体步骤如下：

1)菌种活化：将枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌接种于NA固体培养基中，酵母菌接种于PDA固体培养基中，胶质芽孢杆菌接种于钾细菌固体培养基中，酵母菌在温度15℃的条件下培养6天，枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌在温度15℃的条件下培养3天，得到活化后的菌种；

2)一级种子培养：将活化后的菌种分别接种于NA，PDA和钾细菌液体培养基中，酵母菌在温度15℃，摇床转速200r/min的条件下培养2～6天，枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌在温度15℃，摇床转速200r/min的条件下培养1～3天，至各菌种液体培养基的OD600值位于3.0-4.0之间时停止培养，制得一级种子；

3)二级种子培养：按一级种子培养液的体积比为5％，将一级种子分别接种于装有各自菌种流体培养基的发酵罐中，酵母菌在温度15℃，搅拌速度200r/min，通气量0.5～1.5vvm的条件下培养至OD值为3.0～4.0，枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌在温度15℃，搅拌速度为200r/min，通气量为0.5～1.5vvm的条件下培养至OD值为3.5～4.0，得种子液；

实施例5

本实施例涉及实施例2所述种子液的制备方法，其具体步骤如下：

1)菌种活化：将枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌接种于NA固体培养基中，酵母菌接种于PDA固体培养基中，胶质芽孢杆菌接种于钾细菌固体培养基中，酵母菌在温度38℃的条件下培养2天，枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌在温度42℃的条件下培养1天，得到活化后的菌种；

2)一级种子培养：将活化后的菌种分别接种于NA，PDA和钾细菌液体培养基中，酵母菌在温度38℃，摇床转速100r/min的条件下培养2～6天，枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌在温度42℃，摇床转速100r/min的条件下培养1～3天，至各菌种液体培养基的OD600值位于3.0-4.0之间时停止培养，制得一级种子；

3)二级种子培养：按一级种子培养液的体积比为20％，将一级种子分别接种于装有各自菌种流体培养基的发酵罐中，酵母菌在温度38℃，搅拌速度100r/min，通气量0.5～1.5vvm的条件下培养至OD值为3.0～4.0，枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌在温度42℃，搅拌速度为100r/min，通气量为0.5～1.5vvm的条件下培养至OD值为3.5～4.0，制得种子液。

实施例6

本实施例涉及一种水溶肥，包括如下百分含量的组分组成：磷酸一铵4％、尿素3％，磷酸二氢钾2％，以及实施例2所述的复合菌剂补齐余量。

实施例7

本实施例涉及一种水溶肥，包括如下百分含量的组分组成：磷酸一铵8％、尿素6％，磷酸二氢钾6％，以及实施例1所述的复合菌剂补齐余量。

实验例1

实验对象：生菜

实验方法：种植前，将实施例6所述的肥料稀释200倍，对种子进行浸种处理，在植物生长期，用实施例6所述的水溶肥稀释液(200倍)进行叶面喷施，10～15天一次。

实验结果：试验结束时，使用本水溶肥的生菜平均鲜重为3.6克，干重为0.2克。生菜的发病率为10-15％，发病率计算为：发病株/施用肥料总株数。

实验例2

实验对象：黄瓜

实验方法：种植前，将实施例7所述的肥料稀释200倍，对种子进行浸种处理，在植物生长期，用实施例7所述的水溶肥稀释液(200倍)进行叶面喷施，一般10～15天一次。

实验结果：试验结束时，使用本水溶肥的黄瓜平均鲜重为4.6克，干重为0.3克。黄瓜的发病率为8-15％，发病率计算为：发病株/施用肥料总株数。

对比例1

同实施例7相比，其区别在于，仅在酵母发酵产物中添加在相同条件下活化的酵母菌：

实验对象：黄瓜

实验方法：种植前，将仅用酵母发酵的水溶肥稀释200倍，对种子进行浸种处理，在植物生长期，用仅用酵母发酵的水溶肥稀释液(200倍)进行叶面喷施，一般10～15天一次。

实验结果：试验结束时，酵母发酵的水溶肥产品的黄瓜株均鲜重为2.1克，干重为0.2克。黄瓜的发病率为17-22％，发病率计算为：发病株/施用肥料总株数。

对比例2

同实施例7相比，其区别在于，仅在酵母发酵产物中添加在相同条件下活化的枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和地衣芽胞杆菌。

实验对象：黄瓜

实验方法：种植前，将所述水溶肥稀释200倍，对种子进行浸种处理，在植物生长期，用将所述水溶肥的稀释液(200倍)进行叶面喷施，一般10～15天一次。

实验结果：试验结束时，黄瓜株平均鲜重为1.9克，干重为0.2克。黄瓜的发病率为20-23％，发病率计算为：发病株/施用肥料总株数。

对比例3

同实施例7相比，其区别在于，二级种子液混合菌种的各OD值为：酵母菌2.0、枯草芽孢杆菌3.0、胶质芽孢杆菌2.5、地衣芽胞杆菌2.5按照1：1：1：1混合后制得水溶肥

实验对象：黄瓜

实验方法：种植前，将所述水溶肥稀释200倍，对种子进行浸种处理。在植物生长期，用上述水溶肥产品稀释液(200倍)进行叶面喷施，一般10～15天一次。

实验结果：试验结束时，使用上述水溶肥产品的黄瓜株均鲜重为2.3克，干重为0.2克。黄瓜的发病率为20-30％，发病率计算为：发病株/施用肥料总株数。

对比例4

同实施例7相比，其区别在于，将酵母菌发酵的副产物替换为NA培养基，结果四种菌无法共同在NA培养基中生长，菌总数无法达到10亿/mL。

由以上数据可以看出，本发明所述的肥料营养全面，对植物施用后可对植物的生长起到促进作用，最终的生物量得到明显的提高，还可提高植物的抗性，降低植物的发病率，而且本发明所述的肥料不会给环境带来不利的影响，因此，本发明所述的肥料是一种品质良好，安全环保的肥料。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种复合菌剂，其特征在于，由如下方法制得：

1)将OD值为3.5～4.0的枯草芽孢杆菌、3.0～4.0的酵母菌、3.5～4.0的胶质芽孢杆菌和3.5～4.0的地衣芽孢杆菌的种子液按体积比1～5:1～5:1～5:1～5混合，得混合种子液；

2)将所述混合种子液在酵母发酵的副产物中进行高密度混合发酵培养，至活菌数总数大于10亿/mL且小于100亿/mL时，停止培养，得所述复合菌剂。

2.根据权利要求1所述的复合菌剂，其特征在于，所述酵母发酵的副产物为酵母发酵后的液体，其有机质含量为20％～45％，无机氮的含量为1％～6％，无机磷的含量为0.3％～0.8％，无机钾的含量为4.0％～5.5％。

3.根据权利要求1或2所述的复合菌剂，其特征在于，所述高密度混合发酵培养的条件为：起始0～24小时内，间隔通气，保持在有氧条件发酵，之后的培养过程中，调控发酵液溶解氧5～15％，搅拌器转速150-200r/min，搅拌间隔时间1～3小时，搅拌1～3分钟。

4.根据权利要求1或2所述的复合菌剂，其特征在于，所述高密度混合发酵培养采用分批补料的培养方式，其中补料碳源为：葡萄糖、甘油、蔗糖、糖蜜其中任一种或几种的混合物；氮源为：硫酸铵、牛肉膏、蛋白胨其中任一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1或2所述的复合菌剂，其特征在于，所述混合种子液的接种量为5-20％。

6.根据权利要求1或2所述的复合菌剂，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌、酵母菌、胶质芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌种子液制备包括如下步骤：

1)菌种活化：将枯草芽孢杆菌、酵母菌、胶质芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的原始菌种分别接种于各自的固体培养基上，酵母菌在温度15～38℃的条件下培养2～6天，枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌在温度15～42℃的条件下培养1～3天，得到活化后的菌种；

2)一级种子培养：将活化后的菌种分别接种于各自的液体培养基中，酵母菌在温度15～38℃，摇床转速100～200r/min的条件下培养2～6天，枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌在温度15～42℃，摇床转速100～200r/min的条件下培养1～3天，至各菌种液体培养基的OD600值位于3.0～4.0之间时停止培养，制得一级种子；

3)二级种子培养：按一级种子培养液的体积比为5～20％，将一级种子分别接种于装有各菌种液体培养基的发酵罐中，酵母菌在温度15～38℃，搅拌速度100～200r/min，通气量0.5～1.5vvm的条件下培养至其OD值为3.0～4.0，枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌在温度15～42℃，搅拌速度为100～200r/min，通气量为0.5～1.5vvm的条件下培养至其OD值为3.5～4.0，制得二级种子，即为所述种子液。

7.根据权利要求6所述的复合菌剂，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌的液体培养基为NA培养基，酵母菌的液体培养基为PDA培养基，胶质芽孢杆菌的液体培养基为钾细菌培养基，其固体培养基为在各自的液体培养基中添加琼脂。

8.一种水溶肥，其特征在于，由如下百分含量的组分组成：磷酸一铵4-8％、尿素3-6％，磷酸二氢钾2-6％，以及权利要求1-7任一所述复合菌剂余量。

9.权利要求1～8任一项所述的复合菌剂和水溶肥在植物培养中的应用。