CN109503251A - 一种生物刺激素的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种生物刺激素的制备方法及其应用，即取3％～5％EM原液、2％～5％的碳源、5％～10％的20％钙镁磷肥悬浊液、0.5％～1％的氮源、79％～89.5％的无氯水混合均匀，放入摇床35～37℃厌氧发酵5‑7d，静置，过滤把固液分离，压力为‑1.5～‑0.5MPa条件下对滤液浓缩35～60min，对浓缩液进行喷雾干燥，即制备而成。本发明能把难溶于水的钙镁磷肥和蛋白粉转变成可溶于水的螯合态钙、镁和小分子的氨基酸和有机态磷，提高钙、镁等矿质营养吸收与利用效率，可有效解决植物缺钙、镁等引起的生理障碍，如西红柿脐腐病、青椒失绿；灌根有助于提高土壤的理化性质，土壤保水及活化营养元素的效果更好。

Description

一种生物刺激素的制备方法及其应用

技术领域

本发明属于多功能生物制剂的技术领域，尤其是一种可有效降低植物缺钙、镁等引起的生理障碍影响的生物刺激素。

技术背景

生物刺激素(Biostimulant)是一种包含某些活性成分和微生物的物质，这些活性有效成分和微生物在施用于植物叶部或者根际土壤时，对植物的自然进程起到刺激作用，包括有益于营养吸收、提高营养功效、增强非生物胁迫抗力及改善作物品质，它不同于肥料，其功能与营养成分无关，而与活性物质有关。

生物刺激素是最近数年在全球农资市场上新出现的一类产品，据统计，2015年生物刺激素市值在14.6亿美元左右，据预测，到2019年全球市值将超过25亿美元，年增长速度领先于其他农资品类。随着我国土壤生态的破坏，食品安全的频发，高品质农产品的需求，作物健康生长的需要......一系列的因素，正在推动着生物刺激素新兴产业的发展。特别是在我国提出化肥农药“零增长”政策之后，生物刺激素更迎来了新的发展机遇。生物刺激素对作物产生的影响取决于作物种类、土壤状况、作物种植情况及其它一些因素。目前，已有大量文献资料证明生物刺激素可达到如下效果：1.使用生物刺激素的产量增幅最小为5％-10％；2.生物刺激素使肥料利用率至少增加5％(有的高达25％甚至更多)；3.使用生物刺激素可使农药用量节省10％-15％；4.使用生物刺激素，作物品质性状如坐果、颜色一致性和作物大小在某些情况下可提高15％。

国外生物刺激素产品通常分为腐植酸类物质、复合有机物质、有益化学元素、非有机矿物(包含亚磷酸盐)、海藻提取物、甲壳素和壳聚糖衍生物、抗蒸腾剂、游离氨基酸类等八大类。生物刺激素在中国还没有一个明确的登记地位。腐植酸类、海藻肥类和氨基酸类等都是以功能性肥料的名义登记的；寡糖素、蛋白(多肽)等产品则是以农药的名义进行登记的。目前国内在缓解植物缺素症状的技术方面已取得了一些发明专利，但利用微生物发酵技术制备相关的含有活性物质的植物生物刺激素的发明专利还不多见。

EM菌原液是光合细菌、乳酸菌群、酵母菌群、放线菌群、丝状菌群等5种10属80 余种微生物组成的多功能复合菌剂，EM技术是目前世界上应用范围最大的一项生物工程技术。和一般生物制剂相比，它具有结构复杂、性能稳定、功能齐全的优势，迄今为止， EM已在日本、美国、巴西、法国、中国台湾等90多个国家和地区的种植业、养殖业、环保、人体保健等多个领域得到广泛应用。

本发明基于设施农业中植物对钙、镁和磷的吸收利用率较低，利用微生物EM发酵技术把难溶于水的钙镁磷肥转变成可溶于水的活性螯合态钙、镁、磷，和微生物的代谢产物一起构成一种新的生物刺激素，解决设施农业生产中土壤微生物区系失衡引发的土壤障碍和作物生理病害，刺激作物生长，增加产量和改善品质。

发明内容

本发明针对植物缺钙、镁、磷引起生理障碍，利用微生物发酵技术把难溶于水的钙镁磷肥转变成可溶于水的活性钙、镁、磷，和微生物发酵产生的活性代谢产物一起构成一种新的生物刺激素。该制剂在设施农业中科学施用，可达到改良土壤、有效控制植物生理障碍及提高作物产量和改善品质等方面的功效。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种生物刺激素的制备方法，将包括EM菌原液、钙镁磷肥悬浊液、碳源、氮源和无氯水在内的制备原料均匀混合后厌氧发酵，通过静置、取上清液进一步过滤把固液分离，对滤液进行浓缩，对浓缩液进行干燥后制备成生物刺激素。

上述的一种生物刺激素的制备方法，将制备原料均匀混合后，在室温密闭条件下，放入速度为120r/min～180r/min的旋转式摇床35～37℃厌氧发酵5-7d，通过静置、去上清液进一步过滤把固液分离，在温度为40～75℃，压力为-1.5～ -0.5MPa条件下对滤液进行浓缩35～60min，对浓缩液进行喷雾干燥，即得含有活性物质和复合微生物的生物刺激素。

上述的一种生物刺激素的制备方法，所述各组分按以下质量比复配：3％～5％EM原液、2％～5％的碳源、5％～10％的20％钙镁磷肥悬浊液、0.5％～1％的氮源、79％～89.5％的无氯水。

上述的一种生物刺激素的制备方法，所述的EM菌原液为江苏益睦生物科技有限公司生产，含有芽孢杆菌、光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌等有效活性微生物，活菌数不少于1亿个/毫升，pH不小于3.8，颜色为黄褐色，半透明液体，气味为较浓醇酸味或酸味。它的作用是产生的代谢产物如葡萄糖、乳酸等有机酸可螯合或络合钙、镁和磷，把难溶性钙、镁和磷转化成可溶性钙、镁和磷。

一种降低作物缺钙镁磷引发的生理障碍影响的方法，对作物施用上述任一项所述的生物刺激素。

上述的一种降低作物钙镁磷引发的生理障碍影响的方法，该作物为西红柿，该生理障碍为缺钙引起的脐腐病。

上述的一种降低作物钙镁磷引发的生理障碍影响的方法，该作物为辣椒，该生理障碍为缺镁引起的青椒失绿。

上述的一种降低作物钙镁磷引发的生理障碍影响的方法，在应用时，将生物刺激素溶于水，喷洒在作物叶面或土壤灌根，生物刺激素的浓度为2-5g/L，亩用量为2-5kg。

一种改良土壤的理化和生物学性质的方法，对作物施用上述任一项所述的生物刺激素，在应用时，将生物刺激素溶于水，喷洒在作物叶面或土壤灌根，生物刺激素的浓度为2-5g/L，亩用量为2-5kg。

上述的一种生物刺激素的制备方法，所述碳源为糖蜜，所述氮源为蛋白粉。

上述的一种生物刺激素的制备方法，所述的糖蜜和蛋白粉为超市中购置的相关产品，其为微生物发酵分别提供碳源和氮源。同时碳源也可采用红糖、蔗糖等，所述无氯水可为去离子水、纯净水、蒸馏水等。

本发明的有益效果是：本发明在提高养分利用率的同时刺激了植物叶片的光合及根系的生长，达到增产增质和提高植物抗性的目的。本发明利用复合微生物发酵技术把难溶于水的钙镁磷肥和蛋白粉转变成可溶于水的螯合态钙、镁和小分子的氨基酸和有机态磷。所制成的植物生物刺激素用于叶面喷施可有效解决植物缺钙、镁等引起的生理障碍(如缺钙引起的果实脐腐病，缺镁引起的植物叶片失绿等)。该生物刺激素培养制作工艺简便、发明成本低、使用方法简单，在农业生产中具有广阔的应用前景。

本生物刺激素可增加植物抗逆性和抵御非生物因素胁迫，其培养制作工艺简便、应用成本低、使用方法简单、应用范围较广。作为叶面喷肥可迅速消除植物的缺钙、镁症状，提高光合作用，可以有效地预防西红柿果实脐腐病，提高果实的含糖量，增加产量。用该制剂灌根，可改善根际土壤理化性状，增高土壤的蓄水保水能力，提高植物对氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)等无机养分的利用率，促进植物生长。与现有技术相比，本发明具有如下优点：

⑴设施栽培中西红柿、青椒因土壤养分失调经常引发缺钙生理病害(西红柿果实脐腐病)和叶片失绿，对西红柿、青椒的产量和品质带来不利影响。试验表明在西红柿挂果期，叶面喷施2％-5％的生物刺激素2-3次，可有效预防由缺钙引起的西红柿果实脐腐病，提高果实的含糖量，增加产量。在发现青椒叶片和果实有失绿症状时，在叶面喷洒 5％的生物刺激素可消除由缺镁引起的青椒失绿现象，提高光合作用，显著增加产量和维生素C含量。

⑵该生物刺激素用于灌根，能改良连作土壤的理化和生物学性质。在灌水过程中添加该制剂，能增高土壤的蓄水保水能力，提高植物对氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)无机养分的利用率，促进有益微生物的生长而抑制病原菌对植物的侵染。

⑶本发明的制备方法工艺简单，利用资源丰富的钙镁磷肥生产成本低，施用方法简单，具有促进光合作用，增强植物抗逆性，减少病虫害等作用，有效消除因设施土壤障碍给农产品带来的瓜不香、果不甜、菜无味等实质问题。

具体实施方式

下面结合3个实例对本发明进行详尽的叙述，但本发明不局限于所给出的实施例。

实施例1

一种生物刺激素，由如下步骤获得：按质量比取3％～5％EM原液、2％～5％的红糖、5％～10％的20％钙镁磷肥悬浊液、0.5％～1％的蛋白粉、79％～89.5％的去离子水混合均匀，在室温密闭条件下，放入速度为120r/min～180r/min的旋转式摇床35～37℃厌氧发酵5-7d，通过静置、取上清液进一步过滤把固液分离，在温度为 50～75℃，压力为-1.5～-0.5MPa条件下对滤液进行浓缩35～60min，对浓缩液进行喷雾干燥，即得生物刺激素。

所述的20％的钙镁磷肥悬浊液，是称取200克工业用钙镁磷肥于500毫升烧杯中，加去离子水并加热溶解，最后定容至1000毫升容量瓶中。

所述的红糖和蛋白粉为超市中购置的相关产品，其为微生物发酵分别提供碳源和氮源。红糖和蛋白粉还可以用其他碳源和氮源代替，例如红糖还可用糖蜜代替。去离子水还可以用蒸馏水、纯净水代替，只要无氯即可。

实施例2

将EM菌原液、糖蜜、20％钙镁磷肥悬浊液、蛋白粉、去离子水按5％：5％：6％：1％：83％混合均匀，在35℃密闭条件下，放入速度为150r/min的旋转式摇床厌氧发酵7 d，通过静置、过滤把固液分离，在温度为55℃，压力为-1.5MPa条件下取上清液对滤液进行浓缩60min，对浓缩液进行喷雾干燥，即得含有活性物质和复合微生物的生物刺激素。为验证生物刺激素的使用效果，评价其防治西红柿脐腐病和增产等作用，于南京市蔬菜科学研究所设施大棚内进行了田间小区试验。土壤质地为重壤土，供试西红柿品种为“英石大红”，于温室中采用穴盘基质育苗，在植株6叶1心时(4月29日)定植于设施大棚内。番茄定植后进行田间常规管理，处理间施肥、灌溉等农艺措施均一致，自然坐果，在第三花序坐果后对植株摘心。试验设置7个处理，每个处理重复3次，随机区组排列。生物刺激素施用方法为根施和叶面喷施；根施和叶面喷施时间分别为整地后2天和坐果后3天。处理如下：

CK：不施生物刺激素，施用等量的水；

处理1：不施生物刺激素，施用EM菌原液，稀释20倍；

处理2：施用生物刺激素，稀释20倍；

处理3：施用生物刺激素，稀释30倍；

处理4：施用生物刺激素，稀释35倍；

处理5：施用生物刺激素，稀释40倍；

处理6：施用生物刺激素，稀释50倍。

不同浓度处理的生物刺激素灌根及叶部喷施对西红柿果实脐腐病发病率、产量和品质的影响如表1所示。结果表明，和对照及喷施EM相比，不同浓度处理的生物刺激素灌根及叶部喷施均能显著降低西红柿脐腐病的发病率，使其发病率控制在0.7％以下，防治效果良好，生物刺激素灌根稀释倍数20-50倍之间差异不明显，说明本发明所用的生物刺激素对西红柿脐腐病具有明显的防治作用。从产量和品质指标来看，本发明所用的生物刺激素亦有显着的增产提质作用。

表1生物活性钙不同处理对西红柿脐腐病的影响

实施例3

将EM菌原液、糖蜜、20％钙镁磷肥悬浊液、蛋白粉、去离子水按4％：4％：8％：0.8％： 83.2％混合均匀，在37℃密闭条件下，放入速度为180r/min的旋转式摇床厌氧发酵5d，通过静置、过滤把固液分离，在温度为65℃，压力为-1.0MPa条件下对滤液进行浓缩60min，对浓缩液进行喷雾干燥，即得含有活性物质和复合微生物的生物刺激素。于南京市蔬菜科学研究所设施大棚内进行了青椒小区试验，土壤质地为重壤土，有酸化和盐厶备处理间施肥、灌溉等农艺措施和田间管理均一致，试验设置3个处理，每个处理重复3次，随机区组排列。生物刺激素施用方法为根施和叶面喷施，浓度为5％；根施和叶面喷施时间分别为整地后2天和青椒叶片失绿后。处理如下：

CK：不施生物刺激素，施用等量的水；

处理1：不施生物刺激素，施用5％EM活性液，即EM菌原液用水稀释20倍；

处理2：施用本发明生物刺激素，用水稀释20倍。

青椒成熟后测定土壤和植株的相关指标，结果如表2和表3所示。

表2各处理的保水保肥效果和对酸和盐的缓冲性能

表3各处理青椒功能叶片光合速率、叶绿素及产量和品质

从表3可以看出，和对照与施用EM制剂相比，本发明的生物刺激素具有显著增加叶片光合速率和叶绿素含量的作用，对产量和品质的提升作用也十分显著。

经NY/T789-2004(复合微生物肥料)标准所提供的方法测定，二个实施例所制备的生物刺激素的pH 6.0-7.5，有效活菌数(CFU)均大于1.0亿/毫升，活性钙含量0.5％-1.0％，活性镁含量0.7％-1.0％。

以上监测数据说明本发明的生物刺激素在活化土壤中的营养元素、保持水分、缓冲土壤pH(提高酸化土壤的pH)、提高光合作用、减轻生理病害和增产增质等方面具有很好的效果。

以上所述仅为本发明的典型实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物刺激素的制备方法，其特征在于，将包括EM菌原液、钙镁磷肥悬浊液、碳源、氮源和无氯水在内的制备原料均匀混合后厌氧发酵，通过静置、取上清液进一步过滤把固液分离，对滤液进行浓缩，对浓缩液进行干燥后制备成生物刺激素。

2.根据权利要求1所述的一种生物刺激素的制备方法，其特征在于，将制备原料均匀混合后，在室温密闭条件下，放入速度为120r/min～180r/min的旋转式摇床35～37℃厌氧发酵5-7d，通过静置、去上清液进一步过滤把固液分离，在温度为40～75℃，压力为-1.5～-0.5MPa条件下对滤液进行浓缩35～60min，对浓缩液进行喷雾干燥，即得含有活性物质和复合微生物的生物刺激素。

3.根据权利要求2所述的一种生物刺激素的制备方法，其特征在于，所述各组分按以下质量比复配：3％～5％EM原液、2％～5％的碳源、5％～10％的20％钙镁磷肥悬浊液、0.5％～1％的氮源、79％～89.5％的无氯水。

4.根据权利要求3所述的一种生物刺激素的制备方法，其特征在于，该生物刺激素的pH6.0-7.5，有效活菌数(CFU)均大于1.0亿/毫升，活性钙含量0.5％-1.0％，活性镁含量0.7％-1.0％。

5.根据权利要求1所述的一种生物刺激素的制备方法，其特征在于，所述EM菌原液含有芽孢杆菌、光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌等有效活性微生物，活菌数不少于1亿个/毫升，pH不小于3.8。

6.一种降低作物缺钙镁磷引发的生理障碍影响的方法，其特征在于，对作物施用权利要求1～5任一项所述的生物刺激素。

7.根据权利要求6所述的一种降低作物钙镁磷引发的生理障碍影响的方法，其特征在于，该作物为西红柿，该生理障碍为缺钙引起的脐腐病。

8.根据权利要求6所述的一种降低作物钙镁磷引发的生理障碍影响的方法，其特征在于，该作物为辣椒，该生理障碍为缺镁引起的青椒失绿。

9.根据权利7或8所述的一种降低作物钙镁磷引发的生理障碍影响的方法，其特征在于，在应用时，将生物刺激素溶于水，喷洒在作物叶面或土壤灌根，生物刺激素的浓度为2-5g/L，亩用量为2-5kg。

10.一种改良土壤的理化和生物学性质的方法，其特征在于，对作物施用权利要求1～5任一项所述的生物刺激素，在应用时，将生物刺激素溶于水，喷洒在作物叶面或土壤灌根，生物刺激素的浓度为2-5g/L，亩用量为2-5kg。