CN109651000A - 一种生物菌剂增效缓释肥料及其制备方法 - Google Patents

一种生物菌剂增效缓释肥料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物菌剂增效缓释肥料及其制备方法，属于农业肥料技术领域，由颗粒缓释肥料核芯和外涂层组成，外涂层为双层结构，内层为菌液涂层，外层为防结块剂涂层。菌液涂层中含有微生物菌剂和有机添加剂。本发明的生物菌剂增效缓释肥料及其制备方法，将微生物菌剂涂布附载于缓释肥料表面，形成生物菌剂增效缓释肥料，使微生物菌剂的应用种类拓展至全部植物益生菌，同时又赋予了缓释肥料微生物增值增效的新功能，同时从工艺角度又有效解决了菌剂附着、干燥与产品防结块问题。

Description

一种生物菌剂增效缓释肥料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种生物菌剂增效缓释肥料及其制备方法，属于农业肥料技术领域。
背景技术
微生物菌剂，对于促进作物生长、保护土壤健康有益。通过生物菌的活动，不但可以改善土壤的理化性状，提高土壤有机质含量和转化效率，而且具有解钾、解磷、固氮的功能，同时生物菌繁殖过程中所产生的代谢产物更是一种广谱型植物生长调节刺激剂。根据我国的作物种类和土壤条件，采用微生物菌剂与化肥配合施用，既能使作物增产，减少化肥使用量，还能改善土壤及作物品质，减少污染。
因此，无机化肥与微生物菌剂合二为一，协同增效，成为了环境友好型增值增效肥料的开发热点。国内，在这一领域，以无机化肥为主、微生物菌剂为辅申请了许多菌剂增值增效化肥新产品、新工艺的专利技术，其显著特点就是将微生物菌剂以扑粉形式附着于无机化肥颗粒的表面。
中国发明专利申请CN106396865A(申请号201610749601.1)“含有复合菌剂的脲醛缓释肥料的制备方法”，在包裹筒中将包裹油和复合菌剂喷入到脲醛缓释肥表面，利用包裹油的粘性将巨大芽孢杆菌和噬糖芽孢杆菌附着于脲醛缓释肥颗粒表面，从而获得含有复合菌剂的脲醛缓释肥料。脲醛缓释肥料是一种含有部分化学缓释氮的复合肥，其本身依然含有大量的无机盐成分，导致仅能附着芽孢类杆菌。
上述菌剂增效无机化肥产品与技术，因化肥核芯的无机盐性质，所附着的菌剂往往仅是局限于芽孢杆菌等耐盐菌株，而且由于化肥核芯的高盐性，菌肥施入土壤后，菌种扩繁有限，导致菌剂增值增效化肥的适用性和作用效果大打折扣。
带有阻水涂层的物理缓释型肥料，例如树脂包膜尿素、硫磺包裹尿素、硫磺和树脂包膜尿素或树脂包膜复合肥等，是一种肥芯无机养分通过阻水涂层缓慢释放的新型肥料产品，此类缓释肥料颗粒表面的盐指数极低，且因肥芯养分的缓慢释放性，缓释肥料施入土壤后，其周边微区的盐指数也是比较低的，这为固氮菌、酵母菌、乳酸菌、木霉菌、光合菌及放线菌等的多种非芽孢类益生菌在缓释肥料颗粒表面的有效存活创造了条件。将缓释肥料与菌剂合二为一，既有缓释性，又有生物增效性，不失为一种有益的肥料新产品。
菌剂在颗粒缓释肥料表面的附载方式分扑粉和菌液涂布两种，菌液涂布方式菌剂分布更均匀、与肥芯的结合更牢固、不损伤缓释阻水层，但物理缓释型肥料表面带有一层阻水涂层，菌液涂布方式不可避免地带来产品水分增加；因此，菌液涂层中水分的去除，即菌剂的干燥与有效附着，就成为了一个技术问题；另外，菌剂干燥后仍具有较大的粘性，使得缓释肥料颗粒的流动性变差，甚至明显结块，这些均需要采取技术措施克服。
因此，寻找一种菌剂附着均匀牢固、添加工艺对缓释肥料生产扰动小、且能够保证菌剂有效存活并兼顾缓释肥料防结块处理的菌剂增效缓释肥料生产技术，是十分必要和有益的。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种菌剂附着均匀牢固、添加工艺对缓释肥料生产扰动小、且能够保证菌剂有效存活并兼顾缓释肥料防结块处理的生物菌剂增效缓释肥料。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种生物菌剂增效缓释肥料，由颗粒缓释肥料核芯和外涂层组成，其特征在于：所述外涂层为双层结构，内层为菌液涂层，外层为防结块剂涂层，所述菌液涂层中含有微生物菌剂和有机添加剂，所述微生物菌剂为植物益生菌，包括芽孢杆菌、固氮菌、酵母菌、乳酸菌、木霉菌、光合菌及放线菌中的一种或两种以上任意比例的混合；所述有机添加剂为葡萄糖、氨基酸、黄腐酸、海藻酸、γ-聚谷氨酸、复硝酚钠、己酸二乙氨基乙醇酯、胺新酯、α-萘乙酸钠、芸苔素内酯或吲哚丁酸中的一种或两种以上任意比例的混合。
优选地，所述颗粒缓释肥料核芯中的颗粒缓释肥料为树脂包膜尿素、硫磺包裹尿素、硫磺+树脂包裹尿素、树脂包膜复合肥或硫磺+树脂包裹复合肥等带有疏水涂层的物理缓释型肥料。
优选地，所述菌液涂层中有机添加剂的比例为5～80％，余下部分为微生物菌剂。
优选地，所述菌液涂层中有机添加剂的比例为10～60％，余下部分为微生物菌剂。
优选地，所述菌液涂层的涂布量为所述颗粒缓释肥料质量的0.1～2.0％。
优选地，所述菌液涂层的涂布量为所述颗粒缓释肥料质量的0.2～1.0％。
优选地，所述菌液涂层中的有效活菌浓度为0.1～10.0亿/克肥。
优选地，所述菌液涂层中的有效活菌浓度为0.2～2.0亿/克肥。
优选地，所述防结块剂涂层为油性防结块剂或者是水溶性防结块剂。
优选地，所述防结块剂涂层的涂布量为所述颗粒缓释肥料核芯质量的0.1～0.2％。
本发明的另一目的是提供一种菌剂附着均匀牢固、添加工艺对缓释肥料生产扰动小、且能够保证菌剂有效存活并兼顾缓释肥料防结块处理的生物菌剂增效缓释肥料的制备方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种生物菌剂增效缓释肥料的制备方法，其步骤如下：
(1)菌液制备
将微生物扩培发酵过程中的原菌液，或者是微生物原菌液经载体吸附所获得的固体菌粉与工艺水配制而成的菌粉溶液，与有机添加剂配制成可流动的菌液，用前加热至40～60℃；
(2)生物菌剂增效缓释肥料的制备
在缓释肥料生产的末端，利用缓释肥料生产设备本身，将步骤(1)中制备的菌液涂布于颗粒缓释化肥表面，干燥后，再涂布防结块剂，从而获得生物菌剂增效缓释肥料。
优选地，步骤(1)中所述微生物菌剂为植物益生菌，包括芽孢杆菌、固氮菌、酵母菌、乳酸菌、木霉菌、光合菌及放线菌中的一种或两个以上的任意比例的混合。
优选地，步骤(1)中所述有机添加剂为葡萄糖、氨基酸、黄腐酸、海藻酸、γ-聚谷氨酸、复硝酚钠、己酸二乙氨基乙醇酯、胺新酯、α-萘乙酸钠、芸苔素内酯或吲哚丁酸中的一种或两种以上任意比例的混合。
优选地，步骤(1)中，菌液在配制过程中处于常温状态。
优选地，步骤(2)中，缓释肥料生产为转鼓工艺。
优选地，步骤(2)中，缓释肥料生产为底喷流化床工艺。
优选地，步骤(2)中所述颗粒缓释肥料为树脂包膜尿素、硫磺包裹尿素、硫磺+树脂包裹尿素、树脂包膜复合肥或硫磺+树脂包裹复合肥等带有疏水涂层的物理缓释型肥料。
优选地，所述菌液涂层中有机添加剂的比例为5～80％，余下部分为微生物菌剂。
优选地，所述菌液涂层中有机添加剂的比例为10～60％，余下部分为微生物菌剂。
优选地，所述菌液涂层的涂布量为所述颗粒缓释肥料质量的0.1～2.0％。
优选地，所述菌液涂层的涂布量为所述颗粒缓释肥料质量的0.2～1.0％。
优选地，所述菌液涂层中的有效活菌浓度为0.1～10.0亿/克肥。
优选地，所述菌液涂层中的有效活菌浓度为0.2～2.0亿/克肥。
本发明具有以下优点：
1、本发明将微生物菌剂涂布附载于缓释肥料表面，形成生物菌剂增效缓释肥料，因缓释肥料表面以及养分释放过程中的低盐性，使微生物菌剂的应用种类拓展至包括芽孢杆菌在内的全部益生菌，同时又赋予了缓释肥料微生物增值增效的新功能。
2、本发明所述菌液中有机添加剂的作用体现在两个方面：一是为菌剂增效缓释肥料施入土壤后植物益生菌的定殖与扩繁提供必要营养；二是上述有机添加剂还可以是一种植物生长刺激剂，特别是聚谷氨酸、复硝酚钠、己酸二乙氨基乙醇酯、胺新酯、α-萘乙酸钠、芸苔素内酯、吲哚丁酸等，从而达到与菌剂的双重增效作用，提高无机养分的吸收利用率，促进作物生长。
3、本发明利用缓释肥料包膜设备本身实现菌液的有效附着、干燥以及防结块处理，不额外增加设备。菌剂在颗粒缓释肥料表面的附载方式分扑粉和菌液涂布两种，菌液涂布方式菌剂分布更均匀、与肥芯的结合更牢固、不损伤缓释阻水层，但菌液涂布不可避免地带来产品水分增加、颗粒粘连甚至是失去流动性等问题。为了实现上述生物菌剂增效缓释肥料的生产，本发明在缓释肥料生产的末端，利用相应的包膜设施和产品余温，将菌液分散于颗粒缓释肥料表面并快速干燥，实现了菌剂牢固涂布与快速干燥脱水的有机统一，从而获得生物菌剂增效缓释肥料。同时，菌液涂布并经适当干燥后，再涂布防结块剂，以消除菌液涂布所带来的缓释肥料颗粒发粘、结块问题。
下面通过具体实施例来对本发明作进一步说明，具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
具体实施方式
实施例1
菌液配制：将200亿/g市场采购的商品解淀粉芽孢杆菌原菌液与市场采购的商品葡萄糖按1：1配制成菌液，活菌浓度为100亿/g，用前加热至40-60℃，为流动良好的液体。
在聚氨酯包膜尿素转鼓(该转鼓为带有一系列抄板和树脂喷头的水平放置的圆柱形筒，下同)出料端1米处，将上述菌液喷涂于包膜尿素料床上，流量5公斤/吨包膜尿素，随着料床转动，菌液分散均匀，同时因包膜结束时缓释肥料有一定温度，菌液水分蒸发后，再涂布油性防结块剂(石家庄中瑞特科技有限公司生产，下同)，流量1公斤/吨包膜尿素，形成生物菌剂增效缓释尿素。
该聚氨酯包膜缓释尿素符合GB/T23348-2009《缓释肥料》国家标准，养分释放期为2个月。经平板法检测，有效活菌数为0.49亿/g。
实施例2
菌液配制：将1000亿/g市场采购的商品枯草芽孢杆菌粉：工艺水：氨基酸(市场采购的商品原料)按1：4：5配制成菌液，活菌浓度为100亿/g，用前加热至40-60℃，为流动良好的液体。
在聚氨酯包膜尿素转鼓出料端1米处，将上述菌液喷涂于包膜尿素料床上，流量5公斤/吨包膜尿素，随着料床转动，菌液分散均匀，水分蒸发后，再涂布油性防结块剂，流量1公斤/吨包膜尿素，形成生物菌剂增效缓释尿素。
该聚氨酯包膜缓释尿素养分释放期为2个月，有效活菌数为0.48亿/g。
实施例3
菌液配制：将100亿/g市场采购的商品酵母菌粉：工艺水：葡萄糖按1：3：1配制成菌液，活菌浓度为20亿/g，用前加热至40-60℃，为流动良好的液体。
在聚氨酯包膜尿素转鼓出料端1米处，将上述菌液喷涂于包膜尿素料床上，流量10公斤/吨包膜尿素，随着料床转动，菌液分散均匀，水分蒸发后，再涂布水性防结块剂，流量2公斤/吨包膜尿素，形成生物菌剂增效缓释尿素。
该聚氨酯包膜缓释尿素养分释放期为2个月，有效活菌数为0.19亿/g。
实施例4
菌液配制：将1000亿/g市场采购的商品枯草芽孢杆菌粉：工艺水：葡萄糖按1：4：5配制成菌液，活菌浓度为100亿/g，用前加热至40-60℃，为流动良好的液体。
在底喷流化床(底喷流化床为倒锥形喷塔，利用气流将化肥颗粒吹动呈流化状态，同时利用气流实现树脂液的涂布与固化)工艺聚烯烃包膜尿素生产结束时，将上述菌液喷涂于流化状态的包膜尿素料床上，喷涂量7.5公斤/吨包膜尿素，在气流的作用下，水分蒸发菌液快速干燥固化，再涂布水性防结块剂，流量1公斤/吨包膜尿素，形成生物菌剂增效缓释尿素。
该聚烯烃包膜缓释尿素养分释放期为3个月，有效活菌数为0.70亿/g。
实施例5
菌液配制：将1000亿/g市场采购的商品枯草芽孢杆菌粉：100亿/g市场采购的商品酵母菌粉：工艺水：黄腐酸(市场采购的商品原料)按1：1：5：3配制成菌液，活菌浓度为110亿/g，用前加热至40-60℃，为流动良好的液体。
在聚氨酯包膜尿素转鼓出料端1米处，将上述菌液喷涂于包膜尿素料床上，流量5公斤/吨包膜尿素，随着料床转动，菌液分散均匀，水分蒸发后，再涂布油性防结块剂，流量1公斤/吨包膜尿素，形成生物菌剂增效缓释尿素。
该聚氨酯包膜缓释尿素养分释放期为2个月，有效活菌数为0.54亿/g。
实施例6
菌液配制：将1000亿/g市场采购的商品枯草芽孢杆菌粉：工艺水：黄腐酸：胺新酯按1：4：4.5：0.5配制成菌液(胺新酯，简称DA-7是己酸二乙氨基乙醇酯DA-6的升级产品，是市场采购的商品原料)，活菌浓度为100亿/g，用前加热至40-60℃，为流动良好的液体。
在聚氨酯包膜尿素转鼓出料端1米处，将上述菌液喷涂于包膜尿素料床上，流量5公斤/吨包膜尿素，随着料床转动，菌液分散均匀，水分蒸发后，再涂布油性防结块剂，流量1公斤/吨包膜尿素，形成生物菌剂增效缓释尿素。
该聚氨酯包膜缓释尿素养分释放期为2个月，有效活菌数为0.48亿/g。
实施例7
菌液配制：将1000亿/g市场采购的商品枯草芽孢杆菌粉：工艺水：白糖：氨基酸按1：4：3：2配制成菌液，活菌浓度为100亿/g，用前加热至40-60℃，为流动良好的液体。
在聚氨酯包膜15-15-15复合肥转鼓出料端1米处，将上述菌液喷涂于包膜复合肥料床上，流量5公斤/吨包膜复合肥，随着料床转动，菌液分散均匀，水分蒸发后，再涂布油性防结块剂，流量1公斤/吨包膜复合肥，形成生物菌剂增效15-15-15缓释复合肥。
该聚氨酯包膜15-15-15缓释复合肥养分释放期为3个月(以氮计)，有效活菌数为0.47亿/g。

Claims (10)

1.一种生物菌剂增效缓释肥料，由颗粒缓释化肥核芯和外涂层组成，其特征在于：所述外涂层为双层结构，内层为菌液涂层，外层为防结块剂涂层，所述菌液涂层中含有微生物菌剂和有机添加剂，所述微生物菌剂为植物益生菌，包括芽孢杆菌、固氮菌、酵母菌、乳酸菌、木霉菌、光合菌或放线菌中的一种或两种以上任意比例的混合；所述有机添加剂为葡萄糖、氨基酸、黄腐酸、海藻酸、γ-聚谷氨酸、复硝酚钠、己酸二乙氨基乙醇酯、胺新酯、α-萘乙酸钠、芸苔素内酯或吲哚丁酸中的一种或两种以上任意比例的混合。
2.根据权利要求1所述的生物菌剂增效缓释肥料，其特征在于：所述颗粒缓释化肥核芯中的颗粒缓释化肥为树脂包膜尿素、硫磺包裹尿素、硫磺+树脂包裹尿素、树脂包膜复合肥或硫磺+树脂包裹复合肥。
3.根据权利要求2所述的生物菌剂增效缓释肥料，其特征在于：所述菌液涂层中有机添加剂的比例为5-80％或10～60％，余下部分为微生物菌剂；所述菌液涂层的涂布量为所述颗粒缓释化肥质量的0.1～2.0％或0.2～1.0％。
4.根据权利要求3所述的生物菌剂增效缓释肥料，其特征在于：所述菌液涂层中的有效活菌浓度为0.1～10.0亿/克肥或0.2～2.0亿/克肥。
5.根据权利要求1所述的生物菌剂增效缓释肥料，其特征在于：所述防结块剂涂层为油性防结块剂或者是水溶性防结块剂。
6.根据权利要求5所述的生物菌剂增效缓释肥料，其特征在于：所述防结块剂涂层的涂布量为所述颗粒缓释化肥核芯质量的0.1～0.2％。
7.权利要求1-6中任一项所述生物菌剂增效缓释肥料的制备方法，其步骤如下：
(1)菌液制备
将微生物扩培发酵过程中的原菌液，或者是微生物原菌液经载体吸附所获得的固体菌粉与工艺水配制而成的菌粉溶液，与有机添加剂配制成可流动的菌液，用前加热至40-60℃；
(2)生物菌剂增效缓释肥料的制备
在缓释肥料生产的末端，利用缓释肥料生产设备本身，将步骤(1)中制备的菌液涂布于颗粒缓释化肥表面，干燥后，再涂布防结块剂，从而获得生物菌剂增效缓释肥料。
8.根据权利要求7所述的生物菌剂增效缓释肥料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述菌液中，菌液涂层中有机添加剂的比例为5-80％或10～60％，余下部分为微生物菌剂。
9.根据权利要求8所述的生物菌剂增效缓释肥料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述微生物菌剂为植物益生菌，包括芽孢杆菌、固氮菌、酵母菌、乳酸菌、木霉菌、光合菌或放线菌中的一种或两种以上任意比例的混合，步骤(1)中所述有机添加剂为葡萄糖、氨基酸、黄腐酸、海藻酸、γ-聚谷氨酸、复硝酚钠、己酸二乙氨基乙醇酯、胺新酯、α-萘乙酸钠、芸苔素内酯或吲哚丁酸中的一种或两种以上任意比例的混合。
10.根据权利要求9所述的生物菌剂增效缓释肥料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，菌液在配制过程中处于常温状态；步骤(2)中，缓释肥料生产为转鼓工艺，在转鼓末端，菌液随着转鼓的转动分散均匀，菌液快速干燥固化；或者，步骤(2)中，缓释肥料生产为底喷流化床工艺，当树脂涂层工艺结束时，向底喷流化床中喷入步骤(1)中的菌液，在气流带动之下，菌液快速干燥固化；步骤(2)中所述颗粒缓释化肥为树脂包膜尿素、硫磺包裹尿素、硫磺+树脂包裹尿素、树脂包膜复合肥或硫磺+树脂包裹复合肥；所述菌液涂层中有机添加剂的比例为5-80％或10～60％；所述菌液涂层的涂布量为所述颗粒缓释化肥质量的0.1～2.0％或0.2～1.0％；所述菌液涂层中的有效活菌浓度为0.1～10.0亿/克肥或0.2～2.0亿/克肥。
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