CN111646847A - 一种胶囊型微生物浓集肥料及其制备方法 - Google Patents

一种胶囊型微生物浓集肥料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及微生物肥料的领域，公开了一种胶囊型微生物浓集肥料及其制备方法。包括如下制备过程：（1）将有益微生物菌泥、细菌浓集剂加入到水搅拌均匀，静置后离心去掉上清液，制得芯材菌泥；（2）将壳聚糖、聚乙烯醇加入醋酸水溶液中搅拌均匀，制得壳聚糖胶液；（3）将壳聚糖胶液喷涂在芯材菌泥表面进行包膜，热风干燥，即可得到胶囊型微生物浓集肥料。本发明制得的胶囊型生物浓集肥料与普通胶囊型生物肥料相比，通过使用细菌浓集剂对有益微生物进行浓集后作为芯材，然后使用生物可降解材料的壁材进行包覆形成胶囊化结构，在应用中当壁材破裂，有益微生物聚集在浓集剂周围缓慢扩散出去，从而达到长效缓释的作用。

Description

一种胶囊型微生物浓集肥料及其制备方法
技术领域
本发明涉及微生物肥料领域，公开了一种胶囊型微生物浓集肥料及其制备方法。
背景技术
微生物肥料又称生物肥料、接种剂或菌肥等，是指以微生物的生命活动为核心，使农作物获得特定的肥料效应的一类肥料制品。微生物肥料和微肥有本质的区别：前者是活的生命，而后者是矿质元素。微生物资源丰富，种类和功能繁多，可以开发成不同功能、不同用途的肥料。而且微生物菌株可以经过人工选育并不断纯化、复壮以提高其活力，特别是随着生物技术的进一步发展，通过基因工程方法获得所需的菌株已成为可能。微生物肥料因其优异性能而广受关注。
微生物肥料的种类很多，按微生物种类可分为五大类：①细菌类肥料；②放线菌类肥料；③真菌类肥料；④藻类肥料；⑤复合型微生物肥料，即肥料由两种以上微生物按一定比例组合形成。按照成品剂型分为液剂、粉剂和颗粒三种剂型；其中，液体类即将菌种投放到无菌罐中进行工业深层发酵而成，其中活菌的含量将直接影响到肥料的应用效果。粉剂类是由液体微生物肥料和草炭土等载体混合均匀而产生的，它具有运输方便、含菌量高、增产效果明显的特点。颗粒类是液体微生物肥料经过造粒设备进行喷雾、造粒、低温烘干而产生的，具有运输方便、施用简便、保质期长的优点。
微生物肥料的功效是一种综合性作用，一般不直接为农作物提供营养元素，主要起间接营养的作用，归纳起来主要有如下几方面：增进土壤肥力、改良土壤结构、刺激作物生长、改善作物品质、增强植物抗病(虫)和抗逆性等。但在生产使用过程中却还存在许多问题，由于微生物在应用过程中直接裸露在土壤中，很容易受到环境因素、气候条件的影响，如土壤温度、湿度、pH、土壤中生物种群、光照等因素，致使微生物肥料持续性差、活菌存活期短、产品性能不稳定等问题，进而大大影响微生物肥料的推广和应用。胶囊化技术是一种保护技术，主要用于将易受环境影响的材料通过胶囊化包覆，从而避免环境对其的影响，因此，胶囊微生物肥料成为一种新型肥料而受到关注。
中国发明专利申请号200910237872.9公开了一种胶囊型微生物肥料及制备方法，属微生物工程与植物营养技术领域。该胶囊型微生物肥料是以环境友好型和生物可降解型物质为壁材，以有益微生物为芯材，采用锐孔-凝固浴法对有益微生物进行胶囊化；环境友好型和生物可降解型壁材为海藻酸钙、羧甲基纤维素钠和膨润土；有益微生物为植生拉乌尔菌、产酸克雷伯氏菌、阴沟肠杆菌、枯草芽孢杆菌。
中国发明专利申请号201610285149.8公开了一种微生物肥料及其制备方法，其中微生物肥料是微胶囊微生物肥料，包括囊壁和囊心，所述囊心包含如下组分，其含量为重量份计：中微量元素5~8份；有机质5~8份；膨润土20~30份；中药渣10份；生物菌3份；囊壁的材质由壳聚糖制成。制备方法包括制备有机载体，然后制备菌浓缩液，然后制备初步肥料，然后形成微生物肥料颗粒，最后制成微胶囊微生物肥料的步骤。
根据上述，现有的微生物肥料存在持续性差、活菌存活期短、产品性能不稳定等问题，而现有方案中的胶囊型微生物肥料难以实现长效稳定的释放的效果，本发明提出了一种胶囊型微生物浓集肥料及其制备方法，可有效解决上述技术问题。
发明内容
目前应用较广的微生物肥料存在持续性差、活菌存活期短、产品性能不稳定等问题，而利用胶囊化技术制得的胶囊型微生物肥料难以实现长效稳定释放的效果。
本发明通过以下技术方案达到上述目的：
一种胶囊型微生物浓集肥料的制备方法，制备的具体过程为：
（1）先将有益微生物菌泥加入到水中搅拌分散，然后加入细菌浓集剂并搅拌均匀，再静置处理，最后离心后去掉上清液，制得芯材菌泥；
（2）先将壳聚糖加入醋酸水溶液中，搅拌溶解得到壳聚糖溶液，然后加入聚乙烯醇，搅拌均匀，制得壳聚糖胶液；
（3）将步骤（1）制得的芯材菌泥送入包膜机中，然后喷涂步骤（2）制得的壳聚糖胶液，再采用热风进行干燥，即可得到胶囊型微生物浓集肥料。
微生物肥料中，有益微生物菌种的选择是关键。在用于微生物肥料的有益菌种中，枯草芽孢杆菌的使用较为广泛。枯草芽孢杆菌作用于作物或土壤时．能够在作物根际或体内定殖，并起到特定肥料效应。枯草芽孢杆菌制得的微生物肥料在能够培肥地力，提高化肥利用率，抑制农作物对硝态氮、重金属、农药的吸收，净化和修复土壤，降低农作物病害发生，促进农作物秸秆和城市垃圾的腐熟利用，保护环境，在提高农作物产品品质和食品安全等方面表现出了不可替代的作用。作为本发明的优选，步骤（1）所述有益微生物菌泥为枯草芽孢杆菌菌泥。
羟基磷灰石是一种新型的环境功能性材料，是一种具有良好生物相容性的材料，有着较大的比表面积和有效的表面活性，因此具有良好的吸附作用，作用广泛。研究表面，羟基磷灰石对细菌有着明显的吸附作用，因此可以起到细菌浓集作用，确保微生物肥料中有益菌种的数量。作为本发明的优选，步骤（1）所述细菌浓集剂为羟基磷灰石。
作为本发明的优选，步骤（1）所述静置处理的时间为24~26h。
本发明通过使用细菌浓集剂对有益微生物进行浓集后作为芯材细菌浓集剂可以提高有益微生物的浓集，使更多的有益微生物被包覆，同时细菌浓集剂也作为微生物缓释剂，在壁材破裂后，微生物总是聚集在浓集剂周围缓慢扩散出去，从而达到长效缓释的作用，得到具有缓释作用的微生物肥料芯材。作为本发明的优选，步骤（1）所述各原料配比为，按重量份计，有益微生物菌泥2~6重量份、水30~50重量份、细菌浓集剂1~3重量份。
作为本发明的优选，步骤（2）所述醋酸水溶液是冰醋酸和水混合而成。
作为本发明的进一步优选，所述醋酸水溶液的各原料配比为，按重量份计，冰醋酸3~8重量份、水20~40重量份。
本发明以壳聚糖、醋酸水溶液和聚乙烯醇混合均匀得到的壳聚糖胶液作为壁材液。壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物，具有良好的抑菌性、保湿型和成膜性，还可作为土壤改良剂、降解性地膜、植物生长调节剂、壳聚糖种子包衣剂和抑菌剂等；另外，聚乙烯醇同样具有成膜特性。研究表面，以壳聚糖、聚乙烯醇为原料的复合膜不仅成膜性好，而且对环境无污染、易降解，在微胶囊型生物肥料上具有重要的应用价值。作为本发明的优选，步骤（2）所述各原料配比为，按重量份计，壳聚糖3~8重量份、醋酸水溶液23~48重量份、聚乙烯醇1~3重量份。
作为本发明的优选，步骤（3）所述热风进行干燥的温度为50~60℃。
本发明将壳聚糖胶液喷涂在芯材菌泥成膜，以有益微生物为芯材、细菌浓集剂为芯材混合剂、生物可降解材料为壁材，使用壁材进行包覆形成胶囊化结构的微生物肥料，在实际应用中，当壁材在土壤中被降解而破裂后，微生物聚集在浓集剂周围缓慢扩散出去，从而达到长效缓释的作用。作为本发明的优选，步骤（3）所述各原料配比为，按重量份计，芯材菌泥50~60重量份、壳聚糖胶液35~55重量份。
由上述方法制备得到的一种胶囊型微生物浓集肥料，其不但有着良好的有益微生物的浓集，而且可以达到长效缓释的作用。通过测试，制备的胶囊型微生物浓集肥料进行农用微生物菌剂测试的有效活菌数可达0.85~0.9亿//g。
本发明提供的一种胶囊型微生物浓集肥料及其制备方法，将有益微生物菌泥加入到水中分散后加入细菌浓集剂，搅拌均匀后静置后离心后去掉上清液即得到芯材菌泥；将壳聚糖加入醋酸水溶液中，搅拌溶解后得到壳聚糖溶液，再加入聚乙烯醇，搅拌均匀后得到壳聚糖胶液；将芯材菌泥送入包膜机中喷涂壳聚糖胶液，然后采用热风进行干燥，即可。
本发明提供了一种胶囊型微生物浓集肥料及其制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、提出了使用细菌浓集剂和有益微生物为芯材、壳聚糖胶液为壁材制备胶囊型微生物浓集肥料的方法。
2、以有益微生物为芯材，细菌浓集剂为芯材混合剂，壳聚糖胶液为壁材，通过使用细菌浓集剂对有益微生物进行浓集后作为芯材，然后使用生物可降解材料的壁材进行包覆，形成胶囊化结构的胶囊型微生物浓集肥料。
3、本发明使用的细菌浓集剂可以提高有益微生物的浓集，使更多的有益微生物被包覆，同时细菌浓集剂也作为微生物缓释剂，在壁材破裂后，微生物总是聚集在浓集剂周围缓慢扩散出去，从而达到长效缓释的作用，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）先将有益微生物菌泥加入到水中搅拌分散，然后加入细菌浓集剂并搅拌均匀，再静置处理，最后离心后去掉上清液，制得芯材菌泥；有益微生物菌泥为枯草芽孢杆菌菌泥；细菌浓集剂为羟基磷灰石；静置处理的时间为25h；
各原料配比为，按重量份计，有益微生物菌泥5重量份、水38重量份、细菌浓集剂2重量份；
（2）先将壳聚糖加入醋酸水溶液中，搅拌溶解得到壳聚糖溶液，然后加入聚乙烯醇，搅拌均匀，制得壳聚糖胶液；醋酸水溶液是冰醋酸和水混合而成；醋酸水溶液的各原料配比为，按重量份计，冰醋酸5重量份、水28重量份；
各原料配比为，按重量份计，壳聚糖5重量份、醋酸水溶液33重量份、聚乙烯醇2重量份；
（3）将步骤（1）制得的芯材菌泥送入包膜机中，然后喷涂步骤（2）制得的壳聚糖胶液，再采用热风进行干燥，即可得到胶囊型微生物浓集肥料；热风进行干燥的温度为56℃；
各原料配比为，按重量份计，芯材菌泥56重量份、壳聚糖胶液44重量份。
实施例1制得的胶囊型微生物浓集肥料，其进行农用微生物菌剂测试的有效活菌数如表1所示。
实施例2
（1）先将有益微生物菌泥加入到水中搅拌分散，然后加入细菌浓集剂并搅拌均匀，再静置处理，最后离心后去掉上清液，制得芯材菌泥；有益微生物菌泥为枯草芽孢杆菌菌泥；细菌浓集剂为羟基磷灰石；静置处理的时间为24.5h；
各原料配比为，按重量份计，有益微生物菌泥3重量份、水45重量份、细菌浓集剂1.5重量份；
（2）先将壳聚糖加入醋酸水溶液中，搅拌溶解得到壳聚糖溶液，然后加入聚乙烯醇，搅拌均匀，制得壳聚糖胶液；醋酸水溶液是冰醋酸和水混合而成；醋酸水溶液的各原料配比为，按重量份计，冰醋酸4重量份、水35重量份；
各原料配比为，按重量份计，壳聚糖4重量份、醋酸水溶液44重量份、聚乙烯醇1.5重量份；
（3）将步骤（1）制得的芯材菌泥送入包膜机中，然后喷涂步骤（2）制得的壳聚糖胶液，再采用热风进行干燥，即可得到胶囊型微生物浓集肥料；热风进行干燥的温度为52℃；
各原料配比为，按重量份计，芯材菌泥52重量份、壳聚糖胶液53重量份。
实施例2制得的胶囊型微生物浓集肥料，其进行农用微生物菌剂测试的有效活菌数如表1所示。
实施例3
（1）先将有益微生物菌泥加入到水中搅拌分散，然后加入细菌浓集剂并搅拌均匀，再静置处理，最后离心后去掉上清液，制得芯材菌泥；有益微生物菌泥为枯草芽孢杆菌菌泥；细菌浓集剂为羟基磷灰石；静置处理的时间为25.5h；
各原料配比为，按重量份计，有益微生物菌泥5重量份、水35量份、细菌浓集剂2.5重量份；
（2）先将壳聚糖加入醋酸水溶液中，搅拌溶解得到壳聚糖溶液，然后加入聚乙烯醇，搅拌均匀，制得壳聚糖胶液；醋酸水溶液是冰醋酸和水混合而成；醋酸水溶液的各原料配比为，按重量份计，冰醋酸7重量份、水20重量份；
各原料配比为，按重量份计，壳聚糖7重量份、醋酸水溶液28重量份、聚乙烯醇2.5重量份；
（3）将步骤（1）制得的芯材菌泥送入包膜机中，然后喷涂步骤（2）制得的壳聚糖胶液，再采用热风进行干燥，即可得到胶囊型微生物浓集肥料；热风进行干燥的温度为58℃；
各原料配比为，按重量份计，芯材菌泥58重量份、壳聚糖胶液38重量份。
实施例3制得的胶囊型微生物浓集肥料，其进行农用微生物菌剂测试的有效活菌数如表1所示。
实施例4
（1）先将有益微生物菌泥加入到水中搅拌分散，然后加入细菌浓集剂并搅拌均匀，再静置处理，最后离心后去掉上清液，制得芯材菌泥；有益微生物菌泥为枯草芽孢杆菌菌泥；细菌浓集剂为羟基磷灰石；静置处理的时间为24h；
各原料配比为，按重量份计，有益微生物菌泥2重量份、水50重量份、细菌浓集剂1重量份；
（2）先将壳聚糖加入醋酸水溶液中，搅拌溶解得到壳聚糖溶液，然后加入聚乙烯醇，搅拌均匀，制得壳聚糖胶液；醋酸水溶液是冰醋酸和水混合而成；醋酸水溶液的各原料配比为，按重量份计，冰醋酸3重量份、水40重量份；
各原料配比为，按重量份计，壳聚糖3重量份、醋酸水溶液48重量份、聚乙烯醇1重量份；
（3）将步骤（1）制得的芯材菌泥送入包膜机中，然后喷涂步骤（2）制得的壳聚糖胶液，再采用热风进行干燥，即可得到胶囊型微生物浓集肥料；热风进行干燥的温度为50℃；
各原料配比为，按重量份计，芯材菌泥50重量份、壳聚糖胶液55重量份。
实施例6制得的胶囊型微生物浓集肥料，其进行农用微生物菌剂测试的有效活菌数如表1所示。
实施例5
（1）先将有益微生物菌泥加入到水中搅拌分散，然后加入细菌浓集剂并搅拌均匀，再静置处理，最后离心后去掉上清液，制得芯材菌泥；有益微生物菌泥为枯草芽孢杆菌菌泥；细菌浓集剂为羟基磷灰石；静置处理的时间为26h；
各原料配比为，按重量份计，有益微生物菌泥6重量份、水30重量份、细菌浓集3重量份；
（2）先将壳聚糖加入醋酸水溶液中，搅拌溶解得到壳聚糖溶液，然后加入聚乙烯醇，搅拌均匀，制得壳聚糖胶液；醋酸水溶液是冰醋酸和水混合而成；醋酸水溶液的各原料配比为，按重量份计，冰醋酸8重量份、水20重量份；
各原料配比为，按重量份计，壳聚糖8重量份、醋酸水溶液23重量份、聚乙烯醇3重量份；
（3）将步骤（1）制得的芯材菌泥送入包膜机中，然后喷涂步骤（2）制得的壳聚糖胶液，再采用热风进行干燥，即可得到胶囊型微生物浓集肥料；热风进行干燥的温度为60℃；
各原料配比为，按重量份计，芯材菌泥60重量份、壳聚糖胶液35重量份。
实施例5制得的胶囊型微生物浓集肥料，其进行农用微生物菌剂测试的有效活菌数如表1所示。
实施例6
（1）先将有益微生物菌泥加入到水中搅拌分散，然后加入细菌浓集剂并搅拌均匀，再静置处理，最后离心后去掉上清液，制得芯材菌泥；有益微生物菌泥为枯草芽孢杆菌菌泥；细菌浓集剂为羟基磷灰石；静置处理的时间为25h；
各原料配比为，按重量份计，有益微生物菌泥2重量份、水30重量份、细菌浓集剂3重量份；
（2）先将壳聚糖加入醋酸水溶液中，搅拌溶解得到壳聚糖溶液，然后加入聚乙烯醇，搅拌均匀，制得壳聚糖胶液；醋酸水溶液是冰醋酸和水混合而成；醋酸水溶液的各原料配比为，按重量份计，冰醋酸5重量份、水30重量份；
各原料配比为，按重量份计，壳聚糖5.5重量份、醋酸水溶液36重量份、聚乙烯醇2重量份；
（3）将步骤（1）制得的芯材菌泥送入包膜机中，然后喷涂步骤（2）制得的壳聚糖胶液，再采用热风进行干燥，即可得到胶囊型微生物浓集肥料；热风进行干燥的温度为55℃；
各原料配比为，按重量份计，芯材菌泥55重量份、壳聚糖胶液45重量份。
实施例6制得的胶囊型微生物浓集肥料，其进行农用微生物菌剂测试的有效活菌数如表1所示。
对比例1
对比例1没有添加细菌浓集剂，其他制备条件与实施例6相同，制得的胶囊型微生物肥料，其进行农用微生物菌剂测试的有效活菌数如表1所示。
上述性能指标的测试方法为：
有效活菌数：测试方法参考GB 20287-2006《农用微生物菌剂》的方法进行测定。将实施例和对比例制备的肥料各10g加入带玻璃珠的100mL无菌水中，静置20min，在旋转式摇床上200r/min充分振荡30min，即得到1×101稀释度的菌悬液。再用无菌移液管取5.0mL上述菌悬液加入到装有45mL无菌水的三角瓶中，充分振荡摇匀，得到1×102稀释度的菌悬液，依此方法制成1×103、1×104、1×105等等稀释度的菌悬液（每个稀释度应更换无菌移液管），选择适宜的5个连续稀释度，用无菌移液管分别吸取不同稀释度的菌悬液1mL加到已准备好的盛有9.0mL的无菌培养基的螺口试管中，每一稀释度重复接5支试管，同时用无菌培养液作对照。接种后立即拧紧塑料帽并摇匀，将接种好的试管放到适宜的条件下培养。根据各稀释系列试管中有无待测微生物生长或其生理反应的正或负得出数量指标，并在相应的MPN统计表中查出近似值，即可计算出待测样品的有效活菌数，以亿个/g表示，计算方法为： 1g样品中的有效活菌数=菌数近似值×数量指标第一位的稀释倍数。
由表1可见：本发明的微生物浓集肥料达到了农用微生物菌剂的标准，并且有效活菌数为0.85~0.9亿/g，大于对比例1的0.54亿/g，说明通过细菌浓集剂可以提高有益微生物的浓集，使更多的有益微生物被包覆。
表1：
Figure 432278DEST_PATH_IMAGE002

Claims (10)

1.一种胶囊型微生物浓集肥料的制备方法，其特征在于，制备的具体过程为：
（1）先将有益微生物菌泥加入到水中搅拌分散，然后加入细菌浓集剂并搅拌均匀，再静置处理，最后离心后去掉上清液，制得芯材菌泥；
（2）先将壳聚糖加入醋酸水溶液中，搅拌溶解得到壳聚糖溶液，然后加入聚乙烯醇，搅拌均匀，制得壳聚糖胶液；
（3）将步骤（1）制得的芯材菌泥送入包膜机中，然后喷涂步骤（2）制得的壳聚糖胶液，再采用热风进行干燥，即可得到胶囊型微生物浓集肥料。
2.根据权利要求1所述一种胶囊型微生物浓集肥料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述有益微生物菌泥为枯草芽孢杆菌菌泥。
3.根据权利要求1所述一种胶囊型微生物浓集肥料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述细菌浓集剂为羟基磷灰石。
4.根据权利要求1所述一种胶囊型微生物浓集肥料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述静置处理的时间为24~26h。
5.根据权利要求1所述一种胶囊型微生物浓集肥料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述各原料配比为，按重量份计，有益微生物菌泥2~6重量份、水30~50重量份、细菌浓集剂1~3重量份。
6.根据权利要求1所述一种胶囊型微生物浓集肥料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述醋酸水溶液是冰醋酸和水混合而成；所述醋酸水溶液的各原料配比为，按重量份计，冰醋酸3~8重量份、水20~40重量份。
7.根据权利要求1所述一种胶囊型微生物浓集肥料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述各原料配比为，按重量份计，壳聚糖3~8重量份、醋酸水溶液23~48重量份、聚乙烯醇1~3重量份。
8.根据权利要求1所述一种胶囊型微生物浓集肥料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述热风进行干燥的温度为50~60℃。
9.根据权利要求1所述一种胶囊型微生物浓集肥料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述各原料配比为，按重量份计，芯材菌泥50~60重量份、壳聚糖胶液35~55重量份。
10.权利要求1~9任一项所述方法制备得到的一种胶囊型微生物浓集肥料。
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