CN113265254B - 一种含有微生物的微胶囊型土壤改良剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种含有微生物的微胶囊型土壤改良剂及其制备方法和应用，属于生物肥料技术领域。所述微胶囊型土壤改良剂包括三维网状结构的胶囊外衣和包裹在所述胶囊外衣内的微生物；本发明以γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠作为胶囊外衣原料，并经过严格质量配比，制备的三维网状结构将土壤益生菌包埋起来，有效保护益生菌免受暴晒、水淹等恶劣自然环境的破坏，提高益生菌在土壤中的存活率和生物活性。同时本发明还将包括腐殖酸钾在内的有机肥料与微生物混合一同包埋在胶囊外衣内，形成的土壤改良剂不仅发挥微生物的土壤改良作用，改善土壤团粒，而且达到肥料缓释作用，提高肥料利用率，从而促进作物生长速度和产量的提高。

Description

一种含有微生物的微胶囊型土壤改良剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于生物肥料技术领域，具体涉及一种含有微生物的微胶囊型土壤改良剂及其制备方法和应用。
背景技术
中国是一个农业大国，也是一个人口大国，农业是国民经济的基础。化学肥料的大量施用不仅浪费资源和能源，使农业生产环境遭受污染，对资源环境造成胁迫，对人类健康造成威胁，同时连年持续大量施肥，造成土壤次生盐渍化、土壤酸化、土壤板结、土壤团粒结构减少等土壤结构恶化，土壤微生态结构恶化，从高肥力的“细菌型”向低肥力的或病害的“真菌型”结构转化，造成作物病害频发，影响作物品质，甚至减产或绝收。
目前，研究开发能够满足作物生长需求，改善土壤结构，减少土壤养分损失，提质增效的微生物改良剂是未来发展的研究方向，又满足当前中国农业发展的现状。微生物改良剂是以具有有益微生物为主体，并添加对生态环境友好的植物生长营养物质，使之在改善土壤团粒体结构的同时，增加土壤养分并促进作物生长，以增产增收。将微生物直接施入土壤中，虽然短期内能改善土壤团粒结构，增加土壤养分，但长期效果并不理想，可能原因是微生物受暴晒、水淹等恶劣自然环境的影响，降低了微生物在土壤中的存活率，从而降低了微生物肥料的利用效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含有微生物的微胶囊型土壤改良剂及其制备方法和应用，本发明将微生物有效成分包裹至三维网状结构的外壳，使其可以使有微生物免受环境的破坏，提高微生物在土壤中的存活率。
本发明提供了一种含有微生物的微胶囊型土壤改良剂，包括三维网状结构的胶囊外衣和包裹在所述胶囊外衣内的微生物；
所述胶囊外衣包括以下质量份的组分：γ聚谷氨酸3～5份、环氧化淀粉2～3份和羧甲基纤维素钠2～3份；
所述胶囊外衣的质量占所述微胶囊型土壤改良剂的30％～50％。
优选的，所述微生物包括以下微生物的菌体或发酵液：巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)。
优选的，所述微生物的总活菌浓度不低于1.5×109CFU/mL；
所述巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的发酵液的体积比为1～5：1～5:1～5。
优选的，所述胶囊外衣包括以下质量份的组分：γ聚谷氨酸4份、环氧化淀粉2.5份和羧甲基纤维素钠2.5份。
优选的，所述微胶囊型土壤改良剂还包括有机肥料；
所述有机肥料与所述微生物一同包裹在所述胶囊外衣内。
优选的，所述有机肥料包括黄腐酸钾；
所述黄腐酸钾的质量占所述微胶囊型土壤改良剂总质量的12％～18％。本发明提供了所述微胶囊型土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠与水混合，得到胶囊外衣溶液；
2)将含微生物的溶液滴加至所述胶囊外衣溶液中，固化，冷冻干燥，得到微胶囊型土壤改良剂。
优选的，所述微生物为巨大芽孢杆菌的菌体、枯草芽孢杆菌的菌体和地衣芽孢杆菌的菌体的混合液时，所述微生物的总活菌浓度为1.5×109～3.0×109CFU/mL；
所述微生物为巨大芽孢杆菌的发酵液、枯草芽孢杆菌的发酵液和地衣芽孢杆菌的发酵液的混合液时，所述巨大芽孢杆菌的发酵液、枯草芽孢杆菌的发酵液和地衣芽孢杆菌的发酵液均为菌种培养至对数期时收集的发酵液。
优选的，所述有机肥料与微生物混合一同滴入胶囊外衣溶液中。
本发明所述微胶囊型土壤改良剂或所述制备方法制备的微胶囊型土壤改良剂在农作物种植中应用。
本发明提供的含有微生物的微胶囊型土壤改良剂，包括三维网状结构的胶囊外衣和包裹在所述胶囊外衣内的微生物，本发明以γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠作为胶囊外衣原料，并经过严格质量配比，制备的三维网状结构将土壤益生菌包埋起来，有效保护益生菌免受暴晒、水淹等恶劣自然环境的破坏，直达土壤作用位置，并提高益生菌在土壤中的存活率和生物活性，从而发挥微生物的土壤改良作用，改善土壤团粒，促进作物生长速度和产量的提高。
进一步的，本发明提供的微胶囊型土壤改良剂还包括黄腐酸钾。所述黄腐酸钾与微生物一同包埋在胶囊外衣内，黄腐酸钾能有效补充钾肥，作物营养全面均衡，结合微胶囊技术，黄腐酸钾肥力不易流失，缓释充分释放土壤固化养分，提高肥料利用率。
附图说明
图1为本发明实施例中制备的微胶囊型土壤改良剂在pH值4.0条件下活菌数效果图；其中：CK为对照组；T1处理组为微胶囊外衣溶液中γ聚谷氨酸：环氧化淀粉：羧甲基纤维素钠＝5:3:3(质量比)；T2处理组为微胶囊外衣溶液中γ聚谷氨酸：环氧化淀粉：羧甲基纤维素钠＝5:2:3(质量比)；T3处理组为微胶囊外衣溶液中γ聚谷氨酸：环氧化淀粉：羧甲基纤维素钠＝3:2:2(质量比)；T4处理组为微胶囊外衣溶液中γ聚谷氨酸：环氧化淀粉：羧甲基纤维素钠＝2:1:3(质量比)；T5处理组为微胶囊外衣溶液中γ聚谷氨酸：环氧化淀粉：羧甲基纤维素钠＝3:2:1(质量比)；
图2为本发明实施例中制备的微胶囊型土壤改良剂在pH值10.0条件下活菌数效果图；其中：CK为对照组；T1处理组为微胶囊外衣溶液中γ聚谷氨酸：环氧化淀粉：羧甲基纤维素钠＝5:3:3(质量比)；T2处理组为微胶囊外衣溶液中γ聚谷氨酸：环氧化淀粉：羧甲基纤维素钠＝5:2:3(质量比)；T3处理组为微胶囊外衣溶液中γ聚谷氨酸：环氧化淀粉：羧甲基纤维素钠＝3:2:2(质量比)；T4处理组为微胶囊外衣溶液中γ聚谷氨酸：环氧化淀粉：羧甲基纤维素钠＝2:1:3(质量比)；T5处理组为微胶囊外衣溶液中γ聚谷氨酸：环氧化淀粉：羧甲基纤维素钠＝3:2:1(质量比)。
具体实施方式
本发明提供了一种含有微生物的微胶囊型土壤改良剂，包括三维网状结构的胶囊外衣和包裹在所述胶囊外衣内的微生物；
所述胶囊外衣包括以下质量份的组分：γ聚谷氨酸3～5份、环氧化淀粉2～3份和羧甲基纤维素钠2～3份；
所述胶囊外衣的质量占所述微胶囊型土壤改良剂的30％～50％。
在本发明中，所述微胶囊型土壤改良剂包括三维网状结构的胶囊外衣。所述胶囊外衣优选包括以下质量份的组分：γ聚谷氨酸4份、环氧化淀粉2.5份和羧甲基纤维素钠2.5份。在本发明实施例中，所述胶囊外衣的配方还包括γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠的质量比为5:3:3、5:2:3或3:2:2。并且实验证明，在相同pH值的环境下，质量比为5:3:3、5:2:3和3:2:2的方案明显优于质量比为2:1:3以及3:2:1的技术方案，这表明，本发明限定的γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠的质量比有利于形成合适孔径的网状结构胶囊外衣，从而提高微生物的存活率和生物活性。本发明对所述γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠的来源没有特殊限制，采用本领域所熟知的γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠的来源即可。在本发明实施例中，所述γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠分别购自国药集团化学试剂有限公司。
本发明对所述微生物的种类没有特殊限制，采用本领域所熟知的能够对土壤改善有益的微生物种类即可。在本发明实施例中，以巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的复配方案为例加以说明，所述微胶囊型土壤改良抑制剂的性能。本发明对所述微生物中各菌的配比关系不做具体限定，采用本领域所熟知的土壤有益微生物的配比方案即可。所述微生物优选菌体形态的微生物或以发酵液形态存在的微生物。在本发明实施例中，所述巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的活菌数比优选为1～2:1～2:1～2，更优选为1:1:1。所述巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的发酵液的体积比为1～5：1～5：1～5，更优选为1～3：1～3：1～3，最优选为1:1:1。本发明对所述微生物的来源不做具体限定，采用本领域所熟知的微生物的来源即可。所述微胶囊型土壤改良剂中，所述微生物的活菌密度为0.825×109～1.95×109CFU/g，更优选为1.5×109CFU/g。
在本发明中，所述胶囊外衣的质量优选占所述微胶囊型土壤改良剂的35％～45％，更优选为38％～42％，最优选为40％。
在本发明中所述微胶囊型土壤改良剂优选还包括有机肥料。本发明对所述有机肥料的种类没有特殊限制，采用本领域所熟知的有机肥料即可。所述有机肥料优选与所述微生物一同包裹在所述胶囊外衣中。所述有机肥料优选包括黄腐酸钾。所述黄腐酸钾的质量优选占所述微胶囊型土壤改良剂总质量的12％～18％，更优选为15％。
本发明提供了所述微胶囊型土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠与水混合，得到胶囊外衣溶液；
2)将含微生物的溶液滴加至所述胶囊外衣溶液中，固化，冷冻干燥，得到微胶囊型土壤改良剂。
本发明将γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠与水混合，得到胶囊外衣溶液。
在本发明中，所述γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠的总质量占水的质量优选为4.1％～6.2％，更优选为4.8％。得到胶囊外衣溶液后，本发明将含微生物的溶液滴加至所述胶囊外衣溶液中，固化，冷冻干燥，得到微胶囊型土壤改良剂。
在本发明中，所述微生物优选为巨大芽孢杆菌的菌体、枯草芽孢杆菌的菌体和地衣芽孢杆菌的菌体的混合液时，所述微生物的总活菌浓度优选为1.5×109～3.0×109CFU/mL，更优选为2.5×109CFU/mL。所述微生物为巨大芽孢杆菌的发酵液、枯草芽孢杆菌的发酵液和地衣芽孢杆菌的发酵液的混合液时，所述巨大芽孢杆菌的发酵液、枯草芽孢杆菌的发酵液和地衣芽孢杆菌的发酵液优选均为菌种培养至对数期时收集的发酵液。本发明对所述培养的方法没有特殊限制，采用本领域所熟知的培养方案即可。在本发明实施例中，所述培养优选为将所述巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌或地衣芽孢杆菌分别接种至LB培养基中，于36～38℃下pH为7.0～7.5下发酵培养至对数期。所述巨大芽孢杆菌的发酵液、枯草芽孢杆菌的发酵液和地衣芽孢杆菌的发酵液优选按照体积比1～2:1～2:1～2的比例混合，更优选为1:1:1。
在本发明中，所述滴加时，每滴液的体积优选为0.02～0.05ml，更优选为0.03ml。
在本发明中，当微胶囊型土壤改良剂还包括有机肥料时，所述有机肥料优选与微生物混合一同滴入所述胶囊外衣溶液中。每升微生物混合液中添加120～180g黄腐酸钾。
在本发明中，所述固化的温度优选为4～30℃，更优选为10～25℃，进一步优选为15～20℃，最优选为18℃。所述固化的时间优选为1～12h，更优选为3～10h，进一步优选为5～8h，最优选为7h。所述冷冻干燥的条件优选为真空度为60pa的条件下冷冻干燥18～36h，更优选为20～32h，最优选为25h。所述冷冻干燥后，优选还包括对所述冷冻干燥后的固体进行粉碎。所述粉碎后的固体的粒径优选为100～600μm，更优选为150～550μm，进一步优选为200～450μm，最优选为300μm。
本发明所述微胶囊型土壤改良剂或所述制备方法制备的微胶囊型土壤改良剂在农作物种植中应用。
本发明对所述微胶囊型土壤改良剂的施用方法没有特殊限制，采用本领域所熟知的施用方法即可。在本发明实施例中，所述微胶囊型土壤改良剂的施用量为28～32kg/亩，更优选为30kg/亩。
下面结合实施例对本发明提供的一种含有微生物的微胶囊型土壤改良剂及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种微胶囊型土壤改良剂的制备方法：
1.核心有效成分：
1)微生物培养：按现有技术将巨大芽孢杆菌培养至马铃薯葡萄糖琼脂培养基上于37℃、pH为7.0～7.5条件下发酵培养至对数生长期。
枯草芽孢杆菌培养至普通LB培养基中于37℃、pH为7.0～7.5条件下发酵培养至对数生长期。
地衣芽孢杆菌培养至普通LB培养基中于37℃、pH为7.0～7.5条件下发酵培养至对数生长期。
2)将上述获得各微生物发酵液按1：1：1比例混合，混合后和黄腐酸钾混合，混合比例为：每150g黄腐酸钾溶解于1升微生物发酵液中，得到混合液。
2.胶囊外衣溶液：
将γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠分别经水配制为相应的水溶液，而后将γ聚谷氨酸水溶液、环氧化淀粉水溶液和羧甲基纤维素钠水溶液混合搅拌均匀得到混合液；其中，γ聚谷氨酸水溶液中γ聚谷氨酸、环氧化淀粉水溶液中环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠水溶液中羧甲基纤维素钠的质量份数比为5:3:3(设置为处理组T1)。
3.将步骤1得到的混合液通过注射器滴加到上述步骤2的胶囊外衣溶液中，滴加完成后，于25℃固化10h，获得微胶囊，得到微胶囊；将上述获得微胶囊在真空冷冻干燥24h(真空度为60pa)后进行粉碎(颗粒度300μm)，即获得本发明所述的含有黄腐酸钾和益生菌的微胶囊，按照农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)测定初始微胶囊活菌数，取10g微胶囊菌剂按照梯度稀释法进行测定，T1试验组微胶囊菌剂活菌数为1.52×109CFU/g。将上述获得微胶囊进行电镜检测见其外观呈白色松散的颗粒，表面呈球型，直径为45.4±10.2μm，表面具有明显得三维网状结构；本实施例的微胶囊表面呈近球形，通过接触角测试仪测得本实施例的微胶囊在空气中对5μL水的静态接触角为155.4±0.2°，表明微胶囊具有优异的疏水性。将微胶囊在室温下于玻璃容器中放置80天，其表面对5μL水的静态接触角为154.8±0.7°，表明微胶囊具有十分稳定的疏水性。
同时，以上述实施例中核心有效成分为对照，对上述获得微胶囊以及对照组中益生菌活菌数的测定。
将上述实施例1制备的含有黄腐酸钾和益生菌(巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌)的微胶囊分别置于pH＝4.0的乙酸-乙酸钠缓冲液和pH＝10.0的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液，在37℃下，每24h对菌数进行测定，共测定7次，以总活菌数为1.8×109CFU/ml的混合菌悬液做未包埋菌对照，测定方法参照农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)，测定结果见下表1和表2，变化趋势见图1和图2。
测定结果表明，微胶囊的应用有效保证了益生菌在极端pH的环境下的存活率，符合农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)。
表1pH＝4.0条件下不同处理活菌数占初始菌数比例(％)
时间 0h 24h 48h 72h 96h 120h 144h 168h
对照组CK 100 6.71±1.27 5.31±0.79 4.85±1.26 3.72±0.69 0.52±0.13 0.48±0.09 0.43±0.16
处理组T1 100 89.27±1.28 76.84±2.24 61.25±2.46 49.42±1.58 48.31±1.39 43.38±1.24 41.25±0.98
表2pH＝10.0条件下不同处理活菌数占初始菌数比例(％)
时间 0h 24h 48h 72h 96h 120h 144h 168h
对照组CK 100 6.42±0.59 5.14±1.29 4.37±0.68 3.22±0.75 0.46±0.13 0.38±0.02 0.35±0.11
处理组T1 100 90.21±1.25 78.22±1.26 63.58±2.89 52.64±1.75 51.79±1.24 47.32±1.08 45.61±0.79
实施例2
一种微胶囊型土壤改良剂的制备方法
1.核心有效成分：
1)微生物培养：按现有技术将巨大芽孢杆菌培养至马铃薯葡萄糖琼脂培养基上于37℃、pH为7.0～7.5条件下发酵培养至对数生长期。
枯草芽孢杆菌培养至普通LB培养基中于37℃、pH为7.0～7.5条件下发酵培养至对数生长期。
地衣芽孢杆菌培养至普通LB培养基中于37℃、pH为7.0～7.5条件下发酵培养至对数生长期。
2)将上述获得各微生物发酵液按1：1：1比例混合，混合后和黄腐酸钾混合，混合比例为：每150g黄腐酸钾溶解于1升微生物发酵液中。
2.胶囊外衣溶液：
将γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠分别经水配制为相应的水溶液，而后将γ聚谷氨酸水溶液、环氧化淀粉水溶液和羧甲基纤维素钠水溶液混合搅拌均匀得到混合液；其中，γ聚谷氨酸水溶液中γ聚谷氨酸、环氧化淀粉水溶液中环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠水溶液中羧甲基纤维素钠的质量份数比为5:2:3(设置为处理组T2)。
3.将步骤1得到的混合液通过注射器滴加到上述步骤2的胶囊外衣溶液中，滴加完成后，于25℃固化10h，获得微胶囊，得到微胶囊；将上述获得微胶囊在真空冷冻干燥24h(真空度为60pa)后进行粉碎(颗粒度300μm)，即获得本发明所述的含有黄腐酸钾和益生菌的微胶囊，按照农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)测定初始微胶囊活菌数，取10g微胶囊菌剂按照梯度稀释法进行测定，T2试验组微胶囊菌剂活菌数为1.45×109CFU/g。
同时，以上述实施例中核心有效成分为对照，对上述获得微胶囊以及对照组中益生菌活菌数的测定。
将上述实施例2制备的含有黄腐酸钾和益生菌(巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌)的微胶囊分别置于pH＝4.0的乙酸-乙酸钠缓冲液和pH＝10.0的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液，在37℃下，每24h对菌数进行测定，共测定7次，以总活菌数为1.8×109CFU/ml的混合菌悬液做未包埋菌对照，测定方法参照农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)，测定结果见下表3和表4，变化趋势见图1和图2。
测定结果表明，微胶囊的应用有效保证了益生菌在极端pH的环境下的存活率，符合农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)。
表3pH＝4.0条件下不同处理活菌数占初始菌数比例(％)
时间 0h 24h 48h 72h 96h 120h 144h 168h
对照组CK 100 6.71±1.27 5.31±0.79 4.85±1.26 3.72±0.69 0.52±0.13 0.48±0.09 0.43±0.16
处理组T2 100 87.54±1.03 75.28±0.95 60.93±2.13 49.27±1.89 48.16±1.64 42.82±0.78 41.57±0.92
表4pH＝10.0条件下不同处理活菌数占初始菌数比例
时间 0h 24h 48h 72h 96h 120h 144h 168h
对照组CK 100 6.42±0.59 5.14±1.29 4.37±0.68 3.22±0.75 0.46±0.13 0.38±0.02 0.35±0.11
处理组T2 100 89.72±1.59 76.91±2.56 62.52±1.35 51.94±2.58 50.27±2.56 46.89±1.25 44.70±0.79
实施例3
一种微胶囊型土壤改良剂的制备方法
1.核心有效成分：
1)微生物培养：
按现有技术将巨大芽孢杆菌培养至马铃薯葡萄糖琼脂培养基上于37℃/pH为7.0～7.5条件下发酵培养至对数生长期。
枯草芽孢杆菌培养至普通LB培养基中于37℃、pH为7.0～7.5条件下发酵培养至对数生长期。
地衣芽孢杆菌培养至普通LB培养基中于37℃、pH为7.0～7.5条件下发酵培养至对数生长期。
2)将上述获得各微生物发酵液按1：1：1比例混合，混合后和黄腐酸钾混合，混合比例为：每150g黄腐酸钾溶解于1升微生物发酵液中。
2.胶囊外衣溶液：
将γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠分别经水配制为相应的水溶液，而后将γ聚谷氨酸水溶液、环氧化淀粉水溶液和羧甲基纤维素钠水溶液混合搅拌均匀得到混合液；其中，γ聚谷氨酸水溶液中γ聚谷氨酸、环氧化淀粉水溶液中环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠水溶液中羧甲基纤维素钠的质量份数比为3:2:2(设置为处理组T3)。
3.将步骤1得到的混合液通过注射器滴加到上述步骤2的胶囊外衣溶液中，滴加完成后，于25℃固化10h，得到微胶囊；将上述获得微胶囊真空冷冻干燥24h(真空度为60pa)后进行粉碎(颗粒度300μm)，即获得本发明所述的含有黄腐酸钾和益生菌的微胶囊，按照农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)测定初始微胶囊活菌数，取10g微胶囊菌剂按照梯度稀释法进行测定，T3试验组微胶囊菌剂活菌数为1.59×109CFU/g。同时，以上述实施例中核心有效成分为对照，对上述获得微胶囊以及对照组中益生菌活菌数的测定。
将上述实施例3制备的含有黄腐酸钾和益生菌(巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌)的微胶囊分别置于pH＝4.0的乙酸-乙酸钠缓冲液和pH＝10.0的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液，在37℃下，每24h对菌数进行测定，共测定7次，以总活菌数为1.8×109CFU/ml的混合菌悬液做未包埋菌对照，测定方法参照农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)，测定结果见下表5和表6，变化趋势见图1和图2。
测定结果表明，微胶囊的应用有效保证了益生菌在极端pH的环境下的存活率，符合农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)。
表5pH＝4.0条件下不同处理活菌数占初始菌数比例(％)
时间 0h 24h 48h 72h 96h 120h 144h 168h
对照组CK 100 6.71±1.27 5.31±0.79 4.85±1.26 3.72±0.69 0.52±0.13 0.48±0.09 0.43±0.16
处理组T3 100 84.12±1.07 74.63±1.36 58.98±1.89 48.22±1.13 45.82±1.01 43.27±0.67 42.24±0.72
表6pH＝10.0条件下不同处理活菌数占初始菌数比例(％)
时间 0h 24h 48h 72h 96h 120h 144h 168h
对照组CK 100 6.42±0.59 5.14±1.29 4.37±0.68 3.22±0.75 0.46±0.13 0.38±0.02 0.35±0.11
处理组T3 100 88.53±1.43 78.27±1.73 63.52±1.29 53.27±1.25 49.36±1.87 43.22±1.59 41.55±0.96
对比例1
一种微胶囊型土壤改良剂的制备方法
1.核心有效成分：
1)微生物培养：按现有技术将巨大芽孢杆菌培养至马铃薯葡萄糖琼脂培养基上于37℃、pH为7.0～7.5条件下发酵培养至对数生长期。
枯草芽孢杆菌培养至普通LB培养基中于37℃、pH为7.0`7.5条件下发酵培养至对数生长期。
地衣芽孢杆菌培养至普通LB培养基中于37℃、pH为7.0～7.5条件下发酵培养至对数生长期。
2)将上述获得各微生物发酵液按1：1：1比例混合，混合后和黄腐酸钾混合，混合比例为：每150g黄腐酸钾溶解于1升微生物发酵液中。
2.胶囊外衣溶液：
将γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠分别经水配制为相应的水溶液，而后将γ聚谷氨酸水溶液、环氧化淀粉水溶液和羧甲基纤维素钠水溶液混合搅拌均匀得到混合液；其中，γ聚谷氨酸水溶液中γ聚谷氨酸、环氧化淀粉水溶液中环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠水溶液中羧甲基纤维素钠的质量份数比为2:1:3(设置为处理组T4)。
3.将步骤1得到的混合液通过注射器滴加到上述步骤2的胶囊外衣溶液中，滴加完成后，于25℃固化10h，获得微胶囊，得到微胶囊；将上述获得微胶囊在真空冷冻干燥24h(真空度为60pa)后进行粉碎(颗粒度300μm)，即获得本发明所述的含有黄腐酸钾和益生菌的微胶囊，按照农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)测定初始微胶囊活菌数，取10g微胶囊菌剂按照梯度稀释法进行测定，T4试验组微胶囊菌剂活菌数为1.42×109CFU/g。
同时，以上述实施例中核心有效成分为对照，对上述获得微胶囊以及对照组中益生菌活菌数的测定
将上述对比例1制备的含有黄腐酸钾和益生菌(巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌)的微胶囊分别置于pH＝4.0的乙酸-乙酸钠缓冲液和pH＝10.0的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液，在37℃下，每24h对菌数进行测定，共测定7次，以总活菌数为1.8×109CFU/ml的混合菌悬液做未包埋菌对照，测定方法参照农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)，测定结果见下表7和表8，变化趋势见图1和图2。
测定结果表明，微胶囊的应用有效保证了益生菌在极端pH的环境下的存活率，符合农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)。但相比处理组T1、T2、T3，处理组T4对菌剂保护效果减弱，且达到显著性差异，这是由于胶囊外衣溶液成分比例中环氧化淀粉比例降低导致的。
表7pH＝4.0条件下不同处理活菌数占初始菌数比例(％)
时间 0h 24h 48h 72h 96h 120h 144h 168h
对照组CK 100 6.71±1.27 5.31±0.79 4.85±1.26 3.72±0.69 0.52±0.13 0.48±0.09 0.43±0.16
处理组T4 100 79.12±1.08 66.84±1.46 51.23±1.61 39.27±1.04 38.38±1.27 33.12±0.94 30.84±0.58
表8pH＝10.0条件下不同处理活菌数占初始菌数比例(％)
时间 0h 24h 48h 72h 96h 120h 144h 168h
对照组CK 100 6.42±0.59 5.14±1.29 4.37±0.68 3.22±0.75 0.46±0.13 0.38±0.02 0.35±0.11
处理组T4 100 82.52±2.56 70.61±1.57 56.82±1.64 46.51±1.58 39.54±1.43 35.67±0.78 33.68±0.82
对比例2
一种微胶囊型土壤改良剂的制备方法
1.核心有效成分：
1)微生物培养：按现有技术将巨大芽孢杆菌培养至马铃薯葡萄糖琼脂培养基上于37℃、pH为7.0～7.5条件下发酵培养至对数生长期。
枯草芽孢杆菌培养至普通LB培养基中于37℃、pH为7.0～7.5条件下发酵培养至对数生长期。
地衣芽孢杆菌培养至普通LB培养基中于37℃、pH为7.0～7.5条件下发酵培养至对数生长期。
2)将上述获得各微生物发酵液按1：1：1比例混合，混合后和黄腐酸钾混合，混合比例为：每150g黄腐酸钾溶解于1升微生物发酵液中。
2.胶囊外衣溶液：
将γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠分别经水配制为相应的水溶液，而后将γ聚谷氨酸水溶液、环氧化淀粉水溶液和羧甲基纤维素钠水溶液混合搅拌均匀得到混合液；其中，γ聚谷氨酸水溶液中γ聚谷氨酸、环氧化淀粉水溶液中环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠水溶液中羧甲基纤维素钠的质量份数比为3:2:1(设置为处理组T5)。
3.将步骤1得到的混合液通过注射器滴加到上述步骤2的胶囊外衣溶液中，滴加完成后，于25℃固化10h，获得微胶囊，得到微胶囊；将上述获得微胶囊在真空冷冻干燥24h(真空度为60pa)后进行粉碎(颗粒度300μm)，即获得本发明所述的含有黄腐酸钾和益生菌的微胶囊，按照农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)测定初始微胶囊活菌数，取10g微胶囊菌剂按照梯度稀释法进行测定，T4试验组微胶囊菌剂活菌数为1.48×109CFU/g。同时，以上述实施例中核心有效成分为对照，对上述获得微胶囊以及对照组中益生菌活菌数的测定
将上述对比例2制备的含有黄腐酸钾和益生菌(巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌)的微胶囊分别置于pH＝4.0的乙酸-乙酸钠缓冲液和pH＝10.0的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液，在37℃下，每24h对菌数进行测定，共测定7次，以总活菌数为1.8×109CFU/ml的混合菌悬液做未包埋菌对照，测定方法参照农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)，测定结果见下表9和表10，变化趋势见图1和图2。
测定结果表明，微胶囊的应用有效保证了益生菌在极端pH的环境下的存活率，符合农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)。但相比处理组T1、T2、T3，处理组T5对菌剂保护效果减弱，且达到显著性差异，这是由于胶囊外衣溶液成分比例中羧甲基纤维素钠比例降低导致的。
表9pH＝4.0条件下不同处理活菌数占初始菌数比例(％)
时间 0h 24h 48h 72h 96h 120h 144h 168h
对照组CK 100 6.71±1.27 5.31±0.79 4.85±1.26 3.72±0.69 0.52±0.13 0.48±0.09 0.43±0.16
处理组T5 100 76.13±1.35 62.34±1.87 49.28±2.53 36.37±1.79 32.14±1.53 27.27±0.46 25.37±0.91
表10pH＝10.0条件下不同处理活菌数占初始菌数比例(％)
Figure BDA0003143175900000131
Figure BDA0003143175900000141
实施例4
将实施例1所得含有黄腐酸钾和益生菌的微胶囊型土壤改良剂应用于西瓜田
西瓜田试验于2018年，宁夏壮族自治区省中卫市中宁县范湾村西瓜种植基地进行，其土壤基本理化性质：pH＝8.55，碱解氮85.65mg/kg，有效磷8.89mg/kg，速效钾72.292mg/kg。
供试作物：西瓜(金彩5号)。4月25日种植，种植方式采用自根苗移栽，行、穴距均为1.8×1.6m。随机分成2组，分别为试验组和对照组。
2020年6月15日：含有黄腐酸钾和益生菌的微胶囊以穴施的形式分别进行二次田间施加。
施用方式：
试验组：底肥：播种/移栽前亩施农家肥1000kg，生物有机肥300kg，撒施地面后翻耕，不再额外施用复合肥。追肥：整个生育期中间追施实施例1所得微胶囊2次，每次30kg/亩，进行穴施。
对照组：基肥：播种/移栽前亩施农家肥1000kg，生物有机肥300kg，撒施地面后翻耕，不再额外施用复合肥。市售复合微生物肥料(总养分≥5％，有机质≥25％，有效活菌数≥2000万CFU/g)30kg，撒施地面后翻耕；追肥：整个生育期中间追施市售复合微生物肥料2次，每次30kg/亩，进行穴施。
各组除肥料不同外，其它田间管理、农艺措施均一致。试验结果如表11所示。
表11西瓜应用效果试验结果
Figure BDA0003143175900000142
结果表明，本发明制备的微胶囊型土壤改良剂对西瓜的生长发育具有良好的促进作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种含有微生物的微胶囊型土壤改良剂，其特征在于，由三维网状结构的胶囊外衣和包裹在所述胶囊外衣内的微生物组成；
所述胶囊外衣由以下质量份的组分组成：γ聚谷氨酸3~5份、环氧化淀粉2~3份和羧甲基纤维素钠2~3份；
所述胶囊外衣的质量占所述微胶囊型土壤改良剂的30％~50％；
所述微生物包括以下微生物的菌体或发酵液：巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)；
所述微生物的活菌浓度不低于1.5×109CFU/mL；
所述巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的发酵液的体积比为（1~5）：（1~5）：（1~5）。
2.根据权利要求1所述含有微生物的微胶囊型土壤改良剂，其特征在于，所述胶囊外衣由以下质量份的组分组成：γ聚谷氨酸4份、环氧化淀粉2.5份和羧甲基纤维素钠2.5份。
3.根据权利要求1或2所述含有微生物的微胶囊型土壤改良剂，其特征在于，所述微胶囊型土壤改良剂还包括有机肥料；
所述有机肥料与所述微生物一同包裹在所述胶囊外衣内。
4.根据权利要求3所述含有微生物的微胶囊型土壤改良剂，其特征在于，所述有机肥料包括黄腐酸钾；
所述黄腐酸钾的质量占所述微胶囊型土壤改良剂总质量的12％~18％。
5.权利要求1~4任意一项所述微胶囊型土壤改良剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将γ聚谷氨酸、环氧化淀粉和羧甲基纤维素钠与水混合，得到胶囊外衣溶液；
（2）将含微生物的溶液滴加至所述胶囊外衣溶液中，固化，冷冻干燥，得到微胶囊型土壤改良剂。
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述微生物为巨大芽孢杆菌的菌体、枯草芽孢杆菌的菌体和地衣芽孢杆菌的菌体的混合液时，所述微生物的总活菌浓度为1.5×109~3.0×109CFU/mL；
所述微生物为巨大芽孢杆菌的发酵液、枯草芽孢杆菌的发酵液和地衣芽孢杆菌的发酵液的混合液时，所述巨大芽孢杆菌的发酵液、枯草芽孢杆菌的发酵液和地衣芽孢杆菌的发酵液均为菌种培养至对数期时收集的发酵液。
7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述有机肥料与微生物混合一同滴入胶囊外衣溶液中。
8.权利要求1~4任意一项所述微胶囊型土壤改良剂或权利要求5~7任意一项所述制备方法制备的微胶囊型土壤改良剂在农作物种植中应用。
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