CN113699078A - 保护剂、含有保护剂的菌剂和肥料及其生产方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种菌种肥料用保护剂，所述保护剂包括：活性炭、硅藻土、可溶性淀粉和甘油。利用本发明的保护剂可以提高菌种的耐热性，降低菌种造粒过程中的死亡率，从而有助于采用内加菌种方式使其与肥料颗粒共同造粒，菌种可形成于肥料颗粒内部，不易脱落，肥料不易粉碎，降低加菌成本，尤其适用于芽孢杆菌。将制成的含菌肥料施加于土壤中可以发挥促生、防病等效果，应用前景好。

Description

保护剂、含有保护剂的菌剂和肥料及其生产方法和系统
技术领域
本发明涉及化肥领域。具体地，本发明涉及保护剂、含有保护剂的菌剂和肥料及其生产方法和系统。
背景技术
微生物，尤其是细菌是土壤里肉眼看不见的“居民”，每一千克土壤里就有几十万个及至几千亿个微生物，从离地面几厘米到几米深的地方，都有它们的足迹。以芽孢杆菌为主的微生物已经广泛应用于农业生产中，其作用表现在以下几个方面：1、可以有效地排斥、阻止和干扰植物病原微生物在植物上的定殖与侵染，从而达到抑菌和防病的效果；2、可以增强作物的免疫力与抗病性；3、可以促进作物对营养物质的吸收利用，提高肥料利用率；4、可以在土壤中形成益生菌环境，促进团粒结构形成。
肥料与微生物的结合一直是一个好的应用方向，现阶段向无机肥中添加微生物主要采用的是外添加技术，即在造粒后期，将菌粉与包膜油或防板结剂掺混在一起，包裹于无机肥料颗粒外层。外添加技术存在以下三个缺点：1、活菌保留率低，在15％-35％左右；2、肥料加菌成本很高，为10-30元/吨；3、含菌肥料颗粒表面的菌粉易脱落，肥料颗粒易粉化。
因此，目前含菌肥料仍有待研究。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题至少之一。为此，本发明提出了一种保护剂、菌剂、肥料、生产肥料的方法、肥料造粒系统和实施肥料造粒系统的方法，利用所述保护剂可以提高菌种的耐热性，降低菌种造粒过程中的死亡率，从而有助于采用内加菌种方式使其与肥料颗粒共同造粒，菌种可形成于肥料颗粒内部，不易脱落，肥料不易粉碎，降低加菌成本，尤其适用于芽孢杆菌。将制成的含菌肥料施加于土壤中可以发挥促生、防病等效果，应用前景好。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种保护剂。根据本发明的实施例，所述保护剂包括：活性炭、硅藻土、可溶性淀粉和甘油。发明人发现，活性炭、硅藻土、可溶性淀粉和甘油可以有效地提高菌种的耐热性，降低菌种造粒过程中的死亡率，尤其适用于芽孢杆菌，从而有助于采用内加菌种方式使其与肥料颗粒共同造粒，菌种可形成于肥料颗粒内部，不易脱落，肥料不易粉碎，降低加菌成本，造粒成功后，活菌保留率在35％-65％之间，肥料吨成本增加低于2元(按最终肥料含菌量≥0.2亿/克计算)。施加于土壤中可以发挥促生、防病等效果，应用前景好。
根据本发明的实施例，上述保护剂还可以具有下列附加技术特征：
根据本发明的实施例，所述保护剂包括：1～30重量份的活性炭；1～30重量份的硅藻土；1～50重量份的可溶性淀粉；1～200重量份的甘油。发明人经过大量实验得到上述较佳配比，由此，可以进一步提高菌种的耐热性，降低菌种造粒过程中的死亡率，尤其适用于芽孢杆菌，有助于采用内加菌种的方式使其与肥料颗粒共同造粒。在一些优选实施例中，所述保护剂包括：0.5～5重量份的活性炭；1～5重量份的硅藻土；5～30重量份的可溶性淀粉；2～6重量份的甘油。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种菌剂。根据本发明的实施例，所述菌剂包括：菌种发酵液和前面所述的保护剂。如前所述，保护剂的存在可以提供菌种的耐热性，降低菌种造粒过程中的死亡率，尤其适用于芽孢杆菌，有助于采用内加菌种的方式使其与肥料颗粒共同造粒。
根据本发明的实施例，基于每升所述菌种发酵液，所述保护剂包括：1～30克的活性炭，优选0.5～5克的活性炭；1～30克的硅藻土，优选1～5克的硅藻土；1～50克的可溶性淀粉，优选5～30克的可溶性淀粉；1～200克的甘油，优选2～6克的甘油，所述菌剂中活菌数不小于200亿/毫升。发明人经过大量实验得到上述较佳配比，由此，可以起到较好的保护菌种的目的，提高其耐热性，降低菌种造粒过程中的死亡率，尤其适用于芽孢杆菌，有助于采用内加菌种的方式使其与肥料颗粒共同造粒。
根据本发明的实施例，所述菌种选自芽孢杆菌。
根据本发明的实施例，所述菌种选自枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、贝莱斯芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌的至少之一。采用前面所述保护剂可以更好地适用于上述几种芽孢杆菌，可以有效地提高这些菌株的耐热性，降低菌种造粒过程中的死亡率，有助于采用内加菌种的方式使其与肥料颗粒共同造粒。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种肥料。根据本发明的实施例，所述肥料包括：菌种和前面所述保护剂；肥料颗粒，所述菌种和保护剂形成于所述肥料颗粒内部。如前所述，在保护剂的作用下，可以实现采用内加菌种方式使其和肥料颗粒共同造粒，菌种和保护剂形成于所述肥料颗粒内部，避免菌种脱落，肥料不易碎，施加于土壤中可以更好地发挥促生、防病等效果，应用前景好。
根据本发明的实施例，所述菌种和保护剂来源于前面所述菌剂。在制粒过程中，菌剂中的水分被除去，仅保留菌种和保护剂。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种生产肥料的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：将前面所述菌剂与肥料颗粒共同造粒，得到肥料。如前所述，在保护剂的作用下，可以实现采用内加菌种方式使其与肥料颗粒共同造粒，菌种和保护剂形成于所述肥料颗粒内部，避免菌种脱落，肥料不易碎，尤其适用于芽孢杆菌。并且，该方法操作简便、快捷、成本低，适于规模化生产。
根据本发明的实施例，所述菌剂的加入量为1～5升/吨肥料颗粒。由此，可以使得菌体和保护剂形成于肥料中，不会影响包膜油或防板结剂的效果，不会出现肥料粉化现象，肥料活菌保留率≥35％。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种肥料造粒系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：发酵罐，所述发酵罐适于获得前面所述菌剂；造粒机；加液管道，所述加液管道的一端与所述发酵罐相连，所述加液管道的另一端与所述造粒机相连，所述加液管道适于使所述发酵罐中的菌剂转移至所述造粒机中，进行造粒。
参考图1，肥料造粒系统包括发酵罐100、造粒机200和加液管道300。加液管道300的一端310与发酵罐100相连，加液管道300的另一端320与造粒机200相连，如此设计可以使发酵罐100中含有保护剂的菌种发酵液通过加液管道300流至造粒机200中，喷在肥料表面，采用内加菌种方式使其与肥料颗粒共同造粒，由此，菌种可形成于肥料颗粒内部，避免脱落，获得的肥料不易碎。
根据本发明的实施例，加液管道300的另一端320置于造粒机200内腔中且相较于蒸汽管道400的蒸汽出口410端朝向造粒机内腔中间突出。蒸汽出口周围的温度非常高，加液管道端较蒸汽管道端朝向造粒机内腔中间突出，可以降低高温蒸汽对菌剂的杀伤。
根据本发明的实施例，所述突出的长度为5～10厘米。图2中标记了W值为突出的长度，当在5～10厘米时，既可以在滚筒前端将菌剂均匀喷施至肥料表面，又可以降低高温蒸汽对菌剂的杀伤。
根据本发明的实施例，所述蒸汽管道与所述加液管道平行，间距为2～5厘米。此设计可利于加液管道的固定。具体地，加液管道在造粒机的插入位置与蒸汽管道在造粒机的插入位置在同侧。由此，减少了加液管道的设计长度，降低成本，提高喷洒效率。
根据本发明的实施例，所述加液管道的直径为0.5～2厘米。由此，菌剂可以在管道内自由流动，不易出现堵塞现象。
根据本发明的实施例，所述加液管道的另一端的喷口向下倾斜5～45°。由此，有助于将菌剂喷洒在肥料颗粒表面。
根据本发明的实施例，所述喷口处设置有雾化喷头330。由此，有助于将菌剂喷洒在肥料颗粒表面。
根据本发明的实施例，所述系统进一步包括：加压装置110，加压装置110与发酵罐100相连，适于向发酵罐100内施加压力。由此，可以使得菌剂顺利地经加液管道进入造粒机内。具体地，可以由加压装置向发酵罐中充入高压气体。
在本发明的又一方面，本发明提出了一种实施前面所述系统的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：向所述发酵罐内发酵所得的菌种发酵液中添加保护剂，得到菌剂；向所述发酵罐内施加压力，以使所述菌剂通过加液管道进入造粒机中，喷到肥料颗粒表面，共同造粒，得到肥料。在发酵液中添加保护剂可有效地提高菌种的耐热性，降低菌种造粒过程中的死亡率，尤其适用于芽孢杆菌，从而有助于采用内加菌种方式和肥料颗粒共同造粒，菌种形成于肥料颗粒内部，不易脱落，肥料不易粉碎。并且，该系统操作简便、快捷、成本低，适于规模化生产。
根据本发明的实施例，所述压力为0.1～0.4MPa。由此，可以使得菌剂从发酵罐中流出，顺利地经加液管道进入造粒机内，喷洒在肥料颗粒表面。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例的肥料造粒系统结构示意图；
图2显示了根据本发明一个实施例的加液管道和蒸汽管道位置结构示意图。
附图标记：
100：发酵罐；110：加压装置；200：造粒机；300：加液管道；310：加液管道的一端；320：加液管道的另一端；330：雾化喷头；400：蒸汽管道；410：蒸汽出口；W：加液管道的另一端相较于蒸汽管道的蒸汽出口端朝向造粒机内腔中间突出距离值。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
在该实施例中，按照下列方法生产肥料：
参考图1和图2的肥料造粒系统，在芽孢杆菌发酵液中添加保护剂并持续搅拌均匀，制成菌剂。其中，保护剂组成为：每升芽孢杆菌发酵液中添加活性炭3.5克、硅藻土1.4克、可溶性淀粉8克、甘油5克，菌剂中芽孢杆菌发酵液的活菌数≥200亿/毫升。利用高压气体给予发酵液储罐一个压力，压力范围在0.25MPa之间，菌剂经加液管道(内径1厘米)流入造粒机内，加液管道与蒸汽管道平行，间距3厘米，较蒸汽管道出口前突出5厘米，加液管道喷口向前下方倾斜15°，安装雾化喷头。
利用雾化喷头将菌剂持续均匀喷洒于滚筒前端内部的肥料粉末上，平均每吨物料喷洒2升菌剂，每升菌剂成本在0.9元左右。肥料粉末包裹菌剂造粒，造粒完成后活菌保留率在52％左右，每克肥料含菌量平均在0.21亿/克左右，肥料成本每吨增加1.8元左右。
实施例2
在该实施例中，按照下列方法生产肥料：
肥料造粒系统同实施例1。芽孢杆菌发酵液中添加保护剂并持续搅拌均匀，制成菌剂。其中，保护剂组成为：每升芽孢杆菌发酵液中添加活性炭2克、硅藻土1克、可溶性淀粉9克、甘油2克，菌剂中芽孢杆菌发酵液的活菌数≥200亿/毫升。利用高压气体给予发酵液储罐一个压力，压力范围在0.25MPa之间，菌剂经加液管道(内径1厘米)流入造粒机内，加液管道与蒸汽管道平行，间距3厘米，较蒸汽管道出口前突出5厘米，加液管道喷口向前下方倾斜15°，安装雾化喷头。
利用喷头将菌剂持续均匀喷洒于滚筒前端内部的肥料粉末上，平均每吨物料喷洒2升菌剂，每升菌剂成本在0.9元左右。肥料粉末包裹菌剂造粒，造粒完成后活菌保留率在48％左右，每克肥料含菌量平均在0.2亿/克左右，肥料成本每吨增加1.8元左右。
对比例1
按照实施例1的方法生产肥料，区别在于，保护剂中的甘油替换为糖蜜液。
每吨肥料颗粒添加2升菌剂，每克肥料含菌量平均在0.14亿/克左右，明显少于实施例1中的含菌量。
对比例2
按照实施例1的方法生产肥料，区别在于，保护剂中活性炭的添加量为0.2克。
每吨肥料颗粒添加2升菌剂，每克肥料含菌量平均在0.13亿/克左右，明显少于实施例1中的含菌量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种保护剂，其他特征在于，包括：活性炭、硅藻土、可溶性淀粉和甘油。
2.根据权利要求1所述的保护剂，其特征在于，包括：
1～30重量份的活性炭；
1～30重量份的硅藻土；
1～50重量份的可溶性淀粉；
1～200重量份的甘油。
3.一种菌剂，其特征在于，包括：菌种发酵液和权利要求1或2所述的保护剂。
4.根据权利要求3所述的菌剂，其特征在于，基于每升所述菌种发酵液，所述保护剂包括：
1～30克的活性炭，优选0.5～5克的活性炭；
1～30克的硅藻土，优选1～5克的硅藻土；
1～50克的可溶性淀粉，优选5～30克的可溶性淀粉；
1～200克的甘油，优选2～6克的甘油；
所述菌剂中活菌数不小于200亿/毫升；
任选地，所述菌种选自芽孢杆菌；
任选地，所述菌种选自枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、贝莱斯芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌和蜡样芽孢杆菌的至少之一。
5.一种肥料，其特征在于，包括：
菌种和权利要求1或2所述保护剂；
肥料颗粒，所述菌种和保护剂形成于所述肥料颗粒内部；
任选地，所述菌种和保护剂来源于权利要求3或4所述菌剂。
6.一种生产肥料的方法，其特征在于，包括：
将权利要求3或4所述菌剂与肥料颗粒共同造粒，得到肥料；
任选地，所述菌剂的加入量为1～5升/吨肥料颗粒。
7.一种肥料造粒系统，其特征在于，包括：
发酵罐，所述发酵罐适于获得权利要求3或4所述菌剂；
造粒机；
加液管道，所述加液管道的一端与所述发酵罐相连，所述加液管道的另一端与所述造粒机相连，所述加液管道适于使所述发酵罐中的菌剂转移至所述造粒机中，进行造粒。
8.根据权利要求7所述系统，其特征在于，所述加液管道的另一端置于所述造粒机内腔中且相较于蒸汽管道的蒸汽出口端朝向所述造粒机内腔中间突出；
任选地，所述突出的长度为5～10厘米；
任选地，所述蒸汽管道与所述加液管道平行，间距为2～5厘米；
任选地，所述加液管道的直径为0.5～2厘米；
任选地，所述加液管道的另一端的喷口向下倾斜5～45°；
任选地，所述喷口处设置有雾化喷头；
任选地，所述系统进一步包括：
加压装置，所述加压装置与所述发酵罐相连，适于向所述发酵罐内施加压力。
9.一种实施权利要求7或8所述系统的方法，其特征在于，包括：
向所述发酵罐内发酵所得的菌种发酵液中添加保护剂，得到菌剂；
向所述发酵罐内施加压力，以使所述菌剂通过加液管道进入造粒机中，喷到肥料颗粒表面，共同造粒，得到肥料。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述压力为0.1～0.4MPa。
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