專利名稱：一種膠囊型微生物肥料及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及開發(fā)一種膠囊型微生物肥料及制備方法，屬微生物工程與植物營養(yǎng)技
術領域。該微生物肥料劑型的開發(fā)能夠解決微生物肥料中有效菌體保存期短、產品不穩(wěn)定、 在應用過程中容易受到多種因素影響等問題，可有效提高菌體的存活期、持效性、穩(wěn)定性和 環(huán)境的適應性等。
背景技術：
目前，農業(yè)生產過程中所使用的肥料主要還是化學肥料，但是由于其利用率低、殘 留嚴重，長期大量的使用，已造成了耕作土壤板結、有機質下降、土壤養(yǎng)分比例失調等不良 后果。因此，亟需一種更好的產品來代替化學肥料，即微生物肥料的制備開發(fā)與使用。
植物根圍促生菌(PGPR)的一些特殊功效，可直接或間接的促進植物生長。第一， PGPR可以固定空氣中的氮為有機氮，供給自身和植物體使用，在很大程度上改善了作物的 氮營養(yǎng)，從而達到作物增產的效果。第二，PGPR能夠產生和分泌各種對鐵具有高親和力的載 體，溶解并結合土壤中的鐵元素供植物細胞利用；另外，產生的嗜鐵素，使植物根圍的病原 菌得不到足夠的鐵進行正常的生長和定殖，也減少了病原菌對作物的危害。第三，PGPR可 合成不同的植物激素，如生長素、乙烯、細胞分裂素、維生素等，可在不同發(fā)育階段促進植物 生長，尤其剌激植物根系的生長發(fā)育；同時，合成的抗生素，也限制了致病菌的繁殖和生長。 第四，PGPR可溶解礦物質。微生物解磷是由于其分泌有機酸，可以降低土壤的pH值，使一 些難溶或不溶的磷礦物轉變成植物可以吸收利用的磷。 世界上最早的微生物肥料是1895年德國推出的"Nitragin"根瘤菌接種劑。到 20世紀30、40年代美國、澳大利亞、英國等國家都有了根瘤菌接種劑產業(yè)，之后發(fā)展很快。 目前，至少有70多個國家有自己的微生物肥料生產企業(yè)，產品技術標準和質量監(jiān)督體系。 我國500多家微生物肥料企業(yè)基本形成微生物肥料產業(yè)，在國家農業(yè)部正式登記的產品有 300多個，已逐漸成為肥料家族中的重要成員。微生物肥料用途有溶磷、解鉀、促生、防病、 秸稈腐熟等各種類型，具有營養(yǎng)、促生、防病、降解土壤污染物的多項功能。微生物肥料在增 產、改善產品品質、減少化肥用量、防病等效果逐漸被農業(yè)管理者、農民認識，應用面積不斷 擴大，且少數(shù)產品開始進入國際市場。 微生物肥料的使用克服了肥料利用率低和殘留污染等問題，并在很大程度上取得 了顯著的效果。目前，從微生物肥料成品性狀看，我國微生物肥料的制成品劑型主要分為液 體和固體兩種。液體有的是由發(fā)酵液直接裝瓶，也有使用礦油封面的；固體劑型主要以草炭
為載體，分粉劑、顆粒兩種劑型，近年來也有用蛭石為吸附劑的；還有用發(fā)酵液濃縮后冷凍 干燥的制品。但上述微生物肥料劑型，在應用過程中微生物均直接裸露于土壤中，而容易受 到多種不利環(huán)境因素、氣候條件的影響，如土壤的溫度、濕度、pH、土壤中微生物種群、光照 等因素，致使微生物肥料持效性差、活菌存活期短、產品性能不穩(wěn)定等問題，進而大大影響 了微生物肥料產品的推廣和應用。 因此，微生物肥料劑型的開發(fā)，也是近10年來研究的一個重要方面。在菌劑中加
3入一些既能提高微生物的接種效果又不抑制其存活的營養(yǎng)物質、環(huán)境友好物質，是近年探 索研究的一個方面。本發(fā)明提供了一種膠囊型微生物肥料及制備方法。 膠囊化技術是一種保護技術，即將一些具有反應活性、敏感性或易揮發(fā)性物質包 封成微小粒子，該技術被廣泛應用于食品、醫(yī)藥、化妝品、紡織品、飼料等領域。由于膠囊化 技術將芯材與周圍的環(huán)境隔開，避免了光、Oy溫度、pH等的影響，有效的保護了芯材。近幾 年來，膠囊技術被廣泛應用于微生物、動植物細胞、酶和其他多種生物活性物質和化學藥物 的固定化方面。本發(fā)明，將一種或幾種有益微生物包裹在生物可降解型和環(huán)境友好型物質 中，制備成膠囊型微生物肥料。該產品在應用過程中克服了各種因素的影響，大大提高了微 生物肥料的持效性、延長了有益微生物的存活期、增強了產品的穩(wěn)定性，尤其對作物苗期有 防病、抗病、緩解鹽脅迫、促進植物生長的功效，進而大大影響了該微生物肥料產品的推廣 和應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有微生物肥料中有效菌體保存期短、產品不穩(wěn)定、在 應用過程中容易受到多種因素影響等問題，提供一種膠囊型微生物肥料及制備方法。
本發(fā)明的目的是通過下述技術方案實現(xiàn)的。 本發(fā)明的一種膠囊型微生物肥料，包括壁材和芯材，采用銳孔-凝固浴法對有益
微生物進行膠囊化；其中，壁材為環(huán)境友好型和生物可降解型物質，芯材為有益微生物；
所述的環(huán)境友好型和生物可降解型壁材是指海藻酸鈣、羧甲基纖維素鈉和膨潤 土； 所述有益微生物是指植生拉烏爾菌(Raoultella planticola)、產酸克雷伯氏菌 (Klebsiella oxytoca)、陰溝腸桿菌(Enterobacter cloacae)、枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)。這些微生物可以降低植株體內乙烯(Eth)和內源脫落酸(ABA)的量；降低鹽脅 迫下植株對Na+的絕對吸收量，增加對K+、 Ca2+和Fe2+的吸收，有效地解除次生鹽漬化對作 物的脅迫，對作物苗期病害有很好的的預防、抵抗作用，可促進植株生長及對營養(yǎng)物質的吸 收。 —種膠囊型微生物肥料的制備方法，具體實現(xiàn)步驟如下 步驟一，將低溫保存的有益微生物活 、液體培養(yǎng)，離心，棄上清，將菌泥低溫保
存，備用；其中包括(l)NA培養(yǎng)基的配制將NaC1(5. 0g)，蛋白胨(10. 0g)，牛肉膏(3. 0g) ，H20(1000ml)進行混合，配置NA培 養(yǎng)基；若是固體NA培養(yǎng)基，則加入1. 8%的瓊脂；滅菌，備用；
(2)菌株的活化 將低溫保存的有益微生物在NA固體培養(yǎng)基上劃線，25-32t:下恒溫培養(yǎng)2-3天；挑 取單菌落，在新的NA固體培養(yǎng)基上劃線培養(yǎng)，如此2-3次；
(3)有益微生物的培養(yǎng) 將活化后的有益微生物，接入到NA液體培養(yǎng)基中，在25-32°C 、 150_220rpm的條件 下培養(yǎng)至穩(wěn)定期前期，離心，棄上清，保存菌泥，備用。 步驟二，將海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、膨潤土按照一定的比例進行混合，即海藻酸鈉濃度(W/V)為1.5-5%，海藻酸鈉與羧甲基纖維素鈉之比(W/W)為5-12 : l，海藻酸鈉
與膨潤土之比(W/W)為5-10 : 1 ;滅菌，備用； 步驟三，配制濃度(W/V)為1_5%的氯化鈣溶液；滅菌，備用；
步驟四，將步驟一的菌泥與步驟二的壁材溶液按照l-3 : l的比例混合均勻，將一定體積的混合液勻速的滴入到步驟三的氯化鈣溶液中，固定20-60分鐘后形成膠囊；取出膠囊，用無菌水沖洗2-3次，即獲得膠囊型微生物肥料。 經(jīng)上述步驟制得的濕、干膠囊的粒徑分別為2. 40-3. 50mm和0. 80-1. 50mm，含水量為90-98 % ，干膠囊的直徑擴散系數(shù)為1. 3-1. 5，質量擴散系數(shù)為1. 9-2. 5，包埋率高于99%，近乎100%，所含活菌數(shù)達10"CFU/g，可釋放的活菌數(shù)達109—1QCFU/g。在室溫下干燥至恒重，儲存兩個月后，有效含菌量可達108—9CFU/g。
有益效果 該膠囊型微生物肥料克服了各種土壤因素和氣候因素的影B向，膠囊化起到了緩釋、控釋的效果，從而達到了一個長期肥效的作用，大大提高了微生物肥料的持效性、延長了有益微生物的存活期、增強了產品的穩(wěn)定性，尤其對作物苗期有防病、抗病、緩解鹽脅迫、促進植物生長的功效，進而大大影響了該微生物肥料產品的推廣和應用。


圖1為濕膠囊的圖片；
圖2為干膠囊的圖片； 圖3為膠囊型微生物肥料(5. Okv 10. 3mmX80)的電鏡圖片
圖4為膠囊型微生物肥料(5. Okv 10. 6mmX300)的電鏡圖片。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做詳細說明。 本發(fā)明的一種膠囊型微生物肥料及制備方法，以海藻酸鈣、羧甲基纖維素鈉和膨潤土等生物可降解型和環(huán)境友好型的物質為壁材，以從鹽堿地土壤中篩選得到的防病、抗病、緩解鹽脅迫、促進植物生長的一種或幾種有益微生物菌株為芯材，采用銳孔_凝固浴法
進行膠囊型微生物肥料的開發(fā)。 實施例1 海藻酸鈉濃度(W/V) 2.5% 海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉(W/W) 5 : 1 海藻酸鈉與膨潤土之比(W/W) 5 : 1 氯化f丐濃度(W/V) 5% 菌泥/壁材(V/V) 1 : 1 將海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、膨潤土按照上述比例進行混合，且配制氯化鈣溶
液；在12rC條件下濕熱滅菌20分鐘，備用。將事先培養(yǎng)好的有益微生物在10000rpm條件
下離心保存的菌泥按照比例與壁材溶液混勻，然后再用注射器吸取混合液勻速的滴入到氯
化鈣溶液中，固定30分鐘，再用無菌水沖洗膠囊3次，即獲得膠囊型微生物肥料。所得濕、干膠囊的粒徑分別為2. 65-2. 90mm和1. 00-1. 25mm，含水量為94%，干
5膠囊的直徑擴散系數(shù)為1.35、質量擴散系數(shù)為2. 13，包埋率為99. 99%，所含活菌數(shù)達10"CFU/g，可釋放的活菌數(shù)達109CFU/g。在室溫下干燥至恒重，儲存兩個月后，有效含菌量可達108CFU/g。
實施例2 海藻酸鈉濃度(W/V) 2.0%
海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉(W/W) 10 : 1 海藻酸鈉與膨潤土之比(W/W) 10 : 1 氯化f丐濃度(W/V) 5%
菌泥/壁材(V/V) 3 : 1 制備方法與實施例1相同。 所得膠囊性質為濕、干膠囊的粒徑分別為2. 48-2. 70mm和0. 90-1. 10mm，含水量為95%，干膠囊的直徑擴散系數(shù)為1. 42、質量擴散系數(shù)為2. O，包埋率為99. 99%，所含活菌數(shù)達10"CFU/g，可釋放的活菌數(shù)達109—1QCFU/g。在室溫下干燥至恒重，儲存兩個月后，有效含菌量可達108—gCFU/g，所得膠囊如附圖1、2、3、4所示。實施例3海藻酸鈉濃度(w/v)1. 5%海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉(w/w)8 : i海藻酸鈉與膨潤土之比(w/w)8 : i氯化*丐濃度(w/v)2%菌泥/壁材(v/v)2 : i制備方法與實施例l相同。所得濕、干膠囊的粒徑分別為2. 38-2. 55mm和0. 85-1. OOmm，含水量為96%，干膠囊的直徑擴散系數(shù)為1. 40、質量擴散系數(shù)為1. 9，包埋率為99. 99X，所含活菌數(shù)達10"CFU/g，可釋放的活菌數(shù)達109—1QCFU/g。在室溫下干燥至恒重，儲存兩個月后，有效含菌量可達
10"CFU/'g。實施例4海藻酸鈉濃度(w/v)3. 0%海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉(w/w)12 : 1海藻酸鈉與膨潤土之比(w/w)8 : 1氯化*丐濃度(w/v)2%菌泥/壁材(v/v)2 : i制備方法與實施例l相同。所得濕、干膠囊的粒徑分別為2. 90-3. 20mm和1. 18-1. 38mm，含水量為92 %，干膠囊的直徑擴散系數(shù)為1. 38、質量擴散系數(shù)為2. 24，包埋率為99. 99 %，所含活菌數(shù)達10"CFU/g，可釋放的活菌數(shù)達109CFU/g。在室溫下干燥至恒重，儲存兩個月后，有效含菌量可達108CFU/g。
實施例5 海藻酸鈉濃度(W/V) 5%
海藻酸鈉/羧甲基纖維素鈉(W/W) 8 : 1 海藻酸鈉與膨潤土之比(W/W) 10 : 1 氯化f丐濃度(W/V) 2%
菌泥/壁材(V/V) 2 : 1 制備方法與實施例1相同。 所得濕、干膠囊的粒徑分別為3. 10-3. 45mm和1. 20-1. 54mrn，含水量為90 %，干 膠囊的直徑擴散系數(shù)為1. 36、質量擴散系數(shù)為2. 38，包埋率為99. 99 %，所含活菌數(shù)達 10"CFU/g，可釋放的活菌數(shù)達108—gCFU/g。在室溫下干燥至恒重，儲存兩個月后，有效含菌量 可達107—8CFU/g。 本發(fā)明微生物肥料保存期長、產品穩(wěn)定、在應用過程中克服了多種因素影響，對作 物苗期具有防病、抗病、緩解鹽脅迫、促進植物生長等功效。
權利要求
一種膠囊型微生物肥料，其特征在于包括壁材和芯材，采用銳孔-凝固浴法對有益微生物進行膠囊化；其中，壁材為環(huán)境友好型和生物可降解型物質，芯材為有益微生物；所述的環(huán)境友好型和生物可降解型壁材是指海藻酸鈣、羧甲基纖維素鈉和膨潤土；所述的有益微生物是指植生拉烏爾菌、產酸克雷伯氏菌、陰溝腸桿菌、枯草芽孢桿菌。
2. —種膠囊型微生物肥料的制備方法，其特征在于具體實現(xiàn)步驟步驟一，將低溫保存的有益微生物活化、液體培養(yǎng)，離心，棄上清，將菌泥低溫保存，備 用；其中包括(1) NA培養(yǎng)基的配制將NaC1(5. 0g)，蛋白胨(10. 0g)，牛肉膏(3. 0g)， H20(1000ml)進行混合，配置NA培養(yǎng) 基；若是固體NA培養(yǎng)基，則加入1. 8%的瓊脂；滅菌，備用；(2) 菌株的活化將低溫保存的有益微生物在NA固體培養(yǎng)基上劃線，25-32t:下恒溫培養(yǎng)2-3天；挑取單 菌落，在新的NA固體培養(yǎng)基上劃線培養(yǎng)，如此2-3次；(3) 有益微生物的培養(yǎng)將活化后的有益微生物，接入到NA液體培養(yǎng)基中，在25-32°C 、 150-220rpm的條件下培 養(yǎng)至穩(wěn)定期前期，離心，棄上清，保存菌泥，備用。步驟二，將海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、膨潤土按照一定的比例進行混合，即海藻酸鈉 濃度(W/V)為1.5-5%，海藻酸鈉與羧甲基纖維素鈉之比(W/W)為5-12 : l，海藻酸鈉與膨 潤土之比(W/W)為5-10 : 1 ;滅菌，備用；步驟三，配制濃度(W/V)為1_5%的氯化鈣溶液；滅菌，備用；步驟四，將步驟一的菌泥與步驟二的壁材溶液按照i-3 : i的比例混合均勻，將一定體積的混合液勻速的滴入到步驟三的氯化鈣溶液中，固定20-60分鐘后形成膠囊；取出膠囊， 用無菌水沖洗2-3次，即獲得膠囊型微生物肥料。
全文摘要
本發(fā)明涉及開發(fā)一種膠囊型微生物肥料及制備方法，屬微生物工程與植物營養(yǎng)技術領域。該膠囊型微生物肥料是以環(huán)境友好型和生物可降解型物質為壁材，以有益微生物為芯材，采用銳孔-凝固浴法對有益微生物進行膠囊化；環(huán)境友好型和生物可降解型壁材為海藻酸鈣、羧甲基纖維素鈉和膨潤土；有益微生物為植生拉烏爾菌、產酸克雷伯氏菌、陰溝腸桿菌、枯草芽孢桿菌。所得濕、干膠囊的粒徑分別為2.40-3.50mm和0.8-1.5mm，含水量為90-98％，干膠囊直徑擴散系數(shù)為1.3-1.5，質量擴散系數(shù)為1.9-2.5，包埋率高于99％，所含活菌數(shù)達1014CFU/g，可釋放活菌數(shù)達109-10CFU/g。儲存兩個月后，有效含菌量可達108-9CFU/g。本發(fā)明微生物肥料保存期長、產品穩(wěn)定、在應用過程中克服了多種因素影響，對作物苗期具有防病、抗病、緩解鹽脅迫、促進植物生長等功效。
文檔編號C05G3/00GK101717301SQ20091023787
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權日2009年11月12日
發(fā)明者李春, 武占省, 趙雅峰 申請人:北京理工大學