专利名称：一种胶囊型微生物肥料及制备方法
技术领域：
本发明涉及开发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。该微生物肥料剂型的开发能够解决微生物肥料中有效菌体保存期短、产品不稳定、 在应用过程中容易受到多种因素影响等问题，可有效提高菌体的存活期、持效性、稳定性和 环境的适应性等。
背景技术：
目前，农业生产过程中所使用的肥料主要还是化学肥料，但是由于其利用率低、残 留严重，长期大量的使用，已造成了耕作土壤板结、有机质下降、土壤养分比例失调等不良 后果。因此，亟需一种更好的产品来代替化学肥料，即微生物肥料的制备开发与使用。
植物根围促生菌(PGPR)的一些特殊功效，可直接或间接的促进植物生长。第一， PGPR可以固定空气中的氮为有机氮，供给自身和植物体使用，在很大程度上改善了作物的 氮营养，从而达到作物增产的效果。第二，PGPR能够产生和分泌各种对铁具有高亲和力的载 体，溶解并结合土壤中的铁元素供植物细胞利用；另外，产生的嗜铁素，使植物根围的病原 菌得不到足够的铁进行正常的生长和定殖，也减少了病原菌对作物的危害。第三，PGPR可 合成不同的植物激素，如生长素、乙烯、细胞分裂素、维生素等，可在不同发育阶段促进植物 生长，尤其剌激植物根系的生长发育；同时，合成的抗生素，也限制了致病菌的繁殖和生长。 第四，PGPR可溶解矿物质。微生物解磷是由于其分泌有机酸，可以降低土壤的pH值，使一 些难溶或不溶的磷矿物转变成植物可以吸收利用的磷。 世界上最早的微生物肥料是1895年德国推出的"Nitragin"根瘤菌接种剂。到 20世纪30、40年代美国、澳大利亚、英国等国家都有了根瘤菌接种剂产业，之后发展很快。 目前，至少有70多个国家有自己的微生物肥料生产企业，产品技术标准和质量监督体系。 我国500多家微生物肥料企业基本形成微生物肥料产业，在国家农业部正式登记的产品有 300多个，已逐渐成为肥料家族中的重要成员。微生物肥料用途有溶磷、解钾、促生、防病、 秸秆腐熟等各种类型，具有营养、促生、防病、降解土壤污染物的多项功能。微生物肥料在增 产、改善产品品质、减少化肥用量、防病等效果逐渐被农业管理者、农民认识，应用面积不断 扩大，且少数产品开始进入国际市场。 微生物肥料的使用克服了肥料利用率低和残留污染等问题，并在很大程度上取得 了显著的效果。目前，从微生物肥料成品性状看，我国微生物肥料的制成品剂型主要分为液 体和固体两种。液体有的是由发酵液直接装瓶，也有使用矿油封面的；固体剂型主要以草炭
为载体，分粉剂、颗粒两种剂型，近年来也有用蛭石为吸附剂的；还有用发酵液浓縮后冷冻 干燥的制品。但上述微生物肥料剂型，在应用过程中微生物均直接裸露于土壤中，而容易受 到多种不利环境因素、气候条件的影响，如土壤的温度、湿度、pH、土壤中微生物种群、光照 等因素，致使微生物肥料持效性差、活菌存活期短、产品性能不稳定等问题，进而大大影响 了微生物肥料产品的推广和应用。 因此，微生物肥料剂型的开发，也是近10年来研究的一个重要方面。在菌剂中加
3入一些既能提高微生物的接种效果又不抑制其存活的营养物质、环境友好物质，是近年探 索研究的一个方面。本发明提供了一种胶囊型微生物肥料及制备方法。 胶囊化技术是一种保护技术，即将一些具有反应活性、敏感性或易挥发性物质包 封成微小粒子，该技术被广泛应用于食品、医药、化妆品、纺织品、饲料等领域。由于胶囊化 技术将芯材与周围的环境隔开，避免了光、Oy温度、pH等的影响，有效的保护了芯材。近几 年来，胶囊技术被广泛应用于微生物、动植物细胞、酶和其他多种生物活性物质和化学药物 的固定化方面。本发明，将一种或几种有益微生物包裹在生物可降解型和环境友好型物质 中，制备成胶囊型微生物肥料。该产品在应用过程中克服了各种因素的影响，大大提高了微 生物肥料的持效性、延长了有益微生物的存活期、增强了产品的稳定性，尤其对作物苗期有 防病、抗病、缓解盐胁迫、促进植物生长的功效，进而大大影响了该微生物肥料产品的推广 和应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有微生物肥料中有效菌体保存期短、产品不稳定、在 应用过程中容易受到多种因素影响等问题，提供一种胶囊型微生物肥料及制备方法。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。 本发明的一种胶囊型微生物肥料，包括壁材和芯材，采用锐孔-凝固浴法对有益
微生物进行胶囊化；其中，壁材为环境友好型和生物可降解型物质，芯材为有益微生物；
所述的环境友好型和生物可降解型壁材是指海藻酸钙、羧甲基纤维素钠和膨润 土； 所述有益微生物是指植生拉乌尔菌(Raoultella planticola)、产酸克雷伯氏菌 (Klebsiella oxytoca)、阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。这些微生物可以降低植株体内乙烯(Eth)和内源脱落酸(ABA)的量；降低盐胁 迫下植株对Na+的绝对吸收量，增加对K+、 Ca2+和Fe2+的吸收，有效地解除次生盐渍化对作 物的胁迫，对作物苗期病害有很好的的预防、抵抗作用，可促进植株生长及对营养物质的吸 收。 —种胶囊型微生物肥料的制备方法，具体实现步骤如下 步骤一，将低温保存的有益微生物活 、液体培养，离心，弃上清，将菌泥低温保
存，备用；其中包括(l)NA培养基的配制将NaC1(5. 0g)，蛋白胨(10. 0g)，牛肉膏(3. 0g) ，H20(1000ml)进行混合，配置NA培 养基；若是固体NA培养基，则加入1. 8%的琼脂；灭菌，备用；
(2)菌株的活化 将低温保存的有益微生物在NA固体培养基上划线，25-32t:下恒温培养2-3天；挑 取单菌落，在新的NA固体培养基上划线培养，如此2-3次；
(3)有益微生物的培养 将活化后的有益微生物，接入到NA液体培养基中，在25-32°C 、 150_220rpm的条件 下培养至稳定期前期，离心，弃上清，保存菌泥，备用。 步骤二，将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、膨润土按照一定的比例进行混合，即海藻酸钠浓度(W/V)为1.5-5%，海藻酸钠与羧甲基纤维素钠之比(W/W)为5-12 : l，海藻酸钠
与膨润土之比(W/W)为5-10 : 1 ;灭菌，备用； 步骤三，配制浓度(W/V)为1_5%的氯化钙溶液；灭菌，备用；
步骤四，将步骤一的菌泥与步骤二的壁材溶液按照l-3 : l的比例混合均匀，将一定体积的混合液匀速的滴入到步骤三的氯化钙溶液中，固定20-60分钟后形成胶囊；取出胶囊，用无菌水冲洗2-3次，即获得胶囊型微生物肥料。 经上述步骤制得的湿、干胶囊的粒径分别为2. 40-3. 50mm和0. 80-1. 50mm，含水量为90-98 % ，干胶囊的直径扩散系数为1. 3-1. 5，质量扩散系数为1. 9-2. 5，包埋率高于99%，近乎100%，所含活菌数达10"CFU/g，可释放的活菌数达109—1QCFU/g。在室温下干燥至恒重，储存两个月后，有效含菌量可达108—9CFU/g。
有益效果 该胶囊型微生物肥料克服了各种土壤因素和气候因素的影B向，胶囊化起到了缓释、控释的效果，从而达到了一个长期肥效的作用，大大提高了微生物肥料的持效性、延长了有益微生物的存活期、增强了产品的稳定性，尤其对作物苗期有防病、抗病、缓解盐胁迫、促进植物生长的功效，进而大大影响了该微生物肥料产品的推广和应用。
图1为湿胶囊的图片；
图2为干胶囊的图片； 图3为胶囊型微生物肥料(5. Okv 10. 3mmX80)的电镜图片
图4为胶囊型微生物肥料(5. Okv 10. 6mmX300)的电镜图片。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。 本发明的一种胶囊型微生物肥料及制备方法，以海藻酸钙、羧甲基纤维素钠和膨润土等生物可降解型和环境友好型的物质为壁材，以从盐碱地土壤中筛选得到的防病、抗病、缓解盐胁迫、促进植物生长的一种或几种有益微生物菌株为芯材，采用锐孔_凝固浴法
进行胶囊型微生物肥料的开发。 实施例1 海藻酸钠浓度(W/V) 2.5% 海藻酸钠/羧甲基纤维素钠(W/W) 5 : 1 海藻酸钠与膨润土之比(W/W) 5 : 1 氯化f丐浓度(W/V) 5% 菌泥/壁材(V/V) 1 : 1 将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、膨润土按照上述比例进行混合，且配制氯化钙溶
液；在12rC条件下湿热灭菌20分钟，备用。将事先培养好的有益微生物在10000rpm条件
下离心保存的菌泥按照比例与壁材溶液混匀，然后再用注射器吸取混合液匀速的滴入到氯
化钙溶液中，固定30分钟，再用无菌水冲洗胶囊3次，即获得胶囊型微生物肥料。所得湿、干胶囊的粒径分别为2. 65-2. 90mm和1. 00-1. 25mm，含水量为94%，干
5胶囊的直径扩散系数为1.35、质量扩散系数为2. 13，包埋率为99. 99%，所含活菌数达10"CFU/g，可释放的活菌数达109CFU/g。在室温下干燥至恒重，储存两个月后，有效含菌量可达108CFU/g。
实施例2 海藻酸钠浓度(W/V) 2.0%
海藻酸钠/羧甲基纤维素钠(W/W) 10 : 1 海藻酸钠与膨润土之比(W/W) 10 : 1 氯化f丐浓度(W/V) 5%
菌泥/壁材(V/V) 3 : 1 制备方法与实施例1相同。 所得胶囊性质为湿、干胶囊的粒径分别为2. 48-2. 70mm和0. 90-1. 10mm，含水量为95%，干胶囊的直径扩散系数为1. 42、质量扩散系数为2. O，包埋率为99. 99%，所含活菌数达10"CFU/g，可释放的活菌数达109—1QCFU/g。在室温下干燥至恒重，储存两个月后，有效含菌量可达108—gCFU/g，所得胶囊如附图1、2、3、4所示。实施例3海藻酸钠浓度(w/v)1. 5%海藻酸钠/羧甲基纤维素钠(w/w)8 : i海藻酸钠与膨润土之比(w/w)8 : i氯化*丐浓度(w/v)2%菌泥/壁材(v/v)2 : i制备方法与实施例l相同。所得湿、干胶囊的粒径分别为2. 38-2. 55mm和0. 85-1. OOmm，含水量为96%，干胶囊的直径扩散系数为1. 40、质量扩散系数为1. 9，包埋率为99. 99X，所含活菌数达10"CFU/g，可释放的活菌数达109—1QCFU/g。在室温下干燥至恒重，储存两个月后，有效含菌量可达
10"CFU/'g。实施例4海藻酸钠浓度(w/v)3. 0%海藻酸钠/羧甲基纤维素钠(w/w)12 : 1海藻酸钠与膨润土之比(w/w)8 : 1氯化*丐浓度(w/v)2%菌泥/壁材(v/v)2 : i制备方法与实施例l相同。所得湿、干胶囊的粒径分别为2. 90-3. 20mm和1. 18-1. 38mm，含水量为92 %，干胶囊的直径扩散系数为1. 38、质量扩散系数为2. 24，包埋率为99. 99 %，所含活菌数达10"CFU/g，可释放的活菌数达109CFU/g。在室温下干燥至恒重，储存两个月后，有效含菌量可达108CFU/g。
实施例5 海藻酸钠浓度(W/V) 5%
海藻酸钠/羧甲基纤维素钠(W/W) 8 : 1 海藻酸钠与膨润土之比(W/W) 10 : 1 氯化f丐浓度(W/V) 2%
菌泥/壁材(V/V) 2 : 1 制备方法与实施例1相同。 所得湿、干胶囊的粒径分别为3. 10-3. 45mm和1. 20-1. 54mrn，含水量为90 %，干 胶囊的直径扩散系数为1. 36、质量扩散系数为2. 38，包埋率为99. 99 %，所含活菌数达 10"CFU/g，可释放的活菌数达108—gCFU/g。在室温下干燥至恒重，储存两个月后，有效含菌量 可达107—8CFU/g。 本发明微生物肥料保存期长、产品稳定、在应用过程中克服了多种因素影响，对作 物苗期具有防病、抗病、缓解盐胁迫、促进植物生长等功效。
权利要求
一种胶囊型微生物肥料，其特征在于包括壁材和芯材，采用锐孔-凝固浴法对有益微生物进行胶囊化；其中，壁材为环境友好型和生物可降解型物质，芯材为有益微生物；所述的环境友好型和生物可降解型壁材是指海藻酸钙、羧甲基纤维素钠和膨润土；所述的有益微生物是指植生拉乌尔菌、产酸克雷伯氏菌、阴沟肠杆菌、枯草芽孢杆菌。
2. —种胶囊型微生物肥料的制备方法，其特征在于具体实现步骤步骤一，将低温保存的有益微生物活化、液体培养，离心，弃上清，将菌泥低温保存，备 用；其中包括(1) NA培养基的配制将NaC1(5. 0g)，蛋白胨(10. 0g)，牛肉膏(3. 0g)， H20(1000ml)进行混合，配置NA培养 基；若是固体NA培养基，则加入1. 8%的琼脂；灭菌，备用；(2) 菌株的活化将低温保存的有益微生物在NA固体培养基上划线，25-32t:下恒温培养2-3天；挑取单 菌落，在新的NA固体培养基上划线培养，如此2-3次；(3) 有益微生物的培养将活化后的有益微生物，接入到NA液体培养基中，在25-32°C 、 150-220rpm的条件下培 养至稳定期前期，离心，弃上清，保存菌泥，备用。步骤二，将海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、膨润土按照一定的比例进行混合，即海藻酸钠 浓度(W/V)为1.5-5%，海藻酸钠与羧甲基纤维素钠之比(W/W)为5-12 : l，海藻酸钠与膨 润土之比(W/W)为5-10 : 1 ;灭菌，备用；步骤三，配制浓度(W/V)为1_5%的氯化钙溶液；灭菌，备用；步骤四，将步骤一的菌泥与步骤二的壁材溶液按照i-3 : i的比例混合均匀，将一定体积的混合液匀速的滴入到步骤三的氯化钙溶液中，固定20-60分钟后形成胶囊；取出胶囊， 用无菌水冲洗2-3次，即获得胶囊型微生物肥料。
全文摘要
本发明涉及开发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。所得湿、干胶囊的粒径分别为2.40-3.50mm和0.8-1.5mm，含水量为90-98％，干胶囊直径扩散系数为1.3-1.5，质量扩散系数为1.9-2.5，包埋率高于99％，所含活菌数达1014CFU/g，可释放活菌数达109-10CFU/g。储存两个月后，有效含菌量可达108-9CFU/g。本发明微生物肥料保存期长、产品稳定、在应用过程中克服了多种因素影响，对作物苗期具有防病、抗病、缓解盐胁迫、促进植物生长等功效。
文档编号C05G3/00GK101717301SQ20091023787
公开日2010年6月2日 申请日期2009年11月12日 优先权日2009年11月12日
发明者李春, 武占省, 赵雅峰 申请人:北京理工大学