CN105294183A - 一种多功能液体生物肥料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液体微生物肥料，包括1-3％微生物菌液，10-40％的酵母废液、适量无机养分和水。微生物中枯草芽孢杆菌发酵液：链霉菌发酵液：胶冻样芽孢杆菌发酵液的比例为3:0.5-3.0:0.5-3.5同时也提供了该肥料的生产方法。本发明的液体微生物肥料以酵母废液为微生物肥料的主要有机成分，解决了酵母生产企业废液处置问题，节约了资源。本发明的肥料结合了液体肥料和微生物肥料二者优势，不仅迅速起效，快速补充营养元素，还可提高土壤有机质，修复土壤微生物区系，将微生物肥料的应用拓展到追肥领域。

Description

一种多功能液体生物肥料及其生产方法

技术领域

本发明涉及微生物肥料领域，具体涉及一种多功能液体微生物肥料的生产方法。

背景技术

液体肥料是含有一种或多种农作物需要的营养物质的液体产品，通常可分为清液型、悬浮型和膏体型。液体肥料可根据实际需求来精确设计施用配方，选择施肥方式，从而节约用肥成本，提高肥料利用率，广泛用于经济作物种植。液体微生物肥料将微生物因素加入液体肥料中，不仅可为作物提供营养元素，还可补充多种作物有益物质，如小分子氨基酸、腐植酸等。不同液体微生物肥料中含有微生物种类往往是2-3种，这些微生物可协同作用，对作物生长产生促进作用。液体肥料常以随水冲施(针对根部)和喷施(针对叶片)作为追肥施用，然而同一微生物对作物不同部位所产生的效果是不同的，例如目前微生物肥料中常用的解磷菌(巨大芽孢杆菌)，可将被固定的磷转化为速效磷供作物利用，其机理主要是微生物代谢活动释放有机酸，溶解含磷矿物，从而增加土壤中有效磷含量，提高磷肥利用率，达到促生效果。

液体肥料由于具有养分含量高、易于复合、能直接被农作物吸收、便于配方施肥(平衡施肥)和机械化施肥等诸多优点，越来越受到各国的普遍关注。而且液体肥料的生产费用低，生产企业可节省生产固体肥料的部分设备装置，如喷浆、造粒、烘干等设备装置，并且生产过程中无粉尘、无烟雾，不会造成环境污染和损害人体健康。固体肥料在被作物吸收时必须经过溶解成液体的过程，而液体肥料能直接被作物吸收，提高了吸收的速度，施入土壤后，营养成分可直达根系，无需再经长时间的化学变化过程，并且大大降低了某些营养成分被土壤固定的数量。液肥深施还可以防止肥料的流失，可减少施肥次数，节省人力支出和物力消耗。

然而，微生物肥料液体化存在许多难题，主要在于：1、微生物在液体条件下很难保存，无法保证其活菌数量；2、由于液体中含有大量的有机原料和营养成分，容易腐败变质；3、液体肥料中大量元素和中微量元素的复配直接影响到其中微生物的存活，无法保证产品质量。

以往液体肥料中菌种多以菌液形式添加，其原培养基的营养条件和终产品的条件存在一定差异，这往往造成菌种定殖的问题，而且微生物培养多采用蛋白胨等有机原料，这些都是新生产的原料，成本较高，对资源消耗也较重。本发明将酵母废液部分替代微生物培养基，既为微生物菌株定殖提供条件，又降低生产成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种资源环保的、用工业废弃物替代传统培养基的液体微生物肥料；并同时提供一种通过优化微生物的发酵工艺，复配比例及生产优化等，使其能在液体环境下大量存在且维持一定的保质期的液体微生物肥料的生产方法。

本发明的技术方案是：一种多功能液体微生物肥料，包括微生物发酵液，包括1-3％质量比的微生物菌液，10-40％质量比的酵母废液、无机养分和水；所述微生物包括枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)HL259，胶质芽孢杆菌(BacillusmucilaginosusKrassilnikov)，生防性链霉菌(Streptomycessp.)YL04；

所述微生物发酵液的质量比为枯草芽孢杆菌发酵液：链霉菌发酵液：胶冻样芽孢杆菌发酵液＝3:0.5-3.0:0.5-3.5。

上述生防性枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)HL259由中国农业大学农学与生物技术学院植物病理系课题组提供，保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心(简称CGMCC，北京市朝阳区北辰西路1号院，中国科学院微生物研究所)，保藏编号为CGMCCNo.1451，其具体性状参见专利200510104872.3；上述生防性链霉菌(Streptomycessp.)YL04，属于放线菌目(Actinomycete)链霉菌属(Streptomyces)也由中国农业大学农学与生物技术学院植物病理系课题组提供，保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏编号为CGMCCNo.2884，其具体性状参见专利申请200910080902.X，公开日为2009年9月9日。

所选的微生物除了有针对作物根部起效的营养型微生物，具有固氮、解磷、解钾的作用，通过根部使用可以有效改善作物根系营养条件之外，还具有生物防治的功能，对多种土传病害的病原菌具有抑制作用，使用到土壤当中，可以减少病害的发病率，增加作物的抗性，减少农药的投入量，节约成本，减少环境污染。

通过对三种菌种的发酵条件工艺的优化，筛选出最适合的发酵条件及培养基，提高有效活菌数的同时，优化芽孢细菌的培养和芽孢形成条件，逐步达到芽孢率高、稳定性好、生产成本低、生产可控化、贮存期较长的目标。最终确定了三种菌种的最优发酵条件及优化后的有效活菌数及芽孢形成率。

其中，所述微生物发酵液的混合菌液中有效活菌数量在5.0-6×10⁹cfu/mL。确定了各菌种的发酵工艺后，进行各菌种之间的有效复配，通过反复试验，确定了三种菌种的最佳复配比例，即枯草芽孢杆菌发酵液：链霉菌发酵液：胶冻样芽孢杆菌发酵液＝3:0.5-3.0:0.5-3.5，混合后对发酵菌液进行一年时间的持续测定，复合菌剂的有效活菌数量基本在5.0-5.5×10⁹cfu/mL，有效活菌数稳定，达到了预期的复合菌剂发酵液有效活菌数的标准要求。一般而言，对于作物的营养需要，一般要求无机养分带来的总养分N+P₂O₅+K₂O≥4％。所述酵母废液是酵母生产过程中产生的废液。

优选的是，所述液体微生物肥料包括3-15％的保护剂。为了延长液体微生物肥料的贮存时间，可以在液体微生物肥料中加入3-15％质量比的保护剂。进一步地，保护剂可以为苯甲酸钠、山梨酸钾、山梨酸、丙酸钙等中的一种。还可以给有益微生物活动提供营养物质，使其更好存活，还可以在该液体微生物肥料中添加甘油或糖蜜中的一种或一种以上；少量添加即可，比例可以为1-5％质量比。

优选的是，无机养分的添加，C/N在2-3:1之间，这样利于有效活菌的存活。

本发明还提供了上述液体微生物肥料的生产方法，该方法包括以下步骤：

a、将枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)HL259，胶质芽孢杆菌(BacillusmucilaginosusKrassilnikov)，生防性链霉菌(Streptomycessp.)YL04分别发酵培养，得到微生物菌液；

b、按3:0.5-3.0:0.5-3.5混合菌液；

c、将无机养分在蒸汽搅拌机中加水混合，混匀后冷却；

d、再将10-40％质量比的酵母废液与1-3％质量比的微生物菌液搅拌均匀，得到含菌浓缩液；

e、将冷却后的无机养分溶液和所述含菌浓缩液混合，得到液体微生物肥料；

所述枯草芽孢杆菌和胶胨样芽孢杆菌的发酵工艺为：以1-2％接种量至种子罐，种子罐内发酵液以3-5％接种量接种到发酵罐；种子罐和发酵罐的培养条件：28±1℃下培养24-48h，通气量为1:0.5-1:1.6，消沫剂用植物油0.8-1.2％或有机硅油0.02-0.06％，搅拌速度为200-400rpm；将菌液通过平板计数其菌量大于等于70-110×10⁸cfu/mL；

所述链霉菌液体发酵培养基含有大米粉110-130g、花生饼粉18-25g，NaCL1-2g，CaCO₃0.5-1.2g，KH₂PO₄0.5-1.5g，初始pH值为7；控制接种量为10-15％，发酵温度为38-42℃，发酵初期控制通气量为2800-3200m³/h，控制溶氧量为28-32％，发酵过程中控制搅拌转速100-140r/min。液体发酵30h后发酵液的抑菌活性最高，此时链霉菌有效活菌数为20-30×10⁸cfu/mL。

通过LB、YMA、YEM、PDA、金氏B、蔗糖蛋白胨培养基、YGM、523、BPY共9种培养基上的培养性状和生长速度试验，试验表明，适合于HL259生长的培养基为YMA和玉米浆培养基，进一步研究了种子罐至发酵罐的发酵条件：三角瓶内种子(10¹⁰cfu/mL)以1-2％接种量至种子罐(30-50L)，种子罐内发酵液以3-5％接种量接种到发酵罐(800-1000L)。种子罐和发酵罐的培养条件：28±1℃下培养24-48h，通气量为1:0.5-1:1.6，消沫剂用植物油1％或有机硅油0.04％，搅拌速度为200-400rpm；24h后将菌液通过平板计数其菌量大于等于70-110×10⁸cfu/mL，芽孢形成率为95.1％(芽孢平板计数是在80℃水浴加热20min后，采用平板菌落计数法检测芽孢的形成量，芽孢形成率即芽孢形成数与活菌总数的比值)。

胶冻样芽孢杆菌的液体发酵工艺同枯草芽孢杆菌，发酵24h结束后菌液的有效活菌数为5-60×10⁸cfu/mL，芽孢的形成率为94.3％。

为保证各组分均匀混合，有机物料和无机物料要分别混匀后再完成复配。首先将无机养分在蒸汽搅拌机中加水混合，混匀后需冷却；其次，将浓缩液中与微生物菌液混合，最后将充分溶解的无机养分和含菌浓缩液混合，制成液体复合微生物肥料。

优选的是，链霉菌液体发酵培养基含有大米粉120g、花生饼粉20g，NaCL2g，CaCO₃1g，KH₂PO₄1g，初始pH值为7；控制接种量为12％，发酵温度为40℃，发酵初期控制通气量为3000m³/h，控制溶氧量为30％，发酵过程中控制搅拌转速120r/min，液体发酵30h后发酵液的抑菌活性最高，此时链霉菌有效活菌数为20-30×10⁸cfu/mL。

优选的是，所述微生物发酵液的混合菌液中有效活菌数量在5.0-6×10⁹cfu/mL。

如同上述，优选的是，所述液体微生物肥料包括3-15％的保护剂。为了延长液体微生物肥料的贮存时间，可以在液体微生物肥料中加入3-15％质量比的保护剂。进一步地，保护剂可以为苯甲酸钠、山梨酸钾、山梨酸、丙酸钙等中的一种。还可以给有益微生物活动提供营养物质，使其更好存活，还可以在该液体微生物肥料中添加甘油或糖蜜中的一种或一种以上；少量添加即可，比例可以为1-5％质量比。如果需要加入保护剂，则将保护剂加入浓缩液中，搅拌均匀后再将复合微生物菌液加入；最后将充分溶解的无机养分和含菌浓缩液混合，制成液体复合微生物肥料。

优选的是，无机养分的添加，C/N在2-3:1之间，这样利于有效活菌的存活。

酵母发酵液的利用与治理一直是国内外许多酵母生产厂多年来难以解决的问题，目前治理酵母发酵液主要采用厌氧消化后好气处理。由于微生物不能降解发酵液中的色素，处理后的废液颜色仍为深红棕色，且COD值大大超标。酵母废液中含有丰富的纤维素，胶体物质以及焦糖等各种复杂的有机物，使其粘性较强，同时含有丰富的氮、磷、钾、钙、铁等无机微量元素以及腐植酸、黄腐酸等有机物质，具有很好的肥效。因此利用酵母废液可以生产富含有机质的微生物肥料。

本发明将酵母废液部分替代微生物培养基，既为微生物菌株定殖提供条件，又降低生产成本，从微生物的发酵工艺优化、复配比例及产业化生产优化等方面进行大量的试验，再从产品液体生物肥料的生产工艺到产品中C/N比、PH值、大量元素和中微量元素配比构成和含量都进行深入细致的研究，生产出液体生物肥料，克服液体肥料生产过程中的难题，选用的微生物对作物真菌性病害具有显著抑制作用的生防菌株，减少作物病害的发病率，同时，添加对作物根部起效的营养型微生物，通过根部施用具有解钾及防治病虫害作用，可以有效改善作物根系营养条件。

具体生产工艺及流程如下：

1、酵母废液：购自安琪酵母股份有限公司。主要成分如下：

表1酵母浓缩液主要营养成分表

根据本发明的液体微生物肥料的生产方法，优选的是，所述无机养分选自大量元素肥料或者微量元素肥料。所述大量元素肥料选自氮肥、磷肥或钾肥的一种或一种以上。

包装入库：液体复合微生物肥料经液体灌装设备分装、密封、入库。

根据《复合微生物肥料》行业标准(NY/T789-2004)的要求和检测方法对产品进行检验，标准要求合格产品中有效活菌数≥5×10⁷个/克，总养分(N+P₂O₅+K₂O)≥4％，杂菌率≤15％，pH值为3-8，经过大量的试验证明，上述复合微生物肥料可以达到下表技术指标，重金属含量没有超过农业部生物肥料行业标准无害化指标。

表2液体复合微生物肥料的技术指标

本发明的有益效果是：

液体复合微生物肥料结合了液体肥料和微生物肥料二者优势，不仅迅速起效，快速补充多种作物在特定生长期所需的营养元素，还可提高土壤有机质，修复土壤微生物区系，将微生物肥料的应用拓展到追肥领域。

本发明为根部施用液体复合微生物肥料。其产品设计和微生物的添加，专门针对土壤和作物根部起效，减少了不必要成分的添加，针对性更强，从而降低产品生产成本，也避免了资源浪费。

本发明所添加的微生物菌株，除了具有营养菌株的功能外，还具有生防的功能，能显著降低土传病害的发病率，使用该液体肥料的同时，减少了农药的添加量，即节约了投入成本，同时也降低了环境的污染。

以酵母废液为微生物肥料的主要有机成分，可帮助解决酵母生产企业废液处置问题，保护环境节约资源。

附图说明

图1是液体微生物肥料生产流程图。

具体实施方式

实施例一

1、复合微生物菌液：菌株发酵培养基配方为酵母废液40％，菌液3％、无机养分。枯草芽孢杆菌发酵液：链霉菌发酵液：胶冻样芽孢杆菌发酵液按照3:2:2的比例混合，复合微生物菌液中有效活菌数为5.2×10⁹个/毫升。

所述枯草芽孢杆菌和胶胨样芽孢杆菌的发酵工艺为：以1-2％接种量至种子罐，种子罐内发酵液以3-5％接种量接种到发酵罐；种子罐和发酵罐的培养条件：28±1℃下培养24-48h，通气量为1:0.5-1:1.6，消沫剂用植物油0.8％或有机硅油0.04％，搅拌速度为200-400rpm；24小时后将菌液通过平板计数其菌量大于等于70-110×10⁸cfu/mL；

链霉菌液体发酵培养基含有大米粉120g、花生饼粉20g，NaCL2g，CaCO₃1g，KH₂PO₄1g，初始pH值为7；控制接种量为12％，发酵温度为40℃，发酵初期控制通气量为3000m³/h，控制溶氧量为30％，发酵过程中控制搅拌转速120r/min，液体发酵30h后发酵液的抑菌活性最高，此时链霉菌有效活菌数为20-30×10⁸cfu/mL。

2、原料配方：按照以下配方添加。微量元素为硼砂和螯合锌，比例为2:3；保护剂为苯甲酸钠和糖蜜，比例为1:1。

表3液体复合微生物肥料原料添加配方

3、将无机养分与39％(总质量)水在蒸汽搅拌机中混合，混合后冷却；将保护剂加入废液中，搅拌均匀后再将复合菌液加入；最后将充分溶解的无机养分和含菌废液混合，并加入其余水分，制成液体复合微生物肥料。成品肥料各项技术指标如下。

表4液体复合微生物肥料主要技术指标

4、液体复合微生物肥料经液体灌装设备分装、密封、入库。

实施例二

1、复合微生物菌液：菌株发酵培养基配方为酵母废液40％，菌液3％、无机养分。枯草芽孢杆菌发酵液：链霉菌发酵液：胶冻样芽孢杆菌发酵液按照3:1:3.5的比例混合，复合微生物菌液中有效活菌数为5.5×10⁹个/毫升。

发酵条件同实施例一。C/N为2：1.

2、原料配方：见表5。微量元素和保护剂同实例一。

表5液体复合微生物肥料原料添加配方

3、混合复配：同实例一。液体复合微生物肥料技术指标见表6。

表6液体复合微生物肥料的技术指标

4、分装入库：同实例一。

实施例三

1、复合微生物菌液：菌株发酵培养基配方为酵母废液40％，菌液3％、无机养分。枯草芽孢杆菌发酵液：链霉菌发酵液：胶冻样芽孢杆菌发酵液按照3:2:2的比例混合，复合微生物菌液中有效活菌数为5.8×10⁹个/毫升。

所述枯草芽孢杆菌和胶胨样芽孢杆菌的发酵工艺为：以2％接种量至种子罐，种子罐内发酵液以3-5％接种量接种到发酵罐；种子罐和发酵罐的培养条件：28±1℃下培养24-48h，通气量为1:0.5-1:1.6，消沫剂用植物油1％或有机硅油0.04％，搅拌速度为200-400rpm；24小时后将菌液通过平板计数其菌量大于等于70-110×10⁸cfu/mL；

链霉菌液体发酵培养基含有大米粉120g、花生饼粉20g，NaCL2g，CaCO₃1g，KH₂PO₄1g，初始pH值为7；控制接种量为12％，发酵温度为40℃，发酵初期控制通气量为3000m³/h，控制溶氧量为30％，发酵过程中控制搅拌转速120r/min，液体发酵30h后发酵液的抑菌活性最高，此时链霉菌有效活菌数为20-30×10⁸cfu/mL。

2、原料配方：见表7。微量元素和保护剂同实例一。

表7液体复合微生物肥料原料添加配方

3、混合复配：除无机养分加入30％水预混外，其余同实例一。液体复合微生物肥料技术指标见表8。

表8液体复合微生物肥料的技术指标

4、分装入库：同实例一。

本发明的液体微生物肥料，保质期长，可以持续有效作用于农作物。本发明所添加的微生物菌株，除了具有营养菌株的功能外，还具有生防的功能，能显著降低土传病害的发病率，使用该液体肥料的同时，减少了农药的添加量，即节约了投入成本，同时也降低了环境的污染。

Claims (10)

1.一种多功能液体微生物肥料，包括微生物发酵液，其特征在于：包括1-3％质量比的微生物菌液，10-40％质量比的酵母废液、无机养分和水；所述微生物包括枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)HL259，胶质芽孢杆菌(BacillusmucilaginosusKrassilnikov)，生防性链霉菌(Streptomycessp.)YL04；

所述微生物发酵液的质量比为枯草芽孢杆菌发酵液：链霉菌发酵液：胶冻样芽孢杆菌发酵液＝3:0.5-3.0:0.5-3.5。

2.根据权利要求1所述的一种多功能液体微生物肥料，其特征在于，所述微生物发酵液的混合菌液中有效活菌数量在5.0-6×10⁹cfu/mL。

3.根据权利要求1所述的一种多功能液体微生物肥料，其特征在于，所述无机养分的C/N在2-3:1之间。

4.根据权利要求1所述的一种多功能液体微生物肥料，其特征在于，所述液体微生物肥料包括3-15％的保护剂。

5.根据权利要求4所述的一种多功能液体微生物肥料，其特征在于，所述保护剂为苯甲酸钠、山梨酸钾、山梨酸、丙酸钙中的一种。

6.权利要求1所述液体微生物肥料的生产方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

a、将枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)HL259，胶质芽孢杆菌(BacillusmucilaginosusKrassilnikov)，生防性链霉菌(Streptomycessp.)YL04分别发酵培养，得到微生物菌液；

b、按3:0.5-3.0:0.5-3.5混合菌液；

c、将无机养分在蒸汽搅拌机中加水混合，混匀后冷却；

d、再将10-40％质量比的酵母废液与1-3％质量比的微生物菌液搅拌均匀，得到含菌浓缩液；

e、将冷却后的无机养分溶液和所述含菌浓缩液混合，得到液体微生物肥料；

所述枯草芽孢杆菌和胶胨样芽孢杆菌的发酵工艺为：以1-2％接种量至种子罐，种子罐内发酵液以3-5％接种量接种到发酵罐；种子罐和发酵罐的培养条件：28±1℃下培养24-48h，通气量为1:0.5-1:1.6，消沫剂用植物油0.8-1.2％或有机硅油0.02-0.06％，搅拌速度为200-400rpm；将菌液通过平板计数其菌量大于等于70-110×10⁸cfu/mL；

所述链霉菌液体发酵培养基含有大米粉110-130g、花生饼粉18-25g，NaCL1-2g，CaCO30.5-1.2g，KH₂PO₄0.5-1.5g，初始pH值为7；控制接种量为10-15％，发酵温度为38-42℃，发酵初期控制通气量为2800-3200m³/h，控制溶氧量为28-32％，发酵过程中控制搅拌转速100-140r/min。

7.根据权利要求6所述的液体微生物肥料的生产方法，其特征在于，所述微生物发酵液的混合菌液中有效活菌数量在5.0-6×10⁹cfu/mL。

8.根据权利要求6所述的液体微生物肥料的生产方法，其特征在于，所述无机养分的C/N在2-3:1之间。

9.根据权利要求6所述的液体微生物肥料的生产方法，其特征在于，所述液体微生物肥料包括3-15％的保护剂。

10.根据权利要求6所述的液体微生物肥料的生产方法，其特征在于，所述保护剂为苯甲酸钠、山梨酸钾、山梨酸、丙酸钙中的一种。