專利名稱：一種生物炭基益生菌劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種益生菌劑，尤其涉及一種生物炭基益生菌劑；此外，本發(fā)明還涉及該生物炭基益生菌劑的制備方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)、農(nóng)業(yè)大國(guó)，用占世界7%的土地養(yǎng)活了占世界22%的人口，糧食問(wèn)題永遠(yuǎn)是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的大事。我國(guó)現(xiàn)有耕地20億畝，年需化肥I. 5億噸，是世界最大的化肥進(jìn)口國(guó)和氮肥生產(chǎn)國(guó)。盡管如此，化肥量仍然滿足不了農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。究其原因，關(guān)鍵問(wèn)題在于化肥的利用率太低。據(jù)調(diào)查，我國(guó)化肥的利用率只有35% -40%，其余部分被土壤固定，或淋溶造成水體污染、湖泊富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問(wèn)題。加之化肥是一種高耗能產(chǎn)品，原材料漲價(jià)和環(huán)境污染的影響，致使許多小型化肥廠瀕臨倒閉狀態(tài)，而國(guó)家由于受經(jīng)濟(jì)和能源條件的限制，目前還無(wú)能力改造這些化肥廠，限制了我國(guó)肥料總量的增力卩。專家 們迫切呼吁減少化肥使用量，多使用新型生物肥，多施有機(jī)肥。廣大農(nóng)民也迫切需要一種新型肥料來(lái)滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。土壤微生物直接參與土壤物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化，腐殖質(zhì)的形成和分解，養(yǎng)分釋放，氮素固定等土壤肥力形成和發(fā)育過(guò)程。因此，向土壤中增加有益微生物數(shù)量，能夠增強(qiáng)土壤微生物活性，從而提高了土壤的肥力。特別是農(nóng)作物根際土壤微生態(tài)區(qū)系的微生物活性對(duì)植物根部營(yíng)養(yǎng)更為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是提供一種生物炭基益生菌劑，其活菌存活率高，緩釋效果好，能在常溫下長(zhǎng)期保存，可與其它有機(jī)、無(wú)機(jī)肥料進(jìn)行混合造粒烘干而不受影響，且肥料增效作用明顯，能有效改良土壤。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之二是提供該生物炭基益生菌劑的制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種生物炭基益生菌劑，由生物質(zhì)炭黑和濃縮的益生菌劑組成；所述生物質(zhì)炭黑與濃縮的益生菌劑的重量比為(8.85 9. 15) (O. 85 I. 15)，優(yōu)選為9 I ;所述生物質(zhì)炭黑采用如下方法制得將農(nóng)業(yè)廢棄物作為生物質(zhì)原料進(jìn)行低溫炭化形成多孔的生物質(zhì)炭黑；所述濃縮的益生菌劑采用如下方法制得將有益微生物進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，發(fā)酵成益生菌液，混合后經(jīng)固液分離、閃蒸干燥成濃縮的益生菌劑；所述有益微生物選自多粘類(lèi)芽孢桿菌、木霉菌、固氮菌、根瘤菌、解磷菌、解鉀菌、纖維素分解菌、抗生素產(chǎn)生菌、光合菌中的一種或多種。所述濃縮的益生菌劑中每一種有效菌的數(shù)量不得少于10億/g，所述濃縮的益生菌劑的有效活菌數(shù)> 2000億/g，所述生物炭基益生菌劑的有效活菌數(shù)> 200億/g。所述農(nóng)業(yè)廢棄物可以是沙柳平茬、玉米、大豆、小麥、水稻、秸桿，可有效進(jìn)行碳匯。此外，本發(fā)明還提供一種該生物炭基益生菌劑的制備方法，包括如下步驟I)利用農(nóng)業(yè)廢棄物作為生物質(zhì)原料，低溫炭化成多孔的生物質(zhì)炭黑；
2)對(duì)有益微生物菌群進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，發(fā)酵成益生菌液，混合后經(jīng)固液分離、閃蒸干燥，制成濃縮的益生菌劑；3)以生物質(zhì)炭黑為核心，吸附濃縮的益生菌劑，制備成生物炭基益生菌劑。步驟2)具體為將選好的菌種接入液體培養(yǎng)基活化后，取活化菌種進(jìn)行液體搖床培養(yǎng)，再將得到的菌種經(jīng)過(guò)種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得發(fā)酵液，對(duì)其進(jìn)行固液分離，再經(jīng)過(guò)閃蒸干燥，即得濃縮的益生菌劑。所述生物炭基益生菌劑中每克含有效活菌數(shù)> 200億個(gè)。所述生物質(zhì)炭黑采用如下方法制得將農(nóng)業(yè)廢棄物作為生物質(zhì)原料，將農(nóng)用廢棄物干燥后破碎，并送入低溫炭化爐進(jìn)行低溫炭化，進(jìn)而得到多孔的生物質(zhì)炭黑。對(duì)不同粒度的原料進(jìn)行直接低溫炭化，炭化顆粒完全保留原有的微孔，孔隙度高，因而生產(chǎn)的生物質(zhì)炭具備良好的吸附性和增溫保溫性。生物炭黑的多孔性給益生菌提供了完美的棲息場(chǎng)所。生物炭基益生菌劑中的微生物在其發(fā)酵和土壤內(nèi)的生命活動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的赤霉素和細(xì)胞激動(dòng)素類(lèi)物質(zhì)，這些物 質(zhì)在與植物根系接觸后，會(huì)刺激作物生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)作物新陳代謝，從而產(chǎn)生增產(chǎn)效果。生物肥中的微生物在植物根部大量生長(zhǎng)、繁殖，形成優(yōu)勢(shì)菌，抑制和減少了病原菌的繁殖機(jī)會(huì)，有的還具有拮抗病原菌的作用，起到了減輕作物病害的功效。從而減少農(nóng)藥的使用，降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，生物炭基益生菌劑與生物炭黑以一定比例混合后可以與其它有機(jī)、無(wú)機(jī)肥料進(jìn)行混合造粒烘干而不受影響，養(yǎng)分則更加全面。其中的有機(jī)質(zhì)通過(guò)微生物活動(dòng)后，可不斷釋放出植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素，生物炭基的多孔性使其具備緩釋效果，因而肥效持久。豐富的有機(jī)質(zhì)和生物炭黑共同作用還可以改善土壤物理性狀，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，從而使土壤疏松，減少土壤板結(jié)，有利于保水、保肥、通氣和促進(jìn)根系發(fā)展，為農(nóng)作物提供舒適的生長(zhǎng)環(huán)境。環(huán)保型生物炭基益生菌劑研制發(fā)明過(guò)程中，設(shè)計(jì)方案首先考慮產(chǎn)品對(duì)所生產(chǎn)的氮肥、復(fù)(混)合肥、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)品及生態(tài)環(huán)境沒(méi)有任何危害，同時(shí)具有脲酶、硝化抑制和銨穩(wěn)定三大功效，與其他肥料混用，可最終實(shí)現(xiàn)氮肥、復(fù)(混)合肥長(zhǎng)效作用。同時(shí)，充分考慮產(chǎn)業(yè)化成本控制的必要性，采用了低溫炭化技術(shù)來(lái)獲取必要的生物質(zhì)炭化物，來(lái)實(shí)現(xiàn)緩釋技術(shù)。本發(fā)明具有以下有益效果I、緩釋效果好由于生物質(zhì)炭黑為深黑色有機(jī)產(chǎn)品，富含微孔，具有極強(qiáng)的吸肥、吸水的吸附能力、及吸光增溫特性，施入土壤以后，不但可以持肥緩釋，減少肥料淋失浪費(fèi)，能在常溫下長(zhǎng)期保存，可與其它有機(jī)、無(wú)機(jī)肥料進(jìn)行混合造粒烘干而不受影響，而且在每個(gè)炭素顆粒周?chē)纬稍鰷馗魺釁^(qū)，對(duì)于解決早春地溫偏低出苗和生長(zhǎng)緩慢等問(wèn)題具有重要作用。2、活菌存活率高利用生物質(zhì)炭黑的多孔性，可有效保持益生菌劑的活性，不但使制備過(guò)程中可能造成活菌死亡的環(huán)節(jié)杜絕了活菌體的死亡，而且在成型的產(chǎn)品中活菌體有生物質(zhì)炭黑的保護(hù)，可使得肥料生物菌的存活率得到顯著提高，在常溫下保存兩年的生物炭基益生菌劑，其有益菌的存活率達(dá)80%。由于活菌存活率高，使得其與其他肥料混合使用時(shí)，生物菌的肥料增效作用明顯。3、經(jīng)濟(jì)環(huán)保本發(fā)明生產(chǎn)基質(zhì)的原料主要是農(nóng)業(yè)廢棄物，原料本身就是廢物利用，且成本低廉，取之不盡；用半封閉低溫炭化爐缺氧干餾分解新工藝生產(chǎn)生物質(zhì)炭黑，不消耗外界能源，不產(chǎn)生任何“三廢”，生產(chǎn)過(guò)程節(jié)能而且環(huán)保；生物質(zhì)炭黑源自植物有機(jī)體，本身屬有機(jī)復(fù)合物，主要成分是碳元素，在土壤中可以自然分解，完全無(wú)殘留，因而在使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染，同時(shí)兼有改良土壤的長(zhǎng)效特性。4、產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣泛、增效作用明顯本發(fā)明生物炭基益生菌劑在2010-2011年已完成了初步配比實(shí)驗(yàn)并小批量生產(chǎn)，與生物質(zhì)炭黑、尿素、復(fù)合肥、有機(jī)肥等復(fù)混，在小面積上進(jìn)行了玉米口肥應(yīng)用試驗(yàn)，取得了很好的實(shí)驗(yàn)效果。2011年在江蘇、安徽、遼寧、山東、河南等地區(qū)對(duì)玉米、水稻、大豆、花生、蔬菜等作物進(jìn)行中試，效果均較明顯，已通過(guò)驗(yàn)收。截至目前，與對(duì)照田塊相比，施用本發(fā)明生物炭基益生菌劑并配合其他肥料的田塊出苗速度快，苗齊、苗壯、產(chǎn)量高，能提高畝產(chǎn)量20%。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述實(shí)施例I
I、菌種選擇選擇菌種包括多粘類(lèi)芽孢桿菌和木霉菌，其重量配比為I : I。2、擴(kuò)大培養(yǎng)成益生菌劑將已篩選好的菌種接入液體培養(yǎng)基活化后，取3ml的活化菌種接入裝有250ml培養(yǎng)基的三角瓶中進(jìn)行液體搖床培養(yǎng)，再將得到的菌種經(jīng)過(guò)15L、lt種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得700kg的發(fā)酵液，利用碟式離心機(jī)對(duì)其進(jìn)行固液分離，再經(jīng)過(guò)閃蒸干燥機(jī)閃蒸干燥，即得2kg益生菌劑。3、生物質(zhì)炭黑的制備利用當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)廢棄物秸桿，低溫炭化成多孔的生物質(zhì)炭黑 18kg。4、生物炭基益生菌劑的制備取生物質(zhì)炭黑18kg和益生菌劑2kg，進(jìn)行混合吸附成20kg生物炭基益生菌劑；其中生物質(zhì)炭為90%，有效活菌數(shù)為229億/g。實(shí)施例2I、菌種選擇選擇菌種包括多粘類(lèi)芽孢桿菌、鉀細(xì)菌和枯草芽孢桿菌，其重量配比為1:1:2。2、擴(kuò)大培養(yǎng)成益生菌劑將已篩選好的菌種接入液體培養(yǎng)基活化后，取5ml的活化菌種接入裝有500ml培養(yǎng)基的三角瓶中進(jìn)行液體搖床培養(yǎng)，再將得到的菌種經(jīng)過(guò)20L、lt種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得800kg的發(fā)酵液，利用碟式離心機(jī)對(duì)其進(jìn)行固液分離，再經(jīng)過(guò)閃蒸干燥機(jī)閃蒸干燥，即得I. 58kg益生菌劑。3、生物質(zhì)炭黑的制備利用當(dāng)?shù)氐纳沉讲绲壬镔|(zhì)原料，低溫炭化成多孔的生物質(zhì)炭黑17kg。4、生物炭基碰生囷劑的制備取生物質(zhì)炭黑17kg和碰生囷劑I. 58kg,進(jìn)打混合吸附成18. 58kg生物炭基益生菌劑，其中生物質(zhì)炭為90. 4%，有效活菌數(shù)為238億/g。實(shí)施例31、1、菌種選擇選擇菌種包括解磷菌、解鉀菌和纖維素分解菌，其重量配比為1:1:1。2、擴(kuò)大培養(yǎng)成益生菌劑將已篩選好的菌種接入液體培養(yǎng)基活化后，取5ml的活化菌種接入裝有500ml培養(yǎng)基的三角瓶中進(jìn)行液體搖床培養(yǎng)，再將得到的菌種經(jīng)過(guò)20L、lt種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得750kg的發(fā)酵液，利用碟式離心機(jī)對(duì)其進(jìn)行固液分離，再經(jīng)過(guò)閃蒸干燥機(jī)閃蒸干燥，即得I. 95kg益生菌劑。
3、生物質(zhì)炭黑的制備利用當(dāng)?shù)氐纳沉讲绲壬镔|(zhì)原料，低溫炭化成多孔的生物質(zhì)炭黑15kg。4、生物炭基益生菌劑的制備取生物質(zhì)炭黑15kg和益生菌劑I. 95kg,進(jìn)行混合吸附成16. 95kg生物炭基益生菌劑，其中生物質(zhì)炭為90. I %，有效活菌數(shù)為238億/g。以下通過(guò)試驗(yàn)例對(duì)本發(fā)明的有益效果作進(jìn)一步的闡述試驗(yàn)例I :I)本試驗(yàn)共設(shè)兩個(gè)處理(I)設(shè)對(duì)照組和處理組，在播種玉米時(shí)和玉米開(kāi)始拔節(jié)時(shí)進(jìn)行施肥。對(duì)照組(習(xí)慣施肥)施用磷酸二銨I. 5kg做底肥，追肥施用尿素3kg ； (2)處理組每小區(qū)底施I公斤本 發(fā)明生物炭基益生菌劑，然后進(jìn)行翻耕，使其和上層土壤充分混勻，然后與對(duì)照組一樣習(xí)慣施肥。重復(fù)三次，田間隨機(jī)排列，小區(qū)面積O. 3畝，玉米田塊上土質(zhì)壤土，土壤肥力中上，田塊地勢(shì)平坦，屬井水灌溉，玉米品種“萬(wàn)糯I號(hào)”，田間管理同大田。2)試驗(yàn)結(jié)果與分析促進(jìn)玉米生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量，且品質(zhì)提高。玉米施用本發(fā)明生物炭基益生菌劑，發(fā)芽早、齊，根系發(fā)達(dá)，植株生長(zhǎng)健壯，葉片寬厚，色濃綠，玉米每穗粒數(shù)、千粒重，產(chǎn)量提高。施用本發(fā)明生物炭基益生菌劑的玉米(處理組)，每穗粒數(shù)為606. 88粒，較施用普通復(fù)合肥(對(duì)照組)的503. 95粒，增加102. 93粒；施用本發(fā)明生物炭基益生菌劑的油葵(處理組)平均畝產(chǎn)803. 6公斤，較習(xí)慣施肥(對(duì)照組)712. 3公斤，增加91. 3公斤，增產(chǎn)幅度12. 82%。試驗(yàn)例2 I)本試驗(yàn)共設(shè)兩個(gè)處理(I)設(shè)對(duì)照組和處理組，在播種胡蘿卜前施肥。對(duì)照組(習(xí)慣施肥)施用硫酸銨6kg、過(guò)磷酸鈣9kg做底肥；(2)處理組每小區(qū)底施I公斤本發(fā)明生物炭基益生菌劑，然后進(jìn)行翻耕，使其和上層土壤充分混勻，然后與對(duì)照組一樣習(xí)慣施肥。重復(fù)三次，田間隨機(jī)排列，小區(qū)面積O. 3畝，胡蘿卜田塊上土質(zhì)壤土，土壤肥力中上，田塊地勢(shì)平坦，屬井水灌溉，胡蘿卜品種“南韓三紅八寸”，田間管理同大田。2)試驗(yàn)結(jié)果與分析處理組胡蘿卜的平均單個(gè)重量為181. 5g，折合畝產(chǎn)為4. 72噸/畝；對(duì)照組胡蘿卜的平均單個(gè)重量為84. lg，折合畝產(chǎn)為2. 19噸/畝。處理組與對(duì)照組相比，胡蘿卜產(chǎn)量增加了 116%，說(shuō)明土壤中施用本發(fā)明生物炭基益生菌劑能顯著增加胡蘿卜產(chǎn)量。處理組地上部單株鮮重79. lg，折合每畝2. 06噸；對(duì)照組地上部單株鮮重31. 8g，折合每畝O. 83噸。處理組與對(duì)照組相比，地上部生物量增加了 148%，說(shuō)明土壤中施用本發(fā)明生物炭基益生菌劑能顯著增加胡蘿卜地上部生物量。且經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，處理組的畸形率為3. 4%，對(duì)照組為7. 9%,說(shuō)明土壤中施用本發(fā)明生物炭基益生菌劑能減少畸形肉質(zhì)根的產(chǎn)生。
權(quán)利要求
1.一種生物炭基益生菌劑，其特征在于，由生物質(zhì)炭黑和濃縮的益生菌劑組成；所述生物質(zhì)炭黑與濃縮的益生菌劑的重量比為(8. 85 9. 15) (0. 85 I. 15);所述生物質(zhì)炭黑采用如下方法制得將農(nóng)業(yè)廢棄物作為生物質(zhì)原料進(jìn)行低溫炭化形成多孔的生物質(zhì)炭黑；所述濃縮的益生菌劑采用如下方法制得將有益微生物進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，發(fā)酵成益生菌液，混合后經(jīng)固液分離、閃蒸干燥成濃縮的益生菌劑；所述有益微生物選自多粘類(lèi)芽孢桿菌、木霉菌、固氮菌、根瘤菌、解磷菌、解鉀菌、纖維素分解菌、抗生素產(chǎn)生菌、光合菌中的一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物炭基益生菌劑，其特征在于，所述濃縮的益生菌劑中每一種有效菌的數(shù)量不得少于10億/g，所述濃縮的益生菌劑的有效活菌數(shù)> 2000億/g，所述生物炭基益生菌劑的有效活菌數(shù)> 200億/g。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物炭基益生菌劑，其特征在于，所述的農(nóng)業(yè)廢棄物包括沙柳平茬、玉米、大豆、小麥、水稻、秸桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物炭基益生菌劑，其特征在于，所述生物質(zhì)炭黑與濃縮的益生菌劑的重量比為9 I。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的生物炭基益生菌劑的制備方法，包括如下步驟 1)利用農(nóng)業(yè)廢棄物作為生物質(zhì)原料，低溫炭化成多孔的生物質(zhì)炭黑； 2)對(duì)有益微生物菌群進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，發(fā)酵成益生菌液，混合后經(jīng)固液分離、閃蒸干燥，制成濃縮的益生菌劑； 3)以生物質(zhì)炭黑為核心，吸附濃縮的益生菌劑，制備成生物炭基益生菌劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟2)具體為將選好的菌種接入液體培養(yǎng)基活化后，取活化菌種進(jìn)行液體搖床培養(yǎng)，再將得到的菌種經(jīng)過(guò)種子罐逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)而獲得發(fā)酵液，對(duì)其進(jìn)行固液分離，再經(jīng)過(guò)閃蒸干燥，即得濃縮的益生菌劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種生物炭基益生菌劑，由生物質(zhì)炭黑和濃縮的益生菌劑組成，其重量比為(8.85～9.15)∶(0.85～1.15)；將農(nóng)業(yè)廢棄物作為生物質(zhì)原料進(jìn)行低溫炭化形成多孔的生物質(zhì)炭黑；將有益微生物進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，發(fā)酵成益生菌液，混合后經(jīng)固液分離、閃蒸干燥成濃縮的益生菌劑；所述有益微生物選自多粘類(lèi)芽孢桿菌、木霉菌、固氮菌、根瘤菌、解磷菌、解鉀菌、纖維素分解菌、抗生素產(chǎn)生菌、光合菌中的一種或多種。此外，本發(fā)明還公開(kāi)了該生物炭基益生菌劑的制備方法。本發(fā)明生物炭基益生菌劑，用的是多微孔的生物質(zhì)炭，既有極強(qiáng)的吸附能力，又有很好的吸光增溫效果，其益生菌劑活菌存活率高，能在常溫下長(zhǎng)期保存，肥料增效作用明顯。
文檔編號(hào)C05G3/04GK102701834SQ201210129330
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者吳奇能, 李玉梅, 潘文灝, 王奕然 申請(qǐng)人:上海中科國(guó)嘉技術(shù)轉(zhuǎn)移有限公司, 上海中科高等研究院, 上海博翼有機(jī)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展有限公司