发酵的土壤添加剂的制作方法_4

文档序号:9220608阅读:来源:国知局
文的一部分。在本文中未重复叙述本文引用 的文献、参考文献、专利申请或专利仅仅是为了简明的原因。
[0126] 针对在本文中或通过引用并入本文的任何文献中提到的任何产品的任何制造商 的说明书、描述、产品规格以及产品页在此通过引用并入本文,并且可以在本发明的实践中 使用。
[0127] 如本文使用的术语"衍生的"和"衍生自"应认为表示一特定的整体可以从特定来 源获得但不一定是直接来自该来源。
[0128] 如本文所用,单数形式"一(a) ","一(an)"和"所述(the)"包括复数指代物,除非 上下文另有明确规定。因此,例如,提及催化萜烯的形成的萜合酶,其包括催化一种或多种 萜烯的产生的合酶。
[0129] 在整个本说明书中,除非上下文另有要求,词语"包括(comprise)",或变型如"包 括(comprises) "或"包括(comprising) "将被理解为表示包括一所述的整体或整体的组, 但不排除任何其他的整体或整体的组。
[0130] 除了在操作实施例中,或另有说明,在本说明书和权利要求书中使用的表示成分、 反应条件等的量的所有数字在所有情况下应理解为被术语"约"修饰。因此,除非有相反的 指示,在本说明书和权利要求书中列出的数值参数是可能会根据试图通过本发明获得的理 想特性而变化的近似值。因此"约80 %"表示"约80%",并且也是"80 %"。在最低限度, 应当根据有效数字的个数和普通四舍五入方法来解释每个数值参数。
[0131] 尽管列出本发明的宽范围的数值范围和参数是近似值,但在具体实施例中所列出 的的数值尽可能精确地被报道。然而,任何数值固有地含有由在它们各自的试验测量中发 现的标准偏差必然产生的某些误差
[0132] 用于本文中使用的所选术语的其他定义可以在本发明的详细描述中发现并适用 于全文。除非另有定义,否则本文使用的所有其他科学和技术术语具有与本发明所属领域 技术人员的通常理解的相同的含义。
[0133] 以下实施例用于更完整地描述使用上述发明的方式,以及列出预期用于实施本发 明的各个方面的最佳模式。应理解,这些方法绝不会限制本发明的真实范围,而是用于说明 目的而呈现。 实施例
[0134] 实施例1 : 土壤添加剂的制备
[0135] 将一系列的包含20L(28. 4Kg)糖蜜、200g磷酸二氢钾、400g硫酸镁和800g尿素的 发酵混合物(总共29. 8Kg)加入六个可以与大气隔绝的混合槽反应器。将20L、30L、40L、 50L或59L的水(即固体总重量的0· 67倍、L 006倍、L 34倍、L 67倍或L 95倍)加入到 该反应器[糖蜜发酵混合物上的早期工作依据Battistoni (如US3561944 ;US3635797和 CA888164)加入为原料的总重量的2-20倍的水]。在所述混合物充分混合并溶解之后,向 每个反应器加入IOg的酵母。
[0136] 前3天每天一次、然后在随后的日子里每天两次,将所述反应器向大气开放,并搅 拌混合物,例如通过泵将混合物循环10分钟。这允许氧气进入反应器并在搅拌下穿过混合 物。
[0137] 当不再有糖存在于所述混合物中并且停止生成0)2时,完成发酵反应。将柠檬酸 和尿素溶解于所述混合物中至每一个为5% w/v。然后将混合物静置,向大气开放。
[0138] 已经发现,在最低的水加入(0. 67v/w)下,一周后无酵母生长并且未发生发酵。酵 母生长和发酵发生在所有较高的水加入比率下。发酵的进程和有机基质的减少通过测定比 重(图1)和发酵混合物的PH(图2)来监控。高的最终比重(即与起始发酵混合物的比重 相似的糖蜜发酵剂的最终比重)表示存在有机物质的截留(retention),特别是以可以形 成信号传导分子的更高的复杂性化合物的形式。
[0139] 当发酵在低的水浓度下进行时,当发酵已经完成(如通过二氧化碳形成的停止来 判断)时,保留在溶液中的有机碳的质量与加入的水的原始量成反比地增加。
[0140] 这可以通过比较将酵母添加到发酵混合物前的起始比重和一旦发酵反应完成时 的最终比重来衡量。
[0141] 表1:比重比较
[0142]
[0143] 还发现随着发酵的进行以及糖被氧化,渗透压下降且反应速率增加。然而,发现酵 母显然变得适应更高的渗透胁迫。这意味着,在发酵已变得有活跃之后,向所述混合物添加 另外的糖蜜(以使得渗透压返回到起点)不会产生预期的如同在发酵的早期阶段所经历的 发酵的减缓,而是发酵以类似于将另外的糖蜜加入之前的速率进行。
[0144] 如所讨论的,对具有加入到20L的用于发酵的糖蜜的不同水量的各种发酵混合物 进行了测试。发酵后,将所有批次补足至100L,从而所有批次都具有相同的糖蜜的起始质量 和盐的最终质量。表2提供了由该化合物提供的总有机物的百分数。有机组分通常按重量 计为最终产物的约15%,其中信号传导分子包含存在于所述发酵剂中的约20-25%的有机 物质。
[0145] 表2 :糖蜜发酵剂的组分分析

[0148] 表2示出了在发酵过程中在不同水平的渗透胁迫下产生的化合物的不同官能团 的浓度。在发酵结束(当针对每个不同的发酵条件已经停止生成CO 2)时测定各组分,并加 入水以得到100L的最终体积。
[0149] 从表2可以看出,几乎所有的信号传导分子(包括微生物群体感应剂和淬灭剂、杀 菌剂和植物激活剂)的浓度都随着渗透/离子胁迫增大而增加。此外,通常当渗透/离子 胁迫增加时,相同种类的化合物(群体感应剂/淬灭剂、灭微生物剂和植物激活剂等)变得 越来越大和越来越复杂,而且它们进一步变得比脂族更具芳香性(即苯和苯酚衍生物开始 占主导地位)。
[0150] 假设简单的微生物群往往在简单基质上生长得更好,而较高等的微生物可代谢更 复杂的化合物,则这些观察支持了糖蜜在胁迫条件下的发酵产生选择性地有利于较高等的 微生物的生长的基质的观点。
[0151] 通过GC/MS/MS进行发酵混合物的分析。有经验的读者将清楚其中的许多组分将 在溶液中相互作用,以及由于复杂化合物的降解或浓缩以及GC/MS/MS检测的限制这两方 面的因素而导致在糖蜜发酵剂中检测到的化合物将仅代表存在于所述混合物中的多种化 合物中的一部分。
[0152] 实施例2 :土壤添加剂的使用
[0153] 在西澳洲的Forrestdale的一块已经被清除但10年来一直未使用的区域上进行 小麦生长试验。通过按每公顷80立方米施加堆肥对一系列床(试验地1)进行了处理,以增 加土壤有机物质和肥沃力,利用旋转锄使材料并入土壤中。另一系列床(试验地2)中有没 有这样的处理,而是通过旋转锄进行了耕种。于2012年4月2日播种试验地1,并于2012 年5月7日播种试验地2。
[0154] 在土壤处理之后,从每个床中取样土壤并进行分析。用堆肥处理过的床含有4. 2 % 的有机碳,和32mg/kg的Colwell可提取磷酸盐。未添加堆肥的床含有0. 38 %的有机碳和 8. lmg/kg的Colwell可提取磷酸盐。
[0155] 将每个区域划分为5个I X Im的床,获得总共10个床,其中的5个具有相对高的 肥沃力和有机物质,且5个具有低的肥沃力和有机物质。
[0156] 将Wyalkatchem品种的小麦播种5行,每行相隔180mm,而每一行中种子相隔 25mm。在播种的当天,用衍生自按照实施例1在50L水中发酵20L糖蜜的糖蜜发酵剂(以 下称为"20/50发酵剂")对床进行处理。通过将合适量的20/50发酵剂稀释在8L水中,并 用喷壶将它应用到床,以相当于每公顷2L、4L、6L和16L的比率应用20/50发酵剂。在堆肥 处理的和未经处理的这两个区域中,一个对照床没有应用20/50发酵剂,但应用了 8L水。 在20天后,当苗已经发育到两叶阶段时,用相同的发酵剂应用比率(或用水)对床进行再 处理。
[0157] 在5-6天后,当第一批出苗明显可见时,在48小时内测量对于每个处理的出苗的 计数。
[0158] 通过从床小心地挖掘出整株植物(包括根和附着于根的土壤)来对来自每个处理 的10株植物进行随机取样,在植物生长过程中取样四次。在每次采样中,将来自每个处理 的植物顶部在烘箱中分别烘干,以确定干重,然后被消化以确定叶片组织养分状况。收集附 着于根的土壤,将其干燥并提取根际DNA。洗涤根部并对其染色,以确定菌根定植。
[0159] 在11月完成所有试验时,收获谷穗用于确定粮食产量。
[0160] ?出苗
[0161] 在第5-6天时,在48小时内对出苗进行计数(图3A和图3B)。
[0162] 在较高肥沃力的土壤(试验地1)中,发酵剂的应用对出苗没有明确的影响模式。 在较低肥沃力的土壤(试验地2)中,与对照以及与按16L/公顷处理过的床相比,按2L/公 顷、4L/公顷和8L/公顷应用20/50发酵剂促进了更快的出苗。
[0163] ?植物干重
[0164] 在试验地1中,播种46天后,显著更大的植物干重变得明显,特别是用4L/公顷和 16L/公顷的发酵剂处理过的植物中。到第71天时,用4L/公顷处理过的植物中的干重相比 于对照已经接近翻倍(图4A)。
[0165] 在试验地2中,采用发酵剂处理过的干重收益再次变得明显,但模式是复杂的,与 播种后第49天时的差异较小,但在第63天时对于4L/公顷和8L/公顷的处理比率而言的 差异较大(图4B)。
[0166] 在第77天时,所有发酵剂处理产生比对照更高的干重。
[0167] ?营养叶片组织水平
[0168] 营养叶片组织水平通过 Jones J. B.和 Steyn W. J. A(1973) Sampling, handling and analysing plant tissue samples 的方法测定。在"Soil Testing and Plant Analysis(Walsh LM和Beaton JO 编),Soil Sci.Soc.Am:Madison 中)〇
[0169] 在试验地I中,如果丰富养分是可用的,则来自所有处理的植物具有充足的叶片 组织磷酸盐,足以总结出这种养分的可用性不会限制生长。叶片组织氮表现出复杂的模式, 在第21天时具有较高的水平,但在此之后普遍下降,这表示氮可用性可能已限制了生长速 率(图5A和图5B)。
[0170] 在试验地2中,土壤中具有较低的养分可用性,叶片组织磷酸盐水平再次高于可 能会导致养分受限的水平,而氮是在其中它的可用性可能限制生长速率的范围内(图5C和 图OT)。
[0171] ?养分摄取
[0172] 养分摄取速率通过各元素的比例乘以组织的干重确定。
[0173] 在试验地1的较高肥沃力的土壤中,按4L/公顷应用发酵剂促进了氮和磷的最大 摄取,而在试验地2的较低肥沃力的土壤中,4L/公顷和8L/公顷的应用比率促进了最大的 养分摄取(图6A-图6D)。
[0174] 当在植物干重和养分水平的情形考虑时,显而易见的是在高或低养分可用的这两 种土壤中,相比于其中未曾应用20/50发酵剂的对照土壤,20/50发酵剂的应用促进了每株 植物对氮和磷的更多的养分摄取。
[0175] ?菌根定植
[0176] 按照 Brundett, M Bougher, N 等人(1996)Working with Mycorrhizas in Forestry and Agriculture. Canberra ACAIR Monographs 对菌根进行评分。
[0177] 在试验地1中,通过泡囊丛枝菌根(VAM)的根部定植的程度未显示发酵剂处理的 任何影响(图7A)。
[0178] 在试验地2中,VAM定植通常要低得多,但采用20/50发酵剂按16L/公顷处理床 促使定植增加(图7B)。
[0179] ?粮食产量
[0180] 在2012年10月15日(对于试验地1)和11月18日(对于试验地2),已经对来 自每个处理的25株植物收获了谷穗,从谷壳中分离出粮食并称重。每公顷的产量基于测得 的重量来计算。
[0181] 表3:粮食产量
[0182]
[0183] 收获结果表明,按20/50发酵剂的所有应用比率,实现了粮食产量的增加。在试验 地1中,按每公顷8L的应用比率,获得了最大44%的产量增加,而按4L/公顷的应用比率获 得了 25 %的增加。
[0184] 在试验地2中,相比于对照,处理过的床的粮食产量的相对增加更高,其在2L/公 顷的应用比率下获得了 91%的最大产量增加。同样,所有处理过的床都具有高于对照的粮 食产量。
[0185] 20/50发酵产品的应用意味着低肥沃力的土壤变得与未使用发酵产品处理的高肥 沃力的土壤一样多
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