一种具有双层结构的柱状颗粒型微生物肥料的制作方法

本发明属于微生物肥料领域，具体涉及一种剂型为颗粒剂的微生物肥料，该颗粒剂是具有双层结构的柱状颗粒。
背景技术：
：微生物肥料是农业生产中使用肥料的一种，微生物肥料含有大量有益微生物，可以改善作物营养条件、固定氮素和活化土壤中一些无效态的营养元素，通过创造良好的土壤微生态环境来促进作物的生长。目前我国的微生物肥料种类繁多，但很多微生物肥料存在肥效不高、效果不明显的缺陷，一个原因是现有的颗粒型微生物肥料多是采用喷涂方法制作，所制成的肥料中含有的有益微生物活菌数量少，特别是所携带的营养物质种类单一、数量不足，满足不了有益微生物生长繁殖的需要，若施入土壤，微生物菌体直接暴露在开放的、存在多种不确定因素的土壤环境中，引起大量菌体死亡。微生物颗粒肥料的颗粒越小，比表面积就越大，引起菌体死亡的可能性就越大。cn109651000a公开了一种生物菌剂增效缓释肥料，由颗粒缓释化肥核芯和外涂层组成，所述外涂层为双层结构，内层为菌液涂层，外层为防结块剂涂层，所述菌液涂层中含有微生物菌剂和有机添加剂，所述微生物菌剂为植物益生菌，包括芽孢杆菌、固氮菌、酵母菌、乳酸菌、木霉菌、光合菌或放线菌中的一种或两种以上任意比例的混合；所述有机添加剂为葡萄糖、氨基酸、黄腐酸、海藻酸、γ-聚谷氨酸、复硝酚钠、己酸二乙氨基乙醇酯、胺新酯、α-萘乙酸钠、芸苔素内酯或吲哚丁酸中的一种或两种以上任意比例的混合。由于是应用喷涂方式涂覆在化肥核芯的表面，菌液涂层很薄，微生物菌的含量非常有限。技术实现要素：为解决现有技术的缺点和不足，本发明提供了一种具有双层结构的柱状颗粒型微生物肥料。这种微生物颗粒肥料携带大量的有益微生物和能充分满足有益微生物生长繁殖需要的多种营养物质，施入土壤后，有益微生物能够在土壤中快速繁殖。为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种具有双层结构的柱状颗粒型微生物肥料，所述微生物肥料的剂型为颗粒剂，所述颗粒剂的颗粒是柱状颗粒，所述柱状颗粒由内芯和外包层组成，所述柱状颗粒的高度5mm以上，所述内芯的直径2mm以上，所述外包层的厚度1mm以上，所述外包层将所述内芯的侧面包裹起来，所述内芯由一种以上的组分构成，所述外包层也由一种以上的组分构成，所述微生物肥料最重要的组分是有益微生物，所述微生物肥料含有一种以上的对植物和/或土壤有益的微生物，所述微生物分布在内芯和/或外包层中，即微生物或仅分布在所述内芯中，或仅分布在所述外包层中，或同时分布在所述内芯中和所述外包层中，所述微生物肥料是采用挤压工艺制成的。进一步地，所述挤压工艺的包括如下步骤：步骤1，内芯混合料配制：分别称取所述内芯的各组分，将称取的上述内芯的各组分混合均匀，加水配制成膏状的内芯混合料；步骤2，外包层混合料配制：分别称取所述外包层的各组分，将称取的上述外包层的各组分混合均匀，加水配制成膏状的外包层混合料；步骤3，挤压成型：把步骤1制成的内芯混合料和步骤2制成的外包层混合料，利用挤压设备挤压成一体：所述挤压设备所使用的挤压模具由内管具和外管具构成，把步骤1配制的内芯混合料置于与内管具相连接的内挤压筒中，把步骤2配制的外包层混合料置于与外管具相连的外挤压筒中，所述挤压设备的挤压杆包括内挤压杆和外挤压杆，内挤压杆推动内挤压筒中的内芯混合料到内管具，外挤压杆推动外挤压筒中的外包层混合料到外管具；随着内挤压杆、外挤压杆的持续加压，将内管具中的内芯混合料和外管具中的外包层混合料分别从内管具中和外管具中挤压到与所述挤压模具相连接的型腔中，被挤压到型腔中的内芯混合料和外包层混合料在型腔内合为一体，随着内挤压杆、外挤压杆再持续挤压发力，在型腔内已合为一体的内芯混合料和外包层混合料从腔内又被挤压到型腔外，形成柱状初级加工品，利用切割装置把所述初级加工品切割成高度5mm以上的柱状颗粒，所述柱状颗粒经传送带进入低温烘干装置，在35℃～40℃下烘干至水分含量5％～8％之间，经冷却，即制成剂型为柱状颗粒的微生物肥料。也可以在上述制成的柱状颗粒的微生物肥料中，再加入防结块剂并搅拌，搅拌均匀后，过2mm细筛除掉碎渣及粉末，就制成外包层含有防结块剂的剂型为柱状颗粒的微生物肥料。进一步地，所述对植物和/或土壤有益的微生物仅分布在内芯中，所述外包层的组分中包括微生物营养物质；其中，所述对植物和/或土壤有益的微生物包括以下一种或多种：枯草芽孢杆菌、棘孢木霉菌、哈茨木霉菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、泾阳链霉菌、棕色固氮菌、淡紫拟青霉；所述微生物营养物质是指能够满足微生物生长、繁殖及完成各种生理活动所需要的物质的统称，在营养要素水平上则主要为碳源、氮源、能源、生长因子、矿质元素和水六大类，具体包括以下一种或多种：糖蜜、蔗糖、葡萄糖、硝酸钾、磷酸二氢钾、淀粉、氨基酸粉、海藻粉、腐殖酸盐、腐殖土、泥炭、麦麸、维生素c、维生素b1、豆粉饼、谷糠、硝酸钾、磷酸二氢钾、硫酸钾、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化钾、三聚磷酸钾、微量元素。进一步地，所述对植物和/或土壤有益的微生物仅分布在外包层中，所述内芯组分中包括微生物营养物质；所述对植物和/或土壤有益的微生物包括以下一种或多种：枯草芽孢杆菌、棘孢木霉菌、哈茨木霉菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、泾阳链霉菌、棕色固氮菌、淡紫拟青霉；所述微生物营养物质包括以下一种或多种：糖蜜、蔗糖、葡萄糖、硝酸钾、磷酸二氢钾、淀粉、氨基酸粉、海藻粉、腐殖酸盐、腐殖土、泥炭、麦麸、维生素c、维生素b1、豆粉饼、谷糠、硝酸钾、磷酸二氢钾、硫酸钾、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化钾、三聚磷酸钾、微量元素。进一步地，在具有双层结构的柱状颗粒型微生物肥料的所述对植物和/或土壤有益的微生物仅分布在内芯中、所述外包层的组分中包括微生物营养物质的情况下，所述内芯的组分中还包括惰性载体，所述的惰性载体包括以下一种或多种：粘土、滑石、高岭土、蒙脱石、白碳、沸石、硅石、硅藻士、膨润土、轻质碳酸钙。进一步地，在具有双层结构的柱状颗粒型微生物肥料的所述对植物和/或土壤有益的微生物仅分布在外包层中、所述内芯的组分中包括微生物营养物质的情况下，所述外包层的组分中还包括惰性载体，所述的惰性载体包括以下一种或多种：粘土、滑石、高岭土、蒙脱石、白碳、沸石、硅石、硅藻士、膨润土、轻质碳酸钙。进一步地，在具有双层结构的柱状颗粒型微生物肥料的所述外包层的组分中还包括崩解剂，所述的崩解剂包括以下一种或多种：交联羧甲基纤维素钠(ccmc)、羧甲基淀粉钠、低取代羟丙基甲基纤维素(l-hpc)、交联聚乙烯吡咯烷酮(pvp-k30)、泡腾、尿素、硫酸铵、葡萄糖、氯化钠。进一步地，所述内芯的组分中和所述外包层的组分中均还包括有粘接剂，所述粘接剂包括以下一种或多种：玉米淀粉、黄原胶、麦芽糊精、大豆蛋白、焦糖色。进一步地，所述外包层的组分中还包括有防结块剂。进一步地，所述外包层的组分中还包括有对植物根系生长有促进作用的生长素或土壤激活剂。本发明的有益效果：1、与现有技术相比，本发明所述的一种具有双层结构的柱状颗粒型微生物肥料，颗粒体积大并含有大量的对植物和/或土壤有益的微生物及适合所述微生物生长、繁殖的营养物质，施入土壤后，所述有益菌能快速、大量地获得所需要的营养物质，迅速大量繁殖，土壤中的有益菌的有效活菌数量远高于现有技术的工艺生产的微生物肥料。2、本发明所述的微生物肥料是采用挤压工艺制成的，本发明所述的挤压工艺能制成体积大、含有大量的对植物和/或土壤有益的微生物及适合微生物生长、繁殖的营养物质的柱状颗粒型肥料。采用挤压工艺，可根据农业生产实际需要来定制生产颗粒肥料，定制的柱状颗粒微生物肥料的组分种类及各组分的重量比、柱状颗粒的高度、内芯直径、外包层直径以及各种有益微生物在内芯或外包层中的空间分布等可以满足农业生产的实际需要。附图说明图1是肥料颗粒外观图；图2是肥料颗粒的截面图，图1和图2中的“1”为本发明所述的内芯，“2”为本发明所述的外包层。具体实施方式下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：实施例1根据河北省昌黎县靖安镇温室黄瓜栽培实际需要，制备一种具有双层结构的柱状颗粒型微生物肥料，其外包层的厚度2mm，内芯的直径2.5mm，每个柱状颗粒的高度5mm，肥料所含有的有益微生物枯草芽孢杆菌仅分布在内芯之中，即有益微生物仅是所述内芯的组分之一，每个柱状颗粒含有的有效活菌数大于4.0×108cfu/g。制备该肥料的方法为(以制备200公斤左右的成品为例)：1、内芯混合料的配制(1)内芯组分及配制比例：枯草芽孢杆菌(有效活菌数≥1000亿/g)5.4份(0.8公斤)、l-hpc1份(0.15公斤)、硅藻土88份(13.2公斤)、膨润土100份(15公斤)、玉米淀粉2份(0.3公斤)、水39份(5.8公斤)。(2)配制方法：将称取的上述内芯组分(水除外)先混合均匀，再加水搅拌均匀，配制成膏状的内芯混合料，备用。2、外包层混合料的配制(1)外包层组分及配制比例(根据内芯的枯草芽孢杆菌的生长繁殖需要配制)：葡萄糖2份(1.02公斤)、氨基酸粉2份(1.02公斤)、豆饼粉2份(1.02公斤)、玉米淀粉1份(0.51公斤)、氯化钠1份(0.51公斤)、磷酸二氢钾1份(0.51公斤)、l-hpc2份(1.02公斤)、腐殖土315份(160.95公斤)、水65份(33.42公斤)、防结块剂1份(0.51公斤)。(2)配制方法：将称取的上述外包层组分(水、防结块剂除外)混合均匀，加水搅拌，配制成膏状的外包层混合料，备用。3、挤压成型把步骤1制成的内芯混合料和步骤2制成的外包层混合料通过挤压工艺挤压成一体，所述挤压工艺所使用的挤压模具由内管具和外管具构成，其中外管具的直径6.5mm、内管具的直径2.5mm，所述的挤压工艺是把步骤1成的内芯混合料置于与内管具相连接的内挤压筒中，把步骤2制成的外包层混合料置于与外管具相连的外挤压筒中，内挤压杆、外挤压杆同时推动内挤压筒中的内芯混合料和外挤压筒中的外包层混合料，迫使内芯混合料和外包层混合料分别从挤压模具的模孔中挤出，挤压模具的模孔端设有型腔，型腔直径6.5mm，被挤压出来的内芯混合料和外包层混合料在型腔内合为一体，随着挤压杆持续挤压发力，又迫使已合为一体的内芯混合料和外包层混合料不断地被挤出型腔，在型腔外形成柱状初级加工品，切割装置把所述初级加工品切割成高度为5mm的柱状颗粒，所述柱状颗粒经传送带进入低温烘干装置，在35℃-40℃下烘干至含水量6％，经冷却后加入防结块剂，搅拌均匀后过孔径2mm细筛除去粉末，便制成剂型为柱状颗粒的抗重茬微生物肥200公斤。经检测，每个柱状颗粒含有的有效活菌数大于4.0×108cfu/g。实施例2根据河北省昌黎县靖安镇温室黄瓜栽培实际需要，制备另一种具有双层结构的柱状颗粒型微生物肥料：外包层的厚度3mm，内芯的直径3mm，每个柱状颗粒的高度8mm，所述肥料所含有的有益微生物具体为解淀粉芽孢杆菌、淡紫拟青霉、胶冻样类芽孢杆菌，但上述有益菌仅分布在外包层之中，有益菌仅是所述外包层的组分之一，每克柱状颗粒含有的有效活菌数大于2.2×108cfu/g。制备该肥料的方法为(以制备400公斤左右的成品为例)：1、内芯混合料的配制(1)组分及配制比例(根据外包层中的枯草芽孢杆菌、淡紫拟青霉、胶冻样类芽孢杆菌的生长繁殖需要所配制)：葡萄糖10份(3.56公斤)、氨基酸粉5份(1.78公斤)、豆饼粉4份(1.42公斤)、玉米淀粉4份(1.42公斤)、氯化钠4份(1.42公斤)、磷酸二氢钾4份(1.42公斤)、蔗糖5份(1.78公斤)、七水硫酸镁1份(0.18公斤)、磷酸氢二钠2份(0.71公斤)、pvp-k305份(1.78公斤)、膨润土80份(14.41公斤)、腐殖土80份(14.41公斤)、水39份(8.71公斤)。(2)配制方法：将称取的上述原料(水除外)先混合均匀，再加水搅拌均匀，配制成膏状的内芯混合料，备用。2、外包层混合料的配制(1)组分及配制比例：枯草芽孢杆菌(有效活菌数≥1000亿/g)2.0份(0.4公斤)、淡紫拟青霉(100亿/g)2.0份(0.8公斤)、胶冻样类芽孢杆菌(100亿/g)20份(4公斤)、pvp-k301份(0.2公斤)、高岭土34份(6.8公斤)、膨润土104份(20.8公斤)、玉米淀粉2份(0.4公斤)、腐殖土1588份(317.6公斤)、水340份(68公斤)、防结块剂3份(1.07公斤)。(2)配制方法：将称取的上述原料(水、防结块剂除外)先混合均匀，再加水搅拌均匀，配制成膏状的外包层混合料，备用。3、挤压成型把步骤1制成的内芯混合料和步骤2制成的外包层混合料通过挤压工艺挤压成一体，所述挤压工艺所使用的挤压模具由内管具和外管具构成，其中外管具的直径9mm、内管具的直径3mm，所述的挤压工艺是把步骤1成的内芯混合料置于与内管具相连接的内挤压筒中，把步骤2制成的外包层混合料置于与外管具相连的外挤压筒中，内挤压杆、外挤压杆同时推动内挤压筒中的内芯混合料和外挤压筒中的外包层混合料，迫使内芯混合料和外包层混合料分别从挤压模具的模孔中挤出，挤压模具的模孔端设有型腔，型腔直径9mm，被挤压出来的内芯混合料和外包层混合料在型腔内合为一体，随着挤压杆持续挤压发力，又迫使已合为一体的内芯混合料和外包层混合料不断地被挤出型腔，在型腔外形成柱状初级加工品，切割装置把所述初级加工品切割成高度为8mm的柱状颗粒，所述柱状颗粒经传送带进入低温烘干装置，在35℃-40℃下烘干至含水量到6％，经冷却后加入防结块剂，搅拌均匀后过孔径2mm细筛除去粉末，便制成剂型为柱状颗粒的抗重茬微生物肥400公斤。检测制备的每克柱状颗粒，其含有的有效活菌数为：枯草芽孢杆菌1.0×108cfu/g，淡紫拟青霉0.2×108cfu/g，胶冻样类芽孢杆菌1.0×108cfu/g，总有效活菌数为：2.2×108cfu/g。本实施例中的枯草芽孢杆菌能够将土壤中的有机物，尤其是纤维物质进行充分的分解，为微生物本身和作物生长提供营养尤其是糖类营养，同时还能够为淡紫拟青霉的存活和繁衍提供营养，提高淡紫拟青霉的繁衍速度和淡紫拟青霉的活性。淡紫拟青霉生长过程中能够产生丰富的衍生物，包括类似吲哚乙酸产物能够促进植物根系与植株的生长并能抑制线虫侵染作物根系。实施例3，具有双层结构的柱状颗粒型微生物肥料施用后土壤中微生物指标检测试验，共设5个处理。处理1：使用实施例1制备的微生物肥料为试验样品；处理2：一种秦皇岛禾苗生物技术有限公司试验产品，为不分层的颗粒型复合微生物肥料，主要技术指标：枯草芽孢杆有效活菌数为4.0×108cfu/g；有机质(主要是腐殖土)含量45％；n、p、k含量9％。处理3：使用实施例2制备的微生物肥料为试验样品；处理4：一种秦皇岛禾苗生物技术有限公司试验产品，不分层的颗粒型生物有机肥，主要技术指标：总有效活菌数为2.2×108cfu/g，其中枯草芽孢杆菌有效活菌数为1.0×108cfu/g，淡紫拟青霉有效活菌数为0.2×108cfu/g，胶冻样类芽孢杆菌有效活菌数为1.0×108cfu/g；有机质(主要是腐殖土)含量45％；n、p、k含量9％。处理5：空白对照，不施入任何微生物肥料。选取1亩大小的栽培黄瓜的温室，每两畦(约20m2，160株)为一个处理，每个处理3次重复。试验作物：黄瓜试验地点：河北省昌黎县靖安镇施肥方法：将处理1、处理2、处理3、处理4的试验样品，按照亩施入1kg的剂量(每亩种植黄瓜2500株，保证根际有益菌活菌数达到107cfu/g的量级)，在黄瓜秧移栽定植前用打孔器打孔穴施，穴深10厘米，其它栽培管理措施均按照当地温室黄瓜生产技术规范执行。移栽定植后第15天、第30天时，采集根际土壤200g，混匀后检测并记录土壤有效活菌数量，结果见表1及表2，因每个处理均为3次重复，表中数值为每个处理3次重复的平均值。表1：施入土壤15天后测定的根际土壤有效活菌数检测结果(单位：cfu/200g)检测项目枯草芽孢杆菌淡紫拟青霉胶冻样类芽孢杆菌处理130.6×108————处理21.2×108————处理322.1×1080.76×1087.5×108处理40.47×1080.046×1080.36×108处理50.003×108————表2：施入土壤30天后测定的根际土壤有效活菌数量检测结果(单位：cfu/200g)检测项目枯草芽孢杆菌淡紫拟青霉胶冻样类芽孢杆菌处理116.3×108————处理20.26×108————处理314.4×1081.2×10715.3×108处理40.31×1080.08×1070.44×108处理50.004×108————备注：“——”是因检测的有效活菌数较少，计算中忽略不计。从表1中可见，处理1的枯草芽孢杆菌有效活菌是处理2的25.5倍；处理3的枯草芽孢杆菌有效活菌是处理4的47倍，处理3的淡紫拟青霉有效活菌是处理4的16.5倍，处理3的胶冻样类芽孢杆菌有效活菌是处理4的20.8倍。从表2中可见，处理1的枯草芽孢杆菌有效活菌是处理2的62.7倍；处理3的枯草芽孢杆菌有效活菌数是处理4的46.4倍；处理3的淡紫拟青霉有效活菌数是处理4的15倍；处理3的胶冻样类芽孢杆菌有效活菌数是处理4的34.7倍。分析上述数据，其原因如下：处理1的试验样品的内芯组分中包括对植物和/或土壤有益的微生物，外包层组分中包括微生物营养物质即外包层含有大量营养物质，所以，以本试验样品一旦施入土壤后，内芯有益微生物不直接接触土壤，不会发生现有技术的微生物颗粒剂出现的部分有益微生物死亡的现象，当柱状颗粒型微生物肥料遇水潮解后，有益微生物能够快速在土壤中高质量存活并快速繁殖，有益菌的有效活菌数量远高于现有技术生产的微生物肥料。处理3的试验样品的外包层组分中包括对植物和/或土壤有益的微生物、内芯组分中包括微生物营养物质。本试验样品一旦施入土壤后中，由于有益微生物与土壤环境没有实现相对隔离，因此本试验样品施入土壤后肯定会出现部分有益微生物死亡的现象。但本发明区别现有技术的关键在于：现有技术生产的颗粒剂菌肥，外包层很薄；而本发明可以通过挤压工艺制作出具有一定厚度外包层的柱状颗粒剂，有益菌均匀分布在具有一定厚度的外包层内，施入土壤后，外包层的最外面的接触土壤的有益菌有可能死亡，而外包层含有的大部分有益菌由于没有直接接触土壤会存活下去，大部分的有益菌能保持较高的活性。这就是本发明区别现有技术的关键所在。此外，由于内芯中还含有大量的微生物营养物质，可供外包层的有益微生物吸收。因此，本试验样品施入土壤并潮解后，有益菌的有效活菌数量也远高于其它工艺生产的微生物肥料。另外，处理1和处理3的试验样品，与现有的颗粒剂相比，颗粒大，比表面积降低，施入土壤后，与土壤环境接触面积小，大大降低了有益微生物死亡的数量。以上实验说明，本发明制备的柱状颗粒生物肥施入土壤后，颗粒生物肥有益微生物能够快速得到其生长繁殖所需要的大量的、全面的营养物质，因此能够在土壤中高质量存活并快速繁殖，土壤中有益微生物有效活菌数数量显著提高。另外，从实施例1和实施例2可见，本发明所述的挤压工艺能制成颗粒体积大并含有大量的对植物和/或土壤有益的微生物及适合微生物生长、繁殖的营养物质的柱状颗粒型肥料，且所制成的颗粒肥料的组分种类及各组分的重量比、柱状颗粒的高度、内芯直径、外包层直径以及各种有益微生物在内芯或外包层中的空间分布等都能满足农业生产的实际需要。本发明的优点在于，可以根据农业生产实际需求来定制生产具有双层结构的柱状颗粒微生物肥料，具体讲，首先根据具体的作物需求和具体的土壤条件来确定出一种以上的有益微生物，根据所确定的有益微生物来选配合适的营养物质；再根据颗粒肥料生产的需要和肥料使用的需要决定是否添加惰性物质、防结块剂等，决定每一个柱状颗粒的总重量；根据上述的要求，计算出挤压设备的内管具和外管具的直径大小。具体生产中，通过调整挤压设备和切割装置的参数(如内管具的直径和高度，外管具的直径和高度，型腔的高度，切割装置的切割频率)，就能生产出能满足农业生产实际需要的颗粒体积大、含有大量对植物和/或土壤有益的微生物及适合微生物生长繁殖营养物质的柱状颗粒型肥料。根据上述说明书的揭示和描述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。例如挤压工艺可由机械挤压方式变为空气挤压方式，所以，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。当前第1页12