专利名称：生物种衣剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物种衣剂，更具体地说，涉及一种包含有益微生物和/或其发酵后的次生代谢物的种子包衣剂，涉及制备所述生物种衣剂的方法。
“微生物“一词在本文中是指细菌、真菌、放线菌和更高级或更低级的生物。“次生代谢物“一词是指微生物发酵后产生的次生代谢产物，这些产物具有某些特殊的活性，如抗病活性及杀虫活性。这类物质的代表有阿维菌素及一些抗生素如井岗霉素、有效霉素、多抗霉素、氯霉素、链霉素、米多霉素、抗菌素A和灰黄霉素等。
已知当豆科作物根节内有根瘤菌(Rhizobium)时，豆科作物可以固定空气中的氮。根瘤菌有许多不同的种和菌株。每一种作物均存在特定的有益菌株，但不一定能使不同的作物产生根瘤。许多土壤中含有中性根系种群，但野生菌株通常是无效的。成功地产生根瘤取决于在土壤中的有效根系菌株的存在，而且这些菌株需要能有效地与土壤环境竞争，使之成功地竞争过野生种群。确保根瘤菌的有效菌株与作物之根结合的唯一方法是在播种时将之与种子或土壤接种。
同样，还有其它一些微生物可以以许多的方式为植物的生长提供改善功能，以改进植物的N或P状态，或防治某些影响植物的病虫害。这些生物包括例如下列属的细菌假单胞菌(Pseudomonas)、沙雷氏菌(Serratia)、芽孢杆菌(Bacillus)、巴斯德氏芽菌(Pasteuria)、固氮菌(Azotobacter)、节杆菌(Arthrobacter)、肠杆菌(Enterobacter)、固氮螺菌(Azospirilum)和蓝菌(Cyanobacteria)，下列属的真菌胶枝菌(Gliocladium)、木霉菌(Trichoderma)、盾壳霉菌(Coniotherium)、轮枝孢菌(Verticilium)、拟青霉菌(Paecilomycea)、绿僵菌(Metarhizium)，和根瘤真菌。
这些微生物或次生代谢产物通过使用接种物组合物例如拌种剂或包衣剂引入植物中。虽然，在本文中微生物主要涉及的是根瘤菌(Rhizobium)，但应理解，类似的原则同样适合于使用上面提到的其它微生物。同样，虽然在本文中次生代谢产物主要涉及的是阿维菌素和井岗霉素，但应理解，类似的原则同样适合于使用其它的次生代谢产物。
意欲使用的微生物通常是通过使用接种组合物如拌种剂或包衣剂在播种时引入土壤中。接种物一般通过干燥、湿润或淤浆接种技术使种子与接种紧密接触。在淤浆接种时，接种物与水混合，且通常使用一种粘合剂例如阿拉伯或甲基纤维素，以改善粘合。
GB 2 080 669提到在根瘤菌接种物中使用水溶性聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。虽然在该专利中提到水溶性聚乙烯吡咯烷酮能使接种物组合物与豆科种子的粘合有所改善，但效果不佳，而且微生物的实际存活情况却并非如所述的那么理想，特别是在贮存一定的时间后。
在此基础上，EP 253 673、EP306343和EP378000做了改进，提供包括如下技术特征的接种物组合物及其制备方法载体介质、至少一种对植物有益的微生物种类和作为粘合剂的(1)乙烯吡咯烷酮和(2)乙烯乙酸酯或苯乙烯或取代的苯乙烯(例如甲基苯乙烯)的共聚物。这些接种物组合物通过使用例如一定配比的乙烯吡咯烷酮与乙烯乙酸酯的共聚物，来降低共聚物的水溶性，从而增加接种物组合物与各种豆科种子的粘合性，同时增加根瘤菌的存活时间。但是，所述接种物组合物与种子的粘合程度并不完全令人满意，作为种子包衣剂来说还有不完善之处。
出人意外的是，我们发现，当采用(1)聚乙烯醇与(2)天然物质如淀粉、糊精、甲壳素、纤维素及半纤维素中之一或多种组合作为成膜剂(即，粘合剂)时，不仅能使种子与包衣剂能更紧密地结合，种子与包衣剂之间不易剥离，并长期保持种子与有益微生物的存活率，而且还能在实际应用中明显增加有益微生物在土壤环境中的竞争活性，从而增加作物的产量。由此完成了本发明。
本发明提供一种生物种衣剂，它包含载体介质、作为成膜剂的(1)聚乙烯醇与(2)天然物质淀粉、糊精、甲壳素、纤维素或半纤维素之一或多种和至少一种对植物有益的微生物和/或次生代谢产物。本发明生物种子包衣剂还可以包含其它加工辅助剂例如助悬剂(如黄原胶、羧甲基纤维素)等，防腐剂(如苯甲酸钠、山梨酸钾等)，抗冻剂(如乙二醇、甘油、尿素等)，着色剂(如碱性玫瑰红、甲基紫、酒石黄、品红等)。
本发明还提供一种制备生物种衣剂的方法，它包含如下步骤(a)在反应釜中，将(1)聚乙烯醇与(2)天然物质如淀粉、糊精、甲壳素、纤维素或半纤维素之一或多种与载体介质混合，制备出成膜剂；(b)将成膜剂与有益微生物和/或其次生代谢产物在调制釜中机械混合，制备出本发明生物种衣剂。
任选的是，如果需要，还可以在步骤(a)中，将其它加工辅助剂如助悬剂、防腐剂、抗冻剂、着色剂等与成膜剂一起加入。
本发明还提供改善的包衣的种子产品，该产品包含由本发明生物种衣剂包涂的至少一粒种子。
本发明还提供一种制备包衣的种子产品的方法，该方法包含将种子与本发明生物种衣剂的水悬浮液一起制淤浆，并将所得的产物在室温下(即，不大于30℃)的温度下风干。
本发明的成膜剂选自(1)聚乙烯醇和(2)一或多种天然产物如淀粉、糊精、甲壳素、纤维素和半纤维素。特别是优选选自(1)聚乙烯醇和(2)淀粉和/或糊精，(1)聚乙烯醇和(2)淀粉、糊精和/或甲壳素。特别优选的是(1)聚乙烯醇和(2)淀粉、糊精和甲壳素，聚乙烯醇与天然物质之间的重量比一般为1∶1-10，优选1∶1-5。
载体介质是液体介质如水或有机溶剂诸如醇类(例如甲醇、乙醇)、酮类(例如丙酮、环己酮)、酰胺类(例如乙酰胺、二甲基甲酰胺)。也可以使用固体载体，诸如矿石土如硅胶、二氧化硅、硅酸盐、滑石、高岭土、石灰石、石灰、白垩、红玄武土、黄土、陶土、白云石、硅藻土、硫酸钙、硫酸镁、氧化镁、研磨的合成材料，和化肥如硫酸铵、磷酸铵、硝酸铵、尿素和植物源产物如面粉、树皮粉、木粉和坚果壳粉、纤维素粉和其它固体载体。载体介质优选是水。
本发明的有益微生物优选选自根瘤菌(Rhizobium)、假单胞菌(Pseudomonas)、沙雷氏菌(Serratia)、芽孢杆菌(Bacillus)、巴斯德氏芽菌(Pasteuria)、固氮菌(Azotobacter)、节杆菌(Arthrobacter)、肠杆菌(Enterobacter)、固氮螺菌(Azospirilum)、蓝菌(Cyanobacteria)、胶枝菌(Gliocladium)、木霉菌(Trichoderma)、盾壳霉菌(Coniotherium)、轮枝孢菌(Verticilium)、拟青霉菌(Paecilomycea)、绿僵菌(Metarhizium)，和根瘤真菌，以及虫媒线虫。特别是根瘤菌(Rhizobium)。
本发明中的有益微生物采用常规的方法制备，即，菌种→斜面→摇瓶→种子罐→发酵罐→浓缩→纯化。本发明中采用的有益微生物制备物中有益微生物的浓度为1011-1013个菌/ml。
次生代谢产物优选阿维菌素、井岗霉素、有效霉素、多抗霉素、氯霉素、链霉素、米多霉素、抗菌素A和灰黄霉素，特别是阿维菌素、井岗霉素和有效霉素。
次生代谢产物采用常规的方法制备，即，菌种→斜面→摇瓶→种子罐→发酵罐→分离罐→柱层析→浓缩。本发明中采用的次生代谢物的浓度取决于所用的次生代谢物的种类，病虫害防治对象以及意欲达到的防治效果。
在本发明生物种衣剂中，成膜剂(或成膜剂与加工辅助剂)与有益微生物(和/或次生代谢产物)之重量/体积比为1∶1-20，优选1∶1.5-10，特别是1∶2-5。
在采用抗生素类次生代谢产物时，应考虑抗生素类次生代谢产物对有益微生物的不产生有害作用，或者采用对抗生素有抗性的菌株。
在生物种衣剂中，以生物种衣剂的总量计，成膜剂的含量一般为按重量计1-5％，优选为2-4％，特别优选2.5-3.5％；微生物和/或次生代谢产物的含量为按重量计5-20％，优选为10-20％，特别优选为10-15％；加工辅助剂的含量为0-20％，优选为1-10％。余量为载体介质。
此外，在本发明生物种衣剂中还可以使用化学杀真菌剂和杀虫剂。在采用化学杀真菌剂时应同样要考虑它们对有益生物的影响，其原则与上文相同。所述的杀真菌剂优选选自甲霜灵、萎锈灵和福美双。优选的杀虫剂为氨基甲酸酯类农药如克百威、涕灭威、丁硫克百威、吡虫啉和阿维菌素等。
根据本发明的包衣的种子产品可以通过将种子与本发明生物种衣剂混合，并将所得的包衣的种子表面干燥来制备。取决于种子的类型，生物种衣剂与种子的比例可以选自占种子总重量的0.5至2.5％的范围。
本发明通过下列制备实施例和试验实施例来说明，但本发明并不限于此。制备实施例1在1500升反应釜中，将20公斤聚乙烯醇与20公斤淀粉、8公斤糊精在850公斤水中进行搅拌，制备出成膜剂水悬液。将所得的成膜剂水悬液与200升大豆根瘤菌纯培养物(平均含有1012个菌/mL)在1500升调制釜中机械混合，制备出本发明生物种衣剂。
接着将40份重量大豆与1份重量上述本发明生物种衣剂混合，并在室温下风干，制备出生物种衣剂包衣的大豆种子。
制备实施例2在1500升反应釜中，将20公斤聚乙烯醇与5公斤甲壳素、1.5公斤黄原胶在850公斤水中进行搅拌，制备出成膜剂水悬液。将所得的成膜剂水悬液与200升大豆根瘤菌纯培养物(平均含有1012个菌/mL)在1500升调制釜中机械混合，制备出本发明生物种衣剂。
接着将40克大豆种子与10克述本发明生物种衣剂混合，并在室温下风干，制备出由生物种衣剂包衣的大豆种子。
制备实施例3
在1500升反应釜中，将20公斤聚乙烯醇与5公斤甲壳素、3公斤黄原胶、5公斤羧甲基纤维素在882kg水中进行搅拌，制备出成膜剂水悬液。将所得的成膜剂水悬液与200升大豆快生根瘤菌纯培养物(乎均含有1012个菌/mL)在1500升调制釜中机械混合，制备出本发明生物种衣剂。
接着将10份重量大豆种子与1份重量上述本发明生物种衣剂混合，并在室温下风干，制备出由生物种衣剂包衣的大豆种子。
制备实施例4在1500升反应釜中，将20公斤聚乙烯醇与20kg淀粉、10公斤糊精、2公斤黄原胶、100公斤乙二醇、1公斤苯甲酸钠、1公斤碱性玫瑰红在200公斤水中进行搅拌，制备出成膜剂水悬液。将所得的成膜剂水悬液与200升豌黑根瘤菌(R.Leguminosarum)纯培养物(平均含有1012个菌/mL)在1500升调制釜中机械混合，制备出本发明生物种衣剂。
接着将40份重量豌豆种子与1份重量上述本发明生物的种衣剂混合，并在室温下风下，制备出由生物种衣剂包衣的豌豆种子。
制备实施例5在1500升反应釜中，将20公斤聚乙烯醇与10公斤糊精、1公斤黄原胶、1公斤羧甲基纤维素、100公斤乙二醇、1公斤苯甲酸钠、1公斤碱性玫现红在200公斤水中进行搅拌，制备出成膜剂水悬液。将所得的成膜剂水悬液与200升菜豆根瘤菌(Rhizobium meliloti)纯培养物(平均含有1012个菌/mL)在1500升调制釜釜机械混合，制备出本发明生物种衣剂。
接着将40份重量菜豆种子与1公斤上述本发明生物的种衣剂混合，并在室温下风干，制备出由生物种衣剂包衣的菜豆种子。
制备实施例6在1500升反应釜，将20公斤聚乙烯醇与10公斤糊精、1公斤黄原胶、80公斤乙二醇、1公斤碱性玫瑰红、100公斤福美双在900公斤水中进行搅拌，制备出成膜剂水悬液。将所得的成膜剂水悬液与0.8公斤阿维菌素和200升花生根瘤菌纯培养物(平均含有1012个菌/mL)在1500升调制釜中机械混合，制备出本发明生物种衣剂。
接着将40份重量花生种子与1份重量上述本发明生物的种衣剂混合，并在室温下风干，制备出由生物种衣剂包衣的大豆种子。
制备实施例7在1500升反应釜中，将20公斤聚乙烯醇与10公斤糊精、0.8公斤黄原胶、100公斤乙二醇、1公斤碱性玫瑰红50公斤经过砂磨的硅藻土在850公斤水中进行搅拌，制备出成膜剂水悬液。将所得的成膜剂水悬液与6公斤井岗霉素、经过砂磨的15公斤吡虫啉和200升大豆根瘤菌纯培养物(平均含有1012个菌/mL)在1500升调制釜中机械混合，制备出本发明生物种衣剂。
接着将40份重量大豆种子与1份重量上述本发明生物的种衣剂混合，并在室温下风干，制备出由生物种在剂包衣的大豆种子。
制备实施例8在1500升反应釜中，将20公斤聚乙烯醇与10公斤糊精、1.5公斤黄原胶、90公斤乙二醇、1公斤碱性玫瑰红、经过砂磨的15公斤吡虫啉、6公斤井冈霉素混合，制备出成膜剂水悬浮液。再与200升枯草芽孢杆菌(Eco201，1012/mL)混合即制备出用于小麦的种衣剂。
将35份重量小麦种子与1份重量种衣剂混合均匀，并在室温下风干，制备出由生物种衣剂包衣的小麦种衣剂。
制备实施例9在1500升反应釜中，将20公斤聚乙烯醇与10公斤糊精、1.5公斤黄原胶、90公斤乙二醇、1公斤碱性玫瑰红、100公斤经过砂磨的克百威，30公斤经过砂磨的轻质碳酸钙制备出成膜剂悬浮液与100升固氮螺菌(1012/mL个活菌)及100升硅酸盐细菌(钾分解细菌，1012/mL)混合即得本发明所指生物种衣剂。
将30份重量玉米种子与1份重量上述种衣剂混合均匀，即得玉米包衣种子。
为了考察用生物种衣剂处理过的种子的田间表现，在大田环境条件下做了随机区组小区试验，在播种前，对各试验小区在N、P和K三种主要营养元素的水平进行过实验测定，表明各小区间无显著差异。试验实施例1将本发明种衣剂与大豆种子按1∶40w/w的配比包衣后，对照用清水拌种，按常规方式播种。出苗40天后，称单株及平均瘤重固氮。活性测定采用乙炔还原法。表1 生物种衣剂包衣后根瘤固氮比活测定
从表1中的结果可见，大豆种子在用本发明生物种衣剂包衣剂包衣处理后，根瘤活性比未包衣处理的活性有明显的增加。
试验实施例2为了考察生物种衣剂对豆科植物接瘤量和结瘤速率的影响，用大豆进行了结瘤特征试验。结果见表2。表2 生物种衣剂包衣后的不同处理植物结瘤特征试验<
>从表2中的结果可见，大豆种子在用本发明生物种衣剂包衣剂包衣处理后，植物结瘤时间及结瘤是均有提高。
试验实施例3为了考察生物种衣剂包衣种子对地下害虫的防效，采用制备实施例8的种衣剂，以玉米为试验对象，在小麦出苗20天后，用筛土法对金针虫的防效进行了考察。结果见表3。
表3 包衣处理的小麦种子对金针虫防效的考察<
>从表3可以看出，用含有杀虫剂的种衣剂进行包衣处理后，明显抑制了金针虫的危害。
试验实施例4为了考察含生物抗生素的生物种衣剂对作物病害的防治效果，采用制备实施例9的种衣剂进行小麦纹枯病防治试验。结果见表4。表4 包衣处理的小麦种子对小麦纹枯病防效的考察
试验实施例5为了考察生物种衣剂对作物产量的最终影响，对小区试验的大豆进行了产量测定。结果见表5。
表5 生物种衣剂包衣后的大豆产量试验
从表5中的结果可见，大豆种子在用本发明生物种衣剂包衣剂包衣处理后，大豆的产量有明显的增加。
虽然本发明结合具体实施方案以及实施例作了详尽的描述，但应当理解，在不偏离本发明精神的范围内，可以有许多的变化方案与改进方案。这些方案均在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种生物种衣剂，它包含载体介质、作为成膜剂的(1)聚乙烯醇与(2)天然物质淀粉、糊精、甲壳素、纤维素或半纤维素之一或多种和至少一种对植物有益的微生物和/或次生代谢产物。
2.根据权利要求1的生物种衣剂，其中成膜剂与所述的有益微生物的重量/体积比为1∶1-20。
3.根据权利要求1或2的生物种衣剂，其中成膜剂中的聚乙烯醇与天然物质之重量比为1∶1-10。
4.根据权利要求1-3之一的生物种衣剂，其中天然物质选自淀粉、糊精和甲壳素之一或多种。
5.根据权利要求1-3之一的生物种衣剂，其中有益微生物选自根瘤菌、假单胞菌、沙雷氏菌、芽孢杆菌、巴斯德氏芽菌、固氮菌、节杆菌、肠杆菌、固氮螺菌、蓝菌、胶枝菌、木霉菌、盾壳霉菌、轮枝孢菌、拟青霉菌、绿僵菌、根瘤真菌。
6.根据权利要求5的生物种衣剂，其中有益微生物是根瘤菌。
7.根据权利要求1-6之一的生物种衣剂，它还含有加工辅助剂，助悬剂、防腐剂、抗冻剂、着色剂之一或多种。
8.根据权利要求7的生物种衣剂，其中助悬剂选自黄原胶和/或羧甲基纤维素。
9.根据权利要求1-8的生物种衣剂，其中载体介质选自水、醇类、酮类、酰胺类、矿石土、研磨的合成材料、化肥、植物源产物及其混合物。
10.一种制备生物种衣剂的方法，它包含如下步骤(a)在反应釜中，将(1)聚乙烯醇与(2)天然物质如淀粉、糊精、甲壳素、纤维素或半纤维素之一或多种与载体介质混合，制备出成膜剂；(b)将成膜剂与有益微生物和/或其次生代谢产物在调制釜中机械混合。
11.根据权利要求10的方法，其中还包含在步骤(a)中，将加工辅助剂助悬剂、防腐剂、抗冻剂、着色剂与成膜剂一起搅拌混合。
全文摘要
本发明涉及一种生物种衣剂,它包含载体介质、作为成膜剂的(1)聚乙烯醇与(2)天然物质淀粉、糊精、甲壳素、纤维素或半纤维素之一或多种和至少一种对植物有益的微生物和/或次生代谢产物。本发明还涉及一种制备生物种衣剂的方法以及由所述生物种衣剂包衣的种子。
文档编号A01N63/00GK1276973SQ0010980
公开日2000年12月20日 申请日期2000年7月7日 优先权日2000年7月7日
发明者李建中, 李冬梅 申请人:中国科学院生态环境研究中心