专利名称：红树林专用菌肥微胶囊制剂及其制备方法和专用设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种红树林专用菌肥微胶囊制剂及其制备方法和专用设备。 是一种植物促生菌的剂型及其应用技术，以及微胶囊包埋技术等领 域，该发明不仅适合红树林固氮菌和解磷菌菌肥的微胶囊制剂的制 备，也适合其他植物促生菌菌肥的微囊化剂型的制备和应用。
背景技术：
红树林是生长于热带亚热带陆地与海洋交界带滩涂潮间带木本 植物群落，具有重要的生态、经济和社会效益。20世纪90年代后我 国政府开始重视红树林恢复与发展的研究与生产。由于我国的乡土红 树林树种生长速度缓慢(尤其在苗期)，直接把苗木种植于滩涂难于
抵御恶劣环境因素的影响，导致ir树林造林成活率低(大多在50% 以下)。华南沿海滩涂尤其是在沿海立地条件恶劣地段(此类地段在
华南沿海滩涂占有相当高的比例)造林屡屡失败，成为制约我国华南 沿海红树林恢复与发展的瓶颈因素。因此，如何培育壮苗是提高我国 红树林造林成活率和保存率低的关键技术。
有许多研究已证实施用菌肥可提高农作物产量。菌肥，也称生物 肥料，核心是微生物，确切地说，生物肥料是菌而不是肥，因为它本 身并不含有植物需要的营养元素，而是含有大量的有益微生物，通过 这些微生物的生理代谢活动，改善植物的营养条件，进而达到增产的
目的。具体表现在几个方面①制造和协助植物营养，如固氮菌根瘤 菌肥，与豆科植物共生时，可固定空气中的氮，供给植物利用；自生 固氮细菌能利用土壤中的有机物'或根系分泌物作为碳源，将空气中的 分子态氮素固定并转化成植物可利用的化合态氮素。②活化土壤养 分，如各种磷、钾细菌肥料可以将土壤中的难溶性磷、钾溶解出来， 转变为植物易于吸收利用的形态。③增强植物抗病能力，如"5406" 抗生菌肥，能分泌抗生素杀死有害真菌和细菌，抑制30多种致病真 菌和细菌的生长。④促进植物生长。如自生固氮细菌肥自生固氮菌 能分泌某些化合物如维生素Bl、维生素B2、维生素B12、吲哚乙酸， 刺激植物根系活动，促进植物生长和增强植*1的抗逆性能。磷细菌还 能促进土壤中自生固氮菌和硝化细菌的活动，此外，在其生命活动过
程中，能分泌激素类物质，刺激种子发芽和植物生长。国外研究也表 明，在培育红树林幼苗时接种解磷菌和固氮菌等根际微生物 (PGPR)，可明显促进幼苗的生长和提高抗逆能力，利用接种过植 物促生菌的红树林幼苗进行造林，将促使受损和废弃的红树林湿地重 新恢复，造林提高成活率50%以上，成活率几乎达100%。
目前生物菌肥的应用剂型主要以水剂、粉剂和颗粒剂为主，但普 遍存在货架期短、产品不稳定性、储存和运输不方便等缺点，尤其是 菌剂的稳定性和商品货架期短的问题 一 直是植物促生根际微生物
(PGPR)活菌制剂应用的一大障碍。近年来申请人经过研究发现， 生物菌肥的微胶囊制剂具有产品稳定性强、储存和运输方便等优点， 可以弥补现有水剂、粉剂和颗粒剂等剂型的不足，因此，是未来生物 菌肥的发展方向。
发明内容
本发明的第一个目的，是为提供一种适用于红树林湿地的植被恢 复造林的红树林专用菌肥微胶囊制剂。
本发明的第二个目的，是为了提供一种^树林专用菌肥微胶囊制 剂的制备方法。
本发明的第三个目的，是为了提供一种制备红树林专用菌肥微胶 囊制剂的专用设备。 .
本发明的第一个目的可以通过采取如下方案达到
红树林专用菌肥微胶囊制剂，其特征是
1) 由带有红树林促生固氮菌和解磷菌的可降解性微粒状胶囊构
成；
2) 红树林促生固氮菌选择经过改良的固氮菌选择性无氮源OAB 培养基培养、解磷菌选择经过改良的溶磷菌it择性培养基(SRSM)培 养，再经过经红树林幼苗接种试验证实具有明显促进生长效果的菌
种；
3) 可降解性微粒状胶囊由壁材原液、芯材原液、硬化剂和固化 液制成；所述壁材原液由海藻酸钠溶液构成，芯材原液由含红树林促 生固氮菌和解磷菌的菌悬浮液构成，硬化剂由腐植酸超细粉构成，固
化液由氯化钙溶液构成。
实现本发明第一个目的一个具体方案是采用2.5%海藻酸钠溶
液作为壁材原液，lo^iomcfu'mr1菌悬浮液作为芯材原液，
250mg L-l腐植酸超细粉作为硬化剂，1.5~2.0%氯化钙溶液作为固
化液。 ，
本发明的第二个目的可以通过采取如下方案达到 红树林专用菌肥微胶囊制剂的制备方法，其特征在于包括如下步
骤
1) 采集、筛选和培养红树林促生固氮菌和解磷菌，并通过通过 红树林幼苗接种试验，筛选出对红树林植物有明显促进生长效果的固 氮菌和解磷菌菌株； '
2) 制备微胶囊制剂首先准备制胶材料，采用海藻酸钠溶液作 为壁材原液、带有红树林促生固氮菌和解磷菌的菌悬浮液作为芯材原 液、腐植酸超细粉作为硬化剂、氯化钙溶液作为固化液；然后制备微 胶囊制剂，将芯材原液与壁材原液按比例进行混合，再混入硬化剂， 在摇床震荡l-2小时后，获得菌胶悬浮液，然后把菌胶悬浮液装入胶 液瓶，利用制备装置的喷嘴形成微液滴喷射出来并落入装有固化液 的托盆里，托盆放在小摇床上低速旋转震荡，胶液落入固化液即形成 球状或微粒状胶囊；
3) 储存菌肥微胶囊制剂形成的微胶囊停留在固化液1个小时 后，用洁净的尼龙布过滤，并用无菌水冲洗2~3次后，收集在容器里 加0.85%无菌生理盐水刚好淹过胶囊面，以湿剂储存(4'C);或者将 湿胶囊平铺薄层于钢丝网架上的尼龙布上，37'C下恒温干燥，然后置 于密闭容器储藏(室温下)。
实现本发明第二个目的一个具体方案是红树林促生固氮菌的采 集、分离和常规培养，均采用改良的固氮菌选择性无氮源OAB培养 基(包括半固体、固体和液体)。
实现本发明第二个目的一个具体方案是红树林促生解磷菌的采 集、分离和常规培养均采用改良的溶磷菌选择性培养基(SRSM)，包 括固体和液体培养基。
实现本发明第二个目的一个具体方案是；促生固氮菌和解磷菌菌
株均用营养肉汤培养基进行扩大培养(30±2°C， 150rpm)。
实现本发明第二个目的一个具体方案是制备微胶囊制剂时，芯
材原液与壁材原液按1: 2的比例进行混合；胶液落入固化液所形成
球状或微粒状胶囊，必须停留在固化液里至少1小时以使其完全固
化；喷枪的压力保持在10-15PSI，氯化钙溶液的浓度》1%。
本发明的第三个目的可以通过采取如下方案达到
制备红树林专用菌肥微胶囊制剂的专用设备，其结构特点是包括 空压机、空气过滤器、细菌过滤器、颗粒喷枪、胶液瓶、振荡器和过 滤器；空压机的输出端通过空气过滤器、细菌过滤器连接颗粒喷枪的 气体输入端，颗粒喷枪设有液体输入端和颗粒喷嘴，所述液体输入端 与胶液瓶瓶口密封连接，颗粒喷^对接振荡器的输入口 ，振荡器通过 过滤器输出微粒状湿胶囊。
实现本发明的第三个目的一种方案是颗粒喷枪的喷嘴孔径最佳 为220,。
使用时，在胶液瓶装有带有红树林促生固氮菌和解磷菌的菌胶悬 浮液，振荡器上装的固化液，颗粒喷枪喷出的微粒与固化液接触后定 型。除空压机外，其余部件均可蒸汽高压消'毒，使用时才高压消毒， 然后连接起来(见工艺图)，该装置的主要技术关键是喷枪的喷嘴孔径 必须是220pm。
本发明具有如下有益效果，
1、 本发明是一种微胶囊剂型，专门向红树林植物提供固氮菌和 解磷菌活菌体，这些微生物活菌能够促进红树林苗木的生长及抗逆性 的提高，并能使苗木造林后抵抗不良的条件而成功定植，有效地吸收 自然界中氮、磷等营养元素，健康地生长，大大提高红树林造林的成 活率和保存率。
2、 本发明具有制备工艺简单、操作方啤、机械化生产、省时省 力、效率高，以及产品质量稳定、货架期长、储藏和运输方便的有益 效果。另外菌肥微胶囊制剂具有缓释作用，在特定环境下能够保证缓 慢释放出活菌，具有生物降解能力，是一个非常环保的产品。
图1是本发明的制备方法的工艺流程图。
具体实施例方式
具体实施例1:
本实施例提供的红树林专用菌肥微胶囊制剂，其特征是
1) 由带有红树林促生固氮菌和解磷菌的可降解性微粒状胶囊构成；
2) 红树林促生固氮菌选择经过改良的固'氮菌选择性无氮源OAB 培养基培养、解磷菌选择经过改良的溶磷菌选择性培养基(SRSM)培 养，再经过红树林幼苗接种试验证实具有明显促进生长效果的菌种；
3) 可降解性微粒状胶囊由壁材原液、芯材原液、硬化剂和固化 液制成；所述壁材原液由海藻酸钠溶液构成，芯材原液由含红树林促 生固氮菌和解磷菌的菌悬浮液构成，硬化剂由腐植酸超细粉构成，固 化液由氯化钙溶液构成。
本实施例中，采用2.5%海藻酸钠溶液作为壁材原液， 1()9 10iVfirmr1菌悬浮液作为芯材原液，250mg L"腐植酸超细粉 作为硬化剂，1.5~2.0%氯化钙溶液作为固化液。
参照图l，本实施例的制备方法如下
A、 红树林促生固氮菌和解磷菌的采集、筛选和培养(1)采取 改良的固氮菌选择性无氮源OAB半固体培养基，以及采用改良的溶 磷菌选择性液体培养基SRSM，从我国本地红树林湿地生长的红树林 植物无瓣海桑小苗根部分别采集和分离出固氮菌和解磷菌母菌，经过 纯化培养，接种苗木进行促生效果评估，筛选出有明显促生效果的固 氮菌和解磷菌菌株；(2)促生固氮菌和解磷菌菌种接种在肉汤营养培 养基扩大培养5-7天(30±2°C)，获得制备菌肥微胶囊制剂用的菌液；
B、 原菌微胶囊制剂的制备(1)胶囊材料的准备首先配制好 作为胶囊壁材的2.5%海藻酸钠溶液，作为固化液的2.0%氯化钙溶液， 添加剂腐植酸原粉，高压蒸汽消毒30分钟(12TC)后冷却备用；(2)
微胶囊制备装置的配套连接该制备装置包括空压机、空气过滤器、
细菌过滤器、喷枪和胶液瓶及其连接管等主要部件，除空压机外，其 余部件均可蒸汽高压消毒，使用时高压消毒，然后连接起来(见工艺
图)，该装置的技术关键是喷枪的喷嘴孔径必须是220jun。 (3)微胶 囊的制备首先用无菌蒸馏水稀释扩大培养的原菌液获得原菌水悬浮 液(浓度约为lxlO"cfu.mr1)作为芯材，按1: 2的比例与壁材2.5% 海藻酸钠溶液(l份芯材与2份壁材)进行混合，另外再混入微量的腐植 酸(约250mg L-l)，摇床震荡1-2小时后，获得菌胶悬浮液，然后把菌 胶液装到微胶囊制备装置中的菌胶瓶(500m,l)里，旋紧螺旋盖子，开 动空压机，并调节喷枪压力在10-15 mPa之间，让压縮的空气分别通过 空气过滤器、细菌过滤器、喷枪筒及与喷枪筒连接并插入菌胶液瓶底 的管子，把菌胶液压出通过喷枪的喷嘴成微液滴喷射出并落入装有无 菌固化液的托盆里，托盆放在小摇床上，低速旋转震荡，胶液落入固化 液马上形成球状或微粒状胶囊，但必须停留在固化液里至少1小时才 完全硬化；
C、 菌肥微胶囊制剂的储存(1)湿胶囊制剂形成的微胶囊 停留在固化液1个小时后，用干净的尼龙布过滤，并用无菌水冲洗 2-3次后，收集在容器里加0.85%无菌生理盐水刚好淹过胶囊面，以湿 剂储存(4°C)和应用。(2)干胶囊制剂收集的湿胶囊在钢丝网架 上的尼龙布上平铺一薄层,37'C下干燥，粉碎，然后放在密封的容器 进行储藏(室温下)和应用。
参照图1，制备红树林专用菌肥微胶囊制剂的专用设备，包括空 压机l、空气过滤器2、细菌过滤器3、颗粒喷枪4、胶液瓶5、振荡 器7和过滤器8;空压机1的输出端通过空气过滤器2、细菌过滤器 3连接颗粒喷枪4的气体输入端，颗粒喷枪4设有液体输入端和颗粒 喷嘴6，所述液体输入端与胶液紐5瓶口密封连接，颗粒喷嘴6对接 振荡器7的输入口，振荡器7连接过滤器8的输入端，过滤器8输出 端输出微粒状湿胶囊9。所述湿胶囊9经过干燥器10干燥后成为干 胶囊11，所述湿胶囊9和干胶囊11经过包装、储存12处理后，进 入应用12阶段。
本发明的红树林专用菌肥微胶囊制剂的应用方法如下
本发明的红树林用菌肥微胶囊制剂，不管是湿胶囊或干胶囊产品， 该菌肥主要应用在红树林植物的幼苗培育阶段，以接种种子或胚轴 为佳。接种前，先把胶囊(干品或湿品)溶解在0.25M的磷酸钾盐缓 冲液(pH6.8士0.1)中24h (无条件的可用蒸馏水替代)，接着用海水 稀释至浓度约为106~107 cf『ml-l的菌悬液，然后用来浸泡种子或胚 轴24h后，种子或胚轴种植到营养袋或营养杯里。另一种使用方法是， 把湿胶囊或干胶囊产品直接接入营养袋幼苗的根部。接种菌肥的苗， 至少生长2-3个月后方可用于造林。
该菌肥是一种微胶囊制剂，有湿剂和干品，每克含菌量在10-100 亿之间。该专用菌肥施用后可提高土壤肥力、制造和协助红树苗木吸
收营养和增强苗木的抗逆性，明显提高红树林造林成活率和存活率。 另外菌肥的微胶囊制剂制备工艺实现机械化，产品质量容易保证，同 时节省劳力。施用后，该菌肥在土壤中慢缓慢释放出一定的菌物， 一个月内整个胶囊生物降解消失，胶囊的材料海藻酸钠、菌物和腐植 酸均是生物材料，非常环保。
本发明是国家林业局"948"项目"高效红树林湿地PGPB菌剂 研制与应用技术的引进"的研究成果，历时3年，对红树林固氮菌和 解磷菌的多次分离和筛选试验，以及与不同设备加工单位联系协商和 改进，并对微胶囊的制备方法进行了多批次的比较试验，掌握了红树 林专用菌肥母菌的分离技术、微胶囊制剂制备工艺和使用方法。
微胶囊技术，它采用成膜材料将一些液体或固体物质包埋封存在 一种微型胶囊内而成为固体微粒产品，在需要时再将被包埋的内容物 释放出来的技术。形成微胶囊的物质由于与外界环境相隔离，可免受 环境的影响，从而保持稳定，而在适当条件下，被包封物质又可释放 出来。所以，近年来微胶囊技术研究发展迅速，微胶囊技术已经广泛 应用于食品、化工、肥料、饲料、医药和农药各个行业领域[。但至 今为止，生物菌肥微胶囊制剂的规模化生产及应用仍未见报道。因此， 近年来我们开展了红树林促生菌'(PGPB)的微胶囊剂型及其制备工 艺的研究。
本研究采用锐孔-凝固液法进行微胶囊的制备，这是一种将化学 法和物理机械法相结合的一种微胶囊方法。该法原理是以可溶性聚合 物为壁材，将聚合物配制成溶液，以此溶液包裹芯材并呈球状液滴进 入凝固浴中，使聚合物沉淀或交联固化成为壁膜而制得微胶囊。钙离 子与可溶性海藻酸钠反应生成的海藻酸钠凝胶因凝胶条件温和、固定 化过程简单、生物相溶性好等优点，已被广泛应用于药物缓释与生物 医学工程等领域[]。本法采用的壁材为海藻酸钠，芯材为红树林促生 菌(PGPB)，凝固浴为氯化钙溶液。根据该法的原理，我们研制一种 压力制作微胶囊装置进行机械化制胶。该胶囊制作设备简单，操作简 便，不需特殊培训，操作者就很快掌握操作方法。该装置的关键问题 是喷枪与菌胶液瓶的连接，以及喷枪的喷嘴的孔径大小。该设备可以 配套不同孔径的喷枪，以满足不向胶囊大小的需求。该菌肥微胶囊制
剂分为干胶囊和湿胶囊两种，干胶囊体积小、易于储存，室温下长期 贮存(至少3个月时间)仍然保持较高的活力和存活率，产品质量非 常稳定，若冷藏(4'C)贮存期更长(几年)；湿胶囊必须冷藏(4'C) 且不宜超过3个月，在室温下不宜超过10天，否则发生降解，造成 产品不稳定。该菌肥应用后，在土壤中缓慢释放出菌物， 一个月内整 个胶囊完全生物降解，胶囊的制作原料海藻酸钠、菌物和腐植酸均是 生物材料，非常环保。
权利要求
1、红树林专用菌肥微胶囊制剂，其特征是1)由带有红树林促生固氮菌和解磷菌的可降解性微粒状胶囊构成；2)红树林促生固氮菌选择经过改良的固氮菌选择性无氮源OAB培养基培养、解磷菌选择经过改良的溶磷菌选择性培养基SRSM培养，再经过红树林幼苗接种试验证实具有明显促进生长效果的菌种；3)可降解性微粒状胶囊由壁材原液、芯材原液、硬化剂和固化液制成；所述壁材原液由海藻酸钠溶液构成，芯材原液由含红树林促生固氮菌和解磷菌的菌悬浮液构成，硬化剂由腐植酸超细粉构成，固化液由氯化钙溶液构成。
2、 根据权利要求1所述的红树林专用菌肥微胶囊制剂，其特征 是采用2.5°/。海藻酸钠溶液作为壁材原液，10110^cfu，l"菌悬浮 液作为芯材原液，250mg L—1腐植酸超细粉作为硬化剂，1.5~2.0% 氯化钙溶液作为固化液。
3、 红树林专用菌肥微胶囊制剂的制备方法，其特征在于包括如 下步骤 '1) 采集、筛选和培养红树林促生固氮菌和解磷菌，并通过红树 林幼苗接种试验，筛选出对红树林植物有明显促进生长效果的固氮菌 和解磷菌菌株；2) 制备微胶囊制剂首先准备制胶材料，采用海藻酸钠溶液作为壁材原液、带有红树林促生固氮菌和解磷菌的菌悬浮液作为芯材原液、腐植酸超细粉作为硬化剂、氯化钙溶液作为固化液；然后制备微 胶囊制剂，将芯材原液与壁材原液按比例进行混合，再混入硬化剂， 在摇床震荡1-2小时后，获得菌胶悬浮液，然后把菌胶悬浮液装入胶 液瓶，利用制备装置的喷嘴形成微液滴喷射出来并落入装有固化液 的托盆里，托盆放在小摇床上低速旋转震荡，胶液落入固化液即形成 球状或微粒状胶囊；3) 储存菌肥微胶囊制剂形成的微胶囊停留在固化液1个小时 后，用洁净的尼龙布过滤，并用无菌水冲洗2~3次后，收集在容器里 加0.85%无菌生理盐水刚好淹过胶囊面，在4"C温度下以湿剂储存； 或者将湿胶囊平铺薄层于钢丝网架上的尼龙布上，37。C下恒温干燥， 然后在室温下置于密闭容器储藏。
4、 根据权利要求3所述的红树林专用菌肥微胶囊制剂的制备方法，其特征在于红树林促生固氮菌的采集、分离和常规培养，采用 改良的固氮菌选择性无氮源培养基OAB，该培养基为半固体、固体 或液体。
5、 根据权利要求3所述的红树林专用菌肥微胶囊制剂的制备方 法，其特征在于红树林促生解磷菌的采集、分离和常规培养均采用 改良的溶磷菌选择性培养基SRSM，包括固体和液体培养基。
6、 根据权利要求3所述的红树林专用菌肥微胶囊制剂的制备方 法，其特征在于促生固氮菌和解磷菌菌株，在3(H2'C、 150rpm条件下用营养肉汤培养基进行扩大培养。
7、 根据权利要求3所述的红树林专用菌肥微胶囊制剂的制备方 法，其特征在于制备微胶囊制剂时，芯材原液与壁材原液按1: 2 的比例进行混合；胶液落入固化液所形成球状或微粒状胶囊，必须停 留在固化液里至少1小时以使其完全固化；喷枪的压力保持在 10-15PSI，氯化钙溶液的浓度》1%。
8、 制备红树林专用菌肥微胶囊制剂的专用设备，其特征是包括 空压机(1)、空气过滤器(2)、细菌过滤器(3)、颗粒喷枪(4)、胶 液瓶(5)、振荡器(7)和过滤器(8);空压机(1)的输出端通过空 气过滤器(2)、细菌过滤器(3)连接颗粒喷枪(4)的气体输入端， 颗粒喷枪(4)设有液体输入端和颗粒喷嘴(6)，所述液体输入端与 胶液瓶(5)瓶口密封连接，颗粒喷嘴(6)对接振荡器(7)的输入 口，振荡器(7)通过过滤器(8)输出微粒状湿胶囊。
9、 根据权利要求8所述的制备红树林专用菌肥微胶囊制剂的专 用设备，其特征是颗粒喷枪(4)的喷嘴孔径为220pm。
全文摘要
本发明涉及红树林专用菌肥微胶囊制剂，其特征是1)由于带有红树林促生固氮菌和解磷菌的可降解性微粒状胶囊构成；2)红树林促生固氮菌经过OAB培养基培养、解磷菌经过溶磷菌选择性培养基SRSM培养的菌种；3)可降解性微粒状胶囊由壁材原液、芯材原液、硬化剂和固化液制成；制备方法的特征是1)采集、筛选和培养红树林促生固氮菌和解磷菌，2)制备微胶囊制剂；3)储存菌肥微胶囊制剂；专用设备的结构特点是包括空压机(1)、空气过滤器(2)、细菌过滤器(3)、颗粒喷枪(4)、胶液瓶(5)、振荡器(7)和过滤器(8)；本发明具有工艺简单、操作方便、产品质量稳定、货架期长、储藏和运输方便的有益效果。
文档编号C05F11/08GK101381250SQ20081019919
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月16日 优先权日2008年10月16日
发明者何雪香, 廖宝文, 玫 李, 伟 管, 陈玉军 申请人:中国林业科学研究院热带林业研究所