专利名称：新型生物氮肥及其发酵工艺的制作方法
新型生物氮肥及其发酵工艺 本发明涉及一种新型生物氮肥及其发酵工艺。
一、 氮素肥料需要创新的问题
21世纪是生物经济时代，发展有机农业是这一时期的目标。影响有机农业发展 的关键问题之一，就是长期使用化学氮肥的弊端日益突出，污染环境，毒害人类。
有机农业允许使用钙镁磷、硫酸钾及各类硫酸盐类肥料；允许使用可让农作物成 倍增产的二氧化碳气体肥料。然而植物必须的2.5%的氮素营养，也是不可缺少的， 而土壤又普遍缺少氮素，尤其我囯土壤更是如此。研究开发符合有机农业需求的，能 让硝酸盐、亚硝酸盐在土壤中、农产品中的残留控制在许可标准以内的新型生物氮肥， 是一个重大的科研课题。
二、 本发明的新颖性、创造性
(一) 本发明符合科学发展观，顺应了生物产业的发展趋势。生物科技研究的对 象是动物、植物、微生物；研究的具体内容是细胞、基因、酶；最终解决人类丫綠长 寿问题。研究开发生物氮肥，进而取代化学氮肥，具有重大的意义。
著名科学家钱学森院士，把三色农业纳入21世纪第二次农业革命，其中以微生 物发酵业为主的白色农业，更是人类应该开发的领域，有着极其广阔的空间。 本发明主要应用微生物发酵生产生物氮肥，完全属于白色农业技术。
(二) 本发明的理论根据遵循氮素的生物学观和氮素循环规律，抓住氨态氮的
供应是生界生息繁荣的决定环节之一。植物和少数微生物虽能利用硝态氮为氮源，但
不占主要地位；植物吸收的硝态氮，在体内也需要还原为氨态氮。这是科技界公认的 理论。
1、 据此我发明的生物氮肥，施入土壤后，让其加大氨化作用，多供应氨态氮。
2、 调控肥料的硝化作用，在肥料中增加硝化细菌含量，使硝化过程的第二阶段, 由亚硝化细菌转化的亚硝酸，尽量的迅速地转化为硝酸，以此来避免亚硝酸盐在土壤 中和农产品中残留量超标。
3、 生物氮肥的发酵底物为蛋白质。根据蛋白质含氮量为14%计算，每6.25个蛋 白质可以转化为一个纯氮。 ，
①10多年的研究试验证明，含蛋白质的秸秆如花生秧、红薯秧、苜蓿草等，均可发酵成生物氮肥，但含氮量较少，施用量很大，不适合工业化生产，农民可自制秸 秆肥。
② 含蛋白质较高的羽毛粉、鱼粉、血粉是生产生物氮肥的优质原料，也可用于本 发明的生产，但成本高，资源少。
③ 本发明选用菌体蛋为发酵底物，如酵母菌菌体蛋白含量为化2 ~ 68. 6%,每1 ~
3小时能增殖一倍， 一昼夜可获取几十吨乃至成百吨的菌体蛋白。而且可以利用糖厂、
淀粉厂、味精厂、啤酒厂、造纸厂的废渣液来生产菌体蛋白。 (三)本发明的实用性
1、 自1999年开始研究利用发酵羽毛粉、鱼粉、血粉、含蛋白的秸秆制作生物氮 肥成功，深受农民欢迎，坚定了利用菌体蛋白生产生物氮肥的思路和信心。
2、 产品是真正的生物氮肥，按含蛋白50%计算，每50公斤可转化8个纯氮，每 亩施用100~150公斤，即可供应16~24个纯氮，完全可以满足农作物的需要。
3、 生物氮肥中含有适量的钾细菌、磷细菌、固氮菌，可以分解、利用被土壤固 化的氮、磷、钾肥料。
4、 速效生物氮肥含发酵转化剂较多，可以用来发酵畜禽粪便和农作物秸秆，施 入土壤能提高CEC值(盐基置换容量)，降低EC值(导电率)，有疏松土壤、提高肥 力、吸附水分、改良盐碱的作用。秸秆肥能产生二氧化碳气体，根据用量，可以让地 表以上3米内，二氧化碳气体浓度提高一倍左右，大大加强了农作物的光合作用，摆 脱低质低产的生物学产量，实现人类追求的合成产量，让果树、蔬菜成倍增产。
5、 肥料含有放线菌、圆褐固氮菌等，能产生大量的抗生素和天然激素，使肥料 具有抗虫抗病、抗逆抗寒、保花保果、促生长、促早熟功能。
6、 自1999年至今，已在蔬菜、葡萄、苹果、西瓜、花生、小麦等作物上实验， 累计面积达数百亩，效果明显，均留有录像资料，试验还在继续。
1999年，民权县尹店乡新兴寨村，村民贺克良在自己一亩地的苹果园里，给18 棵高干大树冠，25年树龄的红香蕉苹果树，施用IOO公斤生物氮肥、50公斤磷肥、 50公斤钾肥，用生物氮肥发酵的秸秆肥IOOO公斤，当年产苹果15吨，比过去最高 产量5吨的年份，增产2倍，而且病害极轻，腐烂苹果仅50公斤。
2000年，民权县城关镇张庄村，村民张红旗，在重茬6年的3亩地里种菜，1.5 亩黄瓜，0. 5亩西红柿,1亩荀瓜，共施生物氮肥100公斤，磷钾肥100公斤，生物氮 肥发酵秸秆肥3000公斤， 一季收获量，比过去一季的最高产量增产一倍，在当时蔬菜价才針艮低的行情下， 一季收入8000元，引起全村轰动。
7、生物氮肥生产设备为常规的微生物有机肥生产设备，综合成本和微生物有机
肥基本相同。由于材料价格不一，每吨成本为1400元左右。
五、 技术关键点
1、 菌体蛋白菌的选择与培养。
2、 发酵菌体蛋白的发酵转化剂，应符合囯家农业部微生物肥料质检中心，对微 生物安全要求的菌类，并具有多菌种、多功能的作用。
3、 难点是解决多菌种之间的相互拮抗；并根据各菌的功能，确定其在发酵剂中 的比例。
4、 采取科学的培养复壮技术，提高菌种的纯度，防止菌种退化，防止感染杂菌。
5、 以细菌、酵母菌、放线菌、为主体菌，以带芽孢的嗜热菌为主体菌，此类菌 耐高温上限为7(TC,致死温度为7rc,少数菌为常温菌。
6、 多数菌耐高渗透压，可以在含糖70%的溶液中生长， 一般菌在超过合糖60°/ 的溶液中难以存活。
7、 多数菌对ra值适应较广，1^=4~9范围内均可存活。
六、 材料与配比(按1000公斤核算)
(一) 羽毛粉、鱼粉、血粉、蚕蛹粉，单一或几种混合，1000公斤。(本发明不
用)
(二) 菌体蛋白材料
1、 产朊假丝酵母(Candida utilis),细胞圆形、椭圆形或圆柱形(腊肠形)， 大小为3.5 4.4x7 13微米。菌粉40公斤。
2、 培养基废糖蜜100公斤(无糖蜜可用红糖)、大米糠500公斤、淀粉厂粉渣 380公斤(如无能用废渣，可全用大米糠)、尿素3公斤、磷酸二氢钾3公斤、硫酸 镁1公斤、硫酸铁100克、无菌水400公斤。大米糠粉粒度为60 80目左右。
(三) 以麸皮和大米糠为载体的发酵转化剂，12种微生物是
1、 胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mncilaginosus),菌体长杆形，有芽孢，细胞 大小为4 x 7微米x 1 ~ 2微米,连同荚膜大小为7 ~ 10微米x 5 ~ 7微米,对人畜无毒， 钾细菌含量为2%。
2、 巨大芽孢杆菌(Bacillus megateri咖)，细胞大小为2. 6 ~ 6. 0 x i. 5 ~ 2. 0 微米，芽孢大小为1.1 x 1.2x0. 7-1.7微米；对人畜无毒；有机磷细菌含量为2%。3、 圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)，革兰氏阳性；细胞卵形，较大， 有胞外黏液；对人畜无毒；含量为10%。
4、 硝化杆菌(Nitrobacter),菌体杆形、椭圆形、圆形、螺旋形或叶形；无芽 孢；革兰氏阴性；亚端生鞭毛，周毛或无鞭毛；对人畜无毒；含量为20%。
5、 嗜热芽孢杆菌(Bacillus acidocldarius),革兰氏阳性；椭圆形或短粗杆
状；有芽孢；有边毛，会运动；对人畜无毒；含量为10%。
6、 嗜热乳酸杆菌(Lactodacillus Beijerinc),革兰氏阳性；椭圆形或短粗杆
状；有芽孢；有边毛，会运动；对人畜无毒；含量为2%。
7、 高温酵母菌(Thermoyeast)，近似圆形或椭圆形，体形较大；不运动；无色； 对人畜无毒；含量为2%。
8、 嗜热链球菌(Streptocous thelmophilus ),革兰氏阳性；卵圆形，直径0. 7 ~ 0.9微米,呈对或链状排列；无运动；对人畜无毒；含量为2%。
9、 地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis),革兰氏阳性；椭圆形；有芽孢； 有鞭毛，会运动；对人畜无毒；含量为20%。
10、 高温单孢菌属(Tnermomonospora)，革兰氏阳性；菌丝纤细，直径O. 3~0.6 微米；无断隔膜，不断裂；顶端有孢子；菌株橙黄色；对人畜无毒；含量为5%。
11、 高温放线菌属(Thermoactinomyces)，革兰氏阳性；放射状菌丝，直径0. 2 ~ 0.8微米，可发育成孢子丝；菌落成丝状团，淡黄色或浅棕色；不会运动；对人畜无 毒；含量为5%。
12、 枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),革兰氏阳性；细胞0. 7 ~ 0. 8 x 2 ~ 3
微米，单个，着色均匀；无夹膜；周身鞭毛，会运动；对人畜无毒；含量为20%。
(四)配比每生产1000公斤生物氮肥，根据需要加入发酵转化剂的数量也不同。
缓效肥菌体蛋白950公斤加发酵转化剂50公斤，占5%。 速效肥菌体蛋白900公斤加发酵转化剂100公斤，占10%。 七、本发明的工艺和技术指标 (一)菌种培养及繁扩技术路线
1、 根据需要，把引进的各类菌种，对照有关资料和说明，逐一镜检确认，并记 入菌种保藏档案。
2、 按照常规的微生物培养技术，分别配制各菌的培养基，逐一进行试管斜面培养，达到提纯、复壮的目的。
一是用于菌种保藏，二是用于进一步繁扩。
3、 对单一菌进行三角杯摇床培养。
4、 生产产朊假丝酵母粉
① 根据需要，先制作用于大批量生产的活菌体。把用摇床培养的活酵母菌液，接
入消毒后的载体中。菌液与载体的比例，可按国际标准1:25,也可按1:50。同时 加入占载体重量40%的液体培养基。这种培养可在发酵池、发酵仓、发酵塔中进行。 由于活酵母菌液数量少，可用培养出来的固体活菌，用上述方法再繁扩，以得到生产 大批量菌体蛋白所需的固体菌种。
② 用固体菌种生产菌体蛋白，方法同上。注意问题载体应为60- 80目细粉； 每吨加入50 - 100公斤菌种；加入占载体40%的培养液。发酵过程中注意观察温度， 尤其注意通气，以满足微生物的需氧量。
③ 产朊假丝酵母菌技术指标发酵温度应保持在28。C 38t:以内；载体活菌含 量(Y) M00xl08+/g;菌体蛋白质含量为41.2-68. 5%,应不低于60%。
④ 达到这一标准，即可进入下一工序。把菌粉用传送带输入烘干机，以30(TC左 右的高温灭活。灭活的菌粉含水分为9。/。。这时化验菌粉蛋白质的含量，应保持在50% 以上，即可进入仓库存放。
5、 发酵转化剂生产工艺
① 按比例混合摇床培养的各菌种，用常规的细菌富营养培养基作为综合培养基， 进行发酵罐有氧培养，并一直用试剂调整、保持P^7-8之间。含菌量达到标准后， 将菌液加入载体中，菌液与载体重量比为2 : 3,搅拌均匀，输入烘干机用5(TC热风 烘干，所含水分为12~13%，镜检合格，输进仓库存放。(此方不如下方)
② 将摇床培养的菌种按比例混合后，直接接入载体中进行繁扩。菌液与载体的重 量比为1 : 25或1 : 50;另外加入培养液应占载体重量的35%,载体含水分总量为40%
左右，搅拌均匀后，输入发酵池或塔发酵，观察温度，注意通气供氧，以满足微生物 的需氧量。可参照酵母菌的生产技术，把第一次生产的菌种，作为大批量生产发酵转 化剂的菌种。
③ 这一过程中，发酵仓或发酵塔有大量二氧化碳气体放出，排风设备可将二氧化 碳输入蔬菜大棚，能让蔬菜成倍增产。
④ 技术标准发酵转化剂中既有常温菌，又有嗜热菌，应以常温菌生理特点为依 据，确定技术要求。发酵温度应在25'C-35X:范围。载体活菌含量
细菌类(B)》5xl()8个/g
酵母菌类(y) Mxi(r个/g 放线菌类(M) Mxl()6个/g
无害杂菌 《1Xl()2个/g
⑤ 菌种保存方法重点保存试管菌和塑料袋包装的单菌，温度4°C、空气湿度24 ~ 46%，可保藏2年；大塑料袋包装的用于生产的混合菌，温度4匸 3(TC，空气湿度 为26~60%,可存放1年，含菌量仍能达到标准，菌种不退化。超过时间者，经过镜 检化验，菌种退化，要进行复壮工作。
⑥ 生产过程要严格遵守搡作规程，杜绝有害杂菌感染。 6、生物氮肥的生产
① 按缓效肥菌体蛋白950公斤加入发酵转化剂50公斤，占5%。[速效肥菌体蛋 白900公斤加入发酵转化剂100公斤，占10%。]分别将两种粉剂输入搅拌机混合均 句。
② 输入造粒机，同时根据粉剂含水量，适当喷雾加水，便于制粒。
③ 输入烘干机，用50'C的热风烘干。化验合格后包装、入库。
④ 技术标准因原料不同，颗粒颜色也不同，多为浅灰白色；颗粒直径为2~3 亳米；气味略有甜香；PH=6. 5~7.5;每克肥朴会活菌量> 2 x 107个；含水量为12 ~ 13%。
⑤ 包装储藏应采用不透气、不透水的包装袋。因肥M水分达到16%，就开始 转化成氨气，含水达到26%以上，产氨即开始进入高潮，肥效就会丢失。储运过程中 要注意防雨、防潮、防晒。而且不要与化学杀菌剂存放在一起。
⑥ 使用方法每亩施用80公斤 120公斤。缓效肥多用于底肥，速效肥多用于 追肥，并要配^f吏用磷钾肥，若能配合使用发酵秸杆肥，效果会更加明显。
权利要求
1、一种新型生物氮肥，其特征在于以提高有机肥有益氮素含量为目的，以产朊假丝酵母粉或羽毛粉、鱼粉、血粉为底物，加入5％～10％的发酵转化剂，而制成的颗粒肥料；施入土壤后，含水达到26％以上，能加快氨化速度，提高氨态氮供应量，减少硝酸盐，尤其亚硝酸盐的转化量和残留量；
2、 根据l、所述的新型4物氮肥，其中发酵转化剂的12种有益微生物是(1) 胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus );(2) 巨大芽孢杆菌(Bacillus mega'terium );(3) 圆褐固氮菌(Azotobacter chroococc咖)；(4) 硝化杆菌(Nitrobacter);(5) 嗜热芽孢杆菌(Bacillus acidocldarius );(6) 嗜热乳酸杆菌(Lactodacillus Beijerinc);(7) 高温酵母菌(Thermoyeast);(8 )嗜热链球菌(Str印tocous thelmophilus);(9) 地衣芽孢杆菌(Baci'llus licheniformis );(10) 高温单孢菌属(Tn證omo鹏pora );(11) 高温放线菌属(Thermoacti醒yces );(12) 枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。
全文摘要
本发明公开一种新型生物氮肥及其发酵工艺。其特征是利用现代微生物技术，以提高有机肥有机氮素含量为目的，用含生物蛋白的材料为底物，加入多种有益微生物制成的颗粒肥，施入土壤后能充分把蛋白质转化为氨态氮为主的氮素，并能减少土壤和农产品的亚硝酸盐残留量，解决了目前有机肥氮素含量低的缺陷，为实现有机农业禁止使用化学氮肥的要求，提供了新的技术。这种肥料还有促进生长、保肥、保水、抗病、抗逆、早熟、提高产量和品质等多种功能。
文档编号C05G3/00GK101619006SQ20091014567
公开日2010年1月6日 申请日期2009年5月17日 优先权日2009年5月17日
发明者冯子龙 申请人:冯子龙