专利名称：一种生物炭基益生菌剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种益生菌剂，尤其涉及一种生物炭基益生菌剂；此外，本发明还涉及该生物炭基益生菌剂的制备方法。
背景技术：
我国是一个人口大国、农业大国，用占世界7%的土地养活了占世界22%的人口，粮食问题永远是关系到国计民生的大事。我国现有耕地20亿亩，年需化肥I. 5亿吨，是世界最大的化肥进口国和氮肥生产国。尽管如此，化肥量仍然满足不了农业发展的需要。究其原因，关键问题在于化肥的利用率太低。据调查，我国化肥的利用率只有35% -40%，其余部分被土壤固定，或淋溶造成水体污染、湖泊富营养化等环境问题。加之化肥是一种高耗能产品，原材料涨价和环境污染的影响，致使许多小型化肥厂濒临倒闭状态，而国家由于受经济和能源条件的限制，目前还无能力改造这些化肥厂，限制了我国肥料总量的增力卩。专家 们迫切呼吁减少化肥使用量，多使用新型生物肥，多施有机肥。广大农民也迫切需要一种新型肥料来满足农业生产的需要。土壤微生物直接参与土壤物质和能量的转化，腐殖质的形成和分解，养分释放，氮素固定等土壤肥力形成和发育过程。因此，向土壤中增加有益微生物数量，能够增强土壤微生物活性，从而提高了土壤的肥力。特别是农作物根际土壤微生态区系的微生物活性对植物根部营养更为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一是提供一种生物炭基益生菌剂，其活菌存活率高，缓释效果好，能在常温下长期保存，可与其它有机、无机肥料进行混合造粒烘干而不受影响，且肥料增效作用明显，能有效改良土壤。本发明要解决的技术问题之二是提供该生物炭基益生菌剂的制备方法。为解决上述技术问题，本发明提供一种生物炭基益生菌剂，由生物质炭黑和浓缩的益生菌剂组成；所述生物质炭黑与浓缩的益生菌剂的重量比为(8.85 9. 15) (O. 85 I. 15)，优选为9 I ;所述生物质炭黑采用如下方法制得将农业废弃物作为生物质原料进行低温炭化形成多孔的生物质炭黑；所述浓缩的益生菌剂采用如下方法制得将有益微生物进行扩大培养，发酵成益生菌液，混合后经固液分离、闪蒸干燥成浓缩的益生菌剂；所述有益微生物选自多粘类芽孢杆菌、木霉菌、固氮菌、根瘤菌、解磷菌、解钾菌、纤维素分解菌、抗生素产生菌、光合菌中的一种或多种。所述浓缩的益生菌剂中每一种有效菌的数量不得少于10亿/g，所述浓缩的益生菌剂的有效活菌数> 2000亿/g，所述生物炭基益生菌剂的有效活菌数> 200亿/g。所述农业废弃物可以是沙柳平茬、玉米、大豆、小麦、水稻、秸杆，可有效进行碳汇。此外，本发明还提供一种该生物炭基益生菌剂的制备方法，包括如下步骤I)利用农业废弃物作为生物质原料，低温炭化成多孔的生物质炭黑；
2)对有益微生物菌群进行扩大培养，发酵成益生菌液，混合后经固液分离、闪蒸干燥，制成浓缩的益生菌剂；3)以生物质炭黑为核心，吸附浓缩的益生菌剂，制备成生物炭基益生菌剂。步骤2)具体为将选好的菌种接入液体培养基活化后，取活化菌种进行液体摇床培养，再将得到的菌种经过种子罐逐级扩大培养而获得发酵液，对其进行固液分离，再经过闪蒸干燥，即得浓缩的益生菌剂。所述生物炭基益生菌剂中每克含有效活菌数> 200亿个。所述生物质炭黑采用如下方法制得将农业废弃物作为生物质原料，将农用废弃物干燥后破碎，并送入低温炭化炉进行低温炭化，进而得到多孔的生物质炭黑。对不同粒度的原料进行直接低温炭化，炭化颗粒完全保留原有的微孔，孔隙度高，因而生产的生物质炭具备良好的吸附性和增温保温性。生物炭黑的多孔性给益生菌提供了完美的栖息场所。生物炭基益生菌剂中的微生物在其发酵和土壤内的生命活动过程中会产生大量的赤霉素和细胞激动素类物质，这些物 质在与植物根系接触后，会刺激作物生长，调节作物新陈代谢，从而产生增产效果。生物肥中的微生物在植物根部大量生长、繁殖，形成优势菌，抑制和减少了病原菌的繁殖机会，有的还具有拮抗病原菌的作用，起到了减轻作物病害的功效。从而减少农药的使用，降低生产成本。同时，生物炭基益生菌剂与生物炭黑以一定比例混合后可以与其它有机、无机肥料进行混合造粒烘干而不受影响，养分则更加全面。其中的有机质通过微生物活动后，可不断释放出植物生长所需的营养元素，生物炭基的多孔性使其具备缓释效果，因而肥效持久。丰富的有机质和生物炭黑共同作用还可以改善土壤物理性状，增加土壤团粒结构，从而使土壤疏松，减少土壤板结，有利于保水、保肥、通气和促进根系发展，为农作物提供舒适的生长环境。环保型生物炭基益生菌剂研制发明过程中，设计方案首先考虑产品对所生产的氮肥、复(混)合肥、农业生产中的产品及生态环境没有任何危害，同时具有脲酶、硝化抑制和铵稳定三大功效，与其他肥料混用，可最终实现氮肥、复(混)合肥长效作用。同时，充分考虑产业化成本控制的必要性，采用了低温炭化技术来获取必要的生物质炭化物，来实现缓释技术。本发明具有以下有益效果I、缓释效果好由于生物质炭黑为深黑色有机产品，富含微孔，具有极强的吸肥、吸水的吸附能力、及吸光增温特性，施入土壤以后，不但可以持肥缓释，减少肥料淋失浪费，能在常温下长期保存，可与其它有机、无机肥料进行混合造粒烘干而不受影响，而且在每个炭素颗粒周围形成增温隔热区，对于解决早春地温偏低出苗和生长缓慢等问题具有重要作用。2、活菌存活率高利用生物质炭黑的多孔性，可有效保持益生菌剂的活性，不但使制备过程中可能造成活菌死亡的环节杜绝了活菌体的死亡，而且在成型的产品中活菌体有生物质炭黑的保护，可使得肥料生物菌的存活率得到显著提高，在常温下保存两年的生物炭基益生菌剂，其有益菌的存活率达80%。由于活菌存活率高，使得其与其他肥料混合使用时，生物菌的肥料增效作用明显。3、经济环保本发明生产基质的原料主要是农业废弃物，原料本身就是废物利用，且成本低廉，取之不尽；用半封闭低温炭化炉缺氧干馏分解新工艺生产生物质炭黑，不消耗外界能源，不产生任何“三废”，生产过程节能而且环保；生物质炭黑源自植物有机体，本身属有机复合物，主要成分是碳元素，在土壤中可以自然分解，完全无残留，因而在使用过程中对环境无任何污染，同时兼有改良土壤的长效特性。4、产品应用范围广泛、增效作用明显本发明生物炭基益生菌剂在2010-2011年已完成了初步配比实验并小批量生产，与生物质炭黑、尿素、复合肥、有机肥等复混，在小面积上进行了玉米口肥应用试验，取得了很好的实验效果。2011年在江苏、安徽、辽宁、山东、河南等地区对玉米、水稻、大豆、花生、蔬菜等作物进行中试，效果均较明显，已通过验收。截至目前，与对照田块相比，施用本发明生物炭基益生菌剂并配合其他肥料的田块出苗速度快，苗齐、苗壮、产量高，能提高亩产量20%。
具体实施例方式以下通过实施例对本发明作进一步的阐述实施例I
I、菌种选择选择菌种包括多粘类芽孢杆菌和木霉菌，其重量配比为I : I。2、扩大培养成益生菌剂将已筛选好的菌种接入液体培养基活化后，取3ml的活化菌种接入装有250ml培养基的三角瓶中进行液体摇床培养，再将得到的菌种经过15L、lt种子罐逐级扩大培养而获得700kg的发酵液，利用碟式离心机对其进行固液分离，再经过闪蒸干燥机闪蒸干燥，即得2kg益生菌剂。3、生物质炭黑的制备利用当地的农业废弃物秸杆，低温炭化成多孔的生物质炭黑 18kg。4、生物炭基益生菌剂的制备取生物质炭黑18kg和益生菌剂2kg，进行混合吸附成20kg生物炭基益生菌剂；其中生物质炭为90%，有效活菌数为229亿/g。实施例2I、菌种选择选择菌种包括多粘类芽孢杆菌、钾细菌和枯草芽孢杆菌，其重量配比为1:1:2。2、扩大培养成益生菌剂将已筛选好的菌种接入液体培养基活化后，取5ml的活化菌种接入装有500ml培养基的三角瓶中进行液体摇床培养，再将得到的菌种经过20L、lt种子罐逐级扩大培养而获得800kg的发酵液，利用碟式离心机对其进行固液分离，再经过闪蒸干燥机闪蒸干燥，即得I. 58kg益生菌剂。3、生物质炭黑的制备利用当地的沙柳平茬等生物质原料，低温炭化成多孔的生物质炭黑17kg。4、生物炭基碰生囷剂的制备取生物质炭黑17kg和碰生囷剂I. 58kg,进打混合吸附成18. 58kg生物炭基益生菌剂，其中生物质炭为90. 4%，有效活菌数为238亿/g。实施例31、1、菌种选择选择菌种包括解磷菌、解钾菌和纤维素分解菌，其重量配比为1:1:1。2、扩大培养成益生菌剂将已筛选好的菌种接入液体培养基活化后，取5ml的活化菌种接入装有500ml培养基的三角瓶中进行液体摇床培养，再将得到的菌种经过20L、lt种子罐逐级扩大培养而获得750kg的发酵液，利用碟式离心机对其进行固液分离，再经过闪蒸干燥机闪蒸干燥，即得I. 95kg益生菌剂。
3、生物质炭黑的制备利用当地的沙柳平茬等生物质原料，低温炭化成多孔的生物质炭黑15kg。4、生物炭基益生菌剂的制备取生物质炭黑15kg和益生菌剂I. 95kg,进行混合吸附成16. 95kg生物炭基益生菌剂，其中生物质炭为90. I %，有效活菌数为238亿/g。以下通过试验例对本发明的有益效果作进一步的阐述试验例I :I)本试验共设两个处理(I)设对照组和处理组，在播种玉米时和玉米开始拔节时进行施肥。对照组(习惯施肥)施用磷酸二铵I. 5kg做底肥，追肥施用尿素3kg ； (2)处理组每小区底施I公斤本 发明生物炭基益生菌剂，然后进行翻耕，使其和上层土壤充分混匀，然后与对照组一样习惯施肥。重复三次，田间随机排列，小区面积O. 3亩，玉米田块上土质壤土，土壤肥力中上，田块地势平坦，属井水灌溉，玉米品种“万糯I号”，田间管理同大田。2)试验结果与分析促进玉米生长发育，提高产量，且品质提高。玉米施用本发明生物炭基益生菌剂，发芽早、齐，根系发达，植株生长健壮，叶片宽厚，色浓绿，玉米每穗粒数、千粒重，产量提高。施用本发明生物炭基益生菌剂的玉米(处理组)，每穗粒数为606. 88粒，较施用普通复合肥(对照组)的503. 95粒，增加102. 93粒；施用本发明生物炭基益生菌剂的油葵(处理组)平均亩产803. 6公斤，较习惯施肥(对照组)712. 3公斤，增加91. 3公斤，增产幅度12. 82%。试验例2 I)本试验共设两个处理(I)设对照组和处理组，在播种胡萝卜前施肥。对照组(习惯施肥)施用硫酸铵6kg、过磷酸钙9kg做底肥；(2)处理组每小区底施I公斤本发明生物炭基益生菌剂，然后进行翻耕，使其和上层土壤充分混匀，然后与对照组一样习惯施肥。重复三次，田间随机排列，小区面积O. 3亩，胡萝卜田块上土质壤土，土壤肥力中上，田块地势平坦，属井水灌溉，胡萝卜品种“南韩三红八寸”，田间管理同大田。2)试验结果与分析处理组胡萝卜的平均单个重量为181. 5g，折合亩产为4. 72吨/亩；对照组胡萝卜的平均单个重量为84. lg，折合亩产为2. 19吨/亩。处理组与对照组相比，胡萝卜产量增加了 116%，说明土壤中施用本发明生物炭基益生菌剂能显著增加胡萝卜产量。处理组地上部单株鲜重79. lg，折合每亩2. 06吨；对照组地上部单株鲜重31. 8g，折合每亩O. 83吨。处理组与对照组相比，地上部生物量增加了 148%，说明土壤中施用本发明生物炭基益生菌剂能显著增加胡萝卜地上部生物量。且经观察发现，处理组的畸形率为3. 4%，对照组为7. 9%,说明土壤中施用本发明生物炭基益生菌剂能减少畸形肉质根的产生。
权利要求
1.一种生物炭基益生菌剂，其特征在于，由生物质炭黑和浓缩的益生菌剂组成；所述生物质炭黑与浓缩的益生菌剂的重量比为(8. 85 9. 15) (0. 85 I. 15);所述生物质炭黑采用如下方法制得将农业废弃物作为生物质原料进行低温炭化形成多孔的生物质炭黑；所述浓缩的益生菌剂采用如下方法制得将有益微生物进行扩大培养，发酵成益生菌液，混合后经固液分离、闪蒸干燥成浓缩的益生菌剂；所述有益微生物选自多粘类芽孢杆菌、木霉菌、固氮菌、根瘤菌、解磷菌、解钾菌、纤维素分解菌、抗生素产生菌、光合菌中的一种或多种。
2.根据权利要求I所述的生物炭基益生菌剂，其特征在于，所述浓缩的益生菌剂中每一种有效菌的数量不得少于10亿/g，所述浓缩的益生菌剂的有效活菌数> 2000亿/g，所述生物炭基益生菌剂的有效活菌数> 200亿/g。
3.根据权利要求I所述的生物炭基益生菌剂，其特征在于，所述的农业废弃物包括沙柳平茬、玉米、大豆、小麦、水稻、秸杆。
4.根据权利要求I所述的生物炭基益生菌剂，其特征在于，所述生物质炭黑与浓缩的益生菌剂的重量比为9 I。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的生物炭基益生菌剂的制备方法，包括如下步骤 1)利用农业废弃物作为生物质原料，低温炭化成多孔的生物质炭黑； 2)对有益微生物菌群进行扩大培养，发酵成益生菌液，混合后经固液分离、闪蒸干燥，制成浓缩的益生菌剂； 3)以生物质炭黑为核心，吸附浓缩的益生菌剂，制备成生物炭基益生菌剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2)具体为将选好的菌种接入液体培养基活化后，取活化菌种进行液体摇床培养，再将得到的菌种经过种子罐逐级扩大培养而获得发酵液，对其进行固液分离，再经过闪蒸干燥，即得浓缩的益生菌剂。
全文摘要
本发明公开了一种生物炭基益生菌剂，由生物质炭黑和浓缩的益生菌剂组成，其重量比为(8.85～9.15)∶(0.85～1.15)；将农业废弃物作为生物质原料进行低温炭化形成多孔的生物质炭黑；将有益微生物进行扩大培养，发酵成益生菌液，混合后经固液分离、闪蒸干燥成浓缩的益生菌剂；所述有益微生物选自多粘类芽孢杆菌、木霉菌、固氮菌、根瘤菌、解磷菌、解钾菌、纤维素分解菌、抗生素产生菌、光合菌中的一种或多种。此外，本发明还公开了该生物炭基益生菌剂的制备方法。本发明生物炭基益生菌剂，用的是多微孔的生物质炭，既有极强的吸附能力，又有很好的吸光增温效果，其益生菌剂活菌存活率高，能在常温下长期保存，肥料增效作用明显。
文档编号C05G3/04GK102701834SQ201210129330
公开日2012年10月3日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者吴奇能, 李玉梅, 潘文灏, 王奕然 申请人:上海中科国嘉技术转移有限公司, 上海中科高等研究院, 上海博翼有机农业技术发展有限公司