一种农作物种植用的微生物菌剂及其制备工艺的制作方法

1.本发明涉及微生物肥料技术领域，尤其涉及一种农作物种植用的微生物菌剂及其制备工艺。


背景技术：

2.在农作物种植过程中，农民常向种植地施肥，用于提高农作物的产量，改善作物品质，配肥地力以及提高经济效益，因此合理和科学施肥是保障粮食安全和维护农业可持续性发展的主要手段之一。但是，施肥必须考虑土壤，只有在土壤对某一养分供应不足时，才需要施肥，并不需要把所有的必需元素施入土壤。因为大多数营养元素养分供应充足，施加到土壤后未根据土壤特点施加容易造成浪费，甚至造成作物中毒。第二，肥料施入土壤后会发生一系列变化，会在不同程度影响肥料效果，不考虑土壤，也就谈不上真正的合理施肥。但是在农作物种植时，一般很少对土壤进行检测，来确定合理的施肥成分和施肥量。因此在农作物种植过程中，长期施肥会对土壤造成一定的伤害。因此向土壤施肥时，在能够提高农作物产量的同时，不对土壤产生损害的研究具有十分重要的意义。鼠李糖乳杆菌(lactobacillus rhamnosus)是从健康人肠道分离出的一株乳杆菌，是目前最受全球关注的益生菌之一。研究人员将其应用于微生物肥料领域，发现其在腐解有机物料、净化水体、促生及抑制病原菌等方面均具有良好的使用效果。将其使用到农作物种植过程中，不仅可以提高农作物的产量，而且不会对土壤产生不利影响，符合可持续发展理念。但是在制备以鼠李糖乳杆菌为主要成分的微生物菌剂过程中，由于菌体的生长会产生泡沫，泡沫对微生物菌剂的发酵有很大的影响。因此合理消除微生物菌剂制备过程中产生的泡沫具有重要意义。


技术实现要素：

3.本发明是为了克服现有技术中农作物种植用的微生物菌剂制备过程中产生较多泡沫影响发酵的不足，提供一种可以较好的消除泡沫避免影响发酵的农作物种植用的微生物菌剂及其制备工艺。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种农作物种植用的微生物菌剂，由以下重量配比的原料组合而成：4-8％的糖蜜、1-6
‰
的海盐、4-12
‰
的尿素、5-12
‰
的氨基酸、8-12％的鼠李糖乳杆菌菌种、79-85％的水。
6.该配方中的糖蜜、海盐、尿素、氨基酸用于提供鼠李糖乳杆菌生长过程中需要的营养，确保鼠李糖乳杆菌在发酵过程中的正常生长，从而确保制备的微生物菌剂在应用到农作物种植过程中，可以起到很好的提高农作物产量的目的。
7.一种农作物种植用的微生物菌剂的制备工艺，采用农作物种植用的微生物菌剂的制备设备制作，包括以下步骤：
8.步骤一，按照配方称取各原料；
9.步骤二，将步骤一中的糖蜜、海盐、尿素、氨基酸溶于培养基桶中，其中水温为30-40℃，30-40min搅拌均匀后得到培养基；
10.步骤三：将步骤二制得的培养基抽至发酵罐中，控制发酵罐中初始ph为7.0-7.5；
11.步骤四：将鼠李糖乳杆菌菌种经过活化后接种于lb液体培养基中，培养20h后得到种子液；
12.步骤五：将步骤四中的种子液、步骤三中的培养基接入到发酵罐内进行发酵，120h后控制ph值为6.5～7.0，发酵时间为190h，发酵过程中采用密封发酵，发酵0～36h搅拌速率为380-400rpm，发酵36～108h搅拌速率为290-310rpm，发酵108～190h搅拌速率为180-200rpm。
13.鼠李糖乳杆菌经过活化处理后在接种到lb液体培养基中培养，确保把从外部的保存管中取出的鼠李糖乳杆菌，在接入到发酵罐时具有充分的活性，避免由于储存不当造成鼠李糖乳杆菌的活性不足，从而对最终制备的微生物菌剂在应用到农作物种植过程中，对提高农作物产量方面的影响。发酵过程的密封发酵满足鼠李糖乳杆菌厌氧特性，有利于鼠李糖乳杆菌在发酵罐中的正常生长，通过发酵罐中的搅拌，有利于使鼠李糖乳杆菌在发酵罐中均匀分布，从而充分提高最终制备的微生物菌剂中的鼠李糖乳杆菌的含量，有利于鼠李糖乳杆菌在发酵罐中的快速生长。
14.作为优选，所述农作物种植用的微生物菌剂的制备工艺的制备设备包括发酵罐，所述发酵罐外侧壁设有进料口，所述发酵罐下端设有出料口，所述发酵罐内部设有隔板，所述隔板将发酵罐分成上下两层，所述隔板设有若干贯穿上下表面的隔板孔，所述隔板下方设有转动装置、移动装置，所述移动装置位于转动装置下方，所述移动装置和转动装置连接，所述隔板上方设有若干冷凝装置，所述冷凝装置上端和发酵罐内壁固定连接，所述冷凝装置的下端和隔板孔相对应，所述冷凝装置内部连接有进水管、出水管，所述进水管连接有进水通道，所述出水管连接有出水通道，所述发酵罐上方设有输送块，所述进水通道、出水通道位于输送块内，所述输送块和发酵罐上端面固定连接，所述输送块上方设有控制柜，所述发酵罐内壁设有温度感应器、压力感应器，所述温度感应器、压力感应器位于隔板下方且均与控制柜电连接。通过进料口向发酵罐中加入搅拌均匀后的糖蜜、海盐、尿素、氨基酸的混合溶液，在发酵罐中的转动装置和移动装置的作用下，发酵罐中产生的泡沫在剪切力和冲击力的作用下进行消泡，同时转动装置和移动装置可以对发酵液中的混合液进行搅拌，有利于避免鼠李糖乳杆菌在发酵罐中发酵时过于堆积，影响发酵过程。发酵过程中少量溢出的泡沫通过隔板孔进入隔板上方，在冷凝装置和进水管、出水管、输送块、控制柜、温度感应器、压力感应器的作用下被冷凝液化，液化后的液体再次通过隔板孔进入到隔板下方进行发酵，避免了通过外置设备来减少溢流时，容易造成发酵罐中引入细菌的危险。
15.作为优选，所述转动装置包括转轴、电机、若干搅拌桨叶，所述电机位于发酵罐外侧，所述发酵罐的一端设有开口，所述发酵罐设有开口的一端上设有盖板，所述盖板和发酵罐嵌套连接，所述盖板和电机分别置于发酵罐的两端，所述转轴的一端穿过发酵罐后与电机连接，所述转轴的另一端穿过盖板后悬空，所述搅拌桨叶与转轴固定连接，所述搅拌桨叶在转轴上均匀分布。盖板和发酵罐嵌接，便于通过拆卸盖板把移动装置放入到发酵罐中，便于发酵过程的正常进行。电机带动转轴进行转动，转轴转动时带动转轴上的搅拌桨叶进行转动，从而搅拌桨叶的剪切力、冲击力把泡沫进行消除，同时搅拌桨叶的搅拌作用，有利于
鼠李糖乳杆菌在发酵罐中均匀分布，便于进行发酵，从而最终制备的微生物菌剂应用到农作物种植过程中，有利于提高农作物的产量，不会对土壤产生不利影响，符合可持续发展理念。
16.作为优选，所述搅拌桨叶包括第一搅拌桨叶、第二搅拌桨叶，所述第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶垂直，所述第一搅拌桨叶的一端和转轴固定连接，所述第一搅拌桨叶的另一端和第二搅拌桨叶固定连接，所述第二搅拌桨叶的另一端突出第一搅拌桨叶的表面后悬空。第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶在转轴转动的过程中，第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶可以对发酵罐中的混合液进行搅拌，同时第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶也可以对发酵罐中的泡沫进行拍打，从而达到消泡的目的，第二搅拌桨叶在转轴转动过程中，可以快速的把发酵罐中的混合液进行上下旋转翻转，配合移动装置，使发酵罐中的泡沫消除效果好，从而发酵过程正常进行，有利于制备出来的微生物菌剂应用到农作物种植过程中，对农作物产量的提升具有明显效果。
17.作为优选，所述发酵罐内壁设有固定座，所述隔板的一端和固定座卡接，所述隔板的另一端穿过盖板后悬空，所述隔板的上表面包括若干凹陷面和若干平面，相邻凹陷面之间为平面，所述凹陷面与冷凝装置相对应，所述隔板孔位于凹陷面内，所述平面与搅拌桨叶相对应。通过隔板和固定座的卡接，便于把隔板从发酵罐中取出，从而在发酵罐中对不同物质进行发酵时，避免对发酵物质带来影响。凹陷面和冷凝装置相对应，从而少量溢流的泡沫通过隔板孔进入到隔板上方时，被冷凝装置冷凝后滴落到凹陷面上，通过凹陷面、隔板孔落入到隔板下方进行发酵，避免了外置的溢流装置容易引人细菌的风险。平面和搅拌器相对应，从而当从隔板孔下来的混合液落入到隔板下方的混合液中，对隔板下方的混合液有冲击力可以消除泡沫，配合推动装置，发酵罐中的泡沫消除效果好，有利于发酵过程的正常进行，有利于制备的微生物菌剂应用到农作物时，可以明显的提高农作物产量。
18.作为优选，所述转轴上设有蜗轮，所述蜗轮和转轴套接且固定连接，所述搅拌桨叶在转轴上以蜗轮为中心对称分布，所述转轴通过蜗轮和移动装置连接。蜗轮和转轴套接且固定连接，从而在电机带动转轴转动时，转轴带动蜗轮转动，在蜗轮和移动装置的连接下，蜗轮带动移动装置往复移动，从而移动装置的往复移动使发酵罐中的混合液的混乱度增加，配合搅拌桨叶，从而使发酵罐中的泡沫消除效果好，以及鼠李糖乳杆菌在发酵罐中分散均匀，有利于发酵，从而最终制备的微生物菌剂在提高农作物产量方面具有明显效果。
19.作为优选，所述移动装置包括蜗杆、推板，所述推板有两个，所述发酵罐底端内壁设有两个连接座，所述蜗杆和两个连接座均置于两个推板之间，所述蜗杆安装在连接座上且和连接座螺纹连接，所述蜗杆的两端均与推板连接，所述蜗杆和蜗轮啮合，所述推板的下端形状为弧形，所述推板和发酵罐内壁相适应。推板的下端形状为弧形，推板和发酵罐内壁相适应，避免推板往复移动过程中，刮伤发酵罐。在蜗轮和蜗杆连接下，当蜗轮转动时，蜗轮带动蜗杆往复移动，连接座起到导向和支撑的作用，推板在蜗杆往复移动时对发酵罐中的混合液进行推动，从而增加发酵罐中混合液的混乱度，配合搅拌桨叶的搅拌和剪切力，把发酵罐中的泡沫消除，有利于发酵过程的正常进行。
20.作为优选，所述冷凝装置包括冷凝罐、冷凝翅片，所述冷凝翅片位于冷凝罐的外表面，所述冷却翅片一端和冷凝罐外表面固定连接，所述冷却翅片另一端悬空，所述冷凝罐和发酵罐内壁固定连接，所述进水管一端、出水管一端位于冷凝罐内部，所述进水管的另一端
与进水通道连接，所述出水管的另一端与出水通道连接。当发酵罐中有部分泡沫溢流到隔板上方时，通过进水通道和出水通道向冷凝罐中通入冷却水和抽水，来对溢流到冷凝罐外表面的混合物料进行冷凝，液化后的混合液通过凹陷面、隔板孔进入到隔板下方进行发酵，避免外置溢流装置容易引入细菌的风险。
21.作为优选，所述冷凝罐截面形状为弧形，所述冷凝罐的凸面朝向隔板上表面方向。冷凝罐的凸面朝向隔板上表面方向，从而被冷凝罐冷凝后的物料可以沿着冷凝罐的凸面向下滴落，以及被冷凝翅片冷凝的混合液在重力作用下经过隔板的凹陷面，穿过隔板孔向隔板下方滴落，从而确保发酵过程中不易引入外来细菌，同时充分利用原料，原料的利用率高，有利于最终制备的微生物菌剂施用到农作物上时，可明显提高农作物产量。
22.本发明的有益效果是：发酵过程中不易引入新的细菌，充分利用原料，原料利用率高，泡沫消除效果好，发酵过程中的搅拌性好，从而鼠李糖乳杆菌在发酵罐中分散均匀。
附图说明
23.图1是本发明剖视图；
24.图2是图1中a-a剖视图；
25.图3是图1中隔板俯视图；
26.图4是图1中b处放大图；
27.图5是图1中c-c剖视图；
28.图6是图2中d处放大图。
29.图中：1.发酵罐，11.进料口，12.出料口，13.固定座，14.盖板，15.连接座；2.隔板，21.隔板孔；3.转动装置，31.转轴，311.蜗轮，32.电机，33.搅拌桨叶，331.第一搅拌桨叶，332.第二搅拌桨叶；4.移动装置，41.蜗杆，42.推板；5.冷凝装置，51.进水管，52.出水管，53.进水通道，54.出水通道，55.冷凝罐，56.冷凝翅片；6.输送块，7.控制柜，8.温度感应器，9.压力感应器。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
31.一种农作物种植用的微生物菌剂，由以下重量配比的原料组合而成：4-8％的糖蜜、1-6
‰
的海盐、4-12
‰
的尿素、5-12
‰
的氨基酸、8-12％的鼠李糖乳杆菌菌种、79-85％的水。
32.一种农作物种植用的微生物菌剂的制备工艺，采用农作物种植用的微生物菌剂的制备设备制作，包括以下步骤：
33.步骤一：按照配方称取各原料；
34.步骤二：将步骤一中的糖蜜、海盐、尿素、氨基酸溶于培养基桶中，其中水温为30-40℃，30-40min搅拌均匀后得到培养基；
35.步骤三：将步骤二制得的培养基抽至发酵罐中，控制发酵罐中初始ph为7.0-7.5；
36.步骤四：将鼠李糖乳酸菌菌种经过活化后接种于lb液体培养基中，培养20h后得到种子液；
37.步骤五：将步骤四制备的种子液、步骤三中的培养基接入到发酵罐内进行发酵，
120h后控制ph值为6.5～7.0，发酵时间为190h，发酵过程中采用密封发酵，发酵0～36h搅拌速率为380-400rpm，发酵36～108h搅拌速率为290-310rpm，发酵108～190h搅拌速率为180-200rpm。
38.如图1、2所示，农作物种植用的微生物菌剂的制备工艺的制备设备包括发酵罐1，发酵罐1外侧壁设有进料口11，发酵罐1下端设有出料口12，发酵罐1内部设有隔板2，隔板2将发酵罐1分成上下两层，隔板2设有若干贯穿上下表面的隔板孔21，隔板2下方设有转动装置3、移动装置4，移动装置4位于转动装置3下方，移动装置4和转动装置3连接，隔板2上方设有若干冷凝装置5，冷凝装置5上端和发酵罐1内壁固定连接，冷凝装置5的下端和隔板孔2相对应，冷凝装置5内部连接有进水管51、出水管52，进水管51连接有进水通道53，出水管52连接有出水通道54，发酵罐1上方设有输送块6，进水通道53、出水通道54位于输送块6内，输送块6和发酵罐1上端面固定连接，输送块6上方设有控制柜7，发酵罐1内壁设有温度感应器8、压力感应器9，温度感应器8、压力感应器9位于隔板2下方且均与控制柜7电连接。
39.如图1所示，转动装置3包括转轴31、电机32、若干搅拌桨叶33，电机32位于发酵罐1外侧，发酵罐1的一端设有开口，发酵罐1设有开口的一端上设有盖板14，盖板14和发酵罐1嵌套连接，转轴31的一端穿过发酵罐1后与电机32连接，转轴31的另一端穿过盖板14后悬空，搅拌桨叶33与转轴31固定连接，搅拌桨叶33在转轴31上均匀分布。
40.如图2所示，搅拌桨叶33包括第一搅拌桨叶331、第二搅拌桨叶332，第一搅拌桨叶331和第二搅拌桨叶332垂直，第一搅拌桨叶331的一端和转轴31固定连接，第一搅拌桨叶331的另一端和第二搅拌桨叶332的一端固定连接，第二搅拌桨叶332的另一端突出第一搅拌桨叶331的表面后悬空。
41.如图1、3、4所示，发酵罐1内壁设有固定座13，隔板2的一端和固定座13卡接，隔板2的另一端穿过盖板14后悬空，隔板2的上表面包括若干凹陷面和若干平面，相邻凹陷面之间为平面，凹陷面与冷凝装置5相对应，隔板孔21位于凹陷面内，平面与搅拌桨叶33相对应。
42.如图1所示，转轴31上设有蜗轮311，蜗轮311和转轴31套接且固定连接，搅拌桨叶33在转轴31上以蜗轮311为中心对称分布，转轴31通过蜗轮311和移动装置4连接。
43.如图1、5、6所示，移动装置4包括蜗杆41、推板42，推板42有两个，发酵罐1底端内壁设有两个连接座15，蜗杆41和两个连接座15均置于两个推板42之间，蜗杆41安装在连接座15上且和连接座15螺纹连接，蜗杆41的两端均与推板42连接，蜗杆41和蜗轮311啮合，推板42的下端形状为弧形，推板42和发酵罐1内壁相适应。
44.如图1、2、4所示，冷凝装置5包括冷凝罐55、冷凝翅片56，冷凝翅片56位于冷凝罐55的外表面，冷却翅片56一端和冷凝罐55外表面固定连接，冷却翅片56另一端悬空，冷凝罐55和发酵罐1内壁固定连接，进水管51一端、出水管52一端位于冷凝罐55内部，进水管51的另一端与进水通道53连接，出水管52的另一端与出水通道54连接。冷凝罐51截面形状为弧形，冷凝罐51的凸面朝向隔板2上表面方向。
45.实施例1：
46.实施例1中各原料及其重量配比见表1。
47.表1各原料及其重量配比
48.原料重量糖蜜4％
海盐6
‰
尿素12
‰
氨基酸12
‰
鼠李糖乳杆菌菌种8％水85％
49.实施例1中，水温为30℃，40min搅拌均匀，发酵罐初始ph为7.0，120h后控制ph值为6.5，发酵0～36h搅拌速率为380rpm，发酵36～108h搅拌速率为290rpm，发酵108～190h搅拌速率为180rpm，得到微生物菌剂。把该微生物菌剂施用到农作物种植中，和不施用微生物菌剂的农作物相比，施用该微生物菌剂的农作物产量提高5％。
50.实施例2：
51.实施例2中各原料及其重量配比见表2。
52.表2各原料及其重量配比
[0053][0054][0055]
实施例2中，水温为35℃，35min搅拌均匀，发酵罐初始ph为7.3，120h后控制ph值为6.8，发酵0～36h搅拌速率为390rpm，发酵36～108h搅拌速率为300rpm，发酵108～190h搅拌速率为190rpm，得到微生物菌剂；其它和实施例1中相同，不再赘述。实施例2相比实施例1，鼠李糖乳杆菌菌种的增加，糖蜜添加量的增加，把该微生物菌剂施用到农作物时，农作物产量提高8％。
[0056]
实施例3：
[0057]
实施例3中各原料及其重量配比见表3。
[0058]
表3各原料及其重量配比
[0059]
原料重量糖蜜8％海盐1
‰
尿素4
‰
氨基酸5
‰
鼠李糖乳杆菌菌种12％水79％
[0060]
实施例3中，水温为40℃，30min搅拌均匀，发酵罐初始ph为7.5，120h后控制ph值为7.0，发酵0～36h搅拌速率为400rpm，发酵36～108h搅拌速率为310rpm，发酵108～190h搅拌速率为200rpm，得到微生物菌剂；其它和实施例1中相同，不再赘述。实施例3相比实施例2，
糖蜜添加量增加，海盐、尿素、氨基酸含量减少，鼠李糖乳杆菌含量增加，搅拌频率增加时，微生物菌剂施用到农作物，农作物产量提高6％。
[0061]
实施例4：
[0062]
实验地点为嘉兴市嘉善县姚庄镇界泾港村，实验时间为2019年1月4日至2019年6月3日，供试番茄品种为东圣1329。
[0063]
处理1为空白对照，即不施肥。
[0064]
处理2为常规施肥。基施复合肥(n:p2o5:k2o＝15:15:15)30kg/667m2，追肥2次，第一次追施有机肥40kg/667m2，钙10kg/667m2，第二次追施恩泰克(12-11-18)32.5kg/667m2。
[0065]
处理3为常规施肥+灭火基质，即在常规施肥基础上喷洒灭火基质，灭活基质使用时间及使用量同处理4一致。灭活基质指微生物菌剂经高温灭菌操作后不含有效活菌的微生物菌剂残留物。
[0066]
处理4为常规施肥+供试菌剂，即在常规施肥基础上喷施微生物菌剂，其施用方法为：苗后每隔10-15天使用微生物菌剂喷洒植株，每次每亩2kg，稀释100倍喷洒，共喷洒7-8次。
[0067]
本实验为小区对比实验，各处理设3次重复，共设12个小区，随机区组排列，嘉善县实现小区面积20m2。
[0068]
实施例5：
[0069]
实验地点为台州市温岭市箬横镇下墩村，实验时间为2019年1月9日至2019年5月7日，供试番茄品种为阿福达996。
[0070]
处理2为常规施肥。基施复合肥(n:p2o5:k2o＝15:15:15)25kg/667m2，番茄生长期间追肥6次，第一次追施复合肥(n:p2o5:k2o＝15:15:15)12.5kg/667m2，尿素8kg/667m2，第二次追施80％磷酸二氢钾3.5kg/667m2，尿素11kg/667m2，第三次追施80％磷酸二氢钾3.5kg/667m2，复合肥(n:p2o5:k2o＝15:15:15)17.0kg/667m2，第四次追施复合肥(n:p2o5:k2o＝15:15:15)20.0kg/667m2，第五次追施80％磷酸二氢钾3.0kg/667m2，第六次追施尿素12kg/667m2。温岭市实验小区面积33.3m2，其它和实施例4相同。
[0071]
实验结果：在常规施肥基础上增施供试肥料后，在一定范围内能一定程度上增加番茄产量，与常规施肥相比，嘉善点平均增产9.8％，温岭点平均增产9.1％；与常规施肥+灭火基质处理相比，嘉善点平均增产9.7％，温岭点平均增产8.7％。
[0072]
在常规施肥的基础上，喷洒微生物菌剂能增加番茄种植收益，其中嘉善点平均每亩增收2089.2元，温岭点平均每亩增收785.3元。