一种用于调节植物生长的复合微生物菌剂及其制备方法与流程

本发明属于调节植物生长的微生物菌剂，具体涉及一种用于调节植物生长的复合微生物菌剂及其制备方法。

背景技术：

1、微生物菌剂是指目标微生物（有效菌）经过工业化生产扩繁后，发酵液进一步加工制成的活菌制剂。这种菌剂用于土壤，具有直接或间接改良土壤、恢复地力、预防土传病害、维持根际微生物区系平衡和降解有毒有害物质等作用。

2、现有的微生物菌剂主要分为固体（粉剂剂型、颗粒剂型）和液体两类。液体型剂的微生物在液体环境中容易代谢和死亡，保质期相对较短。若为了保持菌剂的活性，需要在低温下储存，增加了储存和运输的复杂性。而固体菌剂不同的造粒方式也会影响保质期。凡是与较多有机肥一同造粒的保质期较长，添加化肥多的保质期要短些。微生物肥料产品的保质期，国家标准和农业行业标准要求至少3个月以上，理想保质期应为12个月，第一年未施入农田的第二年还可使用。

3、微生物菌剂中所含的有效菌施入土壤后需要适应环境，只有当菌剂中含有的有效活菌在土壤中进行繁殖并形成足够数量的规模之后才能很好地发挥其特定效果，如果施用后在土壤中没有形成足够的活菌规模，则难以发挥出其真正的作用。为保证菌剂施入土壤后的有效性，一是需要保证土壤中的有机质含量充足，并且搭配菌剂自带的适当的养分，能够为微生物菌剂中的有效活菌提供充足的能量，保障有效活菌的生存和活力。二是需要适宜的土壤酸碱度，在土壤ph 5~7这个范围内施用微生物菌剂的效果最好，土壤ph过大或过小都会抑制活菌的生存，会使微生物菌剂的使用效果变差。中国南方土壤普遍程酸性状态，土壤的酸性超出了大部分作物喜好偏弱酸的范围，甚至部分土壤达到了强酸的情况，对作物产生了很大的不良影响，同时，酸性土壤微生物生态平衡失调，其所含的有害微生物相对于偏中性土壤要高很多，普通微生物菌剂使用后，受酸性环境影响及有害微生物拮抗，难以有效发挥作用。

4、为了延长菌剂在土壤中的有效作用时间，现有技术中还利用黄磷矿渣具有遇水凝固，进入土壤中可缓慢崩解的特性，作为微生物菌剂的载体，例如，中国专利申请cn106244159a公开了一种土壤调理剂、制备方法及其应用，其制备工艺中采用了磷尾矿，但不含有益微生物，且需要600~1000℃下高温烧制，工艺复杂，成本高。中国专利申请cn117568046a公开了一种磷尾矿复合型土壤调理剂及其制备方法，其工艺中需要的磷尾矿磷（p2o5）含量≥8%，且需要14~20天堆沤发酵，生产时间长。同时其中有益菌与磷尾矿直接混合，调理剂中含有的营养物质很少，微生物的功能难以充分发挥，菌种活性保质期短。

5、因此，有必要提供一种高效低成本的包裹型复合微生物菌剂，能够延长菌剂的保质期及延长菌剂在土壤中的有效作用时间，保证菌剂起效与作物生长同期，有效促进作物的生长。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于调节植物生长的复合微生物菌剂及其制备方法，本发明提供的用于调节植物生长的复合微生物菌剂采用双层结构，内层通过将阿氏芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌和芽孢杆菌pk9菌种的发酵浓缩液复合使用，并添加特定辅料制成内层菌剂颗粒，然后采用黄磷矿渣、复合发酵上清液、壳聚糖、羟丙基甲基纤维素、碳酸氢钠和元明粉，制成外壳包裹在内层复合菌剂颗粒之外，采用2步造粒法，制备一种双层的免高温烧制的固体微生物菌剂，让微生物“带着房子与食物”去土壤中安家。既解决黄磷矿矿渣的再利用问题，又提供一种高效低成本的包裹型复合微生物菌剂，能够延长菌剂的保质期及延长菌剂在土壤中的有效作用时间，尤其适合南方地区酸性土壤地区的作物生产使用。

2、本发明的技术方案是：

3、一种用于调节植物生长的复合微生物菌剂，由内层复合菌剂颗粒和外壳构成，所述内层复合菌剂颗粒的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、阿氏芽孢杆菌（ bacillus aryabhattai）、多粘类芽孢杆菌（ paenibacillus  polymyxa）和芽孢杆菌（ bacillus sp.）pk9发酵液的制备：

5、分别将阿氏芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌和芽孢杆菌的二级种子液接种至相应的液体培养基中，发酵得到阿氏芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌和芽孢杆菌pk9发酵液；

6、s2、菌液分离：

7、将步骤s2中取得的3种菌种发酵液分别通过离心分离机进行5~6倍浓缩分离，分别得到菌体浓缩液以及发酵上清液；

8、s3、内层复合菌剂颗粒造粒：

9、将步骤s3中所得的阿氏芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌和芽孢杆菌pk9浓缩发酵液按重量比1:1:1加入调配罐内，并加入轻质碳酸钙、草炭、肉骨肽粉、预糊化淀粉、羟丙基甲基纤维素，经混料机搅拌均匀后，送入低温造粒机造粒成为粒径为2~3 mm的内层复合菌剂颗粒。

10、进一步地，所述内层复合菌剂颗粒的制备步骤s3中，轻质碳酸钙的添加量为20~40%，草炭的添加量为6~8%，肉骨肽粉的添加量为10~20%、预糊化淀粉的添加量为1~5%、羟丙基甲基纤维素的添加量为0.3~0.8%，以步骤s3中浓缩发酵液的总重量计。

11、更进一步地，所述内层复合菌剂颗粒的制备步骤s3中，轻质碳酸钙的添加量为30%，草炭的添加量为7%，肉骨肽粉的添加量为15%、预糊化淀粉的添加量为3%、羟丙基甲基纤维素的添加量为0.5%，以步骤s3中浓缩发酵液的总重量计。

12、本发明制备的促进植物生长，调节土壤ph的复合微生物菌剂，将阿氏芽孢杆菌（ bacillus aryabhattai）、多粘类芽孢杆菌 （paenibacillus polymyxa）和芽孢杆菌（ bacillus sp.）pk9的发酵浓缩液与轻质碳酸钙、草炭、肉骨肽粉、预糊化淀粉、羟丙基甲基纤维素等混合制成内层菌剂颗粒。

13、本技术专利权人所有的一项发明专利申请cn109929774b公开了一株芽孢杆菌 bacillus sp .pk9及其在制备5-氨基乙酰丙酸中的应用，所述芽孢杆菌 bacillus sp .pk9的保藏编号为cgmcc no.16179，该菌株是自然菌株，也是一种芽孢杆菌益生菌，可利用资源丰富、廉价的木质纤维素等为碳源合成5-ala。该菌株可以直接发酵生产为功能性的农用活菌制剂。5-ala在低浓度下（低于100 mg/l，特别是不高于10 mg/l）可以作为植物生长调节剂，提升光合效率、增强抗逆能力、促进增产提质。

14、所述的阿氏芽孢杆菌（ bacillus aryabhattai），来自中国典型培养物保藏中心，保藏编号为cctcc ab 2018301。该菌株可溶解难溶性磷源，该菌株对镰刀菌属的病原菌，对香蕉枯萎病和马铃薯疮痂病的病原菌，对灰葡萄孢菌和漆斑菌的抑制率均能达到60%左右。该菌株对酸性土壤改良作用明显，处理前后土壤ph值从4.8回升到6.0左右，阿氏芽孢杆菌在生物防治，提高土壤肥效，环境生物修复等方面具有显著的优势，具有潜在应用价值。

15、所述的多粘类芽孢杆菌（ paenibacillus polymyxa），来自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌株编号为cgmcc 1.10711。多粘类芽孢杆菌产生的多种活性抗菌物质能够防治多种植物病害，如终极腐霉菌、德巴利腐霉菌、立枯丝核菌、尖孢镰刀菌、灰葡萄孢菌及番茄叶霉病菌等，同时还可以从土壤向植物根部移动定殖，并且能为宿主植物提供营养成分。还能够产吲哚-3-乙酸，对植物的生长有促进作用。

16、本技术发明人通过将上述三种菌种的发酵浓缩液进行复合使用，三种菌种相互协同，相互促进成长，无拮抗作用，可以明显增加土壤中的有益微生物群落数量，并且能够有效地分解土壤中的有机物质，释放出植物生长所需的养分，提高植物的抗逆性和产量；还能够分泌抗菌物质，对土壤中的病原菌有抑制作用，从而减少植物病害的发生。

17、另外，本发明在制备内层菌剂颗粒的过程中，还添加了轻质碳酸钙、草炭、肉骨肽粉、预糊化淀粉、羟丙基甲基纤维素等辅料，与内层菌剂协同作用，能够帮助延长菌种的储存寿命，使其在较长时间内保持活性，同时还能够有效改善土壤结构，调节土壤ph，为微生物提供适宜的保存环境，提高土壤肥力。其中，所述草炭和轻质碳酸钙的结合可以改善土壤结构，提高土壤的通气性和保水能力；所述的肉骨肽粉是将病死动物无害化处理后的肉骨汤经酶解、过筛、干燥后得到的分子量分布合理的粉末状原料，以分子量在1000道尔顿以下的寡肽和小肽为主，并能长期稳定保存。其营养丰富，可以为微生物的生长提供养分，促进芽孢的萌发，并且能够改善根基土壤微环境，促进作物根系的生长和果实的品质。

18、进一步地，所述内层复合菌剂颗粒的制备步骤s1中，将阿氏芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌和芽孢杆菌的二级种子液分别接种至相应的装有液体培养基的发酵罐中，接种量为2~5%，发酵温度为30~34℃，400 rpm，通气量按与发酵罐体积1:1的比值通气，罐压0.06~0.07mpa，培养22~36 h，分别得到阿氏芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌和芽孢杆菌pk9发酵液；所述发酵液的有效活菌数达到10~15×108 cfu/ml，芽孢率≥95%。

19、更进一步地，所述内层复合菌剂颗粒的制备步骤s1中芽孢杆菌pk9发酵所用的液体培养基的配方如下：溶剂为去离子水，溶质及浓度分别如下：葡萄糖2~4 g/l、鱼蛋白胨5~10 g/l、酵母粉10~15 g/l、磷酸二氢钾3 g/l，ph 7.3~7.5；

20、所述阿氏芽孢杆菌发酵所用的液体培养基的配方如下：可溶性淀粉2~2.5%，鱼蛋白胨3~3.5%，硫酸镁0.1~0.2%，氯化钠0.5~0.8%，ph 7.0~7.2；

21、所述多粘类芽孢杆菌发酵所用的液体培养基的配方如下：蔗糖1.5~2%，鱼蛋白胨1.5~3%，硫酸镁0.5~0.8%，氯化钙0.3~0.5%，ph 7.5~8.0。

22、进一步地，所述内层复合菌剂颗粒的制备步骤s1中阿氏芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌和芽孢杆菌二级种子液的制备方法可采用常规的培养工艺，具体的，本发明中采用的制备方法如下：

23、（1）菌种活化：将4℃斜面保存的阿氏芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌和芽孢杆菌pk9菌种分别转接于常规的lb培养基平板，32~37℃培养24~48 h；

24、（2）一级种子液制备：

25、挑选步骤（1）平板上具有固定形态的三种菌的单菌落，分别接种于含有50~100 ml的相应的种子培养基中（250 ml三角瓶），在32~37℃、150~200 rpm条件下恒温培养14~24h，得到一级种子液；

26、（3）二级种子液制备：

27、将步骤（2）所得的一级种子液按2~5％的接种量接入装有相应的种子培养基的种子罐，发酵温度为32~37℃，400 rpm，通气量按与发酵罐体积1:1的比值通气，罐压0.06~0.07 mpa，培养12~24 h，分别得到三种菌的二级种子液；

28、所述步骤（2）和步骤（3）中的种子培养基与步骤s1中芽孢杆菌pk9、阿氏芽孢杆菌和多粘类芽孢杆菌的发酵所用的液体培养基相同。

29、进一步地，所述的用于调节植物生长的复合微生物菌剂的外壳的包括如下组分及其重量份数：

30、黄磷矿渣60~70份，复合发酵上清液25~30份，壳聚糖1~3份，羟丙基甲基纤维素（hpmc）0.3~0.8份，碳酸氢钠0.1~0.5份，元明粉0.2~0.6份。

31、更进一步地，所述的用于调节植物生长的复合微生物菌剂的外壳的由如下组分及其重量份数组成：

32、黄磷矿渣65份，复合发酵上清液28份，壳聚糖2份，羟丙基甲基纤维素（hpmc） 0.5份，碳酸氢钠0.4份，元明粉0.5份。

33、进一步地，所述的黄磷矿渣是指采用现有技术中常规的枸溶性酸解法，从黄磷矿中提取磷后，剩余的矿渣。主要成分为硅酸三钙，其中p2o5含量≤2.5%。

34、所述的外壳包裹内层复合菌剂颗粒造粒的制备步骤如下：

35、（1）将黄磷矿渣粉碎，粒度为200目；

36、（2）将内层复合菌剂颗粒制备步骤s3所得的阿氏芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌和芽孢杆菌pk9上清液按重量比1:1:1混合成复合发酵上清液；

37、（3）将黄磷矿渣、壳聚糖、羟丙基甲基纤维素（hpmc）、碳酸氢钠、元明粉混合调制外壳包裹造粒混合物，加入圆盘造粒机，再加入内层复合菌剂颗粒，根据造粒的干湿情况酌情喷洒复合发酵液上清液，并控制圆盘造粒机的转速10~17 rpm，确保混合物不结块，在内层复合菌剂颗粒外包裹形成一层均匀的外壳；

38、（4）当步骤（3）中的颗粒直径达到5~6 mm后，将其在32~38℃下避光干燥24~48 h，颗粒即可自动凝固，制得本发明的复合微生物菌剂。

39、另外，本发明还提供了上述用于调节植物生长的复合微生物菌剂在促进植物生长、调节土壤ph中的应用。

40、本发明提供的用于调节植物生长的复合微生物菌剂的亩施用量依据土壤的酸化程度确定，一般建议亩施用量最低100 kg，最高一次性不超过300 kg/亩。

41、在土壤中施入本发明的用于调节植物生长的复合微生物菌剂后，与土壤混合均匀，依据季节与作物不同，其崩解速率会有差异。冬春施入，崩解时间约需要1.5个月，夏秋施入土壤，崩解需要30天左右。土壤湿度较高时，崩解更快。

42、进一步地，本发明制备的用于调节植物生长的复合微生物菌剂，采用了双层结构，既考虑到了菌种的存活和复苏问题，也考虑到了如何对土壤环境的进行改善，为菌种的生长提供适宜的环境。首先，内层以活性菌种和营养物质为主，保证储存期内菌种的存活率，储存寿命延长，菌种活性不易降低。使用后，菌种可快速复苏，芽孢萌发。所述外壳以黄磷矿尾渣为主，通过调配壳聚糖、羟丙基甲基纤维素（hpmc）、碳酸氢钠、元明粉的含量，可有效控制外壳的崩解时间。同时，黄磷矿尾渣外壳缓慢崩解，改善周围土壤微环境，将环境ph有酸性调制中性，进一步保证了后续内部的菌种可快速复苏，芽孢萌发。

43、并且在外壳制备时采用了混合菌种的发酵液上清液，能够对发酵上清液废物利用，发酵液上清液含有5-ala，多粘肽等抗菌物质，溶磷的酶等，可改善土壤环境，有助于抗病原菌，减少病害发生，有助于提高植物的生长效率，提高植物的健康状况和产量。

44、与现有技术相比，本发明提供的用于调节植物生长的复合微生物菌剂及其制备方法具有以下优势：

45、（1）本发明提供的用于调节植物生长的复合微生物菌剂采用双层结构，内层通过将阿氏芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌和芽孢杆菌pk9菌种的发酵浓缩液复合使用，并辅以轻质碳酸钙、草炭、肉骨肽粉、预糊化淀粉、羟丙基甲基纤维素制成内层菌剂颗粒，然后采用黄磷矿渣、复合发酵上清液、壳聚糖、羟丙基甲基纤维素、碳酸氢钠和元明粉，制成外壳包裹在内层复合菌剂颗粒之外，制得本发明用于调节植物生长的复合微生物菌剂。

46、本发明创造性的采用双层结构的复合微生物菌剂，内外层分别辅以特定选择的辅料及制备方法，可以充分发挥菌种与辅料及制备方法间各自的优点，并通过相互之间的协同作用增强整体制得的复合微生物菌剂的效果。

47、（2）本发明提供的用于调节植物生长的复合微生物菌剂，内层自带养分，养分含量远高于市面产品，功能微生物在土壤中扩增繁殖，抗病原菌。同时能够促进根际微生物生长，改善根际微环境，可作为植物生长调节剂，提升光合效率、增强抗逆能力、促进增产提质。

48、（3）本发明提供的用于调节植物生长的复合微生物菌剂还能对酸性土壤ph进行调节，将环境ph有酸性调制中性，有助于为菌种提供适宜的生存环境，并且还能够有效延长菌种的保质期以及在土壤中的有效时间。

技术特征：

1.一种用于调节植物生长的复合微生物菌剂，其特征在于，由内层复合菌剂颗粒和外壳构成，所述内层复合菌剂颗粒的制备方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于调节植物生长的复合微生物菌剂，其特征在于，所述内层复合菌剂颗粒的制备步骤s1中，将阿氏芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌和芽孢杆菌的二级种子液分别接种至相应的装有液体培养基的发酵罐中，接种量为2~5%，发酵温度为30~34℃，400rpm，通气量按与发酵罐体积1:1的比值通气，罐压0.06~0.07 mpa，培养22~36 h，分别得到阿氏芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌和芽孢杆菌pk9发酵液；所述发酵液的有效活菌数均达到10~15×108 cfu/ml，芽孢率≥95%。

3.根据权利要求1所述的用于调节植物生长的复合微生物菌剂，其特征在于，所述内层复合菌剂颗粒的制备步骤s3中，轻质碳酸钙的添加量为20~40%，草炭的添加量为6~8%，肉骨肽粉的添加量为10~20%、预糊化淀粉的添加量为1~5%、羟丙基甲基纤维素的添加量为0.3~0.8%，以步骤s3中浓缩发酵液的总重量计。

4.根据权利要求3所述的用于调节植物生长的复合微生物菌剂，其特征在于，所述内层复合菌剂颗粒的制备步骤s3中，轻质碳酸钙的添加量为30%，草炭的添加量为7%，肉骨肽粉的添加量为15%、预糊化淀粉的添加量为3%、羟丙基甲基纤维素的添加量为0.5%，以步骤s3中浓缩发酵液的总重量计。

5.根据权利要求1所述的用于调节植物生长的复合微生物菌剂，其特征在于，所述内层复合菌剂颗粒的制备步骤s1中芽孢杆菌pk9发酵所用的液体培养基的配方如下：溶剂为去离子水，溶质及浓度分别如下：葡萄糖2~4 g/l、鱼蛋白胨5~10 g/l、酵母粉10~15 g/l、磷酸二氢钾3 g/l，ph 7.3~7.5；

6.根据权利要求1所述的用于调节植物生长的复合微生物菌剂，其特征在于，所述外壳包括如下组分及其重量份数：

7.根据权利要求6所述的用于调节植物生长的复合微生物菌剂，其特征在于，所述外壳由如下组分及其重量份数组成：

8.根据权利要求1所述的用于调节植物生长的复合微生物菌剂，其特征在于，所述的外壳包裹内层复合菌剂颗粒造粒的制备步骤如下：

9.根据权利要求6所述的用于调节植物生长的复合微生物菌剂，其特征在于，所述的黄磷矿渣是指采用枸溶性酸解法，从黄磷矿中提取磷后，剩余的矿渣，其主要成分为硅酸三钙，其中p2o5含量≤2.5%。

10.根据权利要求1~9任一项所述的用于调节植物生长的复合微生物菌剂在促进植物生长、调节土壤ph中的应用。

技术总结
本发明属于调节植物生长的微生物菌剂技术领域，具体涉及一种用于调节植物生长的复合微生物菌剂及其制备方法。本发明提供的用于调节植物生长的复合微生物菌剂，由内层复合菌剂颗粒和外壳构成，包括如下制备步骤：发酵液的制备；菌液分离；内层复合菌剂颗粒造粒；外壳包裹造粒。本发明创造性的采用双层结构的复合微生物菌剂，可作为植物生长调节剂，提升光合效率、增强抗逆能力、促进增产提质，还能对酸性土壤pH进行调节，将环境pH由酸性调至中性，有助于为菌种提供适宜的生存环境，并且还能够有效延长菌种的保质期以及在土壤中的有效时间。

技术研发人员：张吉萍,王尚波,王志栋,吕玉才
受保护的技术使用者：山东良土生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23