纯天然植物营养素肥料及其制造方法

摘要

纯天然植物营养素肥料，其主要成分为蛋白质、氨基酸、非蛋白非氨基酸氮、还原糖和脱落酸，其余为水。这是一种由富氏葡萄核盘菌CGMCC0289的代谢产物。其制法是用上述真菌作原始菌种；培养基含麸皮、糖、干桔皮粉、水，优选还含有磷酸二氢钾；工艺流程包括三级发酵培养，滤去菌丝体和浓缩。发酵时间三级总共不超过14天。本产品增产和抗病效果好，对人畜无害，有利于保护土壤和保持地力，无环境污染。

说明书

本发明涉及有机肥料，更具体地说，涉及一种纯天然植物营养素肥料及其制造方法。

目前，我国农田主要施用含氮、磷、钾的化肥和小部分动物粪便等有机肥。但是为了达到增产的目的，每年要多次使用，这在劳动力和经济上给农民造成很大负担。动物粪便等有机肥来源有限，而大量施用化肥会造成土壤质地劣化甚至造成减产并且还会造成环境污染。

本发明的目的是提供一种能够克服上述肥料各种缺点，增产效果显著而且不会造成土壤劣化和环境污染的纯天然植物营养素肥料及其制造方法。

本发明人经过深入的研究，结果发现，一种从田间患病作物上采集、分离和培养后的名称为富氏葡萄核盘菌[拉丁学名为Botryotinia fucheliana]，其无性世代为Botrytis cinerea Pers.]的真菌能够分泌出一种含有大量蛋白质、氨基酸、非蛋白非氨基酸氮、还原糖和脱落酸(Abscisic acid，简称ABA)的代谢产物，其中的蛋白质、氨基酸、非蛋白非氨基酸氮和还原糖都是十分有利于植物生长的营养素，它完全能满足植物生长对氮的需要。而脱落酸在极低浓底的条件下(在1ppm以下)是一种高效的植物生长调节剂，它不但能在植物的所有各个阶段显著地促进植物的生长、开花和结实，而且能促进植物对土壤中的氮、磷、钾等营养元素的吸收及增加植物抗病性，因此，向植物施用富氏葡萄核盘菌的代谢产物，可以显著地节省其他肥料。然而，本发明人还发现，富氏葡萄核盘菌如果培养时间超过2周，则会产生一种称为毒素的有毒物质，这种毒素不但不利子植物的生长，还会使植物产生病害。本发明人认为，这就是造成富氏葡萄核盘菌长期以来没有被用作植物肥料的主要原因。本发明人在经过深入研究后还发现，只要将富氏葡萄核盘菌的总发酵培养时间控制在7-14天的范围内，在完成发酵后采取74μm(200目)的过滤器将富氏葡萄核盘菌的菌丝体滤去等几个主要措施，即可以避免毒素的产生，只留下对植物生长有益的成分，从而成为一种十分高效的纯天然植物营养素肥料。由于上述的研究成果，至此便完成了本发明。

为了获得更有效的富氏葡萄核盘菌的菌株，本发明人进行了菌株的分离和培养。其方法是将患有富氏葡萄核盘菌的草莓果实在田间采集后，用无菌水洗净，然后放在有吸水纸的玻璃缸内保温48小时，待发现在病果上长出菌丝后即挑选带有菌丝的果实放在装有马铃薯蔗糖琼脂培养基(简称PDA培养基)的培养皿内，待培养皿内生长出菌丝后，挑选新鲜长出的健壮菌丝放在PDA斜面试管内，待长满菌丝后，检查菌丝的形态，采集单孢、无色、成串的葡萄状椭圆形孢子进行扩大的培养繁殖。结果表明，该菌株代谢产物的营养成分很高，可以作为天然植物营养素肥料使用。为了将此菌种长期保存，本发明人将其送往中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)保藏，保藏日期为1997年2月4日，保藏号为CGMCCNo.0289。分类命名为Botryotinia fucheliana(富氏葡萄核盘菌)，简称为富氏葡萄核盘菌CGMCC0289。    

从而，本发明提供了一种纯天然植物营养素肥料，其特征在于，它含有下列成分：

成分               重量份

蛋白质            1000-1500

氨基酸            300-500

非蛋白非氨基酸氮  85000-120000

还原糖            300-500

脱落酸            2-5

下面，对本发明的纯天然植物营养素肥料进行详细解释。

上述成分中的蛋白质和氨基酸的区别只在于其分子量大小的不同，蛋白质是指多种氨基酸的复合体，它水解后就成为氨基酸，在本发明中，二者是按分析方法的测定结果来区别。上述的非蛋白非氨基酸氮是指按总氮量分析结果减去蛋白质和氨基酸中的氮后剩余的氮量。由于富氏葡萄核盘菌的代谢过程中能合成大量的非蛋白氮，其结构十分复杂，因此对这一部分氮没有作进一步的分子结构分析。上述的还原糖是指具有还原性质的糖类，其中主要为葡萄糖。

上述各成分的分析方法如下：

1、蛋白质：用FOLIN酚法，以牛血清蛋白制成蛋白标准曲线，以日本产UV-120-02型分光光度计测定。是可溶性蛋白组分。

2、氨基酸：用日本产日立氨基酸自动分析仪测定，是游离氨基酸组分。

3、非蛋白非氨基酸氮用钠氏试剂分光光度计法测定。  

4、还原糖：用蒽酮法，以分光光度计测定。

5、脱落酸：用SP-501N型气相色谱分析仪测定。

本发明的纯天然植物营养素肥料是富氏葡萄核盘菌CGMCC0289的代谢产物，但其中的菌体已被74μm(200目)的过滤器完全分离掉，因此其中不存在该菌丝的生长后期所分泌的毒素，仅保留对植物生长有利的营养成分。另外，为了使本发明的产品能更长期稳定地保存，可在浓缩后的产品中加入极少量的乳化剂和稳定剂(例如吐温20-80和尿素等)以及防腐剂(例如苯甲酸钠等)。

应予指出，上述本发明的肥料配方虽然是在研究富氏葡萄核盘菌代谢产物的基础上作出的发明，但是由于本发明人发现了上述5种成分的组合具有非常优良的植物生长促进效果。因此，只要符合上述5种成分配比的肥料组合物皆属于本发明的保护范围。

另外，本发明还提供了一种纯天然植物营养素肥料的制造方法，其特征在于，

(1)原始菌种为富氏葡萄核盘菌CGMCC0289；

(2)培养基的配方为：

成分            重量％    

            一般     优选

麸皮        3-10     5-8

糖          1-5      1.5-3

干桔皮粉    0.5-4    0.5-1

磷酸二氢钾           0.1-0.4

水          余量     余量

(3)工艺流程为：

原始菌种移菌→摇瓶培养一级菌种-→种子罐培养二级菌种→发酵罐发酵→滤去菌丝体[74μm-53μm(200目-270目)]→浓缩(60℃以下)→灌装；

(4)工艺流程的操作条件为：

接种菌量：3-10体积％；

发酵温度：20-30℃，优选25-28℃；

pH值：4-6.5，优选4.5-5.5；

通气量：0.12-0.25V/V/min；

振荡(转动)速度：100-120次/min；

发酵时间：每级2.5-4天，优选3-3.5天；三级总共不超过14天，优选不超过12天。

下面对本发明的纯天然植物营养素肥料的制造方法进行详细解释。    

上述的富氏葡萄核盘菌的适宜保存温度为0-4℃，但保存温度不属于本发明方法的必要条件。在上述培养基配方中的糖可以是食用糖，例如蔗糖、甜菜糖、葡萄糖和麦芽糖等。上述培养基的配方中，磷酸二氢钾不属于必要成分，但加入0.1-0.4％的磷酸二氢钾可以获得较好的结果。在上述工艺流程中三级培养的操作条件基本相同。其中，发酵温度是重要的条件，如果温度低于20℃，则发酵速度太慢，如果温度超过30℃，则容易感染杂菌，使产品质量下降。因此现定为20-30℃，优选25-28℃。pH值也是重要条件，pH值过高或过低都对菌丝生长不利，但在正常发酵条件下，发酵液本身能将pH值维持在4-6.5的范围内，优选为4.5-5.5，随着发酵过程的进展，pH值有逐渐变低的趋势。通气时所用的气体为空气，因为空气取材容易，而且其中含有足够为菌丝发酵所需的氧和氮。当然，人工配合的氮和氧混合气也是可以的，但这样成本太高。而且，所用空气最好经过空气过滤器过滤，以除去其他杂菌。在空气过滤器中采用活性炭和棉花作填充料，将空气中的杂菌及尘埃清除掉。通气量是重要的条件，因为必需向菌丝提供足够的氧和氮。如果保证发酵罐体积与通入空气量为0.12-0.25V/V/min，即可以满足该菌好气生长的需要。为了罐内深层与表层菌丝体生长温度和通气均匀，必需附加机械搅拌，搅拌器的转速一般为100-120转/分。发酵时间是重要的条件，发酵时间太短，不能获得足够的菌丝量，即菌丝未达到生长旺期，代谢物分泌量少，但发酵时间过长，三级发酵的总时间超过14天，就会使系统内出现一些生长后期的菌丝，这些老菌丝会向发酵液中分泌出不利于植物生长的毒素，使产品质量下降。因此将每级发酵时间规定为2.5-4天，优选3-3.5天；考虑到各级的过渡时间，规定三级发酵的总时间不超过14天，优选不超过12天。另外，在工艺流程的滤去菌丝体的步骤中，网孔最粗为74μm(200目)，如果粗于74μm，则不能保证完全除去菌丝体，其结果，漏过的菌丝体在生长后期就会分泌出毒素。如果网孔小于53μm(270目)，则过滤速度太慢。用于过滤的设备没有特别限制，但最好使用板框压滤机，这样可以加快过滤速度。只要按照本发明的方法正确操作，就能使产品中的蛋白质、氨基酸、非蛋白非氨基酸氮、还原糖、脱落酸五种成分的比例符合本发明纯天然植物营养素肥料中规定的范围。为了便于贮存和运输，在工艺流程的最后步骤中加以浓缩和灌装，浓缩的倍数没有严格规定，一般是将其体积浓缩至原体积的1/3，这样即可使产品中的蛋白质含量达到1000-1500mg/kg，其余成分含量按上述比例类推。使用时，只要将其用水稀释200-250倍，即可用于植物的叶面喷施、浸种，促进作物抗病和增产。

与现有技术的化学肥料、有机肥料或其他菌肥相比，本发明的产品具有下列优点：

1、它是一种天然真菌的代谢产物，其中不含发酵菌体，不含任何有毒物质，对人、畜无害。

2、不含任何无机化合物，可保护土壤良好特性，而且对农作物具有增产和增强抗病能力两方面的功能。使用本产品至少可以少用30-40％的化肥和农药。既降低了生产成本，又保护了地力而且在很大程度上降低了化肥和农药对人类健康的危害。

3、使用简便。使用其他菌肥产品要多次喷施，而本产品只需使用一次，即可使植物增产、增强抗病能力。并且省工、省时、节约成本。

4、在生产过程中无废水、废气和固体废物排出，对环境无害。

5、生产工艺简单，成本低廉。

下面结合实施例进一步地解释本发明。

实施例1

使用的培养基为：    

成分    重量％

麸皮    5

糖          2

干桔皮粉    0.5

磷酸二氢钾  0.2

水          余量

工艺流程的操作条件为：

接种菌量：摇瓶培养5体积％；种子罐培养和发酵罐培养皆为10体积％；

发酵温度：25℃；

pH值：由6.5逐渐降至4.5；

通气量：0.20V/V/min；

发酵时间：每级3天，三级总共10天；

滤去菌丝体：板框压力机，网孔74μm(200目)；

浓缩温度：45℃；

浓缩倍数：浓缩至发酵液的1/3。

产品中各成分含量：    

成分               mg/kg

蛋白质             1000

氨基酸              300

非蛋白非氨基酸氮  85000

还原糖              350

天然脱落酸            3

其他主要为水分。将此发酵产品用水稀释200倍，喷施水稻、小麦、油菜几种作物，增产效果15-25％。

实施例2

除了使用的培养基为下列成分比例外，其他条件与实施例1相同。

成分     重量％

麸皮       8

糖        1.5

干桔皮粉       1

磷酸二氢钾   0.3

水          余量

产品中各成分含量：

成分                 mg/kg

蛋白质               1200

氨基酸                500

非蛋白非氨基酸氮   120000

天然脱落酸              4

其他主要为水分。将此发酵产品用水稀释250倍，喷施四季豆、大豆、西瓜、草莓、茄子等作物，增产量为20-42％。