利用植物纤维生物制浆回收液调制的植物营养液配方与方法

摘要

本发明提供一种植物营养液及其调制方法，尤指一种利用非木材纤维植物生物制浆回收液调制的植物营养液及其方法，主要是包含以下步骤：(a)提供一培养溶液，该培养溶液包含培养基、非木材纤维植物体及微生物的悬浮液；(b)发酵该培养溶液形成非木材纤维植物的生物制浆；(c)过滤该非木材纤维植物的生物制浆以得到一滤液；以及(d)调配该滤液以制成一植物营养液。

说明书

(1)技术领域

本发明有关一种植物营养液的调制方法，尤指一种利用非木材纤维植物的生物制浆回收液调制植物营养液的方法。

(2)背景技术

本发明是将稻草杆生物制浆流程所产生的回收滤液，调制成培育农作物的植物营养液。往昔采用化学处理稻草、蔗渣及木材生产纸浆，所排放出来的废水(黑水)，是造纸产业的重要环境污染源，也是该产业一直无法解决的头痛问题。而采用微生物制浆方式生产造纸用纤维，其滤液不但不会伤及农作物种子的发芽，且尚可调制成植物营养液，有助农作物的发育，不但解决造纸废液污染环境的问题外，又可使资源再生利用，是一种突破传统化学制浆流程的重大成就。

台湾每年稻草总产量约有235万公吨。稻草的有机物成份约大于95％，其中碳41.3％、氮0.81％、半纤维素20.6％及纤维素24.7％，木质素7.7％。目前处理稻草的方法一般有制做草绳、草袋、草席、纸板，畦面敷盖材料，充当燃料，或混合其他资材做成堆厩肥；也可直接掩埋土中，循环利用其养分或就地燃烧成灰。由于现今科技进步神速及工资昂贵，因此利用稻草做燃料，饲料、草袋及草席等相当少，绝大部份均采用就地燃烧或直接掩埋，若被农民用于燃烧，不但造成空气或环境污染，更是一种浪费。若将稻草掩埋入土中，则可改善土壤肥力；但若稻草在缺氧环境下，如灌水的田土中，很容易因微生物的分解不完全，产生有碍作物生长的有机酸，如醋酸，酚酸等。因此就要考虑将废弃稻草杆在有氧环境下接种微生物及添加营养物质后，进行发酵生产纸浆纤维，然后将生物制浆所产生的滤液研制成具有促进作物生育的产品并同时解决环境污染的问题。

(3)发明内容

本发明的目的是提供一种利用非木材纤维植物生物制浆回收液生产植物营养液的方法。

本发明的一种利用非木材纤维植物的生物制浆回收液调制植物营养液的方法，包含以下步骤：(a)提供培养溶液，该培养溶液是包含培养液、非木材纤维植物体及微生物的悬浮液；(b)发酵该培养溶液形成非木材纤维植物的生物制浆；(c)过滤该非木材纤维植物的生物制浆以得到滤液；以及(d)调配该滤液以制成植物营养液。

根据上述构想，其中该非木材纤维植物体是为稻草杆。

根据上述构想，其中该非木材纤维植物体是经高温高压处理、高温蒸气处理、高温水煮处理以及常温浸水处理任何其中之一。

根据上述构想，其中该非木材纤维植物体是以4～15％的比例添加至该培养溶液中。

根据上述构想，其中该微生物是由该非木材纤维植物体及禽畜粪便堆肥任何其中之一。

根据上述构想，其中该微生物接种浓度是为0～10⁸cfu/ml。

根据上述构想，其中该微生物是为格兰氏阳性细菌。

根据上述构想，其中该微生物是为Bacillus licheniformis(PMBP-m5)细菌、Bacillus subtilis(PMBP-m6)细菌以及Bacillus amyloliquefaciens(PMBP-m7)细菌其中任何之一。

根据上述构想，其中该发酵培养溶液是为蒸馏水及乳糖牛肉煎汁酵母培养液(Lactose Beef extract Yeast extract，LBY)其中任何之一。

根据上述构想，其中该发酵培养温度是为20～50℃。

根据上述构想，其中该发酵培养是为振荡培养及一静置培养其中任何之一。

根据上述构想，其中该发酵培养时间是为0～10天。

根据上述构想，其中该发酵溶液是进一步经120～150℃，蒸煮25～40分钟。

根据上述构想，其中蒸煮该发酵溶液时更进一步添加0～4％(w/v)的生石灰。

根据上述构想，其中该发酵溶液是以18～300筛孔网筛过滤。

根据上述构想，其中该滤液是经10～100倍稀释后，施用于农作物栽培。

根据上述构想，其中调制该滤液可进一步加入一添加剂以制得一改良的植物营养液，该添加剂是选自海草粉、尿素、荷格兰氏营养液(Hoagland′s solution)及其混合物。

根据上述构想，其中该改良的植物营养液是经250～1000倍稀释后，施用于农作物栽培。

根据本发明另一方面的一种利用非木材纤维植物的生物制浆回收液调制的植物营养液，是包含：非木材纤维植物的生物制浆滤液；海草粉；尿素；酒精；以及一荷格兰氏营养液。

根据上述构想，其中该海草粉是以0.1％～5％添加至该非木材纤维植物的该生物制浆滤液中。

根据上述构想，其中该尿素是以0.01％～1％添加至该非木材纤维植物的该生物制浆滤液中。

根据上述构想，其中该酒精是以0.1％～5％添加至该非木材纤维植物的该生物制浆滤液中。

根据上述构想，其中该荷格兰氏营养液是以0.1％～5％添加至该非木材纤维植物的该生物制浆滤液中。

根据本发明又一方面的一种调制植物营养液的方法，是包含以下步骤：(a)提供一培养溶液，该培养溶液是包含培养液、植物体及微生物的悬浮液；(b)发酵该培养溶液形成生物制浆；(c)过滤该生物制浆以得到滤液；以及(d)调配该滤液以制成植物营养液。

根据上述构想，其中该植物体是为非木材纤维植物体。

根据上述构想，其中该植物体是为稻草杆。

根据上述构想，其中该植物体是经高温高压处理、高温蒸气处理、高温水煮处理以及常温浸水处理任何其中之一。

根据上述构想，其中该植物体是以4～15％的比例添加至该培养溶液中。

根据上述构想，其中该微生物是由该植物体及一禽畜粪便堆肥任何其中之一所分离而得。

根据上述构想，其中该微生物接种浓度是为0～10⁸cfu/ml。

根据上述构想，其中该微生物是为格兰氏阳性细菌。

根据上述构想，其中该微生物是为Bacillus licheniformis(PMBP-m5)细菌、Bacillus subtilis(PMBP-m6)细菌以及Bacillus amyloliquefaciens(PMBP-m7)细菌其中任何之一。

根据上述构想，其中该培养液是为蒸馏水及乳糖牛肉煎汁酵母培养液(Lactose Beef extract Yeast extract，LBY)其中任何之一。

根据上述构想，其中该发酵培养温度是为20～50℃。

根据上述构想，其中该发酵培养是为振荡培养及静置培养其中任何之一。

根据上述构想，其中该发酵培养时间是为0～10天。

根据上述构想，其中该发酵溶液是进一步经120～150℃，蒸煮25～40分钟。

根据上述构想，其中蒸煮该发酵溶液时更进一步添加0～4％(w/v)的生石灰。

根据上述构想，其中该发酵溶液是以18～300筛孔网筛过滤。

根据上述构想，其中该滤液是经10～100倍稀释后，施用于农作物栽培。

根据上述构想，其中调制该滤液可进一步加入一添加剂以制得一改良的植物营养液，该添加剂是选自海草粉、尿素、荷格兰氏营养液(Hoagland′s solution)及其混合物。

根据上述构想，其中该改良的植物营养液是经250～1000倍稀释后，施用于农作物栽培。

根据本发明再一方面提供一种植物营养液，它包含：非木材纤维植物的生物制浆滤液；高分子聚合物；氮素；酒精；以及荷格兰氏营养液。

根据上述构想，其中该高分子聚合物是以0.1％～5％添加至该非木材纤维植物的该生物制浆滤液中。

根据上述构想，其中该氮素是为有机氮肥及无机氮肥任何其中之一。

根据上述构想，其中该氮素是以0.01％～1％添加至该非木材纤维植物的该生物制浆滤液中。

根据上述构想，其中该酒精是以0.1％～5％添加至该非木材纤维植物的该生物制浆滤液中。

根据上述构想，其中该荷格兰氏营养液是以0.1％～5％添加至该非木材纤维植物的该生物制浆滤液中。

本发明是利用非木材纤维植物生物制浆回收液以调制植物营养液的方法，将可由以下的实施例说明而得到充分了解，使得熟习本技术的人士可以据以完成的，然本发明的实施并非可由下列实施例而被限制其实施型态。

(4)附图说明

图1显示不同方式处理稻草杆后，其稀释50倍滤液对莴苣种子发芽的影响。

图2显示不同方式处理稻草杆后，其稀释50倍滤液对莴苣生长的影响。

图3显示不同方式处理稻草杆后，其稀释50倍滤液对莴苣生长的影响。

图4显示不同稀释浓度的稻草杆生物制浆滤液对胡瓜幼苗生长的影响。

图5显示不同浓度的RSL植物营养液对胡瓜幼苗生长的影响。

图6显示以RSL植物营养液处理胡瓜幼苗三次后，胡瓜幼苗的生长情形。

(5)具体实施方式

本发明的一较佳实施例是提供一种利用非木材纤维植物生物制浆回收液调制植物营养液的方法，以废弃的稻草杆为材料，其详细的实施步骤说明如下：

(1)供试废弃稻草的准备

收集收割水稻后的废弃稻草，其中水稻品种为台中籼稻10号，晒干后，以利刀裁切成2-3cm长的小段稻草杆，将稻草杆经高温高压(121℃，15lb/in²，15分钟)、高温蒸气(100℃，60分钟)、高温水煮(100℃，30分钟)及常温浸水(25～30℃，30分钟)等方式处理备用。

(2)培养溶液的制备

将上述经不同处理的稻草杆分别以5％(w/v)的比例添加于蒸馏水或乳糖牛肉煎汁酵母培养液(Lactose Beef extract Yeast extract，LBY)[成分包含0.25％(w/v)乳糖、0.2％(w/v)牛肉煎汁及0.05％(w/v)酵母抽出物]中，并接种PMBP菌株群[含Bacillus licheniformis(PMBP-m5)、B.subtilis(PMBP-m6)及B.amyloloquefaciens(PMBP-m7)]等三种菌种]菌量浓度106cfu/ml。

(3)振荡发酵培养

将各处理的培养溶液于温度50℃，200rpm转速下，进行振荡培养7天，以制备一稻草杆的生物制剂。

(4)过滤稻草杆的生物制剂

将各不同处理的稻草杆的生物制剂以270筛孔的网筛过滤，得到一稻草杆发酵滤液。

(5)稀释稻草杆的滤液

将滤液以无菌水稀释50倍，以制备一植物营养液。

(6)施用于农作物栽培

将莴苣种子浸泡在上述的植物营养液二天后，分别播种于直径5时的花盆，随后各处理每星期浇灌50倍稀释液100毫升一次，经四星期后，调查各处理对于莴苣生长的影响。

将稻草杆生物制浆滤液以无菌水稀释成10、25、50及100倍的稀释液，分别浇灌于催过芽的胡瓜种子，每星期浇灌各稀释液于胡瓜幼苗一次，共浇灌三次，21天后，调查胡瓜幼苗生育情形。

(7)改良植物营养液

将稻草杆生物制浆的滤液分别添加0.3％(w/v)海草粉、0.1％(w/v)尿素、1％(w/v)酒精及2％(v/v)荷格兰氏营养液(Hoaglan’s solution，每公升含有0.6克硫酸铜、0.11克硫酸铁、0.79克氯化锰及0.15克硫酸锌等)等，调制成禾氏(RSL)植物营养液。

(8)施用于农作物栽培

将禾氏(RSL)植物营养液以无菌水稀释成250、500、750及1000倍的稀释液，分别浇灌于催过芽的胡瓜种子，每星期浇灌各稀释液于胡瓜幼苗一次，共浇灌三次，21天后，调查胡瓜幼苗生育情形。

经过上述的实施步骤后，请参阅图1，结果显示莴苣的发芽率均维持在97~100％，50倍的植物营养稀释液不会抑制及伤害莴苣种子的发芽，莴苣种子发芽后其根并无异状，根毛生长旺盛。请参阅图2，不同处理稻草杆所获得的滤液均不会影响莴苣植株的株高与鲜重。结果显示水煮稻草杆的滤液微具有提高莴苣生长的效果，尤其籼稻稻草杆滤液可促使莴苣生长的较为挺立(图3)。

本发明的一较佳实施例中，将含有5％(w/v)稻草杆的乳糖牛肉煎汁酵母培养液(Lactose Beef extract Yeast extract，LBY)[成分包含0.25％(w/v)乳糖、0.2％(w/v)牛肉煎汁及0.05％(w/v)酵母抽出物]中接种PMBP菌株群[含Bacillus licheniformis(PMBP-m5)、B.subtilis(PMBP-m6)及  B.amyloloquefaciens(PMBP-m7)]等三种菌种](10⁶cfu/ml)后，以温度50℃，200rpm转速下，经过四天的发酵，随后以1％(w/v)生石灰水在140℃蒸煮30分钟，经270筛孔网筛滤出后，得到稻草杆生物制浆滤液。接着将稻草杆生物制浆滤液以无菌水稀释成10、25、50及100倍的稀释液，分别浇灌于催过芽的胡瓜种子，每星期浇灌各稀释液于胡瓜幼苗一次，共浇灌三次，21天后，调查胡瓜幼苗生育情形。稻草杆生物制浆滤液的稀释液浇灌于胡瓜的试验，结果显示稻草杆生物制浆滤液不会抑制及伤害胡瓜幼苗生长外，尚且稍有促进幼苗发育及减轻白粉病的功效。请参阅图4，显示稻草杆生物制浆滤液培育胡瓜幼苗鲜重较佳，其根是生长良好，并可使植株较为挺立。

本发明的一较佳实施例中，稻草杆生物制浆产生的滤液可进行进一步的改良，将每一公升稻草杆生物制浆滤液分别添加0.3％(w/v)海草粉、0.1％(w/v)尿素、1％(w/v)酒精及2％(v/v)荷格兰氏营养液(Hoaglan，每公升含有0.6克硫酸铜、0.11克硫酸铁、0.79克氯化锰及0.15克硫酸锌)等，调制成禾氏(RSL)植物营养液，并与稻草杆生物制浆滤液及水两者作为对照组，然后将其分别稀释250、500、750及1000倍后，浇灌于种植胡瓜种子的花盆中各100毫升，每星期一次，共浇灌3次，21天后，调查各处理的胡瓜幼苗的生育情况。请参阅图5，显示禾氏(RSL)植物营养液可促进胡瓜幼苗生长，其结果均优于原始稻草杆生物制浆滤液及水两者的处理效果。图6显示禾氏(RSL)植物营养液处理胡瓜幼苗后，其鲜重较佳，且植株与叶片均较其他两处理者高大，并减少白粉病的发生。