專利名稱：紅樹林專用菌肥微膠囊制劑及其制備方法和專用設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種紅樹林專用菌肥微膠囊制劑及其制備方法和專用設備。 是一種植物促生菌的劑型及其應用技術，以及微膠囊包埋技術等領 域，該發明不僅適合紅樹林固氮菌和解磷菌菌肥的微膠囊制劑的制 備，也適合其他植物促生菌菌肥的微囊化劑型的制備和應用。
背景技術：
紅樹林是生長于熱帶亞熱帶陸地與海洋交界帶灘涂潮間帶木本 植物群落，具有重要的生態、經濟和社會效益。20世紀90年代后我 國政府開始重視紅樹林恢復與發展的研究與生產。由于我國的鄉土紅 樹林樹種生長速度緩慢(尤其在苗期)，直接把苗木種植于灘涂難于
抵御惡劣環境因素的影響，導致ir樹林造林成活率低(大多在50% 以下)。華南沿海灘涂尤其是在沿海立地條件惡劣地段(此類地段在
華南沿海灘涂占有相當高的比例)造林屢屢失敗，成為制約我國華南 沿海紅樹林恢復與發展的瓶頸因素。因此，如何培育壯苗是提高我國 紅樹林造林成活率和保存率低的關鍵技術。
有許多研究已證實施用菌肥可提高農作物產量。菌肥，也稱生物 肥料，核心是微生物，確切地說，生物肥料是菌而不是肥，因為它本 身并不含有植物需要的營養元素，而是含有大量的有益微生物，通過 這些微生物的生理代謝活動，改善植物的營養條件，進而達到增產的
目的。具體表現在幾個方面①制造和協助植物營養，如固氮菌根瘤 菌肥，與豆科植物共生時，可固定空氣中的氮，供給植物利用；自生 固氮細菌能利用土壤中的有機物'或根系分泌物作為碳源，將空氣中的 分子態氮素固定并轉化成植物可利用的化合態氮素。②活化土壤養 分，如各種磷、鉀細菌肥料可以將土壤中的難溶性磷、鉀溶解出來， 轉變為植物易于吸收利用的形態。③增強植物抗病能力，如"5406" 抗生菌肥，能分泌抗生素殺死有害真菌和細菌，抑制30多種致病真 菌和細菌的生長。④促進植物生長。如自生固氮細菌肥自生固氮菌 能分泌某些化合物如維生素Bl、維生素B2、維生素B12、吲哚乙酸， 刺激植物根系活動，促進植物生長和增強植*1的抗逆性能。磷細菌還 能促進土壤中自生固氮菌和硝化細菌的活動，此外，在其生命活動過
程中，能分泌激素類物質，刺激種子發芽和植物生長。國外研究也表 明，在培育紅樹林幼苗時接種解磷菌和固氮菌等根際微生物 (PGPR)，可明顯促進幼苗的生長和提高抗逆能力，利用接種過植 物促生菌的紅樹林幼苗進行造林，將促使受損和廢棄的紅樹林濕地重 新恢復，造林提高成活率50%以上，成活率幾乎達100%。
目前生物菌肥的應用劑型主要以水劑、粉劑和顆粒劑為主，但普 遍存在貨架期短、產品不穩定性、儲存和運輸不方便等缺點，尤其是 菌劑的穩定性和商品貨架期短的問題 一 直是植物促生根際微生物
(PGPR)活菌制劑應用的一大障礙。近年來申請人經過研究發現， 生物菌肥的微膠囊制劑具有產品穩定性強、儲存和運輸方便等優點， 可以彌補現有水劑、粉劑和顆粒劑等劑型的不足，因此，是未來生物 菌肥的發展方向。
發明內容
本發明的第一個目的，是為提供一種適用于紅樹林濕地的植被恢 復造林的紅樹林專用菌肥微膠囊制劑。
本發明的第二個目的，是為了提供一種^樹林專用菌肥微膠囊制 劑的制備方法。
本發明的第三個目的，是為了提供一種制備紅樹林專用菌肥微膠 囊制劑的專用設備。 .
本發明的第一個目的可以通過采取如下方案達到
紅樹林專用菌肥微膠囊制劑，其特征是
1) 由帶有紅樹林促生固氮菌和解磷菌的可降解性微粒狀膠囊構
成；
2) 紅樹林促生固氮菌選擇經過改良的固氮菌選擇性無氮源OAB 培養基培養、解磷菌選擇經過改良的溶磷菌it擇性培養基(SRSM)培 養，再經過經紅樹林幼苗接種試驗證實具有明顯促進生長效果的菌
種；
3) 可降解性微粒狀膠囊由壁材原液、芯材原液、硬化劑和固化 液制成；所述壁材原液由海藻酸鈉溶液構成，芯材原液由含紅樹林促 生固氮菌和解磷菌的菌懸浮液構成，硬化劑由腐植酸超細粉構成，固
化液由氯化鈣溶液構成。
實現本發明第一個目的一個具體方案是采用2.5%海藻酸鈉溶
液作為壁材原液，lo^iomcfu'mr1菌懸浮液作為芯材原液，
250mg L-l腐植酸超細粉作為硬化劑，1.5~2.0%氯化鈣溶液作為固
化液。 ，
本發明的第二個目的可以通過采取如下方案達到 紅樹林專用菌肥微膠囊制劑的制備方法，其特征在于包括如下步
驟
1) 采集、篩選和培養紅樹林促生固氮菌和解磷菌，并通過通過 紅樹林幼苗接種試驗，篩選出對紅樹林植物有明顯促進生長效果的固 氮菌和解磷菌菌株； '
2) 制備微膠囊制劑首先準備制膠材料，采用海藻酸鈉溶液作 為壁材原液、帶有紅樹林促生固氮菌和解磷菌的菌懸浮液作為芯材原 液、腐植酸超細粉作為硬化劑、氯化鈣溶液作為固化液；然后制備微 膠囊制劑，將芯材原液與壁材原液按比例進行混合，再混入硬化劑， 在搖床震蕩l-2小時后，獲得菌膠懸浮液，然后把菌膠懸浮液裝入膠 液瓶，利用制備裝置的噴嘴形成微液滴噴射出來并落入裝有固化液 的托盆里，托盆放在小搖床上低速旋轉震蕩，膠液落入固化液即形成 球狀或微粒狀膠囊；
3) 儲存菌肥微膠囊制劑形成的微膠囊停留在固化液1個小時 后，用潔凈的尼龍布過濾，并用無菌水沖洗2~3次后，收集在容器里 加0.85%無菌生理鹽水剛好淹過膠囊面，以濕劑儲存(4'C);或者將 濕膠囊平鋪薄層于鋼絲網架上的尼龍布上，37'C下恒溫干燥，然后置 于密閉容器儲藏(室溫下)。
實現本發明第二個目的一個具體方案是紅樹林促生固氮菌的采 集、分離和常規培養，均采用改良的固氮菌選擇性無氮源OAB培養 基(包括半固體、固體和液體)。
實現本發明第二個目的一個具體方案是紅樹林促生解磷菌的采 集、分離和常規培養均采用改良的溶磷菌選擇性培養基(SRSM)，包 括固體和液體培養基。
實現本發明第二個目的一個具體方案是；促生固氮菌和解磷菌菌
株均用營養肉湯培養基進行擴大培養(30±2°C， 150rpm)。
實現本發明第二個目的一個具體方案是制備微膠囊制劑時，芯
材原液與壁材原液按1: 2的比例進行混合；膠液落入固化液所形成
球狀或微粒狀膠囊，必須停留在固化液里至少1小時以使其完全固
化；噴槍的壓力保持在10-15PSI，氯化鈣溶液的濃度》1%。
本發明的第三個目的可以通過采取如下方案達到
制備紅樹林專用菌肥微膠囊制劑的專用設備，其結構特點是包括 空壓機、空氣過濾器、細菌過濾器、顆粒噴槍、膠液瓶、振蕩器和過 濾器；空壓機的輸出端通過空氣過濾器、細菌過濾器連接顆粒噴槍的 氣體輸入端，顆粒噴槍設有液體輸入端和顆粒噴嘴，所述液體輸入端 與膠液瓶瓶口密封連接，顆粒噴^對接振蕩器的輸入口 ，振蕩器通過 過濾器輸出微粒狀濕膠囊。
實現本發明的第三個目的一種方案是顆粒噴槍的噴嘴孔徑最佳 為220,。
使用時，在膠液瓶裝有帶有紅樹林促生固氮菌和解磷菌的菌膠懸 浮液，振蕩器上裝的固化液，顆粒噴槍噴出的微粒與固化液接觸后定 型。除空壓機外，其余部件均可蒸汽高壓消'毒，使用時才高壓消毒， 然后連接起來(見工藝圖)，該裝置的主要技術關鍵是噴槍的噴嘴孔徑 必須是220pm。
本發明具有如下有益效果，
1、 本發明是一種微膠囊劑型，專門向紅樹林植物提供固氮菌和 解磷菌活菌體，這些微生物活菌能夠促進紅樹林苗木的生長及抗逆性 的提高，并能使苗木造林后抵抗不良的條件而成功定植，有效地吸收 自然界中氮、磷等營養元素，健康地生長，大大提高紅樹林造林的成 活率和保存率。
2、 本發明具有制備工藝簡單、操作方啤、機械化生產、省時省 力、效率高，以及產品質量穩定、貨架期長、儲藏和運輸方便的有益 效果。另外菌肥微膠囊制劑具有緩釋作用，在特定環境下能夠保證緩 慢釋放出活菌，具有生物降解能力，是一個非常環保的產品。
圖1是本發明的制備方法的工藝流程圖。
具體實施例方式
具體實施例1:
本實施例提供的紅樹林專用菌肥微膠囊制劑，其特征是
1) 由帶有紅樹林促生固氮菌和解磷菌的可降解性微粒狀膠囊構成；
2) 紅樹林促生固氮菌選擇經過改良的固'氮菌選擇性無氮源OAB 培養基培養、解磷菌選擇經過改良的溶磷菌選擇性培養基(SRSM)培 養，再經過紅樹林幼苗接種試驗證實具有明顯促進生長效果的菌種；
3) 可降解性微粒狀膠囊由壁材原液、芯材原液、硬化劑和固化 液制成；所述壁材原液由海藻酸鈉溶液構成，芯材原液由含紅樹林促 生固氮菌和解磷菌的菌懸浮液構成，硬化劑由腐植酸超細粉構成，固 化液由氯化鈣溶液構成。
本實施例中，采用2.5%海藻酸鈉溶液作為壁材原液， 1()9 10iVfirmr1菌懸浮液作為芯材原液，250mg L"腐植酸超細粉 作為硬化劑，1.5~2.0%氯化鈣溶液作為固化液。
參照圖l，本實施例的制備方法如下
A、 紅樹林促生固氮菌和解磷菌的采集、篩選和培養(1)采取 改良的固氮菌選擇性無氮源OAB半固體培養基，以及采用改良的溶 磷菌選擇性液體培養基SRSM，從我國本地紅樹林濕地生長的紅樹林 植物無瓣海桑小苗根部分別采集和分離出固氮菌和解磷菌母菌，經過 純化培養，接種苗木進行促生效果評估，篩選出有明顯促生效果的固 氮菌和解磷菌菌株；(2)促生固氮菌和解磷菌菌種接種在肉湯營養培 養基擴大培養5-7天(30±2°C)，獲得制備菌肥微膠囊制劑用的菌液；
B、 原菌微膠囊制劑的制備(1)膠囊材料的準備首先配制好 作為膠囊壁材的2.5%海藻酸鈉溶液，作為固化液的2.0%氯化鈣溶液， 添加劑腐植酸原粉，高壓蒸汽消毒30分鐘(12TC)后冷卻備用；(2)
微膠囊制備裝置的配套連接該制備裝置包括空壓機、空氣過濾器、
細菌過濾器、噴槍和膠液瓶及其連接管等主要部件，除空壓機外，其 余部件均可蒸汽高壓消毒，使用時高壓消毒，然后連接起來(見工藝
圖)，該裝置的技術關鍵是噴槍的噴嘴孔徑必須是220jun。 (3)微膠 囊的制備首先用無菌蒸餾水稀釋擴大培養的原菌液獲得原菌水懸浮 液(濃度約為lxlO"cfu.mr1)作為芯材，按1: 2的比例與壁材2.5% 海藻酸鈉溶液(l份芯材與2份壁材)進行混合，另外再混入微量的腐植 酸(約250mg L-l)，搖床震蕩1-2小時后，獲得菌膠懸浮液，然后把菌 膠液裝到微膠囊制備裝置中的菌膠瓶(500m,l)里，旋緊螺旋蓋子，開 動空壓機，并調節噴槍壓力在10-15 mPa之間，讓壓縮的空氣分別通過 空氣過濾器、細菌過濾器、噴槍筒及與噴槍筒連接并插入菌膠液瓶底 的管子，把菌膠液壓出通過噴槍的噴嘴成微液滴噴射出并落入裝有無 菌固化液的托盆里，托盆放在小搖床上，低速旋轉震蕩，膠液落入固化 液馬上形成球狀或微粒狀膠囊，但必須停留在固化液里至少1小時才 完全硬化；
C、 菌肥微膠囊制劑的儲存(1)濕膠囊制劑形成的微膠囊 停留在固化液1個小時后，用干凈的尼龍布過濾，并用無菌水沖洗 2-3次后，收集在容器里加0.85%無菌生理鹽水剛好淹過膠囊面，以濕 劑儲存(4°C)和應用。(2)干膠囊制劑收集的濕膠囊在鋼絲網架 上的尼龍布上平鋪一薄層,37'C下干燥，粉碎，然后放在密封的容器 進行儲藏(室溫下)和應用。
參照圖1，制備紅樹林專用菌肥微膠囊制劑的專用設備，包括空 壓機l、空氣過濾器2、細菌過濾器3、顆粒噴槍4、膠液瓶5、振蕩 器7和過濾器8;空壓機1的輸出端通過空氣過濾器2、細菌過濾器 3連接顆粒噴槍4的氣體輸入端，顆粒噴槍4設有液體輸入端和顆粒 噴嘴6，所述液體輸入端與膠液紐5瓶口密封連接，顆粒噴嘴6對接 振蕩器7的輸入口，振蕩器7連接過濾器8的輸入端，過濾器8輸出 端輸出微粒狀濕膠囊9。所述濕膠囊9經過干燥器10干燥后成為干 膠囊11，所述濕膠囊9和干膠囊11經過包裝、儲存12處理后，進 入應用12階段。
本發明的紅樹林專用菌肥微膠囊制劑的應用方法如下
本發明的紅樹林用菌肥微膠囊制劑，不管是濕膠囊或干膠囊產品， 該菌肥主要應用在紅樹林植物的幼苗培育階段，以接種種子或胚軸 為佳。接種前，先把膠囊(干品或濕品)溶解在0.25M的磷酸鉀鹽緩 沖液(pH6.8士0.1)中24h (無條件的可用蒸餾水替代)，接著用海水 稀釋至濃度約為106~107 cf『ml-l的菌懸液，然后用來浸泡種子或胚 軸24h后，種子或胚軸種植到營養袋或營養杯里。另一種使用方法是， 把濕膠囊或干膠囊產品直接接入營養袋幼苗的根部。接種菌肥的苗， 至少生長2-3個月后方可用于造林。
該菌肥是一種微膠囊制劑，有濕劑和干品，每克含菌量在10-100 億之間。該專用菌肥施用后可提高土壤肥力、制造和協助紅樹苗木吸
收營養和增強苗木的抗逆性，明顯提高紅樹林造林成活率和存活率。 另外菌肥的微膠囊制劑制備工藝實現機械化，產品質量容易保證，同 時節省勞力。施用后，該菌肥在土壤中慢緩慢釋放出一定的菌物， 一個月內整個膠囊生物降解消失，膠囊的材料海藻酸鈉、菌物和腐植 酸均是生物材料，非常環保。
本發明是國家林業局"948"項目"高效紅樹林濕地PGPB菌劑 研制與應用技術的引進"的研究成果，歷時3年，對紅樹林固氮菌和 解磷菌的多次分離和篩選試驗，以及與不同設備加工單位聯系協商和 改進，并對微膠囊的制備方法進行了多批次的比較試驗，掌握了紅樹 林專用菌肥母菌的分離技術、微膠囊制劑制備工藝和使用方法。
微膠囊技術，它采用成膜材料將一些液體或固體物質包埋封存在 一種微型膠囊內而成為固體微粒產品，在需要時再將被包埋的內容物 釋放出來的技術。形成微膠囊的物質由于與外界環境相隔離，可免受 環境的影響，從而保持穩定，而在適當條件下，被包封物質又可釋放 出來。所以，近年來微膠囊技術研究發展迅速，微膠囊技術已經廣泛 應用于食品、化工、肥料、飼料、醫藥和農藥各個行業領域[。但至 今為止，生物菌肥微膠囊制劑的規模化生產及應用仍未見報道。因此， 近年來我們開展了紅樹林促生菌'(PGPB)的微膠囊劑型及其制備工 藝的研究。
本研究采用銳孔-凝固液法進行微膠囊的制備，這是一種將化學 法和物理機械法相結合的一種微膠囊方法。該法原理是以可溶性聚合 物為壁材，將聚合物配制成溶液，以此溶液包裹芯材并呈球狀液滴進 入凝固浴中，使聚合物沉淀或交聯固化成為壁膜而制得微膠囊。鈣離 子與可溶性海藻酸鈉反應生成的海藻酸鈉凝膠因凝膠條件溫和、固定 化過程簡單、生物相溶性好等優點，已被廣泛應用于藥物緩釋與生物 醫學工程等領域[]。本法采用的壁材為海藻酸鈉，芯材為紅樹林促生 菌(PGPB)，凝固浴為氯化鈣溶液。根據該法的原理，我們研制一種 壓力制作微膠囊裝置進行機械化制膠。該膠囊制作設備簡單，操作簡 便，不需特殊培訓，操作者就很快掌握操作方法。該裝置的關鍵問題 是噴槍與菌膠液瓶的連接，以及噴槍的噴嘴的孔徑大小。該設備可以 配套不同孔徑的噴槍，以滿足不向膠囊大小的需求。該菌肥微膠囊制
劑分為干膠囊和濕膠囊兩種，干膠囊體積小、易于儲存，室溫下長期 貯存(至少3個月時間)仍然保持較高的活力和存活率，產品質量非 常穩定，若冷藏(4'C)貯存期更長(幾年)；濕膠囊必須冷藏(4'C) 且不宜超過3個月，在室溫下不宜超過10天，否則發生降解，造成 產品不穩定。該菌肥應用后，在土壤中緩慢釋放出菌物， 一個月內整 個膠囊完全生物降解，膠囊的制作原料海藻酸鈉、菌物和腐植酸均是 生物材料，非常環保。
權利要求
1、紅樹林專用菌肥微膠囊制劑，其特征是1)由帶有紅樹林促生固氮菌和解磷菌的可降解性微粒狀膠囊構成；2)紅樹林促生固氮菌選擇經過改良的固氮菌選擇性無氮源OAB培養基培養、解磷菌選擇經過改良的溶磷菌選擇性培養基SRSM培養，再經過紅樹林幼苗接種試驗證實具有明顯促進生長效果的菌種；3)可降解性微粒狀膠囊由壁材原液、芯材原液、硬化劑和固化液制成；所述壁材原液由海藻酸鈉溶液構成，芯材原液由含紅樹林促生固氮菌和解磷菌的菌懸浮液構成，硬化劑由腐植酸超細粉構成，固化液由氯化鈣溶液構成。
2、 根據權利要求1所述的紅樹林專用菌肥微膠囊制劑，其特征 是采用2.5°/。海藻酸鈉溶液作為壁材原液，10110^cfu，l"菌懸浮 液作為芯材原液，250mg L—1腐植酸超細粉作為硬化劑，1.5~2.0% 氯化鈣溶液作為固化液。
3、 紅樹林專用菌肥微膠囊制劑的制備方法，其特征在于包括如 下步驟 '1) 采集、篩選和培養紅樹林促生固氮菌和解磷菌，并通過紅樹 林幼苗接種試驗，篩選出對紅樹林植物有明顯促進生長效果的固氮菌 和解磷菌菌株；2) 制備微膠囊制劑首先準備制膠材料，采用海藻酸鈉溶液作為壁材原液、帶有紅樹林促生固氮菌和解磷菌的菌懸浮液作為芯材原液、腐植酸超細粉作為硬化劑、氯化鈣溶液作為固化液；然后制備微 膠囊制劑，將芯材原液與壁材原液按比例進行混合，再混入硬化劑， 在搖床震蕩1-2小時后，獲得菌膠懸浮液，然后把菌膠懸浮液裝入膠 液瓶，利用制備裝置的噴嘴形成微液滴噴射出來并落入裝有固化液 的托盆里，托盆放在小搖床上低速旋轉震蕩，膠液落入固化液即形成 球狀或微粒狀膠囊；3) 儲存菌肥微膠囊制劑形成的微膠囊停留在固化液1個小時 后，用潔凈的尼龍布過濾，并用無菌水沖洗2~3次后，收集在容器里 加0.85%無菌生理鹽水剛好淹過膠囊面，在4"C溫度下以濕劑儲存； 或者將濕膠囊平鋪薄層于鋼絲網架上的尼龍布上，37。C下恒溫干燥， 然后在室溫下置于密閉容器儲藏。
4、 根據權利要求3所述的紅樹林專用菌肥微膠囊制劑的制備方法，其特征在于紅樹林促生固氮菌的采集、分離和常規培養，采用 改良的固氮菌選擇性無氮源培養基OAB，該培養基為半固體、固體 或液體。
5、 根據權利要求3所述的紅樹林專用菌肥微膠囊制劑的制備方 法，其特征在于紅樹林促生解磷菌的采集、分離和常規培養均采用 改良的溶磷菌選擇性培養基SRSM，包括固體和液體培養基。
6、 根據權利要求3所述的紅樹林專用菌肥微膠囊制劑的制備方 法，其特征在于促生固氮菌和解磷菌菌株，在3(H2'C、 150rpm條件下用營養肉湯培養基進行擴大培養。
7、 根據權利要求3所述的紅樹林專用菌肥微膠囊制劑的制備方 法，其特征在于制備微膠囊制劑時，芯材原液與壁材原液按1: 2 的比例進行混合；膠液落入固化液所形成球狀或微粒狀膠囊，必須停 留在固化液里至少1小時以使其完全固化；噴槍的壓力保持在 10-15PSI，氯化鈣溶液的濃度》1%。
8、 制備紅樹林專用菌肥微膠囊制劑的專用設備，其特征是包括 空壓機(1)、空氣過濾器(2)、細菌過濾器(3)、顆粒噴槍(4)、膠 液瓶(5)、振蕩器(7)和過濾器(8);空壓機(1)的輸出端通過空 氣過濾器(2)、細菌過濾器(3)連接顆粒噴槍(4)的氣體輸入端， 顆粒噴槍(4)設有液體輸入端和顆粒噴嘴(6)，所述液體輸入端與 膠液瓶(5)瓶口密封連接，顆粒噴嘴(6)對接振蕩器(7)的輸入 口，振蕩器(7)通過過濾器(8)輸出微粒狀濕膠囊。
9、 根據權利要求8所述的制備紅樹林專用菌肥微膠囊制劑的專 用設備，其特征是顆粒噴槍(4)的噴嘴孔徑為220pm。
全文摘要
本發明涉及紅樹林專用菌肥微膠囊制劑，其特征是1)由于帶有紅樹林促生固氮菌和解磷菌的可降解性微粒狀膠囊構成；2)紅樹林促生固氮菌經過OAB培養基培養、解磷菌經過溶磷菌選擇性培養基SRSM培養的菌種；3)可降解性微粒狀膠囊由壁材原液、芯材原液、硬化劑和固化液制成；制備方法的特征是1)采集、篩選和培養紅樹林促生固氮菌和解磷菌，2)制備微膠囊制劑；3)儲存菌肥微膠囊制劑；專用設備的結構特點是包括空壓機(1)、空氣過濾器(2)、細菌過濾器(3)、顆粒噴槍(4)、膠液瓶(5)、振蕩器(7)和過濾器(8)；本發明具有工藝簡單、操作方便、產品質量穩定、貨架期長、儲藏和運輸方便的有益效果。
文檔編號C05F11/08GK101381250SQ20081019919
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月16日 優先權日2008年10月16日
發明者何雪香, 廖寶文, 玫 李, 偉 管, 陳玉軍 申請人:中國林業科學研究院熱帶林業研究所