一种用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂及其制备方法

一种用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂及其制备方法本发明涉及一种非水性微生物包膜剂及其制备方法，尤其涉及一种用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂及其制备方法，属于微生物制剂和肥料生产技术领域。背景技术近几十年来，化学肥料的广泛应用极大地提高了粮食生产的产量和效率，使其成为农作物增产和丰收的重要生产资料。普通化肥在施用过程中，由于存在着挥发，淋洗以及渗透等过程，造成肥效的损失和资源的巨大浪费。据研究表明，施入土壤中的化学氮肥约有1/3进入大气圈，其中的N2O破坏臭氧层产生温室效应；约有1/3的肥料经土壤淋洗进入水圈，导致水资源的富营养化。因此，农田长期偏施大量化学肥料会带来一系列不容忽视的问题。主要表现为土壤结构和性质变劣，养分组成失衡，微生态紊乱，从而导致肥料利用率低，农产品质量下降等问题。近年来，越来越多的科学研究和应用实例表明，向土壤中添加特定的复合微生物制剂，可以能够固定大气中的氮，溶解土壤中固定态矿质元素，增加养分效力，制造和协助农作物的营养吸收；而且微生物能够改善土壤结构和性质，疏松土壤防止板结，缓解土壤生态环境的恶化；同时，通过对于土壤微生态结构的优化，又可以抑制植物病原菌的活动，增强作物的抗病能力。因此，制备经济高效的含有活性微生物的复合型肥料对于现代农业的可持续发展具有重要意义。现有的微生物复合肥料的制备工艺中，大多采用造粒过程中添加菌剂的工艺，高温处理会导致大量有益微生物死亡，大大降低肥料入土后的效力；并且肥料施用后，菌剂效用时间短，重复性和稳定性较差。另外，还有报道将微生物菌剂混入缓控释包膜材料中制备生物包膜肥料，但其主要存在着活性菌添加困难、包膜材料对于微生物存在抑制作用以及工艺复杂并难以达到最终产品的质量要求等问题。例如，以无机物为包膜剂的控释肥料(例如涂硫尿素)制备时，需要将包膜材料加热到熔融状态，使得活性菌剂无法添加；以有机物为包膜剂的控释肥料制备时，需要将高分子材料溶解在有机溶剂中制成稀溶液，然后进行涂覆和聚合成膜，这一过程中，大量的有机溶剂对于微生物细胞具有极强的杀伤作用，无法进行菌剂的添加；以水性聚合物为包膜剂的控释肥料制备时，虽然可以部分实现活性菌剂的添加，但是对于很多肥料品种尤其是复混肥，受到产品含水量小于2%和无法后续烘干的限制，使得生产工艺十分复杂，成本较高，并且无法制备含有高浓度活性微生物的包膜肥料。基于此，研发用于制备活性微生物复合肥料的微生物包膜剂对制备高效经济的复合型肥料具有重要意义，是肥料生产中需要解决的重要课题。发明内容针对现有技术的不足，本发明主要解决的问题是提供一种用于制备高效微生物复合肥料的微生物包膜剂及其制备方法。利用本发明所述非水性微生物包膜制剂和无水包膜设备和工艺，可有效地克服现有技术的弊端，达到高效而经济的制备微生物包膜肥料的目的。本发明所述用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂，由固化剂、油脂、表面活性剂和微生物培养物配比制成，其特征在于所述固化剂为碳原子数是1060、熔点范围在30°C-65°C、密度范围在0.7I.2g/Cm3的高级烷烃混合物，其含量以重量百分比计占包膜剂总质量的5-15%;所述油脂为动物油脂、植物油脂或石油提取物、或其任意重量比例的混合物，其含量以重量百分比计占包膜剂总质量的35-75%;所述表面活性剂为常规非离子型表面活性剂、或它们任意重量比例的混合物，其含量以重量百分比计占包膜剂总质量的3-6%;所述微生物培养物为芽孢杆菌、固氮菌、放线菌、酵母菌或丝状真菌的培养物，或其任意重量比例的混合物，其中微生物培养物浓度为100亿个菌-5000亿个菌/克，其含量以重量百分比计占包膜剂总质量的10-55%。上述用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂中所述固化剂优选固体石蜡、微晶石蜡、地蜡、石油脂、褐煤蜡或聚乙烯蜡，其含量以重量百分比计占包膜剂总质量的6-11%。上述用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂中所述油脂优选猪油、植物调和油、棕榈油、煤焦油或液体石蜡，其含量以重量百分比计占包膜剂总质量的50-53%。上述用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂中所述表面活性剂优选聚乙二醇、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪胺或聚氧乙烯胺，其含量以重量百分比计占包膜剂总质量的3.5-4.5%。上述用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂中所述微生物培养物优选芽孢杆菌、固氮菌、放线菌、酵母菌或丝状真菌形成的营养细胞、休眠体细胞、芽孢或者孢子、或其任意重量比例的混合物，其含量以重量百分比计占包膜剂总质量的35-40%。本发明所述用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂的制备方法，步骤是按组分比例分别将固化剂、油脂、表面活性剂加入加热桶，以10-25转/分钟的速度勻速搅拌并加热升温至40-80°C,使物料融化成液态,稳定O.5-6小时后向桶中加入组分比例量的微生物培养物，继续保温并搅拌5-10分钟，使其充分混匀，得到用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂。其中上述融化处理的温度优选55-80°C，加入微生物培养物并继续保温的温度优选45-60°C。本发明提供的用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂是非水性微生物包膜制齐U，在不增加水分含量的情况下，可以实现向任何颗粒状肥料中高浓度添加活性微生物细胞并实施包膜。尤其解决了复混肥料在含水量小于2%的质控条件下无法添加活性微生物的问题，并有效提升了微生物包膜肥料的有益微生物的细胞数量。本发明利用所述微生物包膜剂并结合无水包膜设备及工艺实现了活性微生物添加和肥料包膜的目的，解决了微生物肥料和大量元素肥料一次性施肥的难题；既确保了添加微生物的活性，又在很大程度上缓解了肥料板结、颗粒表面美观以及肥效持续时间短等问题；显著提高了肥料利用率，大大降低了施肥成本，实现了高效而经济的微生物包膜肥料制备，对于环境友好型肥料的发展有巨大的社会意义。附图说明图I本发明提供的非水性微生物包膜设备示意图其中I立式电机2.2KW，2不锈钢搅拌桨，3夹套或加热管接口，4物料入口，5物料出口。具体实施例方式下面通过式实例来进一步阐明本发明，但所述实施例仅在于说明本发明而绝不限制本发明。为应用本发明所述用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂，本发明实施例提供了一种用于非水性微生物包膜工艺的包膜设备(见图I)，该设备专门针对颗粒状肥料进行无水包膜。所述包膜设备包括包膜滚桶、添加装置和加热桶三个部分。包膜滚桶的直径和长度可根据肥料设备设计产能和菌体添加量不同可以调节。优选地，以5万吨年产能为单位，一个产能单位的包膜滚桶直径为I.2-1.8米，长度为5-10米，包膜后的肥料在滚筒内翻滚的时间优选为2-5分钟。添加装置根据包膜剂的粘度不同可以为喷雾式或是自然流淌式中的一种，在加热桶外安装自吸泵与添加装置进行管路连接，管路直径优选2-10厘米，采用材质优选金属或高强度塑料，包膜剂添加喷头设计在包膜滚筒进口端，优选距进口端20-40厘米处。加热桶根据肥料设备不同可以选择采用电加热或是蒸汽加热的一种，加热形式可以选择加热油间接加热或加热管直接加热中的一种，其体积优选为O.8-3立方米，材质为金属或搪瓷材料。上述包膜设备可实现将本发明所述用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂包裹于任何颗粒状肥料的表面，例如氮肥尿素、磷肥磷酸铵、钾肥硫酸钾，任意氮磷钾比例的复合肥料、复混肥料，各种缓控释肥料及微量元素肥料，也可以是有机质肥料。实施例I：以生产一批100吨、含2亿/克高活性枯草芽孢杆菌的无水包膜生物有机肥为例，包膜剂约占肥料颗粒重量的1%。制造办法为1、将530公斤猪油，100公斤固体石蜡和40公斤脂肪胺加入加热桶；2、以20转/分钟的速度匀速搅拌并加热升温至60°C，使物料融化成液态；3、稳定I小时后向桶中加入浓度为600亿/克的枯草芽孢杆菌菌粉330公斤；4、同时打开搅拌桨以17rpm速度搅拌，继续保持60°C温度，搅拌10分钟使其充分混匀；以上步骤得到用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂。5、然后打开包膜设备中与底部包膜剂出口相连的自吸泵，以约100公斤/小时的速度将混匀的包膜剂喷洒进直径I.5米，长度8米的包膜滚桶中，包膜滚动转速控制在13转/分钟。6、同时将所选择采用的有机肥料充分筛分混匀，经高温烘干，滚筒造粒后经提升机提升进入包膜滚筒与含菌包膜剂充分接触。7、由包膜滚筒滚出的已包膜肥料颗粒经输送皮带送至包装机进行包装，得到含2亿/克高活性枯草芽孢杆菌的无水包膜生物有机肥成品。对产品进行常规质量检查，包括总养分、水分、有机质、粒度、PH值和活芽孢菌含量的测定，生成质量报告。实施例2以生产一批150吨、含I亿/克高活性绿色木霉的无水包膜微生物有机无机复合肥为例，包膜剂约占肥料颗粒重量的1%。1、将840公斤液体石腊，105公斤石油脂和55公斤聚乙二醇加入加热桶；2、以17rpm的速度匀速搅拌并加热升温至55°C，使物料融化成液态；3、稳定1.5小时后向桶中加入浓度为300亿/克的绿色木霉孢子粉500公斤；4、同时以17rpm速度搅拌，继续保持55°C温度搅拌5分钟，使其充分混匀，得到用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂。5、打开包膜设备中底部包膜剂出口处自吸泵，以约100公斤/小时的速度将已混匀的含菌包膜剂引入直径1米，长度为10米的包膜滚筒中，滚筒转速控制在15转/分钟。6、同时将所选择的无机、有机复合肥料充分筛分混匀后高温烘干、造粒，经提升机提升进入包膜滚筒与含菌包膜剂充分接触。7、由包膜滚筒出口端收集包膜颗粒，经输送皮带送至包装机进行包装，得到含I亿/克高活性绿色木霉的无水包膜微生物有机无机复合肥成品。对产品进行常规质量检查，包括N、P、K含量、有机质含量、水分、粒度、PH值和活孢子粉浓度测定，生成质量报告。实施例3以生产一批200吨、含5000万/克高活性固氮根瘤菌的无水包膜微生物有机肥为例，包膜剂约占肥料颗粒重量的1%。1、将1290公斤棕榈油，140公斤微晶石蜡和70公斤聚氧乙烯胺加入加热桶；2、以15rpm的速度勻速搅拌并加热升温至50°C,使物料融化成液态,稳定2小时；3、向桶中加入500公斤含有200亿/克固氮根瘤菌的菌粉，同时以15rpm速度搅拌，继续保持45-50°C温度搅拌10分钟，使其充分混匀，得到用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂。4、打开包膜设备中底部包膜剂出口处与管路相连的自吸泵，以约100公斤/小时的速度将已混匀的含菌包膜剂喷洒进直径I.8米，长度为5米的包膜滚筒中，滚筒转速控制在10转/分钟。5、同时将有机肥原料经充分筛分混匀，高温烘干至规定含水量，滚筒造粒后经提升机提升进入包膜滚筒与含菌包膜剂充分接触。6、由包膜滚筒出口端收集已包膜颗粒，经输送带送至包装机包装，获得含5000万/克高活性固氮根瘤菌的无水包膜微生物有机肥成品。7、随后对所生产高活性固氮根瘤菌微生物有机肥进行常规质量检查，包括总养分、水分、有机质、粒度、PH值和活根瘤菌含量的测定，生成质量报告。实施例4以生产一批100吨、含I亿/克生防功能绿色木霉菌的生物有机肥为例，包膜剂约占肥料颗粒重量的1%。1、将480公斤植物调和油，80公斤褐煤蜡和40公斤脂肪酸聚氧乙烯胺加入加热桶；2、以15rpm的速度勻速搅拌并加热升温至60°C,使物料融化成液态；3、稳定1小时后向桶中加入400公斤含有250亿/克生防木霉孢子的菌粉；4、同时以15rpm速度搅拌，继续保持55-60°C温度搅拌10分钟使其充分混匀，得到用于制备微生物复合肥料的微生物包膜剂。5、打开包膜设备中底部包膜剂出口处与管路相连的自吸泵，以约100公斤/小时的速度将已混匀的含菌包膜剂喷洒进直径I.3米，长度为7米的包膜滚筒中，滚筒转速控制在7转/分钟。6、同时将有机肥原料经充分筛分混匀，高温烘干至规定含水量，滚筒造粒后经提升机提升进入包膜滚筒与含菌包膜剂充分接触。由包膜滚筒出口端收集已包膜颗粒，经输送带送至包装机包装，获得含I亿/克生防木霉的无水包膜微生物有机肥成品。7、随后对所生产有机肥进行常规质量检查，包括总养分、水分、有机质、粒度、PH值和活木霉孢子含量的测定，生成质量报告。实施例5以生产一批20