技术领域

本实用新型涉及微生物水溶菌肥生产技术，具体涉及一种高效微生物水溶菌肥的生产装置。

背景技术

目前，中国以占世界7％的耕地养育了占世界22％的人口，其中化肥的使用功不可没。我国既是化肥生产大国，也是使用大国。但是由于长期对化肥的过量和不合理施用，也带来不容忽视的问题：

(1)化肥破坏了土壤团粒结构，导致土壤板结、土壤盐碱地化、土壤肥力下降、土壤退化甚至荒漠化加剧；

(2)在现有技术中，化肥利用率只有40％左右，60％的化肥随雨水淋溶汇入了地下水或流入湖泊，导致水体富营养和水域功能退化。

“化学农业”几乎走到了尽头，传统农业向生态农业转化越来越快，生态农业的出现催生了微生物肥料的开发与应用。微生物肥料无毒无害、不污染环境，可通过微生物的生命代谢活动，增加土壤中的氮素或有效磷、钾的含量，或可调节作物激素物质水平，或抑制植物病原菌的活动，从而提高土壤肥力，改善作物营养条件和生长环境，提高作物产量。通过微生物肥料的使用可以减少化学肥料的使用量，从而有效缓解土壤生态环境的恶化。枯草芽孢杆菌属于微生物肥料制备的一种原料，其详细介绍如下：

枯草芽孢杆菌在土壤中的应用

1、生防机制

对植物病菌的作用机制和方式是多样的，主要包括竞争作用、抗生作用、溶菌作用和促进植物生长等几个方面。

(1)竞争作用

竞争方式：主要包括营养竞争和位点竞争。

营养和空间位点的竞争是指存在于同一微小生物环境中的两个或两个以上微生物之间争夺这一环境内的空间、营养、氧气等的现象枯草芽抱杆菌具有较强的竞争和定殖能力，从而抢占病原菌的侵染位点，消耗其周围养分，阻止和干扰病原。

枯草芽孢杆菌特点

①绿色环保——对人畜微毒、对环境无污染、对作物安全(本剂虽属细菌活体杀菌剂，但不会侵染作物引起病害，亦不会对作物产生药害)。

②高效广谱——对水稻稻瘟病，西瓜、黄瓜、草莓、番茄等多种作物白粉病、灰霉病，马铃薯晚疫病，大豆、油菜菌核病，瓜类、谷物、三七等作物根腐病等多种真菌性病害具有优良防效。

③增产提质——枯草芽孢杆菌还能够分泌促进作物生长的活性物质，使植株叶片浓绿肥厚，提高作物免疫力，增产提质效果显著，发酵过程中产生多种氨基酸，对作物有生长调节的作用。

枯草芽孢杆菌防治机理

通过生物间争夺氧气、营养物质及竞争排它性，形成局部生物优势种群，防止其它菌侵入；同时争夺周围菌的营养，抑制病原菌生长―起到疫苗的作用。枯草芽孢杆菌吸附于病原菌的菌丝上，随着菌丝生长而生长，从而消耗病原菌的营养，使病原菌菌丝发生断裂、解体、细胞质消解，使病原菌失去进一步侵染能力―起到寄生作用。枯草芽孢杆菌生长过程中能产生细菌素(枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌素)、有机酸、天然脂肽类化菌对植物叶面和其他器官的侵染，起到防病抑菌的作用。

(2)抗生作用

抗生作用是指拈抗微生物通过产生代谢产物在低浓度下就能够对病原微生物的生长和代谢产生抑制作用，从而来影响病原微生物的生存和活动。近半个世纪以来，人们从枯草芽孢杆菌不同菌株的代谢产物中分离纯化了多种有效的抗菌物质。

(3)溶菌作用

枯草芽孢杆菌的溶菌作用主要表现在是通过吸附在病原菌的菌丝上，并随着菌丝生长而生长，而后产生溶菌物质造成原生质泄露使得菌丝体断裂；或者是产生抗菌物质通过溶解病原菌孢子的细胞壁或细胞膜，致使细胞壁穿孔、畸形等现象从而抑制孢子萌发。

(4)诱导植物产生抗性及促进植物生长

诱导植物产生抗性作用是指枯草芽孢杆菌不但能够抑制植物病原菌，而且还能够诱发植物自身抗病机制从而增强植物的抗病性能的作用。枯草芽孢杆菌能够产生类似细胞分裂素、植物生长激素的物质，促进植物的生长使植物抵抗病原菌的侵害。枯草芽孢杆菌大量应用于生物肥料。当作用于作物或土壤时，能够在作物根际或体内定殖，并起到特定肥料效应。目前，微生物肥料在培肥地力，提高化肥利用率，抑制农作物对硝态氮、重金属、农药的吸收，净化和修复土壤，降低农作物病害发生，促进农作物秸秆和城市垃圾的腐熟利用，保护环境。以及提高农作物产品品质和食品安全等方面表现出了不可替代的作用。

2、枯草芽孢杆菌应用于土壤

(1)枯草芽孢杆菌对土壤中的菲与苯并芘的吸附及生物降解功能

土壤与其相连的水环境称为土壤-水环境系统，其中存在着大量的土壤固有微生物，并在表面存在生物膜，因为生物膜形成了隔离层，有机污染物在接触到支撑生物膜的固体基底之前，必须首先到达并且穿过这个隔离层，这样就强烈地改变矿物颗粒或基底的吸附行为，对吸附作用有重要的影响。近年的研究表明，由于受污染影响，导致土壤中含有多环芳烃(PAHs)，沉积物中PAHs主要为原油污染以及工业或民用煤不完全燃烧所致。

(2)枯草芽孢杆菌对土壤微生物的呼吸强度的影响

土壤呼吸强度作为土壤生物活性指标之一，能够在一定程度上反应土壤营养物的转化和供应能力，其呼吸速率变化及变化方向也反应了生态系统对胁迫的敏感程度和响应模式，是环境安全评价的一项重要指标，当土壤受到外来污染物污染时，微生物为了维持生存可能需要更多的能量，而使土壤微生物的代谢活性发生不同程度的响应。研究表明各质量分数处理的枯草芽孢杆菌均表现为对土壤呼吸作用的刺激效应，并且土壤中枯草芽孢杆菌质量分数越大，对土壤呼吸强度的刺激作用越大，即刺激强度和施药质量分数呈正相关。

(3)枯草芽孢杆菌对土壤脲酶活性的影响

应用土壤酶作为监测指标，评价农药的生态毒理效应已成为环境科学领域的研究热点之一。而脲酶属于土壤中研究得比较深入的一种水解酶类，是惟一对尿素在土壤中转化及尿素利用率有重大影响的酶。尿素施人土壤后.在脲酶的催化作用下，迅速分解成二氧化碳和氨，所以土壤脲酶活性的降低，不仅可使尿素水解减缓，令其水解产物更多地被土壤吸附而有效减少尿素水解产物氨的挥发损失，也可能相应减少水解产物NH硝化作用潜势。研究表明所有处理用枯草芽孢杆菌处理过的土壤对土壤脲酶均表现出刺激效应。其中最高质量分数处理(3200mg/kg干土)在第28天脲酶活性上升到最高，刺激率达到101.07％。枯草芽孢杆菌对脲酶刺激的机理，可能是由于微生物农药的加人为微生物的生长提供了碳源和营养，从而使产生该种酶的微生物数量增长，活性增强，因而土壤中脲酶的活性也相应增强。

(4)盐碱地对植物的危害及枯草芽孢杆菌对盐碱地的改良

危害：①引起植物的生理干旱。过多的可溶性盐类，可提高土壤溶液的渗透压，引起植物的干旱。

②危害植物组织。干旱季节，表土层盐分过量积聚易伤下胚轴。在高pH值下，还会导致OH-对植物的直接毒害。植物组织内盐分过量积聚，会使原生质受害，蛋白质合成受阻，含氮的中间代谢产物积累，造成细胞中毒。

③影响植物正常营养吸收。由于交换性Na+的竞争，使植物对钾、磷和其他营养元素的吸收减少，磷的转移也会受到抑制，从而影响植物的营养状况。

④影响植物的气空开闭。在高浓度盐类作用下，气孔保卫细胞内的淀粉形成受到阻碍，使细胞不能关闭，植物容易干旱枯萎。

土壤内盐分积累的危害：土壤结构黏滞，通气性差，容重高，土温上升，好气性微生物活动差，养分释放慢，渗透系数低，毛细作用强等，导致表层土壤盐渍化进一步加剧，造成土壤冷、硬、板现象。一般说来，当土壤表层或亚表层中的水溶性盐类累积累超过0.1％，或土壤碱化层的碱化度超过5％，就属于盐渍土。

改良：选择耐盐的枯草芽孢杆菌优势菌株，生产出生物有机肥，用于植物生产，在投入成本相同的情况下，植物生长发育良好，产量增加，而且盐碱地土壤理化性状得到改善，土壤微生物数量增多。

现有技术中的微生物菌肥生产装置具有以下缺点：或仪器工作系统复杂，在提高产率时难以同时优化操作工艺，或生产效率低，或培养环境差，不利于生物菌肥的生产。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高效微生物水溶菌肥的生产装置，其操作过程简单、培养微生物菌的环境良好，能显著提高生产效率。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种高效微生物水溶菌肥的生产装置，包括空气压缩机、蒸汽发生器、与蓄水池相连的抽水泵，空气压缩机、蒸汽发生器、抽水泵分别通过带空气管总阀门的空气通道管、带蒸汽管总阀门的蒸汽通道管、抽水管与种子培养罐、一级培养罐、二级培养罐、三级培养罐、四级培养罐相连，且空气通道管、蒸汽通道管与种子培养罐、一级培养罐、二级培养罐、三级培养罐、四级培养罐相连的管路上均设有控制阀门，抽水管与一级培养罐、二级培养罐、三级培养罐、四级培养罐相连的管路上均设有控制阀门，种子培养罐、一级培养罐、二级培养罐、三级培养罐、四级培养罐均设有测温单元及测pH值单元，种子培养罐、一级培养罐、二级培养罐、三级培养罐、四级培养罐依次通过带有控制阀门的管路相连通，四级培养罐设有带控制阀门的放料管。

进一步的，所述种子培养罐、一级培养罐、二级培养罐、三级培养罐、四级培养罐的水平位置依次降低，各培养罐包括内罐体和外罐体且各培养罐的罐盖可拆卸连接在外罐体上。

进一步的，所述抽水管由出水方向依次通过支路管与种子培养罐相连、通过带第一进水阀门的支路管与一级培养罐相连、通过带第二进水阀门的支路管与二级培养罐相连、通过带第三进水阀门的支路管与三级培养罐相连、通过带第四进水阀门的支路管与四级培养罐相连。

进一步的，所述空气通道管上设有止回阀，空气通道管由空气流动方向依次通过带第一空气管阀门的支路管与种子培养罐相连、通过带第二空气管阀门的支路管与一级培养罐相连、通过带第三空气管阀门的支路管与二级培养罐相连、通过带第四空气管阀门的支路管与三级培养罐相连、通过带第五空气管阀门的支路管与四级培养罐相连。

进一步的，所述蒸汽通道管上设有止回阀，蒸汽通道管由蒸汽流动方向依次通过带第一蒸汽管阀门的支路管与种子培养罐相连、通过带第二蒸汽管阀门的支路管与一级培养罐相连、通过带第三蒸汽管阀门的支路管与二级培养罐相连、通过带第四蒸汽管阀门的支路管与三级培养罐相连、通过带第五蒸汽管阀门的支路管与四级培养罐相连。

进一步的，所述种子培养罐下部侧面通过带第一连通管阀门的管路与一级培养罐相连通，一级培养罐下部侧面通过第二连通管阀门的管路与二级培养罐相连通，二级培养罐通过带第三连通管阀门的管路与三级培养罐相连通，三级培养罐通过带第四连通管阀门的管路与四级培养罐相连通。

进一步的，所述测温单元及测pH值单元分别为温度传感器、pH值传感器。

相比现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过蒸汽发生器及蒸汽通道管将蒸汽输送至各种子培养罐、一级培养罐、二级培养罐、三级培养罐、四级培养罐，实现对培养罐内部的高温蒸汽杀菌，避免了杂菌进入影响菌剂质量，保证了菌种的无菌生长环境；通过各培养罐所设的测温单元、测pH值单元能清楚了解到菌剂的实际生长环境，从而方便对各培养罐内的温度、pH值进行实时的合适调整，提高菌种成活率和生长速率；各培养罐通过管路相连可直接对菌剂进行转移，避免了在菌剂转移过程中受到污染，从而提高产品质量；本实用新型整体操作简单，只需对各控制阀门进行控制即可，生产效率较传统的微生物水溶菌肥生产效率提高30-35％。

进一步的，各培养罐水平位置依次能够方便对培养罐内的菌剂进行转移。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图中：1-蓄水池，2-抽水泵，3-抽水管，4-蒸汽发生器，5-空气压缩机，6-空气通道管，7-蒸汽通道管，8-空气管总阀门，9-蒸汽管总阀门，10-第一蒸汽管阀门，11-第一空气管阀门，12-第二空气管阀门，13-第一进水阀门，14-第二蒸汽管阀门，15-第三空气管阀门，16-第二进水阀门，17-第三蒸汽管阀门，18-第四空气管阀门，19-第三进水阀门，20-第四蒸汽管阀门，21-第五蒸汽管阀门，22-第五空气管阀门，23-第四进水阀门，24-四级培养罐，25-放料管，26-第四连通管阀门，27-三级培养罐，28-第三连通管阀门，29-二级培养罐，30-第二连通管阀门，31-一级培养罐，32-第一连通管阀门，33-种子培养罐。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述。

如图1所示，本实用新型的高效微生物水溶菌肥的生产装置，包括水平位置依次降低的种子培养罐33、一级培养罐31、二级培养罐29、三级培养罐27、四级培养罐24，各培养罐包括内罐体和外罐体且各培养罐的罐盖可拆卸连接在外罐体上，种子培养罐33下部侧面通过带第一连通管阀门32的管路与一级培养罐31相连通，一级培养罐31下部侧面通过第二连通管阀门30的管路与二级培养罐29相连通，二级培养罐29下部侧面通过带第三连通管阀门28的管路与三级培养罐27相连通，三级培养罐27下部侧面通过带第四连通管阀门26的管路与四级培养罐24相连通，四级培养罐24下部侧面设有带控制阀门的放料管25，种子培养罐33、一级培养罐31、二级培养罐29、三级培养罐27、四级培养罐24均设有测温单元及测pH值单元，本实施例中的测温单元及测pH值单元分别选择为温度传感器、pH值传感器。

种子培养罐33周围设有蓄水池1，蓄水池1连有抽水泵2，抽水泵2出水口连有抽水管且出水口处还可设置过滤装置，抽水泵2通过抽水管3与种子培养罐33、一级培养罐31、二级培养罐29、三级培养罐27、四级培养罐24相连，具体为：抽水管3由出水方向依次通过支路管与种子培养罐33相连、通过带第一进水阀门13的支路管与一级培养罐31相连、通过带第二进水阀门16的支路管与二级培养罐29相连、通过带第三进水阀门19的支路管与三级培养罐27相连、通过带第四进水阀门23的支路管与四级培养罐24相连。

种子培养罐33周围还设有空气压缩机5，空气压缩机5可放置于支架上高于蓄水池1设置，空气压缩机5通过带空气管总阀门8的空气通道管6与种子培养罐33、一级培养罐31、二级培养罐29、三级培养罐27、四级培养罐24相连，具体为：空气通道管6上设有止回阀，空气通道管6由空气流动方向依次通过带第一空气管阀门11的支路管与种子培养罐33相连、通过带第二空气管阀门12的支路管与一级培养罐31相连、通过带第三空气管阀门15的支路管与二级培养罐29相连、通过带第四空气管阀门18的支路管与三级培养罐27相连、通过带第五空气管阀门22的支路管与四级培养罐24相连。

种子培养罐33周围还设有蒸汽发生器4，蒸汽发生器4可放置于支架上高于蓄水池1设置，蒸汽发生器4通过带蒸汽管总阀门9的蒸汽通道管7与种子培养罐33、一级培养罐31、二级培养罐29、三级培养罐27、四级培养罐24相连，具体为：蒸汽通道管7上设有止回阀，蒸汽通道管7由蒸汽流动方向依次通过带第一蒸汽管阀门10的支路管与种子培养罐33相连、通过带第二蒸汽管阀门14的支路管与一级培养罐31相连、通过带第三蒸汽管阀门17的支路管与二级培养罐29相连、通过带第四蒸汽管阀门20的支路管与三级培养罐27相连、通过带第五蒸汽管阀门21的支路管与四级培养罐24相连。

本实用新型中，各管路主路为横向设置，各管路支路为竖向设置。

本实用新型的实际应用及工作原理：

(1)、对各培养罐灭菌，打开蒸汽发生器4及蒸汽管总阀门9、第一蒸汽管阀门10、第二蒸汽管阀门14、第三蒸汽管阀门17、第四蒸汽管阀门20、第五蒸汽管阀门21，蒸汽从蒸汽发生器4的出气口喷出，经过蒸汽通道管7进入种子培养罐33、一级培养罐31、二级培养罐29、三级培养罐27、四级培养罐24，维持气压在0.103MPa～0.168MPa之间，维持蒸汽温度在121℃～125℃之间，在0.5h～1h后关闭蒸汽发生器4，在灭菌处理完之后，关闭蒸汽管总阀门9、第一蒸汽管阀门10、第二蒸汽管阀门14、第三蒸汽管阀门17、第四蒸汽管阀门20、第五蒸汽管阀门21；

(2)、将种子培养基(液)加入到种子培养罐33里面，加物料体积占种子培养罐33体积的50％～75％，加完之后调节种子培养罐33内部的pH，即关闭第一进水阀门13、第二进水阀门16、第三进水阀门19、第四进水阀门23，打开抽水泵2使水流向种子培养罐33，控制加水量将种子培养罐33内pH控制在6.5～7.5；

(3)、再次打开蒸汽发生器4及蒸汽管总阀门9、第一蒸汽管阀门10、第二蒸汽管阀门14、第三蒸汽管阀门17、第四蒸汽管阀门20、第五蒸汽管阀门21对各罐体进行灭菌，灭菌完成后，对种子培养罐33降温处理，在其温度达到25℃～35℃时，将菌种加入到种子培养罐33中，菌种加入量为物料量的0.5％～5％；

(4)、打开空气压缩机5、空气管总阀门8、第一空气管阀门11，灭菌空气从空气通道管6进入种子培养罐33，使种子培养罐33内的菌剂发酵24～36h后，进行镜检，观察菌体的形态、密度和芽孢形成率是否大于等于80％；

(5)、菌种培养良好后，打开第一连通管阀门32，将种子培养基(液)从种子培养罐33导入一级培养罐31，接下来向一级培养罐31中加入消泡剂和发酵罐培养基，体积占一级培养罐31的50％～75％，并通过抽水管3加水控制pH在6.5～7.5左右，在常温常压下发酵24h～36h后，进行扩培，打开第二连通管阀门30，将一级培养罐31内的培养基(液)导入二级培养罐29，导入后关闭第二连通管阀门30，通过抽水管3加水控制pH在6.5～7.5左右，在常温常压下发酵24h～36h后，打开第三连通管阀门28将培养基(液)导入三级培养罐27，然后关闭第三连通管阀门28，继续通过抽水管3加水控制pH在6.5～7.5左右，在常温常压下发酵24h～36h，打开第四连通管阀门26，将培养基(液)导入四级培养罐24，然后第四连通管阀门26，继续通过抽水管3加水控制pH在6.5～7.5左右，常温常压下发酵24h～36h，最后打开放料管25，将培养基(液)从放料管25导出。