用于植物和土壤的生物营养组合物的高效制造方法技术

本发明专利技术公开了从动物粪肥制造用于植物和土壤的生物营养组合物例如液体生物刺激物和乳化或固体生物肥料的方法。所述方法包括向水性动物废料浆液递送纯氧或富氧空气，并且还包括对所述水性动物废料浆液进行自热嗜热好氧生物反应。所述方法也可以包括在ATAB后将消化或分解的动物废料组合物分离成实质性液体组分和实质性固体组分的分离步骤，每种所述组分能够被进一步加工以分别生产生物刺激物和生物肥料。还公开了适合用作生物刺激物或生物肥料的组合物。料的组合物。料的组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于植物和土壤的生物营养组合物的高效制造方法
[0001]与相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年1月24日提交的美国临时申请号62/965,320的利益，所述临时申请的全部内容通过参考并入本文。


[0003]本专利技术总的来说涉及可用于促进植物生长和健康土壤结构的肥料和组合物。具体来说，公开了制造此类生物有机肥料和组合物的方法。

技术介绍

[0004]在农业中使用两种主要类别的作物投入品：肥料和杀虫剂。肥料通常被描述为被添加以便提供植物生长必需的一种或多种营养物的天然或合成起源的任何有机或无机材料。肥料以不同比例提供植物生长所需或对植物生长有益的宏量营养物、中量营养物和微量营养物。
[0005]在上个世纪，合成肥料和杀虫剂在农业中被广泛使用。现在已充分认识到合成肥料的使用对土壤的生物学特性造成不利影响，降低了其支持植物生产力的能力。此外，正逐渐认识到这些化学品对环境和人类的不利影响(参见例如Weisenberger,D.D.，1993，“农用化学品的使用对人类健康的影响”(Human Health Effects of Agrichemical Use)，Hum.Pathol.24(6):571
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576)。另外，大量研究已显示，随着土壤碳的降低，需要显著增加的化学肥料才能维持产量，同时估计仍有67％的种子潜力未实现(参见例如Mulvaney R.L.等，2009,J.Environ.Qual.38(6):2295
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2314；Tollenaar,M.,1985,与最大产量玉米相关的生理学、生物化学和化学会议论文集(Proceedings of the Conference on Physiology,Biochemistry and Chemistry Associated with Maximum Yield Corn),农艺研究基金会和钾肥和磷酸盐研究所(Foundation for Agronomic Research and Potash and Phosphate Institute).St.Louis,MO,11
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12；NASS Crop Production 2017Summary(U.S.D.A.2018))。因此，认识到合成肥料和杀虫剂对土壤生态的通常有害的影响，这为扩大人们对包括使用天然和/或生物起源的肥料、土壤刺激物和杀虫剂在内的可持续和可再生作物生产的兴趣提供了动力。因此，在有机和常规农业领域两者中，对改善农业和作物保护的需求是显而易见的，并突出了对生物处理的需求，所述生物处理可以替代或补充常规合成肥料，或者可以与常规化学除草剂/杀虫剂相组合使用以最大化作物产量并同时维持土壤完整性。
[0006]被考虑作为合成肥料的替代物和/或增补剂用于农业产业的一类材料是农业生物制剂，例如生物刺激物、生物肥料和生物杀虫剂。在农业产业中，生物肥料和生物刺激物用于通过固氮、解磷和通过合成生长促进物质的植物生长刺激的自然过程，向植物和土壤中添加营养物。可以预期生物肥料减少化学肥料和杀虫剂的使用，并且在常规农业中与杀虫剂组合使用以降低例如化学品诱导的对植物本身的胁迫。生物肥料中的微生物恢复土壤的自然营养物循环以提高植物对营养物的利用度并建立土壤有机质。通过使用生物肥料可以
生长出健康的植物，同时增强土壤的可持续性和健康。另外，被称为植物促生根际细菌(PGPR)的某些微生物通过经微生物及其副产物提供有机营养物，在富集土壤肥力和满足植物营养物需求方面极为有利。
[0007]除了对土壤和根际提供益处之外，PGPR可以以直接或间接的方式影响植物。例如，它们可以通过向植物提供营养物和激素而直接提高植物生长。已被发现增强植物生长的细菌的实例包括某些嗜温菌和嗜热菌，包括例如芽孢杆菌属(Bacillus)、脲芽孢杆菌属(Ureibacillus)、地芽孢杆菌属(Geobacillus)、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)和类芽孢杆菌属(Paenibacillus)的嗜热成员，已知它们都在家禽粪肥堆肥中普遍存在。据报道对植物生长有益的嗜温菌包括属于芽孢杆菌属、沙雷氏菌属(Serratia)、固氮菌属(Azotobacter)、赖氨酸芽孢杆菌属(Lysinibacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas)的嗜温菌。
[0008]PGPR还能够通过微生物拮抗作用来控制病原细菌的数量，这通过与病原体竞争营养物、产生抗生素以及产生抗真菌代谢物来实现。除了拮抗作用之外，某些细菌
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植物相互作用可以诱导一些机制，使植物可以更好地防御病原细菌、真菌和病毒。一种机制被称为诱导性系统抵抗(ISR)，而另一种机制被称为系统获得性抗性(SAR)(参见例如Vallad,G.E.和R.M.Goodman,2004,Crop Sci.44:1920
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1934)。诱导性细菌在根部触发反应，产生在整个植物中传播的信号，从而导致防御机制的激活，例如植物细胞壁的增强、抗微生物植物抗毒素的产生以及病原体相关蛋白的合成。细菌的可以激活ISR或SAR的某些组分或代谢物包括脂多糖(LPS)、鞭毛、水杨酸和铁载体。因此，对于富含营养物和PGPR的生物肥料，仍存在着需求。
[0009]除了含有PGPR之外，生物肥料还可以含有其他类型的细菌、藻类、真菌或这些微生物的组合，并包括固氮微生物(例如固氮菌(Azotobacter)、梭菌(Clostridium)、鱼腥藻(Anabaena)、念珠藻(Nostoc)、根瘤菌(Rhizobium)、满江红鱼腥藻(Anabaena azollae)和固氮螺菌(Azospirillum))、解磷细菌和真菌(例如枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、条纹假单胞菌(Psuedomonas striata)、青霉属菌种(Penicillium sp.)、泡盛曲霉(Aspergillus awamori))、活化磷的真菌(例如球囊霉属菌种(Glomus sp.)、盾巨孢囊霉属菌种(Scutellospora sp.)、蜡蘑属菌种(Laccaria sp.)、豆马勃属菌种(Pisolithus sp.)、牛肝菌属菌种(Boletus sp.)、鹅膏菌属菌种(Amanita sp.)和Pezizella ericae)以及硅酸盐和锌的增溶剂(例如芽孢杆菌属菌种(Bacillus sp))。然而，尽管与常规化学肥料相比生物肥料可能提高植物营养物的利用率并有助于土壤维护，但寻找成本效益高的方式来生产富含适合的有益微生物群体且没有微生物污染和其他污染物，并且可以与现有的施用方法和技术一起使用的生物肥料，仍然是工业上相对未满足的需求。
[0010]生物肥料和生物刺激物组合物的一个具体来源是动物废料。事实上，动物粪肥以及特别是富含营养物和微生物的家禽粪肥，关于其作为生物肥料的适用性一直是广泛研究的主题。通过学术研究和农场试验已充分确立，家禽粪肥可以高成本效益地提供植物生长所需的全部宏量和微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种从动物废料制造生物营养组合物的方法，所述方法包括：(a)将所述动物废料的pH调整到约5至约8，以产生稳定的动物废料组合物；(b)将所述稳定的动物废料组合物的水分含量调整到至少约75重量％，以产生水性动物废料浆液；(c)对所述水性动物废料浆液进行自热嗜热好氧生物反应以产生消化的动物废料组合物，包括(i)向所述水性动物废料浆液递送纯氧或富氧空气，以在第一时间段内将所述水性动物废料浆液维持在适合于嗜热细菌生长的好氧条件下；和(ii)在第二时间段内将所述水性动物废料浆液维持在适合于嗜热细菌生长的温度下；以及(d)对所述消化的动物废料组合物进行至少一个另外的加工步骤，所述另外的加工步骤包括(1)将所述消化的动物废料组合物乳化以产生乳化的组分；或(2)任选地分离所述消化的动物废料组合物的实质性固体组分和实质性液体组分；并且其中在整个所述方法中将所述稳定的动物废料组合物、所述水性动物废料浆液和所述消化的动物废料组合物维持在约5至约8的pH下。2.根据权利要求1所述的方法，其还包括在步骤(c)之前允许所述水性动物废料浆液的组分保持一段时间的接触。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其还包括在步骤(c)之前从所述水性动物废料浆液除去至少一部分无机固体。4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的方法，其还包括在步骤(c)之前降低所述水性动物废料浆液中的有机固体的粒度。5.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其还包括在步骤(b)之后从所述水性动物废料浆液除去至少一部分无机固体和降低所述水性动物废料浆液中的有机固体的粒度的其他步骤。6.根据权利要求3或权利要求5所述的方法，其中所述一部分无机固体通过过滤或液压沙砾去除器从所述水性动物废料浆液中除去。7.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其中降低粒度的步骤包括胶体磨、均质机、浸渍机或分散研磨机。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述降低粒度的步骤包括配置有产生小于约1微米的粒度的定子的胶体磨。9.根据权利要求1
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8中的任一项所述的方法，其中步骤(d)还包括一个或多个另外的加工步骤，所述另外的加工步骤包括(1)将温度调整到低于约40℃，(2)添加稳定剂，或(3)既将温度调整到低于约40℃又添加稳定剂。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述稳定剂是腐殖酸。11.根据权利要求1
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10中的任一项所述的方法，其中所述动物废料是家禽废料。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述家禽废料是鸡废料。13.根据权利要求1
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12中的任一项所述的方法，其中所述第一时间段和所述第二时间段基本上同时发生。14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其还包括在步骤(c)之前，在第三时间段内向所述水性动物废料浆液递送纯氧或富氧空气，以降低水性浆液中的厌氧化合物浓度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述水性动物废料浆液包含至少约1百万分率的残余溶解氧浓度。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述残余溶解氧浓度为至少约2百万分率。17.根据权利要求14
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16中的任一项所述的方法，其中所述厌氧化合物包含硫化氢。18.根据权利要求1
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17中的任一项所述的方法，其中所述纯氧或富氧空气经一个或多个孔眼级在约1微米至约3微米范围内的喷射器通过注入来递送。19.根据权利要求1
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18中的任一项所述的方法，其中在步骤(c)中将所述纯氧或富氧空气以约0.5CFM/10,000加仑至约1.5CFM/10,000加仑的速率注入到所述水性动物废料浆液中。20.根据权利要求1
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19中的任一项所述的方法，其中在步骤(c)之前将所述纯氧或富氧空气以约0.25CFM/10,000加仑至约1.5CFM/10,000加仑的速率注入到所述水性动物废料浆液中。21.根据权利要求1
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20中的任一项所述的方法，其中步骤(b)包括将所述稳定的动物废料组合物的水分含量调整到约80重量％至约92重量％之间，以产生所述水性动物废料浆液。22.根据权利要求1
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21中的任一项所述的方法，其中所述动物废料的pH通过添加酸来调整。23.根据权利要求22所述的方法，其中所述酸是柠檬酸。24.根据权利要求1
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23中的任一项所述的方法，其中在步骤(c)之前将所述水性动物废料浆液加热到约40℃至约65℃之间。25.根据权利要求1
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24中的任一项所述的方法，其中所述自热嗜热好氧生物反应包括在所述第二时间段内将所述水性动物废料浆液加热到至少约55℃的温度。26.根据权利要求1
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25中的任一项所述的方法，其中所述自热嗜热好氧生物反应中的好氧条件包括约2mg/l至约6mg/l之间的溶解氧水平。27.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏希尔，
申请(专利权)人：恩维罗库尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：