CN101642771A - 一种微生物土壤修复剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种微生物土壤修复剂，采用玉米秸、麦秸、麦麸、玉米面、菜籽粕、石灰、磷酸二氢钾、氯化钠、水和液体菌种经发酵仓发酵后制成，其制备方法是：先将玉米秸和麦秸粉碎至5mm以下，按比例加入麦麸、玉米面、菜籽粕、磷酸二氢钾、氯化钠和石灰，混合，后加入25％的水；将物料送入汽爆锅，向汽爆锅内加入高压蒸汽，使气压升至1－2MPa，温度升至140－200℃，加压4－6分钟；释放汽爆锅内的物料，使物料的温度降至30－37℃，后接入菌种，接种量5％；在发酵仓内发酵72小时，温度32－37℃；出仓，装袋，制得成品。本发明生产的土壤修复剂含有大量的微生物等活性物质，可取代化肥，具有促生长、抗病的功能，增产20％以上，成本低，易工业化生产。

Description

一种微生物土壤修复剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种微生物土壤修复剂，具体的说是涉及利用微生物接种土壤进行土壤修复的技术，即利用汽爆秸秆为主要碳源，进行多菌种混合发酵，生产高活性土壤修复剂及其制备方法。

背景技术

大量使用化肥不仅造成了环境污染，而且造成大量的能源消耗，在生态农业中，通过向土壤接种有益菌提高土壤酶活，提高土壤修复剂利用率，减少化肥的使用量，已是当前土壤修复的重要措施，液体菌剂具有活性高，易于使用的特点，是修复土壤提高土壤生物肥力最有效的修复剂之一。但其成本高，不易保藏等问题，严重的阻碍了该技术的推广。一种廉价高效的以汽爆秸秆为主要原料生产的微生物土壤修复剂，将解决这一难题。

微生物土壤修复剂是以微生物的生命活动导致作物得到特定土壤修复剂效应的一种制品，是农业生产中使用土壤修复剂的一种。国外对微生物土壤修复剂的研究和应用比我国早。其主要品种是根瘤菌拌种剂。10多年来我国微生物土壤修复剂发展较迅速，但根瘤菌应用较少，其它品种的土壤修复剂如固氮、解炮、解钾、芽孢类制剂应用较多，大多已工厂化生产。微生物土壤修复剂的生产是高新技术，总的看，微生物土壤修复剂的生产不仅仅是发酵过程，从菌种选育、复壮、更新甚至基因重组以及不同菌种的有效组合，都需要高技术。还包括发酵设备配套、工艺合理，生产性能稳定以及微生物进入土壤后的定殖竞争等生态学研究。总之要搞明白微生物与作物品种、土壤肥力、土壤类型之间的关系，达到合理施用土壤修复剂的目的。微生物土壤修复剂的剂型有液体和固体2种，不论哪一种剂型都要对微生物有保护作用，使之尽量长时间地生存，顺利地进入土壤繁殖。为保护农业生态、强化食品安全，近年来西方国家在农业生产中开始更多地使用从土壤中分离有益微生物、经选育扩大培养后制成的微生物土壤修复剂。农业专家们普遍认为，和传统土壤修复剂相比，微生物土壤修复剂在生态保护、提高作物产量和提高土壤修复剂利用率方面具有明显优势，要实现农业生产的可持续发展，我国有必要大力发展和推广微生物土壤修复剂。为保证粮食达到高产的目标，眼下我国各大粮食产区普遍依赖“化肥”与“农药”两大“法宝”，这样的生产模式被称作是“石化农业”。从建国一直到现在，“石化农业”在提高粮食产量，解决我国粮食安全方面发挥了十分重要的作用。然而随着化肥和农药施放量逐年增加，近年来，我们在享受“石化农业”带来好处的同时，也开始感受到它带给农业生产的负面影响。如果我国继续通过加大化肥和农药投入来达到高产稳产的目标，那么农业生态环境将会越来越差，陷入国际上所说的“石化农业的怪圈”，最终不利于粮食生产的稳定。在探求如何跳出“石化农业怪圈”这一问题上，欧美发达国家在农业生产中积极研发和推广应用微生物土壤修复剂，实现“低投入、高产出、可持续发展”目标的同时，又改善了农产品品质，修复了农业生态环境。作为间接性的无公害土壤修复剂，使用微生物土壤修复剂既可以发挥石化农业的优点、又可以克服石化农业的弊端。与传统化肥相比，微生物土壤修复剂在生态保护、提高作物品质和提高土壤修复剂利用率上都具有优势。

微生物土壤修复剂比化学土壤修复剂更具生态优势。微生物土壤修复剂使用量少，本身无毒无害，没有污染环境的问题，而化学土壤修复剂的使用则造成了严重的土壤环境污染。例如，由于大量使用氮素土壤修复剂，地下水硝酸盐含量上升。另外，化学土壤修复剂中的氨态氮和磷酸类物质，由于雨水的淋洗和微生物作用，许多流失进了河流湖泊中，造成河流湖泊的富营养化。此外，微生物土壤修复剂还能改善作物根际小生态环境，在作物根际形成有益菌环境，抵抗病菌，提高作物抗病能力。微生物土壤修复剂比化学土壤修复剂在提高作物产量和品质上更有优势。微生物土壤修复剂可以增加土壤中的有益菌群，帮助作物利用土壤中难以利用的养料，从而实现增产增收。根据农业部土壤修复剂检测中心在山东、河南等地的蔬菜地实验发现，微生物土壤修复剂可使农产品增产12％-20％。此外，近年来，以癌症和亚健康现象为代表的“食源性疾病”的增加，与环境污染和食品药物残留超标有直接关系，微生物土壤修复剂可起到降低农药残留的作用。微生物可以提高土壤修复剂的利用率。传统化肥的平均利用率仅有20％-30％，磷肥的利用率为10％-20％，钾肥的利用率为40％，而微生物土壤修复剂的利用率要高于这些数字。例如，根瘤菌中固定的氮素几乎能全部被豆料植物吸收利用。普及微生物化肥可带来巨大经济优势，为粮食生产节约成本。目前，我国每年化肥的使用量平均为12亿吨，如果微生物土壤修复剂产量达到化肥用量的3％，使用面积达到1亿亩，每年可减少12万-50万吨化肥用量，增产粮食50亿-100亿公斤。此外，微生物土壤修复剂有较大的产投比，每亩使用的资金仅为化学土壤修复剂的60％-70％，能够为农民大幅节省成本开支。

本发明在大量周密的市场调研基础上，主要依据了国家统计局、国家海关总署、国家商务部、国家发改委、全国有机肥专业委员会，对我国微生物土壤修复剂行业的供给与需求、进出口形势、消费与市场、竞争与发展中存在的生产问题及生产工艺的缺陷，结合我国的国情，针对微生物土壤修复剂的特点，解决秸秆生产微生物土壤修复剂的方法。

发明内容

本发明的目的旨在解决上述技术问题的不足，提供一种微生物土壤修复剂及制备方法，采用廉价的秸秆通过汽爆使其成为功能性菌群的较佳培养基和载体，使菌剂施入土壤后，再以秸秆载体为若干个活动中心来活化土壤，克服了原土壤中土著族菌群的影响，达到修复土壤的目的。利用汽爆方法进行秸秆脱毒后，再通过微生物发酵处理，使秸秆的毒素彻底降解，其生产出的土壤修复剂可以取代化肥，同时具有促生长、抗病的功能。

本发明所采用的技术方案是：一种微生物土壤修复剂，采用玉米秸、麦秸、麦麸、玉米面、菜籽粕、石灰、磷酸二氢钾、氯化钠、水和液体菌种经发酵仓发酵后制成，玉米秸、麦秸、麦麸、玉米面、菜籽粕、石灰、磷酸二氢钾、氯化钠和水加入的重量百分比是：玉米秸50-60％，麦秸20-30％，麦麸10-20％，菜粕5-10％，玉米面5-10％，石灰1.5-2.5％，磷酸二氢钾0.15％，氯化钠0.15％，水20-30％，液体菌种的加入量为玉米秸、麦秸、麦麸、玉米面、菜籽粕、石灰、磷酸二氢钾、氯化钠和水总重量百分比的3-5％。

本发明所述的一种微生物土壤修复剂的制备方法，按照下述方法步骤进行：

(1)、先分别将玉米秸和麦秸粉碎至5mm以下的粉状，备用；

(2)、按重量百分比取玉米秸50-60％、麦秸20-30％、麦麸10-20％、菜粕5-10％、玉米面5-10％、石灰1.5-2.5％、磷酸二氢钾0.15％和氯化钠0.15％，混合，后加入20-30％的水，使混合后的物料水分达到25％，制成混合料，备用；

(3)、将步骤(1)制成的混合料送入汽爆锅，封闭汽爆锅门；

(4)、向汽爆锅内加入高压蒸汽，并将汽爆锅内的冷空气排出，使汽爆锅内的气压升至1-2Mpa，温度升至140-200℃，保压4-6min；

(5)、瞬间释放汽爆锅内的物料，并将汽爆后的物料送入密闭的发酵仓；

(6)、汽爆后的物料送入发酵仓后，先采用无菌的冷水式平面散热板和无菌冷风同时散热，使物料的温度降至30-37℃，后接入液体菌种，接种量按重量百分比为3-5％；

(7)、在发酵仓内发酵72小时，温度保持在32-37℃；当发酵仓的温度超过40℃时，要进行反仓，或将物料转入另一发酵仓发酵；

(8)、完成72小时的发酵后，出仓，装袋，制得成品。

本发明中所述的各物料的粒度，不大于5mm。

本发明所述的液体菌种，由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、放线菌、产朊假丝酵母、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、植物乳杆菌、成团泛菌和光合菌组成，各菌种加入的重量百分比为：枯草芽孢杆菌10-15％，地衣芽孢杆菌10-15％，苏云金芽孢杆菌10-15％，放线菌10-15％，产朊假丝酵母10-15％，巨大芽孢杆菌10-15％，胶冻样芽孢杆菌10-15％，植物乳杆菌10-15％，成团泛菌20-30％，光合菌10-15％。

本发明，所述的液体菌种的培养基是：红糖5-8％，豆粕1-2％，磷酸二氢钾0.2％，氯化钠0.15％，轻质碳酸钙1％，余量为水，并将初始PH值调至7.0。

本发明采用的菌种都是已知菌种，可通过中国普通微生物菌种保藏管理中心或中国农科院微生物菌种保藏中心引进，通过筛选应用到产业化中。

本发明所述制备方法中，采用的冷水式平面散热板，其结构方式是：散热板的底部为一个凹形状槽，槽内有活动的冷水，槽面设有能盛放物料的平面面板，当物料放于散热板上散热时，底部用冷水散热，上部用冷风散热。

本发明的有益效果是：

选用土壤中的功能性菌混合发酵，使功能菌在混合发酵中更稳定的发挥其功能，并在混合发酵中生产大量的磷酸酶、蛋白酶、多肽氨基等类物质，促进了肥料的利用率，同时促进了植物根的生长，使其吸收更多的养分，由于根部发育良好，生长的植物通过根反馈给土壤大量的养料，又促进了土壤微生物的繁殖，这种良性循环，促进了土壤改良，达到了修复土壤的作用，生产工艺简单，成本低，便于推广应用。

采用汽爆秸秆的方法，能使秸秆完全脱毒，再通过微生物发酵处理，其生产出的土壤修复剂含有大量的微生物等活性物质，不但可以取代化肥，同时还具有促生长、抗病的功能，微生物土壤修复剂可使农产品增产20％以上，根瘤菌中固定的氮素几乎能全部被植物吸收利用，可以增加土壤中的有益菌群，帮助作物利用土壤中难以利用的养料，从而实现增产增收，微生物土壤修复剂使用量少，本身无毒无害，没有污染环境的问题，而化学土壤修复剂的使用则造成了严重的土壤环境污染；能够克服以癌症和亚健康现象为代表的“食源性疾病”的增加，减少环境污染和食品药物残留超标的问题，微生物土壤修复剂可起到降低农药残留的作用。

具体实施方式

本发明是这样实现的，一种微生物土壤修复剂，采用玉米秸、麦秸、麦麸、玉米面、菜籽粕、石灰、磷酸二氢钾、氯化钠、水和液体菌种经发酵仓发酵后制成，玉米秸、麦秸、麦麸、玉米面、菜籽粕、石灰、磷酸二氢钾、氯化钠和水加入的重量百分比是：玉米秸50-60％，麦秸20-30％，麦麸10-20％，菜粕5-10％，玉米面5-10％，石灰1.5-2.5％，磷酸二氢钾0.15％，氯化钠0.15％，水20-30％，液体菌种的加入量为玉米秸、麦秸、麦麸、玉米面、菜籽粕、石灰、磷酸二氢钾、氯化钠和水总重量百分比的3-5％。

本发明所述的液体菌种，由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、放线菌、产朊假丝酵母、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、植物乳杆菌、成团泛菌和光合菌组成，各菌种加入的重量百分比为：枯草芽孢杆菌10-15％，地衣芽孢杆菌10-15％，苏云金芽孢杆菌10-15％，放线菌10-15％，产朊假丝酵母10-15％，巨大芽孢杆菌10-15％，胶冻样芽孢杆菌10-15％，植物乳杆菌10-15％，成团泛菌20-30％，光合菌10-15％。

本发明一种微生物土壤修复剂的制备方法，按照下述方法步骤进行：

(1)、先分别将玉米秸和麦秸粉碎至5mm以下的粉状，备用；

(2)、按重量百分比取玉米秸50-60％、麦秸20-30％、麦麸10-20％、菜粕5-10％、玉米面5-10％、石灰1.5-2.5％、磷酸二氢钾0.15％和氯化钠0.15％，混合，后加入20-30％的水，使混合后的物料水分达到25％，制成混合料，备用；

(3)、将步骤(1)制成的混合料送入汽爆锅，封闭汽爆锅门；

(4)、向汽爆锅内加入高压蒸汽，并将汽爆锅内的冷空气排出，使汽爆锅内的气压升至1-2Mpa，温度升至140-200℃，保压4-6min；

(5)、瞬间释放汽爆锅内的物料，并将汽爆后的物料送入密闭的发酵仓；

(6)、汽爆后的物料送入发酵仓后，先采用无菌的冷水式平面散热板和无菌冷风同时散热，使物料的温度降至30-37℃，后接入液体菌种，接种量按重量百分比为3-5％；

(7)、在发酵仓内发酵72小时，温度保持在32-37℃；当发酵仓的温度超过40℃时，要进行反仓，或将物料转入另一发酵仓发酵；

(8)、完成72小时的发酵后，出仓，装袋，制得成品。

本发明，所述的液体菌种的培养基是：红糖5-8％，豆粕1-2％，磷酸二氢钾0.2％，氯化钠0.15％，轻质碳酸钙1％，余量为水，并将初始PH值调至7.0。

本发明采用的菌种都是已知菌种，可通过中国普通微生物菌种保藏管理中心或中国农科院微生物菌种保藏中心引进，通过筛选应用到产业化中。

实施例1

按重量百分比取玉米秸秆60％，麦秸15％，麦麸10％，玉米面7％，菜籽粕5％，石灰1.7％，磷酸二氢钾0.15％，氯化钠0.15％，混合均匀，后按重量百分比加入20-30％的水，使水分达到25％，一次处理量为10吨。

将混合后的物料送入汽爆锅，并向汽爆锅内通入高压蒸汽，排出冷空气后升压到1.5Mpa，使汽爆锅内的温度升至180℃，保压6min。

瞬间释放汽爆锅内的物料，并送入密闭的斜体发酵仓，先采用无菌的冷水式平面散热板和无菌冷风同时散热，使物料的温度降至30-37℃，后接入液体菌种，接种量按重量百分比为5％。

在斜体发酵仓内发酵72h，温度保持32-37℃，当仓内的温度超过40℃时，进行反仓，或转入另一发酵仓。本发明实际应用中，一组发酵仓为6座。

当物料发酵72h完备后，出仓，装袋，制得成品。

实施例2

按重量百分比取玉米秸秆55％，麦秸20％，麦麸12％，玉米面5％，菜籽粕5％，石灰1.7％，磷酸二氢钾0.15％，氯化钠0.15％，混合均匀，后按重量百分比加入20-30％的水，使水分达到25％，一次处理量为10吨。

将混合均匀的物料送入汽爆锅，并向汽爆锅内通入高压蒸汽，排出冷空气后升压到1.8Mpa，使汽爆锅内的温度升至200℃，保压4min。

瞬间释放汽爆锅内的原料，并送入密闭的斜体发酵仓，先采用无菌的冷水式平面散热板和无菌冷风同时散热，使物料的温度降至30-37℃，后接入液体菌种，接种量按重量百分比为4％。

在斜体发酵仓内发酵72h，温度保持32-37℃，当仓内的温度超过40℃时，进行反仓，或转入另一发酵仓。本发明实际应用中，一组发酵仓为6座。

当物料发酵72h完备后，出仓，装袋，制得成品。

试用期间的使用效果：

试用实例1：2007年-2008年，试用于河南省平顶山市叶县邓李乡徐庄村，农作物为：小麦；面积：2亩；试验效果：在减少化肥用量30％的情况下仍可增产16.4％。

试用实例2：2008年，试用于河南省平顶山市滍阳镇西滍村，农作物为：玉米；面积：10亩；试验效果：在减少化肥用量30％的情况下仍可增产9.1％。

试用实例3：2007年-2008年，试用于河南省平顶山市湛南区曹镇，农作物为：水稻；面积：15亩；试验效果：在减少化肥用量30％的情况下仍可增产20％。

Claims (3)

1、一种微生物土壤修复剂，其特征在于：采用玉米秸、麦秸、麦麸、玉米面、菜籽粕、石灰、磷酸二氢钾、氯化钠、水和液体菌种经发酵仓发酵后制成，玉米秸、麦秸、麦麸、玉米面、菜籽粕、石灰、磷酸二氢钾、氯化钠和水加入的重量百分比是：玉米秸50-60％，麦秸20-30％，麦麸10-20％，菜粕5-10％，玉米面5-10％，石灰1.5-2.5％，磷酸二氢钾0.15％，氯化钠0.15％，水20-30％，液体菌种的加入量为玉米秸、麦秸、麦麸、玉米面、菜籽粕、石灰、磷酸二氢钾、氯化钠和水总重量百分比的3-5％。

2、根据权利要求1所述的一种微生物土壤修复剂，其特征在于：所述的液体菌种，由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、放线菌、产朊假丝酵母、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、植物乳杆菌、成团泛菌和光合菌组成，各菌种加入的重量百分比为：枯草芽孢杆菌10-15％，地衣芽孢杆菌10-15％，苏云金芽孢杆菌10-15％，放线菌10-15％，产朊假丝酵母10-15％，巨大芽孢杆菌10-15％，胶冻样芽孢杆菌10-15％，植物乳杆菌10-15％，成团泛菌20-30％，光合菌10-15％。

3、根据权利要求1所述的一种微生物土壤修复剂的制备方法，其特征在于：按照下述方法步骤进行：

(1)、先分别将玉米秸和麦秸粉碎至5mm以下的粉状，备用；

(2)、按重量百分比取玉米秸50-60％、麦秸20-30％、麦麸10-20％、菜粕5-10％、玉米面5-10％、石灰1.5-2.5％、磷酸二氢钾0.15％和氯化钠0.15％，混合，后加入20-30％的水，使混合后的物料水分达到25％，制成混合料，备用；

(3)、将步骤(1)制成的混合料送入汽爆锅，封闭汽爆锅门；

(4)、向汽爆锅内加入高压蒸汽，并将汽爆锅内的冷空气排出，使汽爆锅内的气压升至1-2Mpa，温度升至140-200℃，保压4-6min；

(5)、瞬间释放汽爆锅内的物料，并将汽爆后的物料送入密闭的发酵仓；

(6)、汽爆后的物料送入发酵仓后，先采用无菌的冷水式平面散热板和无菌冷风同时散热，使物料的温度降至30-37℃，后接入液体菌种，接种量按重量百分比为3-5％；

(7)、在发酵仓内发酵72小时，温度保持在32-37℃；当发酵仓的温度超过40℃时，要进行反仓，或将物料转入另一发酵仓发酵；

(8)、完成72小时的发酵后，出仓，装袋，制得成品。