CN101665374A - 利用农业废弃物生产功能性微生物肥料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功能性微生物肥料及其生产方法。通过将60％－70％菇渣及15％－25％畜禽粪便用粉碎机粉碎至2－3mm，获得主料，调节含水量达到60－65％；按50g－100g/T添加由枯草芽孢杆菌、地衣芽胞杆菌、哈茨木霉和绿色木霉组成的复合发酵剂，堆放发酵腐熟15－30d，期间翻动5－10次；将辅料6％－10％的腐植酸、6％－10％的稻壳灰与上述发酵制备好的主料混合均匀，再按50g－100g/T添加丛枝菌根菌剂，过3mm筛，获得。本发明为我国农业废弃物资源化利用提供经济有效的技术途径，对促进有机绿色农业的发展，控制并减少农村环境污染，改善农村生态环境等方面具有重要应用前景。

Description

利用农业废弃物生产功能性微生物肥料
发明领域
本发明涉及农业生物技术领域，具体涉及功能性微生物肥料及其生产技术领域。
背景技术
农业废弃物既是一项巨大的可再生生物资源，又是农业环境的主要污染源。处理农业废弃物的根本途径在于资源化利用，国内外研究表明，各种农业废弃物，特别是畜禽粪便和作物秸秆，经适当处理后还田对作物生长具有极高的营养潜力，且有助于改善土壤持续生产能力。
随着工农业生产迅速发展和人口增加，我国有机废弃物以年均5％-10％的速度递增。传统处理方法已不适应现代社会的要求。据统计，我国农业废弃物的年产生量已达到近60亿吨，但利用率仅为33％。目前，约30％的农作物秸秆被焚烧，约10％的秸秆长期堆放于沟渠、路边，严重污染大气与水环境。养殖场的畜禽粪便进入水体达25-30％，直接对地下水造成污染，造成环境污染与自然生态恶化。
微生物技术在农业废弃物资源化利用过程中具有关键性的作用，接种微生物菌剂可以促进农业废弃物的发酵进程，实现农业废弃物的肥料化利用，制成微生物肥料、栽培育苗基质以及饲料等系列产品，可促进有机绿色农业的发展，控制并减少农村环境污染，改善农村生态环境，增加农民收入，对实现生态经济良性循环和农业的可持续发展有重要意义。反之，农业废弃物的随意丢弃或排放，必然导致严重的环境污染，使农村生态环境恶化，制约小康社会的全面建设和农业的可持续发展。
微生物处理技术是农业废弃物肥料化利用的重要手段。利用农业废弃物生产功能性微生物肥料，实现自然资源的可循环利用是无土栽培有机基质选材的方向。采用各种秸秆及畜禽废弃物配制有机栽培基质，首先要对其进行有机废弃物降解和无害化的腐熟处理，再混合配制成栽培基质。而当前对畜禽废弃物和工农业有机废弃物直接混合堆制生产有机栽培基质的研究不多，对其腐熟周期、堆温、湿度以及整个过程理化参数的变化，如pH值、全盐(EC)、全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)等了解也不多，尤其是缺乏有机基质产品质量标准和生产规范，不利于其在设施农业无土栽培中的推广应用。
有机废弃物是较好的微生物肥料原料，但有机废弃物中含有的一些有害物质必须经过特定的工艺处理后，才能用于作物栽培。目前，有机废弃物的处理方法以堆制发酵为主，堆制化的本质是固体废弃物分解为相对稳定的腐殖质物质的过程，它是细菌、放线菌和真菌等在好气或厌氧条件下完成的。
由于有机废弃物来源不一，也没有标准化的生产工艺，质量缺乏稳定性，各批次之间质量存在一定差异；基质的颗粒大小、形状、容重、总孔隙度、大小孔隙比、pH值、EC值等是比较重要的理化性状，但尚没有提出主要作物栽培基质的标准化性状参数。因此，基质的使用还存在经验性甚至盲目性。为适应标准化、规模化、工厂化生产的需要，制定作物栽培基质的标准参数，并按标准参数要求生产基质，形成标准化成型技术是当前有待解决的问题。从目前的情况看，利用有机废弃物生产栽培基质的成本尚高，因此，采用新技术、新工艺降低成本是有机基质推广应用的关键。
本发明将由地衣芽胞杆菌和丛枝菌根真菌等菌种组成的复合微生物菌剂应用到农业废弃物处理中。丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza，简称AM)是丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi，简称AMF或AM真菌)与植物根组成的共生体系。AMF分布极为广泛，在极地、温带和热带地区都可以与绝大多数被子植物的根共生，也可以与苔藓、蕨类、裸子植物共生形成菌根。除野生植物外，大多数的农作物、果树、蔬菜、观赏植物和花卉等都能形成丛枝菌根。在自然条件下，许多植物没有菌根就很难正常生长。
在许多植物上丛枝菌根都被证明能促进植物对矿质营养元素的吸收和利用，改善植物营养状况，其最显著的作用是在低磷土壤中，提高植物吸磷能力，特别是能促进植物吸收利用土壤有效性磷，提高磷肥的利用率；提高作物的产量和品质；增强植物的抗性，如抗旱性、抗病性、耐盐性等。国外市场上已经有欧美等国生产的商品AMF接种剂，其产品已广泛地应用于园艺栽培等领域。如PARR用气雾培养法生产AM菌剂。REDECKER等用隔室培养法生产AM接种剂。德国INOQ公司采用温室床栽法在多种载体基质上生产AM菌剂，年产量上百立升，是欧盟最大的菌剂生产企业。统计资料表明，从1999年到2003年，世界丛枝菌根菌剂的商品贸易量增长了17倍(2003年接近500000L)。欧洲的菌剂生产商于2003年成立了欧盟菌根菌生产者联合会(FEMFiP)以规范产品生产和市场销售。
在我国，为了满足实验室研究的需要，丛枝菌根菌剂的生产都是采用传统的温室盆栽法，采用的基质都是灭菌的砂土，费工且不便于运输，而丛枝菌根菌的应用研究目前尚处于实验室研究阶段，只有少量报道涉及田间大面积应用。2000年以来虽然有数项发明专利涉及丛枝菌根菌剂的生产方法，但至今仍无商品丛枝菌根菌接种剂面市。但随着世界丛枝菌根菌商品菌剂贸易增长以及世界范围内对丛枝菌根菌极其活跃的研究，可以预见，在我国丛枝菌根菌接种剂商品的面市指日可待，其应用技术也将逐渐会成为普通的商品化措施。
发明内容
本发明提供了一种功能性微生物肥料及其生产方法。通过将具有优良特性的由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、哈茨木霉等菌种组成的复合微生物制剂，添加到菇渣、棉籽壳、农作物秸秆和畜禽粪便等有机废弃物原料中，促进其发酵腐熟过程，将腐熟后的物料经科学配伍和调制，并添加促进作物根系发育生长生物丛枝菌根菌剂，制成具有适宜理化特性的功能性微生物肥料，为我国农业废弃物资源化利用提供经济有效的技术途径，具有很好的社会、经济和生态效益。
本发明具体提供了一种功能性微生物肥料，按质量比计，含有60％-70％的菇渣、15％-25％的畜禽粪便混合，其含水量为60-65％，按50g-100g/T添加复合发酵剂发酵腐熟；复合发酵剂由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)和绿色木霉(Trichoderma virid)组成；发酵后添加6％-10％的腐植酸、6％-10％稻壳灰和100-500g/T丛枝菌根菌剂，其中丛枝菌根菌剂由摩西球囊霉(Glomusmosseae)、幼套球囊霉(Glomus etunicatum)和地表球囊霉(Glomus versiform)三种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizalfungi)组成。
本发明中，复合发酵剂由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)与绿色木霉(Trichoderma virid)以质量比(W/W)计按1∶1∶2∶2组成。
本发明中，丛枝菌根菌剂由摩西球囊霉(Glomus mosseae)、幼套球囊霉(Glomus etunicatum)和地表球囊霉(Glomus versiform)以质量比(W/W)计按2∶2∶1组成。
同时，本发明进一步提供了这种功能性微生物肥料的制备方法，具体步骤如下：
1、将60％-70％菇渣及15％-25％畜禽粪便用粉碎机粉碎至2-3mm，获得主料，调节含水量达到60-65％；
2、在上述混合好的物料中，按50g-100g/T添加由枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)、哈茨木霉(Trichodermaharzianum)与绿色木霉(Trichoderma virid)组成的复合发酵剂，堆放发酵腐熟15-30d，期间翻动5-10次；
3、将辅料6％-10％的腐植酸、6％-10％的稻壳灰与上述发酵制备好的主料混合均匀，再按50g-100g/T添加丛枝菌根菌剂，过3mm筛，即成。
本发明采用摩西球囊霉(Glomus mosseae)、幼套球囊霉(Glomusetunica tum)和地表球囊霉(Glomus versiform)三种丛枝菌根真菌；枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)与绿色木霉(Trichoderma virid)都可以通过市场购买获得。
通过实施本发明具体的技术指标，可以达到以下有益效果：
1、微生物技术在农业废弃物资源化利用过程中具有关键性的作用，接种微生物菌剂可以促进农业废弃物的发酵进程，实现农业废弃物的肥料化利用，制成功能性微生物肥料、栽培育苗基质以及饲料等系列产品，可促进有机绿色农业的发展，控制并减少农村环境污染，改善农村生态环境，增加农民收入，对实现生态经济良性循环和农业的可持续发展有重要意义。
2、本发明通过添加微生物菌剂的方法，将农业废弃物发酵腐熟后，经科学复配并添加丛枝菌根菌剂制作成功能性微生物肥料，其有效活菌数可达106-1010cfu/g，并富含有机质和作物苗期生长所需的速效N、P、K及多种微量元素，不含重金属等有毒有害物质，容重较小，持水量大，透气性好；腐熟过程中温度迅速升高并维持较长的时间，利于消灭某些病原体、虫卵和杂草种子等。
3、本发明选用的丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi，简称AMF或AM真菌)与植物根组成的共生体系，能促进植物对矿质营养元素的吸收和利用，改善植物营养状况，其最显著的作用是在低磷土壤中，提高植物吸磷能力，特别是能促进植物吸收利用土壤有效性磷，提高磷肥的利用率；提高作物的产量和品质；增强植物的抗性，如抗旱性、抗病性、耐盐性等。
附图说明
附图1显示为功能性微生物肥料的技术路线。
具体实施方式
以下举实施例说明本发明，但是，本发明并不限于下述的实施例。另外，在下述的说明中，参见附图1。
实施例一：
将200kg的羊粪与650kg菇渣混合，用粉碎机粉碎至3mm，作为主料，补充水分，使含水量达60％左右；之后，按已公开的50g/T的复合微生物发酵剂添加到上述主料中，在自然条件下堆放发酵30d，期间翻动基质5～7次；将80kg/T稻壳灰、70kg/T腐植酸添加于完成腐熟的主料中，再添加80g丛枝菌根菌剂，混合均匀，过筛，即制得功能性微生物肥料，其有效活菌数达108cfu/g。其中复合发酵剂由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽胞杆菌(Bacilluslicheniformis)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)与绿色木霉(Trichodermavirid)以质量比(W/W)计按1∶1∶2∶2组成。丛枝菌根菌剂由摩西球囊霉(Glomusmosseae)、幼套球囊霉(Glomus etunicatum)和地表球囊霉(Glomusversiform)、以质量比(W/W)计按2∶2∶1组成。
将获得的功能性微生物肥料应用在番茄穴盘育苗中，成苗率≥98％，壮苗率≥95％，是一种可替代草炭的新型有机基质。
实施例二：
将60％-70％菇渣及15％-25％畜禽粪便用粉碎机粉碎至2-3mm，获得主料，调节含水量达到60-65％；按70g/T添加由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)与绿色木霉(Trichoderma virid)组成的复合发酵剂(以W/W计)，比例为2∶2∶1∶1∶1；堆放发酵腐熟20d，期间翻动5-10次；将6％-10％的腐植酸、6％-10％的稻壳灰与上述发酵制备好的主料混合均匀，添加50-100g/T丛枝菌根菌剂，过3mm筛，即制得功能性微生物肥料，其中有效活菌数达108cfu/g-1010cfu/g。
实施例三：
将60％菇渣及25％畜禽粪便用粉碎机粉碎至2-3mm，获得主料，调节含水量达到60-65％；按100g/T添加由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)与绿色木霉(Trichoderma virid)组成的复合发酵剂(以W/W计)，比例为2∶2∶1∶1∶1；堆放发酵腐熟15d，期间翻动5-10次；将10％的腐植酸、10％的稻壳灰与上述发酵制备好的主料混合均匀，添加100g/T丛枝菌根菌剂，过3mm筛，即制得功能性微生物肥料，其中有效活菌数达1010cfu/g。
实施例四：
将70％菇渣及15％畜禽粪便用粉碎机粉碎至2-3mm，获得主料，调节含水量达到60-65％；按50g/T添加由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)与绿色木霉(Trichoderma virid)组成的复合发酵剂(以W/W计)，比例为2∶2∶1∶1∶1；堆放发酵腐熟20d，期间翻动5-10次；将6％-10％的腐植酸、6％-10％的稻壳灰与上述发酵制备好的主料混合均匀，添加50g/T丛枝菌根菌剂，过3mm筛，即制得功能性微生物肥料，其中有效活菌数达108cfu/g-1010cfu/g。
实施例五：
上述实施方式中获得功能性微生物肥料与对照样处理检测的技术效果，见表1。
表1：应用功能性微生物肥料的处理检测结果
指标  CK(未添加本发明获得功能性微生物肥料) 添加本发明获得功能性微生物肥料处理组
  有效活菌数  3.5×106cfu/g   (5.8×108-4.3×1010)cfu/g
  pH值  7.62   7.58
  全盐量  2.0ms/cm   1.7ms/cm
  有机质  706g/kg   716g/kg
  全氮  13.77g/kg   20.03g/kg
  水解性氮  1428mg/kg   3016mg/kg
  全磷  2.46mg/kg   4.69g/kg
  有效磷  814mg/kg   1036mg/kg
  全钾  11.2g/kg   12.8g/kg
  速效钾  6004mg/kg   1.125×104mg/kg
  水分  60.5％   61.7％
  粗纤维  41.1％   34.4％

Claims (4)

1、一种功能性微生物肥料，利用由枯草芽孢杆菌、地衣芽胞杆菌、哈茨木霉和绿色木霉组成的复合发酵剂对农业废弃物腐熟处理后，再复配一定比例的腐植酸、稻壳灰和丛枝菌根菌剂而制得，其特征在于，所述的微生物肥料按质量比计，含有60％-70％的菇渣、15％-25％的畜禽粪便混合，其含水量为60-65％，按50g-100g/T添加复合发酵剂发酵腐熟；复合发酵剂由枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)、哈茨木霉(Trichodermaharzianum)和绿色木霉(Trichoderma virid)组成；发酵后添加6％-10％的腐植酸、6％-10％稻壳灰和100-500g/T丛枝菌根菌剂，其中丛枝菌根菌剂由犘西球囊霉(Glomus mosseae)、幼套球囊霉(Glomus etunicatum)和地表球囊霉(Glomusversiform)三种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi)组成。
2、一种如权利要求1所述的功能性微生物肥料，其特征在于，所述的复合发酵剂由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽胞杆菌(Bacilluslicheniformis)、哈茨木霉(Trichoderma harzianum)与绿色木霉(Trichodermavirid)以质量比(W/W)计按1∶1∶2∶2组成。
3、一种如权利要求1所述的功能性微生物肥料，其特征在于，所述的丛枝菌根菌剂由犘西球囊霉(Glomus mosseae)、幼套球囊霉(Glomus etunicatum)和地表球囊霉(Glomus versiform)以质量比(W/W)计按2∶2∶1组成。
4、一种如权利要求1所述功能性微生物肥料的制备方法，其特征在于，所述功能性微生物肥料的制备步骤如下：
(1)将60％-70％菇渣及15％-25％畜禽粪便用粉碎机粉碎至2-3mm，获得主料，调节含水量达到60-65％；
(2)在上述混合好的物料中，按50g-100g/T添加由枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)、哈茨木霉(Trichodermaharzianum)和绿色木霉(Trichoderma virid)组成的复合发酵剂，堆放发酵腐熟15-30d，期间翻动5-10次；
(3)将辅料6％-10％的腐植酸、6％-10％的稻壳灰与上述发酵制备好的主料混合均匀，再按50g-100g/T添加丛枝菌根菌剂，过3mm筛，即成。
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