CN102924136A

CN102924136A - 利用废弃羽毛生产的香蕉专用生物有机肥的工艺及其产品

Info

Publication number: CN102924136A
Application number: CN2012104363908A
Authority: CN
Inventors: 沈其荣; 李�荣; 曹亮亮; 张苗; 施娟娟; 黄炎; 杨兴明
Original assignee: JIANGSU XINTIANDI BIO-FERTILIZER ENGINEERING CENTER CO LTD; Nanjing Agricultural University
Current assignee: JIANGSU XINTIANDI BIO-FERTILIZER ENGINEERING CENTER CO LTD; Nanjing Agricultural University
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本发明提供了一种利用废弃羽毛生产的香蕉专用生物有机肥及其工艺，属于农业集约化生产技术。所用配方为腐熟鸡粪普通肥(80％，质量比，下同)、废弃羽毛膨化粉(10％)和菜粕的微生物酶解混合物(10％)；所用菌株为香蕉专用促生生防芽孢杆菌NJN-6；工艺流程为将原料以上述最优配方混合，5％接入促生生防菌(体积质量比，下同)，条垛式发酵，每天翻抛1次，发酵5-7天。所生产的肥料有益活菌数＞1×10⁹CFU/g(肥料干重，下同)，全氮含量为3～4％，总氮磷钾养分为6～8％、有机质≥45％。富含大量的有益氨基酸，促生效果好，抗病能力强。

Description

利用废弃羽毛生产的香蕉专用生物有机肥的工艺及其产品

一、技术领域

本发明提供一种利用废弃羽毛膨化粉生产的香蕉专用生物有机肥的工艺及其产品，属于农业集约化生产技术，该生物有机肥富含大量促进香蕉生长和拮抗病原菌的功能菌，能够促进香蕉生长，克服连作障碍。

二、背景技术

随着我国饲养业的不断发展，废弃的家禽羽毛越来越多，初步统计年产量已达70多万吨，且没有被合理地加工利用，作为丰富的蛋白资源被自白浪费，同时也造成了严重的环境污染，因此，对废弃羽毛的高效加工利用势在必行。

废弃羽毛的利用首先要将羽毛转化为氨基酸，常见加工废弃羽毛产生氨基酸的方法有很多：水解法、化学酸碱处理法、酶解法、电解还原法等，但这几种方法均存在诸多的缺点，因此本研究拟采用新型羽毛膨化机膨化羽毛法生产氨基酸。膨化法具有工艺简单，操作方便，使用安全，生产成本低，无环境污染等特点。该技术使羽毛角质蛋白中的二硫键和肽氢键彻底裂解，蛋白质的四级结构处于松散断裂状态，使羽毛这一不能被禽畜消化吸收的角质蛋白，变成了消化吸收率达90％以上的多种氨基酸，同时也使膨化羽毛粉得到了熟化和灭菌。

生物有机肥是指特定功能微生物与主要以动植物残体(如畜禽粪便、农作物秸秆等)为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。其本质特征是含有特定功能的、表现出一定肥料效应的微生物，这些功能微生物的生命活动是生物有机肥优于其它肥料的关键因素。生物有机肥施用后能产生多种活性物质溶解土壤中难溶化合物以提高土壤肥力并有利于农作物吸收养份；产生抑菌物质和生长调节因子减少作物土传病虫害的发生并促进作物稳健生长。生物有机肥发挥作用的关键在于肥料中有益微生物的数量，因此研究不同的配方和二次固体发酵工艺确保肥料中活菌数达到最高变得尤为重要。简单将功能微生物与动植物残体(如畜禽粪便、农作物秸秆等)为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料进行混合堆置很难得到高质量的生物有机肥，前期研究表明在动植物残体中加入少量外源氨基酸二次发酵功能微生物能够显著增加功能微生物的数量，提高肥料质量。外源氨基酸的种类很多，如菜饼、豆饼等，但此类氨基酸成本很高，尤其是豆饼，探求和开发新型低成本氨基酸则能够大幅度提高生物有机肥的市场竞争力。本专利利用废弃羽毛膨化成的羽毛粉氨基酸与菜饼和腐熟鸡粪普通肥作为配方，二次固体发酵香蕉专用促生生防芽孢杆菌Bacillusamyloliquefaciens NJN-6，研制香蕉专用生物有机肥，该配方及工艺能够大幅度增加该新型生物有机肥中功能微生物的数量，大幅度降低了生物有机肥的成本，生产的产品具有极强的市场竞争力。

三、发明内容

技术问题本发明的目的在于针对生产实践中的实际问题和需求，开发研制出一种新型香蕉专用生物有机肥的配方及工艺，降低生物有机肥的生产成本，生产的香蕉专用生物有机肥能够促进香蕉生长，减少连作香蕉根际土壤病原菌数量，降低香蕉发病率。

技术方案下面为本发明的主要内容：

一种利用废弃羽毛生产的香蕉专用生物有机肥的工艺，包括：

1)将菌种保藏号为CGMCC NO.3183的促生生防菌NJN-6接种到PDA培养液，进行液体发酵生产，发酵生产的条件为：pH6.0～7.5，发酵温度范围30～35℃，搅拌速度为180～300转/分钟，发酵中后期形成芽孢，发酵时间为48h，获得的促生生防菌NJN-6发酵液中含菌或芽孢量≥1×10¹⁰个/ml。所用PDA培养液配制方法为，以配制1L培养基为例：用200g土豆削皮后切成小块放到水里煮，沸腾后煮30min，经过滤后滤液中加20g普通蔗糖，定容至1000ml，pH值调至7.2-7.4，121℃灭菌20min。

2)将腐熟鸡粪肥：菜粕的微生物酶解混合物：羽毛膨化粉按质量比8∶1∶1混合形成的固体有机物料用作固体发酵；

3)将促生生防菌NJN-6发酵液接种入腐熟鸡粪肥、菜粕的微生物酶解混合物与羽毛膨化粉混合形成的固体有机物料中进行固体发酵，每吨固体有机物料中加入菌液50L，固体发酵过程中每天翻堆1次，使固体发酵温度不超过50℃，发酵5-7天后结束，促生生防菌含量可达到1×10⁹CFU/g以上，最后在温度不超过60℃的条件下将微生物有机肥的含水量蒸发至30％以下，包装出厂即为成品香蕉专用生物有机肥。所用腐熟后的鸡粪堆肥其发芽指数为98％以上，有机质质量比含量≥45％，有机氮质量比含量为2-3％。

其中菜粕的微生物酶解混合物制备方法为，将保藏号为CGMCCNO.1543的嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)菌株37-1发酵液加入到菜粕原料中，调节含水量55-65％和pH6.0-7.5，进行开放式固体发酵，待发酵温度上升至50℃时立即开始翻堆，以后每天翻堆，使堆温始终维持在35-50℃共5天，固体发酵开始后，堆物的pH会不断上升，每次翻堆时用含酸液体调节含水量和pH，使它们分别维持在55-65％和6.0-7.0，发酵终止时再用含酸液体进行喷洒，直至堆物pH调整为5.0左右，再进行低温干燥或自然凉干，即为菜粕的微生物酶解混合物；

用上述配方工艺生产的香蕉专用生物有机肥中促生生防菌NJN-6活菌数＞1×10⁹CFU/g(肥料干重)，全氮含量为3～4％，总氮磷钾养分为6～8％、有机质含量≥45％，含水量为25-30％。专用于防治香蕉枯萎病。

有益效果本发明提供一种利用废弃羽毛膨化粉研制香蕉专用生物有机肥的配方及工艺。

使用该发明生产的香蕉专用微生物有机肥具有生产成本低，使用方便，促生和抗病效果好的优点，适合香蕉种植区域大面积使用。本发明对于保护生态环境，保护人民的身体健康，提高农产品的附加值具有重要的意义。

产品与目前市场上的产品相比具有如下优点：

1)本发明产品利用废弃羽毛膨化粉作为固体发酵原料，能够降低生物有机肥的原料成本。羽毛粉蛋白质含量可高达80％以上，氨基酸组分比较齐全，肥料中高效菌株的含量达到1×10⁹CFU/g(肥料干重)以上，远远超过国家标准2×10⁷CFU/g，施入土壤后能形成优势群，并在土壤中存活下来。

2)肥料产品中含有丰富的可溶性有机碳和有机氮，能给功能菌提供十分优越的生长环境，极大地提高了促生生防菌在土壤中的定殖和发挥功能的能力。

3)试验结果表明，在香蕉连作发病土壤上施用本产品后，能显著降低香蕉枯萎病的发病率侵染率，温室盆栽生物防治率分别达80％以上，田间效果超过50％。

四、附图说明

图1不同含量羽毛粉与鸡粪固体发酵功能微生物的数量

图2不同含量菜饼与鸡粪固体发酵功能微生物的数量

图3最佳组合羽毛粉、菜饼与鸡粪固体发酵功能微生物的数量

图4盆栽促生图

图5温室盆栽试验香蕉发病率

五、具体实施方式

1、废弃羽毛的膨化

将屠宰场及菜场等的废弃羽毛收回，自来水冲洗，脱水机脱水，晒干至含水量低于30％，进入自动喂料膨化机进行膨化，在进入粉碎机粉碎得到羽毛粉(自动喂料膨化机购自石家庄华隆科技有限公司)。

2、功能菌菌剂的生产

将菌种保藏号为CGMCC NO.3183的促生生防菌NJN-6(公知公用，见授权发明专利ZL200910183361.3，防除连作香蕉巴拿马枯萎病的拮抗菌及其微生物有机肥料。)接种到PDA培养液进行液体发酵生产，发酵条件为：pH6.0-7.5，发酵温度范围30-35℃，搅拌速度为180-300转/分钟，发酵时间为48小时，发酵液的含菌或芽孢量≥10¹⁰CFU/ml。所用PDA培养液配制方法为，以配制1L培养基为例：用200g土豆削皮后切成小块放到水里煮，沸腾后煮30min，经过滤后滤液中加20g普通蔗糖，定容至1000ml，pH值调至7.2-7.4，121℃灭菌20min。

3、固体发酵生成生物有机肥

3.1固体发酵配方的获得

首先将菜粕的微生物酶解混合物和羽毛膨化粉分别以不同梯度加入腐熟鸡粪堆肥中，进行固体发酵，每吨固体有机物料中加入菌液50L，固体发酵过程中每天翻堆1次，使固体发酵温度不超过50℃，一般发酵5-7天后结束。发酵完后测定各处理中的功能菌的数量，结果如图，表明加入10％(干重)菜粕的微生物酶解混合物的堆肥为菜粕梯度中的最佳处理，功能菌数量达到6.3×10⁸CFU/g(干重)；加入10％(干重)羽毛粉的微生物酶解混合物的堆肥为羽毛粉梯度中的最佳处理，功能菌数量达到4.3×10⁸CFU/g(干重)。

3.2固体大堆发酵生成成品有机肥

根据上述配方和工艺，将腐熟后的鸡粪堆肥、菜粕的微生物酶解混合物和羽毛膨化粉(自动喂料膨化机购自石家庄华隆科技有限公司)按质量比，8∶1∶1进行均匀混合，将促生生防菌NJN-6接入混合堆，每吨固体有机物料中加入菌液50L进行固体发酵，每天翻堆1次，使固体发酵温度不超过50℃，一般发酵5-7天后结束；设计鸡粪腐熟有机肥、鸡粪腐熟有机肥和羽毛膨化粉混合物(质量比，9∶1)和鸡粪腐熟有机肥和菜饼混合物(质量比，9∶1)作为对照。发酵结束后新型生物有机肥中促生生防菌数量达到3.5×10⁹CFU/g(干重)(图2)，超过鸡粪腐熟有机肥羽毛膨化粉混合物和鸡粪腐熟有机肥菜饼混合物一个数量级，超过鸡粪腐熟有机肥3个数量级。

其中菜粕的微生物分解混合物制备方法为(公知公用，见发明专利ZL200610086126.0，一种农用氨基酸的生物制取方法及其肥料产品)，菌株37-1发酵液加入到菜粕原料中，调节含水量55-65％和pH6.0-7.5，进行开放式固体发酵，待发酵温度上升至50℃时立即开始翻堆，以后每天翻堆，使堆温始终维持在35-50℃共5天，固体发酵开始后，堆物的pH会不断上升，每次翻堆时用含酸液体调节含水量和pH，使它们分别维持在55-65％和6.0-7.0，发酵终止时再用含酸液体进行喷洒，直至堆物pH调整为5.0左右，再进行低温干燥或自然凉干，即为菜粕的微生物分解混合物(含氨基酸的混合材料)。

所用腐熟后的鸡粪堆肥其发芽指数为98％以上，有机质质量比≥45％，有机氮质量比为2-3％，含水量为25-30％。

研制成功的生物有机肥含有1.0×109CFU/g以上的促生生防菌NJN-6、全氮含量为3～4％(90％以上为有机氮)，总氮磷钾养分为6～8％、有机质含量为45％。

以上结果表明所研制配方和工艺完全能够最大化的发酵生产新型生物有机肥，且该生物有机肥能够完全符合国家标准。

4、温室防效试验

取连作5年发病严重区域香蕉种植田块土壤过筛作为盆栽土，每盆装10kg。设定1个处理3个对照，处理为本专利研制的新型微生物有机肥(NBIO)。对照分为化肥对照(CK)、普通有机肥对照(OF)和香蕉专用生物有机肥对照(BIO)(见授权发明专利ZL200910183361.3防除连作香蕉巴拿马枯萎病的拮抗菌及其微生物有机肥料)，有机肥对照和香蕉专用生物有机肥对照的施用量同样为2％，肥料与病原土充分混合均匀，所有处理氮磷钾含量一致，常规管理。每处理重复30次。定期测定香蕉生长指数，同时监测发病率。

自移栽60天时发现枯萎病发病植株，随后每天观察植株发病情况，记录发病率，同时测定60天时香蕉生长指数。

从促生效果上来看(表1)，施用本专利研制的新型生物有机肥处理(NBIO)，能够显著促进香蕉生长，与化肥对照(CK)和有机肥对照(OF)相比，SPAD值、株高、茎粗、叶片数均具有显著性差异。与香蕉专用生物有机肥(BIO)相比，SPAD值、株高、茎粗均有部分显著性差异，叶片数具有显著性差异。因此，从促生效果上来说本专利研制的新型生物有机肥具有优异的促生效应，生产配方和工艺可以替代原先的香蕉专用生物有机肥的配方和生产工艺。

表1盆栽试验的促生效果

发病率结果见表2和图5，本专利研制的新型生物有机肥、普通有机肥对照、香蕉专用生物有机肥、化肥对照的发病率分别为16.7％、76.4％、26.7％和83.3％。试验中所用新型生物有机肥和传统香蕉专用生物有机肥均能够显著降低连作土壤中香蕉的发病率，且新型生物有机肥具有更好的防治效果，表明新型生物有机肥具有很好的防治香蕉枯萎病的效果。

5、田间应用效果

在海南选取连作香蕉上一年发病率在20％左右的田块进行大田试验。营养钵育苗和移栽大田同时施用本专利研制的新型生物有机肥，共设一个处理，3个对照。处理：每棵施1kg(折160kg/亩)微生物有机肥和4kg普通有机肥；对照一：每棵施1kg(折160kg/亩)BIO香蕉专用生物有机肥和4kg普通有机肥；对照二：每棵施5kg普通有机肥；对照三：化肥对照。对照与处理均补齐养分。结果表明，上季发病已经相当严重的地块(发病率20％左右)，本专利研制的新型有机肥能够很好的抑制病害不再增加，在对照发病率已经高于60％的情况下，能够将发病率控制在30％以下。按照每公斤香蕉3元计算，施用本专利研制的生物有机肥能够使蕉农增加2611元/亩(除去肥料增加的成本)。

表2施用生物有机肥对香蕉促生及枯萎病防治的影响

Claims

1.一种利用废弃羽毛生产的香蕉专用生物有机肥的工艺，包括：

1)将菌种保藏号为CGMCC NO.3183的促生生防菌NJN-6接种到PDA培养液，进行液体发酵生产，发酵生产的条件为：pH6.0～7.5，发酵温度范围30～35℃，搅拌速度为180～300转/分钟，发酵中后期形成芽孢，发酵时间为48h，获得的促生生防菌NJN-6发酵液中含菌或芽孢量≥1×10¹⁰个/ml，所用PDA培养液配制方法为，以配制1L培养基为例：用200g土豆削皮后切成小块放到水里煮，沸腾后煮30min，经过滤后滤液中加20g普通蔗糖，定容至1000ml，pH值调至7.2-7.4，121℃灭菌20min；

其中菜粕的微生物酶解混合物制备方法为，将保藏号为CGMCCNO.1543的嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)菌株37-1发酵液加入到菜粕原料中，调节含水量55-65％和pH6.0-7.5，进行开放式固体发酵，待发酵温度上升至50℃时立即开始翻堆，以后每天翻堆，使堆温始终维持在35-50℃共5天，固体发酵开始后，堆物的pH会不断上升，每次翻堆时用含酸液体调节含水量和pH，使它们分别维持在55-65％和6.0-7.0，发酵终止时再用含酸液体进行喷洒，直至堆物pH调整为5.0，再进行低温干燥或自然凉干，即为菜粕的微生物酶解混合物；所用腐熟后的鸡粪堆肥其发芽指数为98％以上，有机质质量比含量≥45％，有机氮质量比含量为2-3％，含水量为25-30％；

3)将促生生防菌NJN-6发酵液接种入腐熟鸡粪肥、菜粕的微生物酶解混合物与羽毛膨化粉混合形成的固体有机物料中进行固体发酵，每吨固体有机物料中加入菌液50L，固体发酵过程中每天翻堆1次，使固体发酵温度不超过50℃，发酵5-7天后结束，促生生防菌含量可达到1×10⁹CFU/g以上，最后在温度不超过60℃的条件下将微生物有机肥的含水量蒸发至30％以下，包装出厂即为成品香蕉专用生物有机肥。

2.权利要求1所述工艺生产的香蕉专用生物有机肥产品，该产品中有益活菌数＞1×10⁹CFU/g肥料干重，全氮含量质量比为3～4％，总氮磷钾养分质量比为6～8％、有机质质量比含量≥45％。

3.权利要求2所述产品在促进香蕉生长和防控香蕉枯萎病中的应用。