CN103011928B - 一种富硒生物有机肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种富硒生物有机肥及其制备方法。由以下原料制成：富硒农作物废弃物100份；离子态硒0.005-0.15份；碳源0.2-2.5份；氮源0.5-3.5份；微生物菌剂2-4.2份；助剂0.4-5份。本发明工艺操作简单，制作成本低，制备所得富硒生物有机肥不但含有丰富的硒，更有利于植物吸收利用；本发明所用菌剂为土壤提供充足的有机质和腐植酸，可促进作物生长，增加产量30%-40%，产品维生素C含量提高50%-70%；氨基酸含量提高20%-30%，改善土壤生态环境，提高地力。
Description
技术领域
本发明涉及微生物技术领域，特别涉及一种富硒生物有机肥及其制备方法。
背景技术
在农业生产活动中，长期和广泛大量施用化学肥料，虽然保证了农业生产连年增产，但又造成土壤有机物过渡消耗，土壤团粒结构的破坏，土壤酸化板结，土壤通气性和持水能力下降，土壤微生物菌群失衡，土壤生态和水资源环境恶化；此外，长期大量施用化学肥料，还造成农作物对化学肥料吸收和利用率下降，致使农作物产品质量逐年下降。为了摆脱在农业种植过程对化学肥料的过渡依赖，人们重新对有机肥料产生浓厚的兴趣。
硒是人类和动物必须的微量元素之一，服用适量的硒有预防和治疗癌症的作用，长期缺硒可引起多种疾病；制造和服用富硒食品，是人类和动物补硒的有效途径。
富硒生物有机肥是一类具有生物活性的富硒有机质肥料，施用富硒生物有机肥料，一方面可增加土壤中硒含量，利于农作物对硒吸收，刺激作物发芽、生根、促进作物生长、改善作物品质，生产制造富硒农产品，另一方面，又可使土壤增加有机质含量，增加土壤微生物菌群数量，起到改善土壤物理性能，优化土壤微生物生态环境，降低农药、化学肥料对农产品的污染程度。
目前，生产的生物有机肥料一般是不含硒的普通生物有机肥料，使用的原料主要是畜禽粪便，城市垃圾，食品工业废弃物，和不含硒的草碳，稻杆、麦杆；烟筋是卷烟工业副产物，我国累计年产普通烟筋数十万吨。2010年烟草科技（总-281期）报道了生物发酵烟梗制备有机肥，但其使用的也是的普通烟梗。中国专利2003142203.9、200910213522.9、200910248732.1发明的富硒生物有机肥是以硒盐或硒的鳌合物，与稀土或无机肥复配合而成。中国专利2003142203.9、200710010871、.200910044507.6发明的富硒生物有机肥是以硒盐或者硒矿粉拌入不含硒或普通的草炭，鸡猪粪便作原料，采用的生产工艺是原料不处理或经简单处理，调节水分后堆积自然发酵、发酸周期长达30~40天。
发明内容
本发明目的是提供一种富硒生物有机肥，用于提高土壤中硒含量。
本发明另一目的是提供所述富硒生物有机肥的制备方法。
所述富硒生物有机肥由以下重量份的原料制成：
富硒农作物废弃物100份；离子态硒0.005-0.15份；碳源0.2-2.5份；氮源0.5-3.5份；微生物菌剂2-4.2份；助剂0.4-5份。
所述富硒农作物废弃物为富硒烟筋，废弃物富硒烟草秸秆，富硒茶树修枝废弃物，富硒玉米秸秆，富硒魔芋秸秆，富硒马铃薯秸秆。
所述离子态硒为亚硒酸钠或硒酸钠以及硒矿粉经酸碱处理的富硒水溶液；所述碳源为葡萄糖、玉米浆粉、葡糖糖浆、糖蜜、玉米粉、玉米淀粉、山芋粉；所述氮源为蛋白胨、玉米浆、酵母粉、黄豆饼粉、花生饼粉、菜籽饼、硫酸铵、硝酸铵、磷酸铵、氨水、尿素。
所述微生物菌剂由枯草芽孢杆菌Bacillus SubtiLis BC—198、胶冻样芽孢杆菌、Bacillus muciLaginosus AS1.231和绿色木霉Trichoderma VirideAS3.711制备而成。
枯草芽孢杆菌Bacillus SubtiLis BC-198、胶冻样芽孢杆菌、Bacillus muciLaginosus AS1.231和绿色木霉TrichodermaVirideAS3.711的重量比为0.5-1.0:0.5-1.0:1.0-2.0。
枯草芽孢杆菌Bacillus SubtiLis BC-198、胶冻样芽孢杆菌、Bacillus muciLaginosus AS 1.231和绿色木霉TrichodermaVirideAS3.711的活菌数比为70-100:12-20:1-2。
所述助剂为所述助剂为聚丙烯酰胺或聚谷氨酸及其钠盐、聚天门冬氨酸、魔芋粉。加入量为富硒生物有机肥制得生物固体发酵料重量的0.4%-4.5%。
所述枯草芽孢杆菌Bacillus Subitilis为从湖北恩施市白杨坪的富硒烟草废弃物中，通过在0.15%NaSeO3、0.6%葡萄糖、0.5%蔗糖、0.8%蛋白胨、0.3%酵母膏、0.4%氯化钠、水100毫升配制的培养基中富集分离纯化得到。拮抗试验和促生长试验，筛选得一株菌株BC-198，该菌株发酵液对大豆种子发芽率、根长、比对照提高30-40%；对镰刀菌、青霉抑制圈均大于1.5厘米。还具有蛋白酶、纤维素酶活力；该菌株形态或生理生化特征是；革兰氏染色阳性、细胞杆状、直径＜1um、如图1所示，形成芽孢，不膨大，无伴胞晶体；接触酶、氧化酶阳性，好氧生长，VP试验阳性，VP＜PH6试验阳性，VP＞PH7试验阴性，甲基红试验阴性,利用葡萄糖、木糖、L-阿拉伯糖、甘露醇产酸；利用葡萄糖不产气；利用柠檬酸盐，还原硝酸盐，水解淀粉、液化明胶、分解酪素。在PH5.7、7%NaCl、50℃均生长；该菌株16SrRNA基因序列测定结果如SEQ ID NO.1所示。
根据细胞形态、生化试验结果，和基因序列测定结果，菌株BC-198鉴定为枯草芽孢杆菌Bacillus Subitilis。该菌株已于2012年8月30日保藏于中国典型培养物保藏中心（简称CCTCC；地址：中国武汉，武汉大学；邮编：430072），保藏编号CCTCCNo.M2012321。
本发明提供的制备方法为以富硒烟筋（富含有机硒）为主料，拌入少量离子态硒、碳源、氮源、经破碎、挤压膨化、灭菌、生物发酵制备富硒生物有机肥料的方法，其具体步骤如下：
1、挤压膨化灭菌富硒烟筋
将含硒量≥0.15mg/kg烟筋破碎至0.7-1.5厘米，拌入相对烟筋原料重量的0.005-0.15%亚硒酸钠或硒酸钠，0.2%-2.5%的氮源，氮源可以选择蛋白胨、玉米浆、酵母粉、黄豆饼粉、花生饼粉、菜籽饼、硫酸铵、硝酸铵、磷酸铵、氨水、尿素一种或多种组合，0.5-3.5%碳源，碳源可以选择：葡萄糖、玉米浆粉、葡糖糖浆、糖蜜、玉米粉、玉米淀粉、山芋粉一种或多种组合，拌均后喂入螺杆挤压机，调节螺杆转速90-140转/分，套筒温度80-130℃，经螺杆挤压的物料从直径φ8-25毫米模孔中喷出，得膨化灭菌的固态生物发酵物料。
2、富硒烟筋固态发酵
（1）固态发酵菌剂的制备
a.固态发酵菌剂采用菌种分别是：枯草芽孢杆菌BacillusSubtiLis BC-198。从富硒烟草废弃物分离得到，具有较高降鲜纤维素酶、蛋白酶活力，对作物有促生和生防作用，该菌种保藏于中国典型培养物保藏中心（武汉）保藏中心保藏编号CCTCCNO:M2012321；胶冻样芽孢杆菌、Bacillus muciLaginosus AS1.231和绿色木霉Trichoderma VirideAS3.711，经含硒培养基连续训化。
b.培养菌剂采用的培养基组成：
枯草芽孢杆菌培养用培养基（%）：葡萄糖1.0、淀粉0.4、蛋白胨0.5酵母膏0.3、玉米浆粉0.6、氯化钠0.4、水100毫升,PH7.2
胶冻样芽孢杆菌培养用培养基（%）：蔗糖1.5，酵母膏0.5，蛋白胨0.2，磷酸氢二钾0.5、硫酸镁0.15，碳酸钙0.2、水100毫升PH7.0
绿色木霉培养用培养基（%）：葡萄糖0.4、淀粉1.0、蛋白胨0.6、酵母膏0.2、硝酸钾0.3。硫酸镁0.03、水100毫升PH5.5-6.0
c.固态发酵菌剂培养
按上述培养基组成分别配制枯草芽孢杆菌，胶冻样芽孢杆菌和绿色木霉培养基，在500毫升三角瓶中装量150毫升，121℃灭菌30分钟，冷却后分别接入枯草芽孢杆菌，胶冻样芽孢杆菌和绿色木霉菌。放置旋转摇瓶机上（200转/分钟）28-30℃分别培养24小时，30小时和48小时，得枯草芽孢杆菌菌剂，胶冻样芽孢杆菌菌剂和绿色木霉菌剂。
（2）富硒烟筋固态生物发酵
待经挤压机膨化灭菌的烟筋原料温度下降到35-37℃时，补加入温度30-35℃过滤除菌水，同时接入固态发酵烟筋重量的0.5-1.0%的枯草芽孢杆菌菌剂，固态发酵烟筋重量的0.5-1.0%的胶冻样芽孢杆菌和固态发酵烟筋重量的1.0-2.0%绿色木霉菌剂，使其固体物料与液体重量比为1.0：1.5-2.5，拌均后放置26-35℃培养室内，发酵约15-20天，即得固态发酵后的物料。
（3）将上述制得的固态发酵后的物料均匀地混配入固态发酵后物料总重量的0.4%-4.5%的助剂，助剂可选择：聚丙烯酰胺或聚谷氨酸及其钠盐、魔芋一种或两种，常温下干燥，即得以膨化富硒烟筋为原料固态发酵制备的富硒（≥50mg/kg），微生物活菌数≥4亿/克的生物有机肥料。
本发明的有益效果：
（1）工艺操作简单，制作成本低，制备所得富硒生物有机肥不但含有丰富的硒（还有大量的有机硒），更有利于植物吸收利用；
（2）还含有大量的能促进植物生长、防治病害、降解纤维素的枯草芽孢杆菌BC-198和有促进土壤钾的利用的胶冻样芽孢杆菌及加速纤维素降解的木霉菌等有益微生物及其菌种科学组合，为土壤提供充足的有机质和腐植酸，可促进作物生长，增加产量30%-40%，产品维生素C含量提高50%-70%；氨基酸含量提高20%-30%，生产的农产品达到湖北省农产品富硒含量地方标准，改善土壤生态环境，提高地力；
（3）本地发明也适用于其它的富硒农作物废弃物的处理。
附图说明
图1为茶叶枝条芽头长势图，其中1为施用富硒生物有机肥，2为未使用富硒生物有机肥；
图2为茶叶枝叶长势图；其中1为施用富硒生物有机肥，2为未使用富硒生物有机肥的。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
若为特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
本发明中涉及到的百分号“%”，若未特别说明，食指质量百分比；但溶液的百分比，除另有规定外，是指溶液100ml中含有溶质若干克；液体之间的百分比，是指20℃时容量的比例
实施例1富硒生物有机肥的制备
（1）挤压膨化富硒烟筋
将含硒烟筋粉碎，过孔径0.7-1.0厘米。拌入相对烟筋主料重量的0.015%亚硒酸钠，0.4%蛋白胨、2%磷酸铵、0.5%葡萄糖，3%玉米淀粉、0.2%玉米浆粉，拌均后喂入螺杆挤压机膨化，调节螺杆转速100转/分钟。套筒温度95℃，经螺杆挤压的烟筋物料从直径15毫米模孔中喷出，得膨化灭菌的固态发酵基料。
（2）膨化富硒烟筋固态生物发酵
1）固态生物发酵菌剂的制备
a.固态发酵采用菌种：枯草芽孢杆菌BC-198，胶冻样芽孢杆菌AS1.231和绿色木霉菌AS3.711。
b.培养菌剂用的培养基组成：
培养枯草芽孢杆菌培养基（%）：葡萄糖1.0、淀粉0.4、蛋白胨0.5、酵母膏0.3、玉米浆粉0.6、氯化钠0.4、水100毫升。PH7.2
培养胶冻样芽孢杆菌培养基（%）：蔗糖1.5，酵母膏0.5，蛋白胨0.2，磷酸氢二钾0.5，硫酸镁0.15，碳酸钙0.2，水100毫升，PH7.2
培养绿色木霉培养基（%）：葡萄糖0.4、淀粉1.0、蛋白胨0.6、酵母膏0.2、硝酸钾0.3、硫酸镁0.03、水100毫升。PH5.5~6.0
c.固态发酵菌剂的培养条件
按上述培养基组成分别配制枯草芽孢杆菌，胶冻样芽孢杆菌和木霉菌培养基在500毫升三角瓶中装量150毫升，121℃灭菌30分钟，冷却后分别对应接入枯草芽孢杆菌，胶冻样芽孢杆菌和绿色木霉菌，放置旋摇瓶机上（200转/分钟）、28~30℃条件下分别培养24小时，30小时和48小时，得枯草芽孢杆菌菌剂，胶冻样芽孢杆菌和绿色木霉菌剂。
2）富硒烟筋固态生物发酵
经挤压机膨化灭菌烟筋温度下降到35℃，补加入温度30℃的过滤除菌水，同时接入固态发酵烟筋重量的0.5%的枯草芽孢杆菌菌剂，活菌数1000亿/克，固态发酵烟筋重量的0.8%胶冻样芽孢杆菌菌剂活菌数200亿/克和固态发酵烟筋料重量的1.2%的绿色木霉菌剂，活菌数有效活菌数10亿个/克。拌均后放置28℃培养室内培养，发酵18天得固态生物发酵后物料。
3）将上述制得固态生物发酵后物料均匀地混入固态发酵后物料总重量的0.6%的聚丙烯酰胺，常温下干燥，即得以膨化富硒烟筋为主料固态生物发酵制备的富硒生物有机肥料，肥料中含硒量52.1mg/kg、有机质53%、腐植酸4.8%、微生物活菌数5.1亿个/克。
实施例2富硒生物有机肥的制备
（1）挤压膨化灭菌处理富硒烟筋
将含硒量0.18毫克/公斤的烟筋破碎，过直径φ1.5厘米筛板，拌入相对烟筋料重量的0.08%的亚硒酸钠，0.18%酵母粉、0.4%的玉米浆粉、2%黄豆饼粉、0.4%葡萄糖、1%糖蜜，拌均后喂入螺杆挤压机。调节螺杆转速到120转/分钟，套筒温度、125℃，经螺杆挤压的烟筋料从直径φ20毫米模孔中喷出，得膨化灭菌的固态发酵物料。
（2）富硒烟筋料的固态生物发酵
1）固态生物发酵菌剂的制备
a.固态发酵菌剂采用菌种分别是枯草芽孢杆菌B.subtilis BC—198。胶冻样芽孢杆菌B.mucilagimosrs AS1.231和绿色木霉Trichoderma Viride AS3.711。
b.培养菌剂采用的培养基组成：
枯草芽孢杆菌培养用培养基（%）：葡萄糖1.0、淀粉0.4、蛋白胨0.5、酵母膏0.3、玉米浆粉0.6、氯化钠0.4、水100毫升。PH7.2
胶冻样芽孢杆菌培养用培养基（%）:蔗糖1.5、酵母膏0.5、蛋白胨0.2、磷酸氢二钾0.5、硫酸镁0.15、碳酸钙0.2、水100毫升。PH7.0
木霉培养用培养基（%）：葡萄糖0.4、淀粉1.0、蛋白胨0.6、酵母膏0.2、硝酸钾0.3、硫酸镁0.03、水100毫升。PH5.5~6.0
c.固态发酵菌剂培养
按上述培养基组成分别配制枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和绿色木霉的培养基，在500毫升三角瓶内装量120毫升，121℃灭菌30分钟。冷却后分别接入枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和绿色木霉菌，放置旋转摇瓶机上（200转/分钟）28~30℃条件下分别培养24小时、30小时和48小时，得枯草芽孢杆菌菌剂、胶冻样芽孢杆菌菌剂和绿色木霉菌菌剂。
2）富硒烟筋料固态生物发酵
待经挤压膨化灭菌的富硒烟筋料的温度下降到360C时，补加入温度320C的过滤除菌水，同时接入固态发酵烟筋料重量的0.7%的枯草芽孢杆菌菌剂，有效活菌数700亿个/克，固态发酵烟筋重量的0.6%的胶冻样芽孢杆菌菌剂，有效活菌数120亿个/克，固态发酵烟筋重量的1.5%的绿色木霉菌菌剂，有效活菌数15亿个/克。并使其固体物料与液体的重量比为1：1.8，拌匀后放置32℃培养室内培养发酵15天即得固态生物发酵后的物料。
3）将上述制得的固态生物发酵后的物料均匀地混配入固态发酵后物料总重量的0.4%聚谷氨酸、1.5%魔芋粉，常温下干燥，即得以膨化富硒烟筋为原料生物发酵制备的富硒生物有机肥料。有机肥料中硒含量50.8mg/kg、有机质48%，腐植酸5.2%，细菌菌数4.8亿个/克。
实施例3富硒生物有机肥的制备
（1）挤压膨化灭菌处理富硒烟筋
将含富硒量0.16毫克/公斤的烟筋破碎，过直径φ1.5厘米筛板拌入相对烟筋料重量的0.05%的硒酸钠、0.4%硫酸铵、0.7%玉米浆粉、1%菜籽饼、1.3%葡萄糖、1.5%玉米淀粉、拌均后喂入螺杆挤压机。调节螺杆转速到125转/分钟，套筒温度130℃经螺杆挤压的烟筋料从直径φ20毫米模孔中喷出，得膨化灭菌的固态发酵物料。
（2）富硒烟筋料的固态生物发酵
1）固态生物发酵菌剂的制备
a固态发酵菌剂采用菌种分别是枯草芽孢杆菌B.subtilis BC—198、胶冻样芽孢杆菌B.mucilagimosrs AS1.231和绿色木霉Trichoderma Viride AS3.711。
b培养菌剂采用的培养基组成：
枯草芽孢杆菌培养用培养基（%）：葡萄糖1.0、淀粉0.4、蛋白胨0.5、酵母膏0.3、玉米浆粉0.6、氯化钠0.4、水100毫升。PH7.2
胶冻样芽孢杆菌培养用培养基（%）:蔗糖1.5、酵母膏0.5、蛋白胨0.2、磷酸氢二钾0.5、硫酸镁0.15、碳酸钙0.2、水100毫升。PH7.0
木霉培养用培养基（%）：葡萄糖0.4、淀粉1.0、蛋白胨0.6、酵母膏0.2、硝酸钾0.3、硫酸镁0.03、水100毫升。PH5.5~6.0
c固态发酵菌剂培养
按上述培养基组成分别配制枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和绿色木霉的培养基，在500毫升三角瓶内装量120毫升，121℃灭菌30分钟。冷却后分别接入枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和绿色木霉菌，放置旋转摇瓶机上（200转/分钟）28~30℃条件下分别培养24小时、30小时和48小时，得枯草芽孢杆菌菌剂、胶冻样芽孢杆菌菌剂和绿色木霉菌菌剂。
2）富硒烟筋料固态生物发酵
待经挤压膨化灭菌的富硒烟筋料的温度下降到35℃时，补加入温度30℃膜过滤除菌水，同时接入固态发酵烟筋料重量的1.0%的枯草芽孢杆菌菌剂，有效活菌数1000亿个/克，固态发酵烟筋重量的1.0%胶冻样芽孢杆菌菌剂，有效活菌数200亿个/克，固态发酵烟筋重量的2%的木霉菌菌剂，有效活菌数20亿个/克。并使其固体物料与液体重量比为1：2.5，拌匀后放置32℃培养室内培养发酵20天即得固态发酵后的物料。
3）将上述制得的固态发酵后的物料均匀地混配入固态发酵后物料总重量的2.5%魔芋粉，0.2%聚丙烯酰胺，常温下干燥，即得以膨化富硒烟筋为原料发酵制备的含硒达50.3mg/kg生物有机肥料。
将制备的富硒生物有机肥施用于明前茶，施用量100kg/亩，结果如表1所示。植株生长状况如图1、2所示。
表12009年-2012年施用实施例3富硒生物有机肥的明前茶结果
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种富硒生物有机肥由以下重量份的原料经发酵制成：
富硒农作物废弃物100份；离子态硒0.005-0.15份；碳源0.2-2.5份；氮源0.5-3.5份；微生物菌剂2-4.2份；助剂0.4-5份，
所述微生物菌剂由保藏编号为CCTCC No.M2012321的枯草芽孢杆菌、保藏编号为AS1.231的胶冻样芽孢杆菌和保藏编号为AS3.3711绿色木霉制备而成。
2.根据权利要求1所述的富硒生物有机肥，其特征在于，枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和绿色木霉的重量比为0.5-1.0:0.5-1.0:1.0-2.0。
3.根据权利要求1所述的富硒生物有机肥，其特征在于，所述富硒农作物废弃物为富硒烟草秸秆，富硒茶树修枝废弃物，富硒玉米秸秆，富硒魔芋秸秆，富硒马铃薯秸秆中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的富硒生物有机肥，其特征在于，所述离子态硒为亚硒酸钠、硒酸钠、硒矿粉经酸碱处理的富硒水溶液中的一种或几种；所述碳源为葡萄糖、玉米浆粉、葡糖糖浆、糖蜜、玉米粉、玉米淀粉、山芋粉中的一种或几种；所述氮源为蛋白胨、玉米浆、酵母粉、黄豆饼粉、花生饼粉、菜籽饼、硫酸铵、硝酸铵、磷酸铵、氨水、尿素中的一种或多种；所述助剂为聚丙烯酰胺、聚谷氨酸及其钠盐、聚天门冬氨酸、魔芋粉中的一种或几种。
5.制备权利要求1-4任一项所述富硒生物有机肥的方法，其特征在于，以富硒农作物废弃物为主料，加入离子态硒、碳源、氮源、经挤压膨化得固态发酵富硒农作物废弃物；经灭菌、生物发酵制得生物固体发酵料；进一步加入助剂，加入量为生物固体发酵料重量的0.4％-4.5％。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，接入固态发酵富硒农作物废弃物重量0.5-1.0％的枯草芽孢杆菌菌剂，0.5-1.0％的胶冻样芽孢杆菌和1.0-2.0％的绿色木霉菌剂。
7.权利要求1所述的富硒生物有机肥在茶叶、魔芋、马铃薯、蔬菜、果树、玉米、中草药种植中的应用。
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