CN103820366A

CN103820366A - 一种烟草秸秆快速腐熟剂

Info

Publication number: CN103820366A
Application number: CN201410058461.4A
Authority: CN
Inventors: 余君; 陈守文; 王昌军; 杨亮; 秦兴成; 李进平; 冀志霞; 徐迪红; 熊青柏; 施河丽; 石娜娜; 祁高富; 祖秉桥; 杨树
Original assignee: Huazhong Agricultural University; Tobacco Research Institute of Hubei Province
Current assignee: Huazhong Agricultural University; Tobacco Research Institute of Hubei Province
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: CN103820366B

Abstract

本发明属于微生物应用技术领域，公开了一种烟草秸秆快速腐熟剂，所述腐熟剂是由黑曲霉（Aspergillusniger）CGMCC3.06194、解淀粉芽孢杆菌（Bacillusamyloliquefaciens）ZM9（CCTCCM2013404）、糙皮侧耳（Pleurotusostreatus）CGMCC5.00374组成，其制备方法是将各菌株经三级扩大培养，菌液经低温干燥后得到三种菌剂，再将三种菌剂以一定比例混合均匀，得到快速腐熟菌剂。使用本发明腐熟剂较之市售菌剂堆肥发酵的烟草秸秆，可提前7d~10d达到腐熟，且腐熟更彻底。采用上述方法生产的烟秆有机肥部分替代烟草专用复合肥，可显著提高烟草栽培品质。

Description

一种烟草秸秆快速腐熟剂

技术领域

本发明涉及利用生物技术生产烟秆有机肥，具体涉及一种烟草秸秆快速腐熟剂及其制备方法和应用。

背景技术

我国是世界上烟草栽培面积最大的国家，每年会产生大量的废弃秸秆，由于烟秆中含有大量的木质纤维素，不易腐烂也不能直接用于肥田，因而绝大部分都是作为废弃物被丢弃或焚烧，这不仅污染环境并产生大量病害，也造成了资源的浪费。所以对废弃烟秆的合理利用和开发，是减少环境污染，实现资源循环利用的有效途径。

烟秆中含有丰富的N、P、K及有机质等营养成分，利用微生物对烟秆进行高温堆肥化利用，是实现废弃烟秆资源化、无害化的比较理想的处理方法之一，能促进自然界物质的循环利用。在烟秆堆体中添加腐熟剂能有效加快木质纤维素的分解，缩短发酵周期，提高堆肥制品的质量。

目前秸秆腐熟研究和应用主要集中在水稻、小麦、玉米等农作物秸秆上，商业化腐熟剂对富含纤维素、半纤维素的秸秆腐熟效果显著。由于烟秆中木质素含量远高于其他农作物秸秆中的含量，针对烟秆的腐熟剂报道并不多见。

发明内容

本发明的发明目的是：为了解决现有腐熟剂在烟草秸秆降解过程中存在分解能力弱、发酵周期长等问题，提供一种快速腐熟烟草秸秆的腐熟剂及其制备方法和应用。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

一种烟草秸秆快速腐熟剂，由黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9菌剂和糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374菌剂混合而成，所述黑曲霉CGMCC 3.06194和糙皮侧耳CGMCC 5.00374均源自中国普通微生物菌种保藏管理中心；所述解淀粉芽孢杆菌ZM9源自中国典型培养物保藏中心，其保藏号为CCTCC NO：M2013404。

上述方案中，所述腐熟剂的各组分配比为：黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂：35wt%~60wt%；解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9 菌剂：5wt%~10wt%；糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374 菌剂：35wt%~55wt%；

所述每种菌剂的有效活菌数大于10⁷ cfu/g，所述腐熟剂中总的有效活菌数为10×10⁸ cfu/g~60×10⁸ cfu/g。

上述方案中，所述快速腐熟剂中黑曲霉以孢子和菌丝形式存在；解淀粉芽孢杆菌以芽孢形式存在；糙皮侧耳以菌丝形式存在。

上述方案中，所述黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂和糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374 菌剂通过如下方法制备得到：将黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌株或糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374菌株接种于PDA琼脂培养基上进行斜面培养；再转接于麸皮培养基中，28℃~30℃下培养4~7 d；然后转接于麸皮培养基内进行扩培，在28℃~30℃下扩培3~5 d，将扩培结束后的菌液低温晾干后得到黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂或糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374菌剂。

上述方案中，所述解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9 菌剂通过如下方法制备得到：将解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9接种于LB琼脂培养基上进行斜面培养；再转接于LB液体培养基中，30℃~37℃，摇床培养12~18 h；然后转接种于LB液体培养基中进行发酵罐扩培，发酵温度30℃~37℃，发酵时间18~24 h，将扩培结束后的菌液低温晾干后得到解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9 菌剂。

上述烟草秸秆快速腐熟剂的制备方法为：将上述黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9 菌剂和糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374菌剂按照质量百分比为35%~60%∶5%~10%∶35%~55%混合后，得到烟草秸秆快速腐熟剂。

上述烟草秸秆快速腐熟剂在腐熟烟草秸秆上的应用；具体的使用方法为：以0.1wt%~0.3wt%的接种量接入烟草秸秆堆体，保持堆体水分60wt%~65wt%，发酵30 ~40 d，即可腐熟烟草秸秆。

本发明的有益效果：本发明所述烟草秸秆快速腐熟剂是由两株霉菌和一株细菌构成，利用不同门类菌株间的协同作用可以促进烟草秸秆的快速降解，缩短烟草秸秆的发酵周期；此外，本发明所述腐熟剂可以同时对烟草秸秆中的纤维素及木质素进行降解，能有效提高腐熟剂对秸秆的降解能力。

附图说明

图1为烟草秸秆堆肥腐熟过程中不同腐熟处理下温度的变化。

图2为烟草秸秆堆肥腐熟过程中不同腐熟处理下pH值的变化。

图3为烟草秸秆堆肥腐熟过程中不同腐熟处理下有机碳的变化。

图4为烟草秸秆堆肥腐熟过程中不同腐熟处理下全氮含量的变化。

图5为烟草秸秆堆肥腐熟过程中不同腐熟处理下NH₄ ⁺-N和NO₃ ^--N含量的变化。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例、附图和附表进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一、本实施例烟草秸秆快速腐熟剂，由黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9菌剂和糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374菌剂混合而成，所述解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9的保藏编号为CGMCC 5.00374，具体制备过程包括如下步骤：

1、菌剂的制备：

1.1 培养基：

LB培养基：蛋白胨10 g，酵母粉5 g，氯化钠10 g，琼脂20 g，蒸馏水1000 mL，pH7.0~7.2，121℃，灭菌30 min。

PDA培养基：马铃薯200 g，葡萄糖20 g，琼脂20 g，蒸馏水1000 mL，pH自然，121℃，灭菌30 min。

麸皮培养基：麸皮：蒸馏水=1∶1，121℃，灭菌30 min。

1.2 黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂和糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374 菌剂的制备：将黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌株或糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374 菌株接种于PDA琼脂培养基上，30℃培养5 d；再转接于麸皮培养基（麸皮0.9 kg、蒸馏水0.9 kg）中，30℃下培养5 d；然后转接到麸皮培养基（麸皮22.5kg、蒸馏水22.5kg）中，30℃下培养5 d，将菌液低温晾干后得到黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂或糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374 菌剂，所述黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂中有效活菌数大于10⁷ cfu/g，所述糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374 菌剂中有效活菌数大于10⁷ cfu/g。

1.3 解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9 菌剂的制备：将解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9 菌株接种于LB琼脂培养基上，37℃培养18 h；再转接于0.2 L的LB液体培养基中，37℃，180 rpm培养18 h；然后转接于装有10 L的LB培养基的20L发酵罐中进行扩培，发酵罐参数设置为37℃，搅拌转速180 rpm，通气比1 VVM，发酵时间18 h，扩培结束后将菌液低温晾干后得到解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9 菌剂，所述解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9 菌剂中有效活菌数大于10⁷ cfu/g。

2、烟草秸秆快速腐熟剂的制备：将上述黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9 菌剂和糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374菌剂按照质量百分比为60%∶5%∶35%混合，得到烟草秸秆快速腐熟剂，所述腐熟剂中总的有效活菌数为30×10⁸ CFU/g~60×10⁸ CFU/g。

二、本实施例制备得到的烟草秸秆快速腐熟剂在烟杆堆肥上的应用：

1、烟草秸秆堆肥腐熟过程：

将本实施例制备的烟草秸秆快速腐熟剂以0.2wt%的接种量接入烟草秸秆堆体，堆体长宽高分别为：30m×2m×1.5m，保持堆体水分60wt%~65wt%，每7 d翻堆机翻堆一次；20天之后，不再给堆体补水（以上腐熟处理定义为处理T）。

同时设置另外两个相同规模的烟草秸秆堆体腐熟处理作为对照，定义为处理CK1和处理CK2，其中处理CK1为不接种腐熟剂，处理CK2为接入市售腐熟剂，实验方法同处理T。

2、处理T和处理CK1、处理CK2比对的试验结果

2.1温度

由图1可以看出，所有处理的堆温都能达到50℃并维持5 d以上，能达到堆肥无害化温度标准。处理T和处理CK2相比，处理T达到的最高温度为66℃，比处理CK2高4℃，并提前2 d达到最高温度。处理T在发酵第36 d后温度已基本稳定，处理CK2在44 d后才达到稳定，处理CK1 在46 d仍处于腐熟后发酵阶段，处理T较之CK2提前8 d到达腐熟。上述结果表明，添加腐熟剂可加速烟草秸秆堆体中有机物的降解，其中添加本实施例制备的快速腐熟剂，腐熟的发酵时间显著较市售腐熟剂缩短。

2.2 pH

由图2可以看出，在整个堆肥进程中，处理CK1、处理CK2和处理T堆肥后期pH分别为8.04，8.01，7.83，总体来说，添加腐熟剂对堆体pH影响不明显，但处理T相对低的pH值能减少堆肥过程中氨的挥发，从而减少氮的损失，此时处理T的全氮含量为2.53wt%，与处理CK1相比高了9%。

2.3 有机碳含量

由图3可以看出，在堆肥结束时处理CK1，处理CK2和处理T的有机碳含量分别比初始含碳量降低了24.13%，25.44%，26.77%。由堆料有机碳含量变化可知，接种腐熟剂对堆肥有机碳的降解作用较大，而且添加本实施例制备的快速腐熟剂的降解效果要好于市售腐熟剂。

2.4 全氮含量

由图4可以看出，三个处理比较，添加腐熟剂的堆体全氮含量明显高于对照组CK1，且添加本实施例制备的快速腐熟剂比添加市售腐熟剂的全氮含量略高。

2.5 硝态氮含量

由图5可以看出，堆肥结束时，处理T硝态氮的含量显著高于处理CK1和处理CK2，说明添加本实施例制备的快速腐熟剂能有效地减少了氮素的散失。

3、烟草秸秆腐熟成品

采用本实施例制备的快速腐熟剂，堆肥发酵35 d后，温度下降至稳定，堆体达到腐熟。经快速腐熟剂腐熟的烟草秸秆，其纤维素、半纤维和木质素降解率分别为75.84%、74.71%和41.78%，腐熟后的烟草秸秆全氮含量2.33wt%，全磷含量0.72wt%，全钾含量3.11wt%。

三、采用本实施例制备的快速腐熟剂腐熟的烟草秸秆有机肥在白肋烟大田栽培中的应用：

1、实验材料

1.1 供试白肋烟品种：所用白肋烟品种为鄂烟1号。

1.2 供试肥料：采用的有机肥为经本实施例制备的快速腐熟剂腐熟30d的烟草秸秆有机肥，采用的化肥为烟草专用复合肥（质量比N∶P₂O₅∶K₂O = 10∶10∶20）、过磷酸钙（含P₂O₅ 12wt%）及硫酸钾（含K₂O 50wt%）。

2、实验方法

本实验设两个处理，每个处理设3个平行，每个平行种植36株白肋烟。处理1采用白肋烟标准化栽培（施用烟草专用复合肥、钾肥和磷肥）；处理2以30wt%烟草秸秆有机肥中的氮替代烟草专用肥中的氮，然后用磷肥和钾肥补足白肋烟栽培所需要的磷和钾用量，保证所有处理在氮磷钾总量上相同。除首次施肥按上述要求处理外，后续施肥及田间管理方法按湖北省恩施州烟草公司制定的《白肋烟标准生产技术方案》执行。

3、结果与分析

表1是不同施肥处理栽培的白肋烟产值、产量等经济性状，利用SPSS16.0软件对数据进行方差分析结果表明，使用30wt%烟草秸秆有机肥中的氮替代烟草专用肥中的氮栽培白肋烟可使产量提高16.51%，产量提高并不显著；但烟草秸秆有机肥的替代可使白肋烟亩产值提高25.10%，提高效果极显著；使用30wt%烟草秸秆有机肥中的氮替代烟草专用肥中的氮栽培的上等烟率提高24.95%，提高效果极显著。不同施肥处理的栽培方式，虽然使每个处理具有相同的氮磷钾总量，但由上述结果可以明显看出，烟草秸秆有机肥替代烟草专用肥，可通过提高白肋烟品质的方式，有效的提高白肋烟产值。

表1不同肥料对白肋烟产值、产量的影响

注：结果为各处理的平均值±标准偏差；表中不同字母代表显著性水平（p<0.05）

实施例2

本实施例烟草秸秆快速腐熟剂，由黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9菌剂和糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374菌剂混合而成，所述解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9的保藏编号为CGMCC 5.00374，所述腐熟剂的制备方法大致同实施例1，不同之处在于：黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9 菌剂和糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374菌剂按照质量百分比50%∶8%∶42%混合，得到烟草秸秆快速腐熟剂。所述黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂中有效活菌数大于10⁷ cfu/g，所述解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9 菌剂中有效活菌数大于10⁷ cfu/g，所述糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374菌剂中有效活菌数大于10⁷ cfu/g，本实施例制备得到的烟草秸秆快速腐熟剂中有效活菌数为20×10⁸ CFU/g~60×10⁸ CFU/g。

实施例3

本实施例烟草秸秆快速腐熟剂，由黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9菌剂和糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374菌剂混合而成，制备方法大致同实施例1，不同之处在于：黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9 菌剂和糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374菌剂按照质量比35%∶10%∶55%混合，得到烟草秸秆快速腐熟剂。所述黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC 3.06194菌剂中有效活菌数大于10⁷ cfu/g，所述解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9 菌剂中有效活菌数大于10⁷ cfu/g，所述糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC 5.00374菌剂中有效活菌数大于10⁷ cfu/g，本实施例制备得到的烟草秸秆快速腐熟剂中有效活菌数为10×10⁸ CFU/g~50×10⁸ CFU/g。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种烟草秸秆快速腐熟剂，其特征在于，所述腐熟剂由黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC3.06194菌剂、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9菌剂和糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC5.00374菌剂混合而成，所述解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9的保藏编号为CCTCCNO：M2013404。

2.根据权利要求1所述烟草秸秆快速腐熟剂，其特征在于，所述腐熟剂的各组分配比为：黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC3.06194菌剂：35wt%~60wt%；解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9菌剂：5wt%~10wt%；糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC5.00374菌剂：35wt%~55wt%；所述每种菌剂的有效活菌数大于10⁷cfu/g，所述腐熟剂中总的有效活菌数为10×10⁸cfu/g~60×10⁸cfu/g。

3.根据权利要求1所述烟草秸秆快速腐熟剂，其特征在于，所述快速腐熟剂中黑曲霉以孢子和菌丝形式存在；解淀粉芽孢杆菌以芽孢形式存在；糙皮侧耳以菌丝形式存在。

4.根据权利要求1所述烟草秸秆快速腐熟剂，其特征在于，所述黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC3.06194菌剂和糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC5.00374菌剂通过如下方法制备得到：将黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC3.06194菌株或糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC5.00374菌株接种于PDA琼脂培养基上进行斜面培养；再转接于麸皮培养基中，28℃~30℃下培养4~7d；然后转接于麸皮培养基内进行扩培，在28℃~30℃下扩培3~5d，将扩培结束后的菌液低温晾干后得到黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC3.06194菌剂或糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC5.00374菌剂。

5.根据权利要求1所述烟草秸秆快速腐熟剂，其特征在于，所述解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9菌剂通过如下方法制备得到：将解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9接种于LB琼脂培养基上进行斜面培养；再转接于LB液体培养基中，30℃~37℃，摇床培养12~18h；然后转接种于LB液体培养基中进行发酵罐扩培，发酵温度30℃~37℃，发酵时间18~24h，将扩培结束后的菌液低温晾干后得到解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9菌剂。

6.根据权利要求1~5所述的烟草秸秆快速腐熟剂的制备方法，其特征在于：将黑曲霉（Aspergillus niger）CGMCC3.06194菌剂、解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）ZM9菌剂和糙皮侧耳（Pleurotus ostreatus）CGMCC5.00374菌剂按照质量百分比为35%~60%∶5%~10%∶35%~55%混合后，得到烟草秸秆快速腐熟剂。

7.根据权利要求1~5所述的烟草秸秆快速腐熟剂在腐熟烟草秸秆上的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，具体操作为：将烟草秸秆快速腐熟剂以0.1wt%~0.3wt%的接种量接入烟草秸秆堆体，保持堆体水分60wt%~65wt%，发酵30~40d，即可腐熟烟草秸秆。