CN104961509A - 用食用菌废料发酵制备育苗基质和有机肥的方法 - Google Patents

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赵东江
李想
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Abstract

本发明涉及一种用食用菌废料发酵制备育苗基质和有机肥的方法。本发明联合采用液体发酵法和固体发酵法使多种植物有益微生物在短时间内高效率增殖而获得绝对生长优势和数量优势,将食用菌废料的有机质降解为植物根系容易吸收的营养物质并降解大部分除草剂,仅依靠菌群的联合代谢产热作用就可使食用菌废料和土壤的混合物在较短的时间内升温到50℃以上的温度从而杀灭各种土传致病菌、病毒和虫卵,得到的产品具有改善土壤结构、提高土壤肥力、预防病害发生的功能,具有生产原料廉价易得、生产方法低碳高效的优势。应用于植物育苗,无需反复施用杀菌、杀虫药就可保障幼苗的成活率,从而减少毒性农药对环境的污染,提高食品的安全性,生态效益明显。

Description

用食用菌废料发酵制备育苗基质和有机肥的方法
技术领域
本发明属生物发酵技术领域,具体涉及一种用食用菌废料发酵制备育苗基质和有机肥的方法。
背景技术
现代农业生产过程中,水稻、西瓜、黄瓜、西红柿、葡萄、草莓、花卉等各类农作物往往需要提前育苗,在北方及东北地区的春季育苗要在温室或塑料大棚内进行。为获得健壮的秧苗,春季育苗需要大量的农田表层土,而肥沃的表层土来源有限,采集起来费时费力,特别是在东北地区春季的土层还处于冰冻状态,育苗基质土采集更加困难,有些农民甚至高价购买育苗土和有机肥,生产成本高。
传统的常规育苗技术在操作过程中往往受到土传致病性细菌、真菌、病毒、害虫的侵害,目前广泛采用的病害防治方法是使用化学合成杀菌药剂、杀虫剂对种子、土壤和幼苗处理,但是化学合成杀菌杀虫剂毒性大、易残留、易污染水源,对食品安全和人类的健康产生威胁。有机农产品的认证规定整个产品生产过程绝对不允许使用任何人工合成药剂和化学肥料,因此,采用绿色生态的防治方法成为农业生产的新趋势。
温室及塑料大棚因为具有保温升温性能成为现代农业生产的主要设施,可用于栽培蔬菜、水果、花卉、育苗等,但是温室大棚存在土壤易板结、易滋长病原微生物、湿度大、病害传染快速的诸多问题。特别是在寒冷的冬春时节,棚室外气温偏低不能通风换气,大棚内空气湿度大,导致病原微生物的大量滋长繁殖和传播,对植物秧苗产生细菌性病害、真菌性病害、病毒性病害。
实验研究表明自然界存在一些对植物生长有益的微生物,开发出了植物有益微生物的活菌型药剂,如可湿性粉剂、水分散颗粒剂等,能够对抗植物病原微生物从而减少植物病害的发生,这属于生态防治法。要想获得理想的防治病害的目的,生态防治方法的关键是大量、反复喷洒含高浓度的活性植物有益微生物使其占据绝对生长优势,从而才能排挤或抑制植物病原微生物,最终发挥防治病害的目的。为了保证活性菌的数量和存活率,需要用价格昂贵的稳定剂、保护剂、润湿剂等辅料制备成干粉制剂,然后密封包装后销售,农民买到这种药剂后需要大量、多次喷洒施用才能起效,而大量反复施用药剂存在使用成本过高的缺点。本发明以解决上述技术问题为目的,提供了一种以廉价的食用菌废料为主要原料发酵制备育苗基质和有机肥的方法,此方法可大量生产富含植物有益微生物的、富含有机质的、疏通透气的、可防治土传病原微生物病害的有机基质材料,具有生产成本低、规模大小易调整、产品使用简便的优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用食用菌废料发酵制备育苗基质和有机肥的方法,本发明联合采用液体发酵法和固体发酵法使多种植物有益微生物在短时间内高效率增殖而获得绝对生长优势和群体数量优势,将食用菌废料的有机物质降解为植物根系容易吸收利用营养物质并杀灭各种土传致病菌、病毒和虫卵,得到的产品具有改善土壤结构、提高土壤肥力、预防病害发生的功能,具有生产原料廉价易得、生产方法低碳高效的优势。
一种用食用菌废料发酵制备育苗基质和有机肥的方法,其具体的实现步骤如下:
步骤1、深层液体发酵制备高浓度耐热芽孢杆菌液:(1)高温下富集培养耐热芽孢杆菌种子液,具体步骤包括:配制耐热芽孢杆菌培养液,装入三角瓶中并用棉塞、双层纸、线绳封口包扎,培养液装量为三角瓶容积的三分之一左右,采用常压间歇灭菌或高压蒸汽灭菌;灭菌后待培养液冷却到50℃左右接入耐热芽孢杆菌,培养温度为48~51℃,振荡速度为100~160r/min,培养15~25h,检测三角瓶中菌体浓度为5×107~2×108cfu/mL时即可,得到耐热芽孢杆菌种子液;(2)高温深层液体发酵获取高浓度耐热芽孢杆菌液,具体步骤包括:向发酵罐内装入耐热芽孢杆菌培养液,再加入适量消泡剂,采用常压间歇灭菌或高压蒸汽灭菌;灭菌后将上述培养好的三角瓶耐热芽孢杆菌种子液按发酵罐内培养液体积的1%~3%接种到发酵罐,接种后采用通气式发酵,整个发酵过程持续通入无菌空气,通气比为1~1.5,发酵温度为50~53℃,培养24~48h,检测发酵罐中菌体浓度为2×108~4×108cfu/mL时即可停止发酵,冷却至室温,待用;所述的耐热芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌中的枯草芽孢杆菌一种或枯草芽孢杆菌与其它任意多种芽孢杆菌的组合;所述的耐热芽孢杆菌培养液适宜选用马铃薯麸皮汁培养液或加富综合马铃薯培养液;
步骤2、深层液体发酵法制备高浓度植物有益性真菌液:(1)富集培养有益性真菌菌丝体种子液,具体步骤包括:配制真菌培养液,装入三角瓶中并用棉塞、双层纸、线绳封口包扎,培养液装量为三角瓶容积的三分之一左右,高压蒸汽灭菌;灭菌后待培养液冷却到28℃左右接入植物有益性真菌孢子,培养温度为24~30℃,振荡速度为120~200r/min,培养72~96h,检测三角瓶中有大量白色菌丝体且菌丝体体积分数达60%以上时即可,得到植物有益性真菌菌丝体种子液;(2)深层液态发酵获取高浓度真菌菌丝体液,具体步骤包括:向发酵罐内装入真菌培养液,再加入适量消泡剂,采用常压间歇灭菌或高压蒸汽灭菌;灭菌后将上述培养好的三角瓶植物有益性真菌菌丝体种子液按发酵罐内培养液体积的3%~6%接种到发酵罐,接种后采用通气式发酵,整个发酵过程持续通入无菌空气,通气比为1.5~2.5,发酵温度为26~32℃,培养96~120h,检测发酵罐中有大量白色菌丝体且菌丝体体积分数达70%以上时即可停止发酵,冷却至室温,待用;所述的植物有益性真菌是木霉、黑曲霉、寡雄腐霉、毛霉、根霉、犁头霉、疣孢霉的其中一种或任意多种组合;所述的真菌培养液适宜选用加富综合马铃薯培养液或查氏培养液或马铃薯麸皮汁培养液;
步骤3、微碱性复合营养稀释液的配制:取新鲜自来水或深层地下水,按所取水的质量百分比含量加入下列物质:糖类1%~3%、磷酸盐0.2%~0.5%,钾盐0.1%~0.3%,再加入少量氢氧化钙或氢氧化钾粉末调节pH值至9.0~10.0,最终得到pH为9.0~10.0的微碱性复合营养稀释液;所述的糖类宜选用白糖、红糖、糖蜜、淀粉其中一种或多种;所述的磷酸盐宜选用磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、过磷酸钙其中一种或多种;所述的钾盐宜选用硫酸钾、硝酸钾其中一种;
步骤4、食用菌废料与土壤微粒混合物的制备:将食用菌废料适当粉碎,粉碎后的粒径适宜在2~6mm;取田园土、林下土或河床土,适当粉碎后筛分,筛选出粒径小于6mm的土壤微粒;将上述粉碎筛分后的食用菌废料与适量的土壤微粒混合均匀,食用菌废料与土壤微粒的适宜质量比为(1.5~3):1,将上述混合物摊开成厚度6~12cm的薄层,备用;所述的食用菌废料包括食用菌栽培过程产生的栽培废料和食用菌类食品加工过程产生的残次品、碎裂品及菇体碎渣废料;
步骤5、固体发酵获取活性有益菌群有机基质:(1)分别将上述制备的高浓度耐热芽孢杆菌液、高浓度植物有益性真菌液用微碱性复合营养稀释液进行稀释,稀释倍数适宜采用20~80倍,得到复合营养物耐热芽孢杆菌悬液、复合营养物有益性真菌悬液;(2)然后立即将复合营养物耐热芽孢杆菌悬液或复合营养物有益性真菌悬液或两者的混合液均匀喷洒到上述制备的食用菌废料与土壤微粒混合物上,一边喷洒一边翻拌物料,适宜按食用菌废料与土壤微粒混合物:复合营养物菌悬液=1:(0.5~1)比例喷洒混合,具体比例可根据木耳栽培废料的湿度或含水量而定,使喷洒复合营养物菌悬液后的混合物料含水量控制在50%~60%;(3)选长条形开阔、平坦场地,先在地面铺一层厚2~8cm的垫草或透气软帘,然后进行建堆发酵,将上述物料攒成梯形或圆拱形长条料堆,料堆的适宜的宽度为1.5~2.5m、适宜的高度为1.0~1.5m,长度不限,四周上下基本垂直,堆顶抹平或稍有隆起的弧度,在料堆上用直径5~8cm的圆棍打孔,孔间距宜控制在30~40cm,孔深至堆底,由于物料含有大量的上述发酵制备的微生物,依靠微生物自身的发酵呼吸、糖代谢作用而不断产热,热量在料内不断积累而升温;建堆完毕后,如果气温低于20℃,宜在料堆上铺盖草帘或黑色无纺布,在料堆的两头和中间部位插上温度计,温度计插入深度为20~30cm,每隔12h测试并记录料堆内的温度,当发酵时间为80~120h时,料堆内温度逐渐升到50~60℃,当温度升至55~60℃时进行翻堆或倒堆降温,得活性有益菌群有机基质;倒堆过程,将上述料堆表层的物料置于新建料堆的内层,将上述料堆内层物料置于新建料堆的外层,按上述方法进行第2次堆积发酵,得性能更好的活性有益菌群有机基质。
上述发酵后的活性有益菌群有机基质可作为育苗基质和有机肥直接使用,也可以进一步加工成耐贮存的产品,加工方法为:对上述活性有益菌群有机基质进行脱水干燥,干燥后的含水量以12%~16%为宜,干燥方法宜选用常温鼓风干燥机或流化床干燥或摊成薄层自然晾晒,干燥后的物料适宜密封包装后贮存、运输和销售。
为适应不同类别植物的育苗需要,可向上述发酵制备的活性有益菌群有机基质中入适量的泥炭、草炭、木炭、蛭石、凹凸棒、腐殖酸、氮肥、钾肥、磷肥等进一步提高其透气性能和营养性能。
上述发酵后的活性有益菌群有机基质可直接用于营养钵育苗、穴盘育苗,或用于农田土地有机肥,或用于改善因使用化肥而造成的土壤板结。
上述步骤1和步骤2所述的马铃薯麸皮汁培养液的组成成分及配制方法(以配制1L马铃薯麸皮汁培养液为例说明)为:取马铃薯50g,切片或碎块后与少量水混合,用胶体磨或匀浆机或豆浆机打碎研磨成浆液得马铃薯浆液;取麸皮25g,加水500mL充分搅拌后加热煮沸,当沸腾后改为小火加热保持微沸状态20min左右,用6~8层纱布过滤后取所有滤液得麸皮浸提液;将马铃薯浆液和麸皮浸提液混合,再向混合浸提液中加入葡萄糖或蔗糖20 g、豆粉10g、玉米粉10g、磷酸二氢钾1 g,充分搅拌后加水定容至1L。
上述步骤1和步骤2所述的加富综合马铃薯培养液的组成成分及配制方法(以配制1L加富综合马铃薯培养液为例说明)为:取200 g马铃薯,切片或碎块,加水1L后加热煮沸,当沸腾后改为小火加热保持微沸状态20min左右,用8层纱布过滤后取所有滤液得马铃薯浸提液,再向马铃薯浸提液中加入葡萄糖20 g、蛋白胨5 g、磷酸二氢钾2 g、硫酸镁0.5 g,搅拌至全部溶解,加水定容至1L。
上述步骤2所述的查氏培养液的组成成分及配制方法(以配制1L查氏培养液为例说明)为:分别称取蔗糖或葡萄糖30g、硝酸钠或硝酸钾2g、磷酸氢二钾或磷酸二羟钾1g、氯化钾0.5g、硫酸镁0.5g、硫酸亚铁0.01g,依次加入到1L水中,搅拌至全部溶解。
上述步骤1中用耐热芽孢杆菌作为菌种进行持续高温深层液体发酵,这是因为这些耐热芽孢杆菌均能够在50~53℃的高温环境下快速繁殖,而空气中的其它种类的细菌、病毒、霉菌等因为不能耐受50℃以上的高温而死亡,因此,本发明所选用的菌种在50~53℃的高温发酵培养条件下可以持续保持生长优势和群体数量优势。
上述步骤3中用氢氧化钙或氢氧化钾粉末调节pH值至9.0~10.0得到pH为9.0~10.0的微碱性复合营养稀释液的目的是中和食用菌废料中的酸性物质,并为土壤中的放线菌提供微碱性环境,从而有利于固体发酵过程中提高放线菌的数量,特别是耐高温放线菌的数量。
上述步骤5中固体发酵采用的物料的堆积发酵方式的优势作用是有利于热量的产生和积累,从而实现仅依靠微生物自身的呼吸代谢作用而不断产热升温至50~60℃的高温,从而杀灭不耐高温的土传病原微生物和害虫卵,但仍保留耐热芽孢杆菌、耐热放线菌等有益菌的活性,所述的不耐高温的土传病原微生物及病害包括:(1)腐霉菌、立枯菌、镰刀菌、芸苔根肿菌、灰霉菌、单丝壳白粉菌、立枯丝核菌、灰葡萄孢菌、柱孢霉、刺盘孢菌导致的幼苗猝倒病、根腐病、根肿病、灰霉病、霜霉病、早疫病、炭疽病等土传真菌性病害;(2)黄单胞杆菌、假单胞杆菌、欧氏杆菌等细菌导致的水稻白叶枯病、水稻基腐病、细菌性角斑病、细菌性叶枯病、细菌性斑疹病、细菌性软腐病、青枯病等土传细菌性病害;(3)植物弹状病毒、 水稻矮缩病毒、水稻瘤矮病毒、水稻簇矮病毒、水稻黑条矮缩病毒、水稻草状矮化病毒、水稻齿叶矮缩病毒、水稻条纹病毒、 水稻黄叶病毒、小麦花叶病毒、烟草花叶病毒、甘薯羽状斑驳病毒、马铃薯X病毒、马铃薯A病毒、马铃薯S病毒等植物病毒引起的病毒性植物病害。
本发明的优势效果表现在以下几点:
    1、以食用菌产业中产生的大量的、廉价的废料为对象,加工成应用价值很高的育苗基质和有机肥,有利于节约资源和环境保护,实现了废物回收利用和生态循环。
2、所选用的耐热芽孢杆菌可在50~53℃的高温条件下持续保持快速生长繁殖状态,因此,在深层液体发酵阶段可快速获得生长优势,而不用担心由于无菌操作不严格、器具灭菌不彻底造成的杂菌生长,培养液中养分不会被杂菌徒耗,可快速、高效获取高浓度耐热芽孢杆菌培养液。
3、在固体发酵阶段,定向加入的耐热芽孢杆菌、有益性真菌等多种微生物菌群起到三个方面的积极作用:第一,初始的有益菌群体数量优势不仅可以压制土壤中其它细菌和真菌的生长和繁殖,还可使有益菌群在固体物料中继续增殖其数量;第二,定向接入的菌群有利于加速呼吸代谢并快速产热,在不要外界供热的情况下,微生物自身的呼吸热在堆积的固体物料中积累就可实现自然升温,升温至50~60℃的过程中起到杀灭真菌性致病菌、细菌性致病菌、虫卵和病毒,从而起到防治病虫害的作用;第三,协同降解废料中的蛋白质、纤维素、半纤维素、木质素、葡聚糖、甘露聚糖等大分子物质的作用得到富含氨基酸、黄腐酸、柠檬酸、苹果酸、乙酸、抗菌多肽、抗菌素等有机物质,同时也降解掉大部分残留在土壤中的除草剂,起到抑制有害菌生长繁殖、促进植物根系发育的作用。
4、利用多种类型的有益菌群联合呼吸产热作用,在不需要提高额外的加热措施的情况下,就可使食用菌废料和土壤的混合物达到在较短的时间内升温到50℃以上的温度,而常规自然堆积腐熟方法无法使食用菌废料和土壤的混合物达到50℃以上的温度,与高温烘箱的烘烤处理方法相比具有无排放、低能耗、成本低的优势。
5、食用菌废料和土壤等原料往往带有大量植物病原微生物,经过发酵后几乎灭除了其中的植物致病菌、病毒、虫卵,从根源上杜绝各种土传病害的传播及发生,由于发酵后基质中植物有益微生物已经占据绝地优势,有害微生物很难生长繁殖,整个育苗过程无需再反复喷施化学合成杀菌药、杀虫药就可保障幼苗的成活率,从而减少了毒性农药对环境的污染,提高了食品的安全性,节约了生产成本,生态效益明显。
具体实施方式
    实施例1
以食用菌栽培过程产生的培养基或菌糠废料为主要原料发酵制备育苗基质和有机肥,其具体的步骤如下:
深层液体发酵制备高浓度枯草芽孢杆菌液:(1)高温下富集培养枯草芽孢杆菌种子液,具体步骤包括:配制马铃薯麸皮汁培养液1000mL,平均分装入到5个规格为500mL的三角瓶中并用棉塞、双层纸、线绳封口包扎,采用常压间歇灭菌2次,即100℃第一次灭菌30min,冷却至30℃,保持6h后,再用100℃灭菌30min;待培养液冷却到50℃左右接入枯草芽孢杆菌,培养温度为49℃,振荡速度为120r/min,培养22h,三角瓶中菌体浓度为1.5×108cfu/mL,得到枯草芽孢杆菌种子液;(2)高温深层液体发酵获取高浓度枯草芽孢杆菌液,具体步骤包括:配制马铃薯麸皮汁培养液70L装入容积为100L的发酵罐内,再加入100g泡敌作为消泡剂,采用常压间歇灭菌2次,即100℃第一次灭菌30min,冷却至35℃,保持5h后,再用100℃灭菌30min;开启空气压缩机,向发酵罐发酵液中通入无菌空气,控制发酵罐压力在0.04~0.06MPa,将上述培养好的5瓶三角瓶枯草芽孢杆菌种子液接种到发酵罐,整个发酵过程持续通入无菌空气,控制通气比为1~1.5,发酵温度为51℃,培养36h停止发酵,冷却至室温,待用;
深层液体发酵法制备高浓度木霉菌液:(1)富集培养木霉菌丝体种子液,具体步骤包括:配制加富综合马铃薯培养液2200mL,平均分装入到10个规格为500mL的三角瓶中并用棉塞、双层纸、线绳封口包扎,采用121℃的高压灭菌30min;灭菌后待培养液冷却到28℃左右用接种铲接入3铲木霉菌孢子,培养温度为30℃,振荡速度为160r/min,培养72h,三角瓶中有大量白色菌丝体且菌丝体体积分数达60%,得到木霉菌丝体种子液;(2)深层液态发酵获取高浓度木霉菌丝体液,具体步骤包括:配制加富综合马铃薯培养液70L装入容积为100L的发酵罐内,再加入30g泡敌作为消泡剂,采用121℃的高压灭菌30min,冷却至室温;开启空气压缩机,向发酵罐发酵液中通入无菌空气,控制发酵罐压力在0.04~0.08MPa,将上述培养好的10个三角瓶木霉菌丝体种子液接种到发酵罐,接种后采用通气式发酵,整个发酵过程持续通入无菌空气,通气比为1.5~2.5,发酵温度为32℃,培养96h,发酵罐中有大量白色菌丝体且菌丝体体积分数达80%,停止发酵,冷却至室温,待用;
微碱性复合营养稀释液的配制:取新鲜自来水或深层地下,按所取水的质量百分比含量加入下列物质:红糖1%、过磷酸钙0.2%,硝酸钾0.1%,加入少量氢氧化钙粉末调节pH值至10.0,最终得到pH为10.0的微碱性复合营养稀释液;
食用菌培养基或菌糠废料与土壤微粒混合物的制备:将食用菌培养基或菌糠废料粉碎为粒径为2~6mm的碎屑;取田园土、林下土或河床土,适当粉碎后筛分,筛选出粒径小于6mm的土壤微粒;将上述粉碎筛分后的食用菌培养基或菌糠废料与土壤微粒按质量比为3:1的比例混合均匀,将上述混合物摊开成厚度6~12cm的薄层,备用;
固体发酵获取活性有益菌群有机基质:(1)分别将上述制备的高浓度枯草芽孢杆菌液、高浓度木霉菌液用微碱性复合营养稀释液进行稀释,稀释倍数适宜采用20倍,得到复合营养物枯草芽孢杆菌悬液、复合营养物木霉菌悬液;(2)然后立即将复合营养物枯草芽孢杆菌悬液、复合营养物木霉菌悬液均匀喷洒到上述制备的食用菌培养基或菌糠废料与土壤微粒混合物上,一边喷洒一边翻拌物料,按食用菌废料与土壤微粒混合物:复合营养物菌悬液=1:0.6比例喷洒混合,使喷洒复合营养物菌悬液后的混合物料含水量控制在52%;(3)选长条形开阔、平坦场地,先在地面铺一层厚2~8cm的垫草或透气软帘,然后进行建堆发酵,将上述物料攒成梯形或圆拱形长条料堆,料堆宽度为2.5m、高度为1.5m,长度不限,四周上下基本垂直,堆顶抹平或稍有隆起的弧度,在料堆上用直径5~8cm的圆棍打孔,孔间为40cm,孔深至堆底,由于物料含有大量的上述发酵制备的微生物,依靠微生物自身的发酵呼吸、糖代谢作用而不断产热,热量在料内不断积累而升温;建堆完毕后,如果气温低于20℃,在料堆上铺盖草帘或无纺布,在料堆的两头和中间部位插上温度计,温度计插入深度为20~30cm,每隔12h测试并记录料堆内的温度,当发酵持续进行80~120h时,料堆内温度逐渐升到50~60℃,当温度升至55~60℃时进行翻堆降温,得活性有益菌群有机基质。
将上述发酵制备的活性有益菌群有机基质用于温室大棚内的水稻育苗。按常规方法对水稻种子进行包衣、盐水选种、浸种、催芽处理,用硬质穴盘育苗,向硬质穴盘填入将上述发酵制备的活性有益菌群有机基质作为底土,厚度为2.5cm左右,播入催芽后的水稻种子,每个穴盘用种量为120~150g,浇足水使基质吸水达饱和状态,不用加任何杀菌剂,再用上述发酵制备的活性有益菌群有机基质作为覆顶土,厚度为0.6cm左右,然后采用常规管理方法进行育苗管理,期间不喷洒任何杀菌剂,培育30d,水稻育苗结束。试验期间以常规使用的4份过筛土掺入1份腐熟的猪圈粪为育苗基质作为对照试验组。上述试验的育苗结果显示,本发明所制备的活性有益菌群有机基质用于温室大棚内的水稻育苗,在没有施用任何化学合成杀菌剂的情况下,无细菌性病害和真菌性病害发生,水稻秧苗生长整齐均匀,叶龄3~4叶1心,苗高16~19cm,叶片绿而不黄,根系盘结发达,各项农艺指标均优于对照试验组,以每亩用苗量计算可节省甲霜灵、代森锰锌、可杀得、恶苗灵、咪鲜胺等农药费用30余元,降低了用药成本,生态效益显著。
将上述发酵制备的活性有益菌群有机基质用于温室大棚内的板结土壤改良,试验选取黑龙江省绥化市北林区宝山镇大棚蔬菜生产基地的跨度为12m,长度80m钢骨架大棚,试验前大棚因常年使用磷酸二铵、碳酸铵、尿素、硫酸钾、三元复合肥等化肥,土壤胶体分散,土地板结,种植黄瓜、西红柿、辣椒等蔬菜均出现生长不良、产量低的现象,经当地农技人员诊查结果表明该大棚内土壤中粘粒含量较多,质地粘,毛细管孔隙较少,通气、透水、增温性较差。用本发明发酵制备的活性有益菌群有机基质进行改良试验,每平方米施用1.5kg左右(即每亩1000kg左右),耕翻入土,然后种植蔬菜黄瓜、西红柿,植株根深叶茂、生长旺盛,黄瓜、西红柿的产量比试验前增产30%左右,对土质进行分析,土壤黏着力下降40%,通气性、透水性均得到显著改善。
实施例2
以食用菌类食品加工过程产生的残次品、碎裂品及菇体碎渣废料为主要原料发酵制备育苗基质和有机肥,其具体的步骤如下:
深层液体发酵制备高浓度枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌培养液:(1)高温下富集培养枯草芽孢杆菌种子液,具体步骤包括:配制加富综合马铃薯培养液2000mL,平均分装入到10个规格为500mL的三角瓶中并用棉塞、双层纸、线绳封口包扎,采用常压间歇灭菌2次,即100℃第一次灭菌30min,冷却至28℃,保持7h后,再用100℃灭菌30min;待培养液冷却到50℃左右向其中5个三角瓶接入枯草芽孢杆菌,其余5个三角瓶加入纳豆芽孢杆菌,培养温度为48℃,振荡速度为150r/min,培养18h,枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌平均浓度分别为1×108cfu/mL、7×107cfu/mL,得到枯草芽孢杆菌种子液和纳豆芽孢杆菌种子液;(2)高温深层液体发酵获取高浓度枯草孢杆菌和纳豆芽孢杆菌培养液,具体步骤包括:配制马铃薯麸皮汁培养液70L装入容积为100L的发酵罐内,再加入100g泡敌作为消泡剂,采用常压间歇灭菌2次,即100℃第一次灭菌30min,冷却至25~35℃,保持5~8h后,再用100℃灭菌30min;开启空气压缩机,向发酵罐发酵液中通入无菌空气,控制发酵罐压力在0.04~0.06MPa,将上述培养好的5瓶三角瓶枯草芽孢杆菌种子液接种到发酵罐,整个发酵过程持续通入无菌空气,控制通气比为1~1.5,发酵温度为50℃,培养40h停止发酵,冷却至室温,待用;
深层液体发酵法制备高浓度木霉菌培养液:(1)富集培养黑曲霉、寡雄腐霉种子液,具体步骤包括:配制查氏培养液3000mL,平均分装入到16个规格为500mL的三角瓶中并用棉塞、双层纸、线绳封口包扎,采用121℃的高压灭菌30min;灭菌后待培养液冷却到28℃左右,向其中的8个三角瓶接入3铲黑曲霉孢子,向其余的8个三角瓶接入3铲寡雄腐霉孢子,培养温度为28℃,振荡速度为180r/min,培养72h,三角瓶中有大量白色菌丝体且菌丝体体积分数达60%,得到黑曲霉、寡雄腐霉菌丝体种子液;(2)深层液态发酵获取高浓度黑曲霉、寡雄腐霉菌丝体培养液,具体步骤包括:配制查氏培养液140L分别平均装入容积为100L的两个发酵罐内,再分别加入150mL豆油作为消泡剂,采用121℃的高压灭菌30min,冷却至室温;开启空气压缩机,向发酵罐发酵液中通入无菌空气,控制发酵罐压力在0.04~0.08MPa,将上述培养好的黑曲霉、寡雄腐霉菌丝体种子液分别接种到两个发酵罐,接种后采用通气式发酵,整个发酵过程持续通入无菌空气,通气比为1.5~2.5,发酵温度为30℃,培养120h,发酵罐中有大量白色菌丝体且菌丝体体积分数达90%,停止发酵,冷却至室温,待用;
微碱性复合营养稀释液的配制:取新鲜自来水或深层地下水,按所取水的质量百分比含量加入下列物质:白糖2%、磷酸氢二钠0.5%,硫酸钾0.3%,加入少量氢氧化钾粉末调节pH值至9.0,最终得到pH为9.0的微碱性复合营养稀释液;
食用菌食品加工废料与土壤微粒混合物的制备:将食用菌食品加工废料粉碎,粉碎后的粒径在2~6mm;取田园土、林下土或河床土,适当粉碎后筛分,筛选出粒径小于6mm的土壤微粒;将上述粉碎筛分后的食用菌食品加工废料与土壤微粒按质量比为1.5:1混合均匀,将上述混合物摊开成厚度6~12cm的薄层,备用;
固体发酵获取活性有益菌群有机基质:(1)分别将上述制备的高浓度枯草芽孢杆菌培养液、纳豆芽孢杆菌培养液、黑曲霉培养液、寡雄腐霉培养液混合均匀,用pH9.0的微碱性复合营养稀释液进行稀释80倍,得到复合营养物枯草芽孢杆菌悬液、纳豆芽孢杆菌培养液、黑曲霉培养液、寡雄腐霉混合菌悬液;(2)然后立即将复合营养物混合菌悬液均匀喷洒到上述制备的食用菌食品废料与土壤微粒混合物上,一边喷洒一边翻拌物料,按食用菌废料与土壤微粒混合物:复合营养物混合菌悬液=1:0.8比例喷洒混合,使喷洒复合营养物菌悬液后的混合物料含水量控制在55%;(3)选长条形开阔、平坦场地,先在地面铺一层厚2~8cm的垫草或透气软帘,然后进行建堆发酵,将上述物料攒成梯形或圆拱形长条料堆,料堆的宽度为2.0m、高度为1.2m,长度不限,四周上下基本垂直,堆顶抹平或稍有隆起的弧度,在料堆上用直径5~8cm的圆棍打孔,孔间距为35cm,孔深至堆底,由于物料含有大量的上述发酵制备的微生物,依靠微生物自身的发酵呼吸、糖代谢作用而不断产热,热量在料内不断积累而升温;建堆完毕后,如果气温低于20℃,宜在料堆上铺盖草帘或无纺布,在料堆的两头和中间部位插上温度计,温度计插入深度为20~30cm,每隔12h测试并记录料堆内的温度,当发酵时间为80~120h时,料堆内温度逐渐升到55~60℃,当温度升至55~60℃时进行倒堆;倒堆过程,适宜将上述料堆表层的物料置于新建料堆的内层,将上述料堆内层物料置于新建料堆的外层,按上述方法进行第2次堆积发酵,得活性有益菌群有机基质。
将上述发酵制备的活性有益菌群有机基质用于温室大棚内的黄瓜育苗。按常规方法对黄瓜种子进行选种、浸种、催芽、练芽处理,用硬质穴盘育苗,向硬质穴盘填入将上述发酵制备的活性有益菌群有机基质作为底土,厚度为3.5cm左右,播入催芽后的黄瓜种子,浇足水使基质吸水达饱和状态,不用加任何杀菌剂,再用上述发酵制备的活性有益菌群有机基质作为覆顶土,厚度为0.8cm左右,以南瓜苗做砧木进行嫁接,然后采用常规管理方法进行育苗管理,期间不喷洒任何杀菌剂,培育35d,水稻育苗结束。试验期间以草炭、蛭石和珍珠岩按体积比3:1:1配制(混匀过程中每立方米加入1kg三元复合肥、0.2kg多菌灵、0.05kg甲霜灵锰锌)为育苗基质作为对照试验组。上述试验的育苗结果显示,本发明所制备的活性有益菌群有机基质用于温室大棚内的黄瓜育苗,在没有施用任何化学合成杀菌剂的情况下,无细菌性病害和真菌性病害发生,黄瓜幼苗的特征是:幼苗节间短,茎粗壮,刺毛较硬,茎横径0.6~0.8cm,株高8~10cm;叶片3~4叶1心,叶片肥厚,颜色深绿;根系发达、白色;定植后,缓苗和发根快、抗寒性强、雌花多且节位低、产量高,各项农艺指标均优于对照试验组,以每亩用苗量计算可节省多菌灵、甲霜灵锰锌、杀毒矾、恶苗灵、叶枯唑、链霉素、三唑酮、百菌清、辛硫磷等农药费用40余元,降低了用药成本,生态效益显著。

Claims (2)

1.一种用食用菌废料发酵制备育苗基质和有机肥的方法,其特征在于:所述的方法采取以下步骤:
步骤1、深层液体发酵制备高浓度耐热芽孢杆菌液:(1)高温下富集培养耐热芽孢杆菌种子液,具体步骤包括:配制耐热芽孢杆菌培养液,装入三角瓶后灭菌;待培养液冷却到50℃左右接入耐热芽孢杆菌,培养温度为48~51℃,振荡速度为100~160r/min,培养15~25h,得到耐热芽孢杆菌种子液;(2)高温深层液体发酵获取高浓度耐热芽孢杆菌液,具体步骤包括:向发酵罐内装入耐热芽孢杆菌培养液后灭菌;将上述培养好的耐热芽孢杆菌种子液按发酵罐内培养液体积的1%~3%接种到发酵罐,接种后采用通气式发酵,整个发酵过程持续通入无菌空气,通气比为1~1.5,发酵温度为50~53℃,培养24~48h停止发酵,冷却至室温,待用;所述的耐热芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌中的枯草芽孢杆菌一种或枯草芽孢杆菌与其它任意多种芽孢杆菌的组合;
 步骤2、深层液体发酵法制备高浓度植物有益性真菌培养液:(1)富集培养真菌菌丝体种子液,具体步骤包括:配制真菌培养液,装入三角瓶后灭菌;待培养液冷却到28℃左右接入植物有益性真菌孢子,培养温度为24~30℃,振荡速度为120~200r/min,培养72~96h停止发酵,得到植物有益性真菌菌丝体种子液;(2)深层液态发酵获取高浓度真菌菌丝体液,具体步骤包括:向发酵罐内装入真菌培养液后灭菌;将上述培养好的植物有益性真菌菌丝体种子液按发酵罐内培养液体积的3%~6%接种到发酵罐,接种后采用通气式发酵,整个发酵过程持续通入无菌空气,通气比为1.5~2.5,发酵温度为26~32℃,培养96~120h停止发酵,冷却至室温,待用;所述的植物有益性真菌是木霉、黑曲霉、寡雄腐霉、毛霉、根霉、犁头霉、疣孢霉其中一种或多种组合;
步骤3、微碱性复合营养稀释液的配制:取新鲜自来水或深层地下水,按所取水的质量百分比含量加入下列物质:糖类1%~3%、磷酸盐0.2%~0.5%,钾盐0.1%~0.3%,再加入少量氢氧化钙或氢氧化钾粉末调节pH值至9.0~10.0,最终得到pH为9.0~10.0的微碱性复合营养稀释液;
步骤4、食用菌废料与土壤微粒混合物的制备:将食用菌废料适当粉碎,粉碎后的粒径适宜在2~6mm;取田园土、林下土或河床土,适当粉碎后筛分,筛选出粒径小于6mm的土壤微粒;将上述粉碎筛分后的食用菌废料与适量的土壤微粒混合均匀,食用菌废料与土壤微粒的适宜质量比为(1.5~3):1,将上述混合物摊开成厚度6~12cm的薄层,备用;所述的食用菌废料包括食用菌栽培过程产生的培养基、菌糠废料和食用菌类食品加工过程产生的食用菌残次品、碎裂品及菇体碎渣废料;
步骤5、固体发酵获取活性有益菌群有机基质:(1)分别将上述制备的高浓度耐热芽孢杆菌液、高浓度植物有益性真菌液用微碱性复合营养稀释液进行稀释,稀释倍数适宜采用20~80倍,得到复合营养物耐热芽孢杆菌悬液、复合营养物有益性真菌悬液;(2)然后立即将复合营养物耐热芽孢杆菌悬液或复合营养物有益性真菌悬液或两者的混合液均匀喷洒到上述制备的食用菌废料与土壤微粒混合物上,一边喷洒一边翻拌物料,适宜按食用菌废料与土壤微粒混合物:复合营养物菌悬液=1:(0.5~1)比例喷洒混合,具体比例可根据木耳栽培废料的湿度或含水量而定,使喷洒复合营养物菌悬液后的混合物料含水量控制在50%~60%;(3)选长条形开阔、平坦场地,先在地面铺一层厚2~8cm的垫草或透气软帘,然后进行建堆发酵,将上述物料攒成梯形或圆拱形长条料堆,料堆的适宜的宽度为1.5~2.5m、适宜的高度为1.0~1.5m,长度不限,四周上下基本垂直,堆顶抹平或稍有隆起的弧度,在料堆上用直径5~8cm的圆棍打孔,孔间距宜控制在30~40cm,孔深至堆底;建堆完毕后,如果气温低于20℃,宜在料堆上铺盖草帘或黑色无纺布,在料堆的两头和中间部位插上温度计,温度计插入深度为20~30cm,每隔12h测试并记录料堆内的温度,当发酵时间为80h~120h时,料堆内温度逐渐升到50~60℃,当温度升至55~60℃时进行翻堆或倒堆降温,得活性有益菌群有机基质;倒堆过程,将上述料堆表层的物料置于新建料堆的内层,将上述料堆内层物料置于新建料堆的外层,按上述方法进行第2次堆积发酵,得性能更好的活性有益菌群有机基质。
2.按上述方法发酵制备的活性有益菌群有机基质可作为育苗基质和有机肥直接使用,也可以进一步加工成耐贮存的产品,加工方法为:对上述活性有益菌群有机基质进行脱水干燥,干燥后的含水量以12%~16%为宜,干燥后的物料适宜密封包装后贮存、运输和销售。
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