CN105112343A - 一种小麦秸秆腐熟剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小麦秸秆腐熟剂及其制备方法，以枯草芽孢杆菌、绿色木霉、黑曲霉、白腐真菌和假丝酵母作为生产菌种，这些菌种之间无拮抗作用，且容易培养，无毒无害，对小麦秸秆具有很好的降解作用。本发明的小麦秸秆腐熟剂制备方法简单，菌种容易获得，保存方便，成本较低，腐熟效果明显，而且腐熟后的小麦秸秆有机肥能大大提高农作物产量和质量。

Description

一种小麦秸秆腐熟剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及微生物菌剂领域，具体是一种小麦秸秆腐熟剂及其制备方法。

背景技术

我国是农业生产大国，虽然每年粮食大丰收，但同时产生的小麦秸秆数以亿吨计，这些巨量的秸秆造成严重的社会问题和环境问题，焚烧秸秆不但会导致大气污染，还会影响人们的出行安全，乱堆乱放秸秆则会占据大量土地，各个大小秸秆堆也会带来火灾隐患，因此每年夏收时，怎样处理这些巨量的秸秆，成为一大难题。

秸秆回收利用是解决这一难题的中药手段，其中“秸秆还田“不但可以带来经济效益，还具有重要的社会和环境意义，秸秆中含有丰富的N、P、K和其它有机营养成分，利用微生物对秸秆进行降解、腐熟，使其成为有机肥回用于农田，从而，及解决的环境污染问题，又带来了巨大经济效益。秸秆腐熟剂在此过程中扮演着十分重要的角色，直接决定秸秆的腐熟效果及秸秆有机肥的应用效果。而现有的秸秆腐熟剂存在着分解能力差、发酵周期长、腐熟不彻底等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种小麦秸秆腐熟剂，该小麦秸秆腐熟剂能快速、彻底地对农作物秸秆特别是小麦秸秆进行腐熟，而且，腐熟后的小麦秸秆有机肥肥效高。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种小麦秸秆腐熟剂，包括枯草芽孢杆菌、绿色木霉、黑曲霉、白腐真菌和假丝酵母，所述的枯草芽孢杆菌、绿色木霉、黑曲霉、白腐真菌和假丝酵母的质量比为2:1:2:2:1，其中，枯草芽孢杆菌≥0.6亿cfu/g、绿色木霉≥0.5亿cfu/g、黑曲霉≥0.4亿cfu/g、白腐真菌≥0.6亿cfu/g、假丝酵母≥0.2亿cfu/g，所述的小麦秸秆腐熟剂为液体。

其中，枯草芽孢杆菌主要以孢子悬浮液形式存在，黑曲霉主要以孢子悬浮液形式存在，绿色木霉主要以菌丝和孢子悬浮液形式存在，白腐真菌主要以菌丝球和孢子形式存在，假丝酵母主要以悬浮液形式存在。

本发明的小麦秸秆腐熟剂能快速、彻底地对农作物秸秆进行腐熟，而且，腐熟后的小麦秸秆有机肥肥效高，能有效提高农作物产量与质量。

本发明还提供了小麦秸秆腐熟剂的制备方法，包括以下步骤：

1)、制备培养基：

A、制备LB液体培养基：取胰化蛋白胨10g、酵母提取物5g和NaCl10g溶解于1L的容量瓶中，用1M的NaOH调节pH值到7.0～7.5，用水定容至1L，然后高压灭菌；

B、制备LB固体培养基：在步骤A制备的LB液体培养基内加入琼脂，琼脂的加入量为15g/L；

C、制备PDA液体培养基：取马铃薯200g、葡萄糖20g溶解于1L的容量瓶中，用水定容至1L，然后高压灭菌；

D、制备PDA固体培养基：在步骤C制备的PDA液体培养基内加入琼脂，琼脂的加入量为15g/L；

E、制备PDA液体诱导培养基：取马铃薯200g、葡萄糖5g、羧甲基纤维素钠15g溶解于1L容量瓶中，用1M的NaOH调节pH值到7.0，定容至1L，高压灭菌；

F、制备PDA固体诱导培养基：在步骤E制备的PDA液体诱导培养基内加入琼脂，琼脂的加入量为15g/L。

2)、制备菌剂：

A、制备枯草芽孢杆菌菌液：

将实验室保存的枯草芽孢杆菌接种于LB固体培养基上，在恒温箱内38℃培养24h，再把培养好的菌落接种于LB液体培养基中，保持温度在38℃，搅拌转速为200rpm摇瓶培养12h，得到枯草芽孢杆菌菌种液；然后将培养好的枯草芽孢杆菌菌种液接种于发酵罐中的LB液体培养基中，进行扩大再培养，得到枯草芽孢杆菌菌液，低温保存备用；

B、制备黑曲霉菌液：

将黑曲霉在无菌条件下接种于PDA固体斜面培养基上，在恒温箱中30℃培养48h，待上面长出黑色菌丝后，转接于PDA液体培养基中，30℃，150rpm摇瓶培养72h，得到黑曲霉菌种液；然后将黑曲霉菌种液转接到发酵罐中进行扩大再培养，得到黑曲霉菌液，进行低温保存备用；

C、制备绿色木霉菌液：

将绿色木霉在无菌条件下接种于PDA固体斜面培养基上，在恒温箱中32℃培养48h，挑上层面白色菌丝转接于PDA液体培养基中，32℃，180rpm摇瓶培养72h，待液体颜色变深，产生孢子，得到绿色木霉种液，再将绿色木霉种液转接到发酵罐中的发酵培养基中进行扩大再培养，得到绿色木霉菌液，进行低温保存；

D、制备白腐真菌菌液：

将白腐真菌在无菌条件下接种于PDA固体斜面培养基上，在恒温箱中37℃培养48h，待长出菌丝后，转接于PDA液体培养基中，37℃，180rpm摇瓶培养72h，长出菌丝球，得到白腐真菌种液，然后将白腐真菌种液转接到发酵罐中进行扩大再培养，得到白腐真菌菌液，进行低温保存；

E、制备假丝酵母菌液：

将假丝酵母在无菌条件下接种于PDA固体斜面培养基上，在恒温箱中33℃培养48h，待上面长出菌落后，转接于PDA液体培养基中，33℃，200rpm摇瓶培养72h，然后将种子液转接到发酵罐中进行扩大再培养，得到假丝酵母菌液，进行低温保存；

3)、菌剂混合：

将步骤2)制得的枯草芽孢杆菌菌液、黑曲霉菌液、绿色木霉菌液、白腐真菌菌液和假丝酵母菌液按质量比为2:1:2:2:1进行混合，混合后得到的菌液为小麦秸秆腐熟剂，经测定，有效活菌数≥4亿cfu/g。

本发明的小麦秸秆腐熟剂的制备方法，操作简单，菌种容易培养，各菌种之间优劣互补，不产生拮抗反应，和传统腐熟剂相比，腐熟效率显著提升；该小麦秸秆腐熟剂解决了传统腐熟剂腐熟效率低，腐熟不彻底的技术难题，质量稳定可靠，具有一定的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是喷洒不同腐熟剂的秸秆堆的温度变化曲线图。

图2是喷洒不同腐熟剂的秸秆堆的秸秆失重率变化曲线图。

图3是喷洒不同腐熟剂的秸秆堆的纤维素降解率变化曲线图。

图4是喷洒不同腐熟剂的秸秆堆的半纤维素降解率变化曲线图。

图5是喷洒不同腐熟剂的秸秆堆的木质素降解率变化曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对发明作进一步说明。此处所描述的具体实施方式仅以解释发明，并不用于限定本发明的保护范围。

实施例一

小麦秸秆腐熟剂，包括枯草芽孢杆菌、绿色木霉、黑曲霉、白腐真菌和假丝酵母，其中，枯草芽孢杆菌≥0.6亿cfu/g、绿色木霉≥0.5亿cfu/g、黑曲霉≥0.4亿cfu/g、白腐真菌≥0.6亿cfu/g、假丝酵母≥0.2亿cfu/g，所述的小麦秸秆腐熟剂为液体。

实施例二

上述小麦秸秆腐熟剂的制备方法包括以下具体步骤：

1)、制备培养基：

A、制备LB液体培养基：取胰化蛋白胨10g、酵母提取物5g和NaCl10g溶解于1L的容量瓶中，用1M的NaOH调节pH值到7.0～7.5，用水定容至1L，然后121℃高压灭菌20min；

B、制备LB固体培养基：在步骤A制备的LB液体培养基内加入琼脂，琼脂的加入量为15g/L；

C、制备PDA液体培养基：取马铃薯200g、葡萄糖20g溶解于1L的容量瓶中，用水定容至1L，然后121℃高压灭菌20min；

D、制备PDA固体培养基：在步骤C制备的PDA液体培养基内加入琼脂，琼脂的加入量为15g/L；

E、制备PDA液体诱导培养基：取马铃薯200g、葡萄糖5g、羧甲基纤维素钠15g溶解于1L容量瓶中，用1M的NaOH调节pH值到7.0，定容至1L，121℃高压灭菌20min；

F、制备PDA固体诱导培养基：在步骤E制备的PDA液体诱导培养基内加入琼脂，琼脂的加入量为15g/L。

2)、制备菌剂：

A、制备枯草芽孢杆菌菌液：

将枯草芽孢杆菌接种于LB固体培养基上，在恒温箱内38℃培养24h，再把培养好的菌落接种于LB液体培养基中，保持温度在38℃，搅拌转速为200rpm摇瓶培养12h，得到枯草芽孢杆菌菌种液；然后将培养好的枯草芽孢杆菌菌种液接种于发酵罐中的LB液体培养基中，进行扩大再培养，发酵罐体积为50L，培养基为40L，搅拌转速为200rpm，通气比为0.8vvm，发酵20h后得到枯草芽孢杆菌菌液，低温保存备用；

B、制备黑曲霉菌液：

将黑曲霉在无菌条件下接种于PDA固体斜面培养基上，在恒温箱中30℃培养48h，待上面长出黑色菌丝后，转接于PDA液体培养基中，30℃，150rpm摇瓶培养72h，得到黑曲霉菌种液；然后将黑曲霉菌种液转接到发酵罐中进行扩大再培养，发酵罐体积为50L，培养基为20L，搅拌转速为150rpm，通气比为1vvm，发酵72h后得到黑曲霉菌液，进行低温保存备用；

C、制备绿色木霉菌液：

将绿色木霉在无菌条件下接种于PDA固体斜面培养基上，在恒温箱中32℃培养48h，挑上层面白色菌丝转接于PDA液体培养基中，32℃，180rpm摇瓶培养72h，待液体颜色变深，产生孢子，得到绿色木霉种液，再将绿色木霉种液转接到发酵罐中的发酵培养基中，发酵罐体积为50L，培养基为40L，搅拌转速为180rpm，通气比为1vvm，发酵72h后得到绿色木霉菌液，进行低温保存；

D、制备白腐真菌菌液：

将白腐真菌在无菌条件下接种于PDA固体斜面培养基上，在恒温箱中37℃培养48h，待长出菌丝后，转接于PDA液体培养基中，37℃，180rpm培养72h，长出菌丝球，得到白腐真菌种液，然后将白腐真菌种液转接到发酵罐中进行扩培，发酵罐体积为50L，培养基为40L，搅拌转速为180rpm，通气比为1vvm，发酵96h后得到白腐真菌菌液，进行低温保存；

E、制备假丝酵母菌液：

将假丝酵母在无菌条件下接种于PDA固体斜面培养基上，在恒温箱中33℃培养48h，待上面长出菌落后，转接于PDA液体培养基中，33℃，200rpm培养72h，然后将种子液转接到发酵罐中进行扩培，发酵罐体积为50L，培养基为20L，搅拌转速为200rpm，通气比为1vvm，发酵72h后得到假丝酵母菌液，进行低温保存；

3)、菌剂混合：

将步骤2)制得的枯草芽孢杆菌菌液、黑曲霉菌液、绿色木霉菌液、白腐真菌菌液和假丝酵母菌液按质量比为2:1:2:2:1进行混合，混合后得到的菌液为腐熟剂，经测定，有效活菌数≥4亿cfu/g。

实施例三

上述小麦秸秆腐熟剂的腐熟效果分析：

将新鲜的小麦秸秆堆成60×5×2m的堆体，对小麦秸秆堆体进行微喷浇水，持续喷水3d，水分达到70wt％停止浇水，将本发明制备的小麦秸秆腐熟剂按0.3wt％量稀释后喷洒到小麦秸秆堆体中，并均匀撒尿素数袋，调节碳氮比，此小麦秸秆堆编号为(X)。

按同样方法堆起两个相同规模的小麦秸秆堆体，作为对照，其中一个堆体(Y)使用同等质量的其他品牌菌剂和同等质量的尿素；另一个堆体(CK)作为对照只撒相同质量的尿素，不撒菌剂。

1、秸秆堆温度

从图1可以看出三个堆体(X、Y、CK)温度都能达到50℃以上，采用本发明制备的小麦秸秆腐熟剂能让秸秆堆(X)迅速达到50℃以上，并能维持很长时间，最高温度能达到65℃；相比之下，使用其他品牌菌剂的秸秆堆(Y)虽然也能让温度达到50℃以上，但是不能维持太长时间，且最高温度不超过60℃；而不使用任何菌剂的秸秆堆(CK)升温慢，高温维持天数少，达不到高温腐熟所需要的必要条件，效果不理想。综上所述，使用本发明制备的小麦秸秆腐熟剂在秸秆堆升温方面效果理想，能达到秸秆腐熟所需的高温标准。

2、秸秆失重率

从图2可以看出菌剂在秸秆腐熟过程中起到重要作用，喷洒本发明制备的小麦秸秆腐熟剂的秸秆堆(X)失重较多，50天后失重率能达到57％，喷洒其他市售品牌腐熟剂的秸秆堆(Y)失重率50天后只能达到51％，而不使用菌剂的秸秆堆失重率50天后只有25％，很明显，本发明制备的小麦秸秆腐熟剂具有较高的秸秆失重率。

3、纤维素降解率

从图3可以看出，本发明制备的小麦秸秆腐熟剂对秸秆的纤维素成分降解较好，秸秆堆(X)的纤维素降解率50天后达到52％；使用其他市售品牌腐熟剂的秸秆堆(Y)的纤维素降解率50天后只有42％；不使用任何菌剂的秸秆堆(CK)的纤维素降解率50天后只有23％，本发明的小麦秸秆腐熟剂效果更加显著。

4、半纤维素降解率

从图4可以看出，本发明的小麦秸秆腐熟剂对秸秆的半纤维素成分降解较理想，喷洒本发明的小麦秸秆腐熟剂的秸秆堆(X)的半纤维素降解率50天后达到52％；而喷洒其他市售品牌腐熟剂的秸秆堆(Y)50天后半纤维素降解率只有42％；不使用任何菌剂的秸秆堆(CK)50天后半纤维素降解率只有23％，本发明的小麦秸秆腐熟剂对秸秆半纤维素降解效果显著。

5、木质素降解率

从图5可以看出，本发明的小麦秸秆腐熟剂对秸秆的木质素成分降解效果很好，喷洒本发明的小麦秸秆腐熟剂的秸秆堆(X)的木质素降解率50天后达到27％；而喷洒其他市售品牌腐熟剂的秸秆堆(Y)50天后木质素降解率只有19％；不使用任何菌剂的秸秆堆(CK)50天后木质素降解率只有16％。本发明的小麦秸秆腐熟剂对秸秆木质素降解效果良好。

实施例四

小麦秸秆腐熟剂腐熟的小麦秸秆有机肥在玉米栽培中的应用实验：

玉米品种选用良玉99，有机肥为经本发明的小麦秸秆腐熟剂腐熟30天的小麦秸秆有机肥，化肥为玉米专用复合肥(29N：6P：5K)、磷肥(P₂O₅17wt％)和硫酸钾(K₂O51wt％)。

本实验设两个样本，每个样本设3个平行，每个平行种植36株玉米。样本1采用玉米标准化栽培技术进行栽培，使用玉米专用复合肥(29N：6P：5K)、磷肥和钾肥；样本2以40％小麦秸秆有机肥中氮代替玉米专用肥中的氮，然后用磷肥和钾肥补足玉米生长所需要的钾和磷，保证两个样本在氮磷钾总量上相等，按玉米标准化栽培技术进行管理。

表1是不同施肥处理栽培的玉米产量和质量指标，利用SPSS软件对数据进行方差分析，分析结果表明，使用40％小麦秸秆有机肥中氮代替玉米专用肥中的氮，栽培的玉米(样本2)产量提高15.74％，产量提高显著，并且甜度提高4个百分点，由上述结果可以看出使用本发明的小麦秸秆腐熟剂腐熟的小麦秸秆有机肥可以提高玉米产量和质量。

表1：不同施肥处理栽培的玉米产量和质量指标

样本	产量(kg/亩)	甜度(含糖百分比)	均价(元/kg)
				1	723.65	14％	2.2
2	837.55	18％	2.5

Claims (2)

1.一种小麦秸秆腐熟剂，包括枯草芽孢杆菌、绿色木霉、黑曲霉、白腐真菌和假丝酵母，所述的枯草芽孢杆菌、绿色木霉、黑曲霉、白腐真菌和假丝酵母的质量比为2:1:2:2:1，其中，枯草芽孢杆菌≥0.6亿cfu/g、绿色木霉≥0.5亿cfu/g、黑曲霉≥0.4亿cfu/g、白腐真菌≥0.6亿cfu/g、假丝酵母≥0.2亿cfu/g，所述的小麦秸秆腐熟剂为液体。

2.一种小麦秸秆腐熟剂的制备方法，其特征在于：所述的小麦秸秆腐熟剂由枯草芽孢杆菌、绿色木霉、黑曲霉、白腐真菌和假丝酵母复混组配而成，具体步骤如下：

1)、制备培养基：

A、制备LB液体培养基：取胰化蛋白胨10g、酵母提取物5g和NaCl10g溶解于1L的容量瓶中，用1M的NaOH调节pH值到7.0～7.5，用水定容至1L，然后高压灭菌；

B、制备LB固体培养基：在步骤A制备的LB液体培养基内加入琼脂，琼脂的加入量为15g/L；

C、制备PDA液体培养基：取马铃薯200g、葡萄糖20g溶解于1L的容量瓶中，用水定容至1L，然后高压灭菌；

D、制备PDA固体培养基：在步骤C制备的PDA液体培养基内加入琼脂，琼脂的加入量为15g/L；

E、制备PDA液体诱导培养基：取马铃薯200g、葡萄糖5g、羧甲基纤维素钠15g溶解于1L容量瓶中，用1M的NaOH调节pH值到7.0，定容至1L，高压灭菌；

F、制备PDA固体诱导培养基：在步骤E制备的PDA液体诱导培养基内加入琼脂，琼脂的加入量为15g/L。

2)、制备菌剂：

A、制备枯草芽孢杆菌菌液：

将实验室保存的枯草芽孢杆菌接种于LB固体培养基上，在恒温箱内38℃培养24h，再把培养好的菌落接种于LB液体培养基中，保持温度在38℃，搅拌转速为200rpm摇瓶培养12h，得到枯草芽孢杆菌菌种液；然后将培养好的枯草芽孢杆菌菌种液接种于发酵罐中的LB液体培养基中，进行扩大再培养，得到枯草芽孢杆菌菌液，低温保存备用；

B、制备黑曲霉菌液：

将黑曲霉在无菌条件下接种于PDA固体斜面培养基上，在恒温箱中30℃培养48h，待上面长出黑色菌丝后，转接于PDA液体培养基中，30℃，150rpm摇瓶培养72h，得到黑曲霉菌种液；然后将黑曲霉菌种液转接到发酵罐中进行扩大再培养，得到黑曲霉菌液，进行低温保存备用；

C、制备绿色木霉菌液：

将绿色木霉在无菌条件下接种于PDA固体斜面培养基上，在恒温箱中32℃培养48h，挑上层面白色菌丝转接于PDA液体培养基中，32℃，180rpm摇瓶培养72h，待液体颜色变深，产生孢子，得到绿色木霉种液，再将绿色木霉种液转接到发酵罐中的发酵培养基中进行扩大再培养，得到绿色木霉菌液，进行低温保存；

D、制备白腐真菌菌液：

将白腐真菌在无菌条件下接种于PDA固体斜面培养基上，在恒温箱中37℃培养48h，待长出菌丝后，转接于PDA液体培养基中，37℃，180rpm摇瓶培养72h，长出菌丝球，得到白腐真菌种液，然后将白腐真菌种液转接到发酵罐中进行扩大再培养，得到白腐真菌菌液，进行低温保存；

E、制备假丝酵母菌液：

将假丝酵母在无菌条件下接种于PDA固体斜面培养基上，在恒温箱中33℃培养48h，待上面长出菌落后，转接于PDA液体培养基中，33℃，200rpm摇瓶培养72h，然后将种子液转接到发酵罐中进行扩大再培养，得到假丝酵母菌液，进行低温保存；

3)、菌剂混合：

将步骤2)制得的枯草芽孢杆菌菌液、黑曲霉菌液、绿色木霉菌液、白腐真菌菌液和假丝酵母菌液按质量比为2:1:2:2:1进行混合，混合后得到的菌液为小麦秸秆腐熟剂，经测定，有效活菌数≥4亿cfu/g。