CN105601391A - 一种微生物有机肥料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及肥料制备技术领域，具体涉及一种微生物有机肥料制备方法，包括如下步骤：（1）固态发酵培养基配制；（2）速效磷含量测定；（3）确定肥料生产工艺条件；（4）肥料制备；本发明利用磷矿废弃尾矿粉，辅以水稻秸秆和酱油渣等废弃资源，利用微生物发酵处理生产含磷有机肥料，通过酱油渣提供微生物氮源，秸秆利于培养基透气性能的前提下，在黑曲霉、乳酸菌、醋酸菌和巨大芽孢杆菌制得的复合发酵菌剂基础上，采用单因素试验和响应面试验对发酵生产含磷有机肥料的解磷工艺进行优化，确定出磷矿尾矿粉、水稻秸秆、酱油渣的最佳配比、料水比、发酵温度和发酵时间，为生产含磷有机肥料提供必要的工艺参数和一定的技术依据。
Description
技术领域
本发明涉及肥料制备技术领域，具体涉及一种微生物有机肥料制备方法。
背景技术
磷是植物生长发育不可缺少的营养元素之一，我国绝大部分土壤缺磷。农业生产中每年都需要施入大量磷肥，这一方面需要耗费大量的磷矿资源和能源，这样巨大的磷肥需求和磷矿的大量开采，使逐渐枯竭的磷矿资源矛盾日益严重。因此充分挖掘磷肥产业链中各个环节的价值，特别是磷矿开采过程中废弃尾矿资源的再利用，对减少企业环境污染，增加企业经济效益，意义重大。我国是磷矿盛产大国，但是80%的磷矿为中低品位磷矿，目前工业上各种选矿技术对磷进行富集的过程中，每生产1t磷精矿，将产生0.44t的尾矿，这样每年将产生700万t的磷矿尾矿。长期以来，磷矿尾矿的处理一直是各大企业未解决的问题，在资源日益减少的今天，尾矿中平均约含有3.1%的磷（P2O5）作为二次资源，逐渐备受世人关注。
我国是农业大国，每年将产生大量的农作物秸秆，大部分秸秆被随意丢弃或者露天焚烧，导致秸秆资源未得到有效利用，并且污染环境、影响交通。酱油渣是酱油厂以豆类或豆饼为原料酿造酱油的副产品。我国酱油渣的产量很大，其中含有蛋白质、脂肪、纤维等营养物质，目前对酱油渣的开发利用并不多，导致其被大量丢弃。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种微生物有机肥料制备方法，利用磷矿废弃尾矿粉，辅以水稻秸秆和酱油渣等废弃资源，利用微生物发酵处理生产含磷有机肥料，通过酱油渣提供微生物氮源，秸秆利于培养基透气性能的前提下，在黑曲霉、乳酸菌、醋酸菌和巨大芽孢杆菌制得的复合发酵菌剂基础上，采用单因素试验和响应面试验对发酵生产含磷有机肥料的解磷工艺进行优化，确定出磷矿尾矿粉、水稻秸秆、酱油渣的最佳配比、料水比、发酵温度和发酵时间，为生产含磷有机肥料提供必要的工艺参数和一定的技术依据，能有效解决技术背景中的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种微生物有机肥料制备方法，包括如下步骤：
（1）固态发酵培养基配制：分别称取在105℃下烘干至恒质量的一定质量的尾矿粉、酱油渣和水稻秸秆粉于250mL三角瓶中，再加入无菌水35mL，在手提式压力蒸汽消毒器中121℃下灭菌20min，冷却，在净化工作台中接种等量的复合菌种接种后的培养基置于30℃培养箱中培养72h；
（2）速效磷含量测定：利用柠檬酸提取速效磷，然后在一定酸度下，溶液中的磷与偏钒酸盐和铝酸盐作用，形成黄色三元杂多酸，然后在波长440nm处进行光度法测定；
（3）确定肥料生产工艺条件：在单因素试验考察尾矿粉用量、水稻秸秆用量、酱油渣用量、料水比、发酵时间、发酵温度6个因素的基础上，利用Plackett-Burman试验设计对6个因素进行考察，筛选出显著因素；通过最陡爬试验，确定响应面试验因素水平的中心点，根据CentralCompositeDesign对显著因素及水平进行编码，使用DesignExpert7.1.6软件进行响应面试验中心组合设计，再利用该软件对响应面试验结果进行方差分析，并得出响应面回归方程，对所得回归拟合方程求一阶偏导数，并令其等于0，得到三元一次方程组，求解此方程组得出理论试验条件；
（4）肥料制备：确定肥料生产条件后，利用磷矿废弃尾矿粉，辅以固态发酵培养基，利用微生物发酵处理生产含磷有机肥料。
进一步地，所述复合菌种包括黑曲霉（5%）、乳酸菌（4%）、醋酸菌、巨大芽孢杆菌（4%）。
进一步地，所述黑曲霉（5%）、乳酸菌（4%）、醋酸菌、巨大芽孢杆菌的含量分别占复合菌种的5%、4%、6%、2%。
进一步地，所述步骤（3）在完成后，在其条件下做3次验证试验。
本发明的有益效果：
本发明利用磷矿废弃尾矿粉，辅以水稻秸秆和酱油渣等废弃资源，利用微生物发酵处理生产含磷有机肥料，通过酱油渣提供微生物氮源，秸秆利于培养基透气性能的前提下，在黑曲霉、乳酸菌、醋酸菌和巨大芽孢杆菌制得的复合发酵菌剂基础上，采用单因素试验和响应面试验对发酵生产含磷有机肥料的解磷工艺进行优化，确定出磷矿尾矿粉、水稻秸秆、酱油渣的最佳配比、料水比、发酵温度和发酵时间，为生产含磷有机肥料提供必要的工艺参数和一定的技术依据。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例：
一种微生物有机肥料制备方法，包括如下步骤：
（1）固态发酵培养基配制：分别称取在105℃下烘干至恒质量的一定质量的尾矿粉、酱油渣和水稻秸秆粉于250mL三角瓶中，再加入无菌水35mL，在手提式压力蒸汽消毒器中121℃下灭菌20min，冷却，在净化工作台中接种等量的复合菌种接种后的培养基置于30℃培养箱中培养72h；
（2）速效磷含量测定：利用柠檬酸提取速效磷，然后在一定酸度下，溶液中的磷与偏钒酸盐和铝酸盐作用，形成黄色三元杂多酸，然后在波长440nm处进行光度法测定；
（3）确定肥料生产工艺条件：在单因素试验考察尾矿粉用量、水稻秸秆用量、酱油渣用量、料水比、发酵时间、发酵温度6个因素的基础上，利用Plackett-Burman试验设计对6个因素进行考察，筛选出显著因素；通过最陡爬试验，确定响应面试验因素水平的中心点，根据CentralCompositeDesign对显著因素及水平进行编码，使用DesignExpert7.1.6软件进行响应面试验中心组合设计，再利用该软件对响应面试验结果进行方差分析，并得出响应面回归方程，对所得回归拟合方程求一阶偏导数，并令其等于0，得到三元一次方程组，求解此方程组得出理论试验条件；
（4）肥料制备：确定肥料生产条件后，利用磷矿废弃尾矿粉，辅以固态发酵培养基，利用微生物发酵处理生产含磷有机肥料。
进一步地，所述复合菌种包括黑曲霉（5%）、乳酸菌（4%）、醋酸菌、巨大芽孢杆菌（4%）。
进一步地，所述黑曲霉（5%）、乳酸菌（4%）、醋酸菌、巨大芽孢杆菌的含量分别占复合菌种的5%、4%、6%、2%。
进一步地，所述步骤（3）在完成后，在其条件下做3次验证试验。
具体的：
本发明中Plackett-Burman试验：就是筛选试验设计，主要针对因子数较多，且未确定众因子相对于响应变量的显著影响，采用的试验设计方法，主要通过对每个因子取两水平来进行分析，通过比较各个因子两水平的差异与整体的差异来确定因子的显著性。筛选试验设计不能区分主效应与交互作用的影响，但对显著影响的因子可以确定出来，从而达到筛选的目的，避免在后期的优化试验中由于因子数太多或部分因子不显著而浪费试验资源；其实际应用如下：
（1）确定因子
根据经验、常识、历史数据等确认试验模型的因子，注意可以尽量的多取，只要避免完全不可能的因子被选取就可以了。
（2）选取水平
对每个因子选取合适的水平，在这里一定要注意水平选取的合适性，尽量的涵盖每个因子允许取值的最大空间，避免由于水平区间过小而反映不出实际的因子影响能力，但也要注意不能选太大。
用MINITAB等软件设计试验，参考MINITAB的操作即可。
（3）现场试验
根据MINITAB的设计方案安排试验，在进行试验时要尽量避免其它因素的影响而使试验失真。例如某变量受环境温度影响较大，但环境温度控制的可能性较小，必须将其固定在一个比较平稳的水平。
（4）测量结果
测量结果前必须对测量系统进行评估，确保可接受后才能进行试验结果的测量，测量结果记录好，并注意对测量样板的编号与保存。
MINITAB分析结果，将测量后的数据输入MINITAB等软件中，进行分析。
Plackett-Burman设计法是一种两水平的试验设计方法，它试图用最少试验次数达到使因素的主效果得到尽可能精确的估计，适用于从众多的考察因素中快速有效地筛选出最为重要的几个因素，供进一步研究用。对于N次实验至多可研究(N一1)个因素，但实际因素应该要少于N-1个，至少要有1个虚构变量用以估计误差。每个因素取两个水平：低水平为原始培养条件，高水平约取低水平的1.25倍。但对某些因素高低水平的差值不能过大，以防掩盖了其他因素的重要性，应依实验条件而定。对实验结果进行分析，得出各因素的t-值和可信度水平（采用回归法）。一般选择可信度大于90%(或85%)以上的因素作为重要因素。
基于上述，本发明利用磷矿废弃尾矿粉，辅以水稻秸秆和酱油渣等废弃资源，利用微生物发酵处理生产含磷有机肥料，通过酱油渣提供微生物氮源，秸秆利于培养基透气性能的前提下，在黑曲霉、乳酸菌、醋酸菌和巨大芽孢杆菌制得的复合发酵菌剂基础上，采用单因素试验和响应面试验对发酵生产含磷有机肥料的解磷工艺进行优化，确定出磷矿尾矿粉、水稻秸秆、酱油渣的最佳配比、料水比、发酵温度和发酵时间，为生产含磷有机肥料提供必要的工艺参数和一定的技术依据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种微生物有机肥料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）固态发酵培养基配制：分别称取在105℃下烘干至恒质量的一定质量的尾矿粉、酱油渣和水稻秸秆粉于250mL三角瓶中，再加入无菌水35mL，在手提式压力蒸汽消毒器中121℃下灭菌20min，冷却，在净化工作台中接种等量的复合菌种接种后的培养基置于30℃培养箱中培养72h；
（2）速效磷含量测定：利用柠檬酸提取速效磷，然后在一定酸度下，溶液中的磷与偏钒酸盐和铝酸盐作用，形成黄色三元杂多酸，然后在波长440nm处进行光度法测定；
（3）确定肥料生产工艺条件：在单因素试验考察尾矿粉用量、水稻秸秆用量、酱油渣用量、料水比、发酵时间、发酵温度6个因素的基础上，利用Plackett-Burman试验设计对6个因素进行考察，筛选出显著因素；通过最陡爬试验，确定响应面试验因素水平的中心点，根据CentralCompositeDesign对显著因素及水平进行编码，使用DesignExpert7.1.6软件进行响应面试验中心组合设计，再利用该软件对响应面试验结果进行方差分析，并得出响应面回归方程，对所得回归拟合方程求一阶偏导数，并令其等于0，得到三元一次方程组，求解此方程组得出理论试验条件；
（4）肥料制备：确定肥料生产条件后，利用磷矿废弃尾矿粉，辅以固态发酵培养基，利用微生物发酵处理生产含磷有机肥料。
2.根据权利要求1所述的一种微生物有机肥料制备方法，其特征在于：所述复合菌种包括黑曲霉（5%）、乳酸菌（4%）、醋酸菌、巨大芽孢杆菌（4%）。
3.根据权利要求2所述的一种微生物有机肥料制备方法，其特征在于：所述黑曲霉（5%）、乳酸菌（4%）、醋酸菌、巨大芽孢杆菌的含量分别占复合菌种的5%、4%、6%、2%。
4.根据权利要求1所述的一种微生物有机肥料制备方法，其特征在于：所述步骤（3）在完成后，在其条件下做3次验证试验。
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