CN105837267A - 可溶性固体秸秆腐熟剂的制作和使用方法 - Google Patents

可溶性固体秸秆腐熟剂的制作和使用方法 Download PDF

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杨国平
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Abstract

本发明涉及微生物秸秆腐熟剂领域，尤其涉及一种可溶性固体秸秆腐熟剂的制作和使用方法。包括如下步骤：一、液体发酵生产纤维素降解细菌；二、液体发酵生产木质素降解细菌；三、固体发酵生产纤维素木质素降解真菌；四、制备可溶性菌粉；五、取0.01至0.1份纤维素酶与步骤四的菌粉混合配制；六、将通过步骤三制备的100亿/克以上的真菌孢子粉用海藻酸钠稀释至5‑10亿孢子/克；七、取9份步骤五所制备的含细菌和酶菌粉、1份步骤六所制备的含真菌的菌粉，混合分装。本发明的有益效果是：本发明公开的可溶性固体秸秆腐熟剂溶于水后可通过机械喷雾方式使用，使用方便，产品分布均匀；用葡萄糖、淀粉糊精、海藻酸钠等物质作为载体，因此载体带杂菌低，产品的质量得以提高。

Description

可溶性固体秸秆腐熟剂的制作和使用方法
技术领域
本发明涉及微生物秸秆腐熟剂领域，尤其涉及一种可溶性固体秸秆腐熟剂的制作和使用方法。
背景技术
我国的农业粮食生产过程每年可生成7亿多吨秸秆，每年夏收和秋冬之际，总有大量的水稻、小麦、玉米等秸秆在田间焚烧，产生了大量浓重的烟雾，不仅成为农村环境保护的瓶颈问题，甚至成为殃及城市环境的罪魁祸首，严重时竟然迫使机场和高速公路关闭，已经成为影响全社会的重大环境问题。而我国的耕地却因过度种植导致有机质严重缺乏，地力下降。为此政府大力提倡农作物秸秆还田提升土壤有机质含量。
以稻草为例，其秸秆中含有机质42％、含氮量0.91％、磷0.13％、钾1.89％、钙0.61％、镁0.22％、硫0.14％、硅9.45％。稻草中所含的养分较高，因此稻草还田是耕地最有效的培肥增产方式。但单靠自然腐熟难以满足农业生产的要求。为了加速农作物秸秆的腐烂过程，需要加入具有纤维素降解能力的微生物菌剂。
同时，现有秸秆腐熟剂都是不溶性固体粉剂，现有的固体秸秆腐熟剂存在以下问题：1.使用不方便，施用不均匀，难以机械化作业；2.固体粉尘易随风飘散；3.固体粉尘对人员的呼吸系统和眼睛有一定影响；4.常用的固体载体本身带有许多杂菌，使得产品质量受影响等。
发明内容
本发明公开了一种可溶性固体秸秆腐熟剂的制作和使用方法，用以解决现有技术中采用不溶固体秸秆腐熟剂导致的使用不便、易产生粉尘、品质不易保证的问题。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种可溶性固体秸秆腐熟剂的制作方法，其中，将纤维降解细菌通过液体发酵大量生产，待形成芽孢后用超滤方法浓缩。秸秆腐熟剂通常要求含有多个菌株，可以分别单独发酵生产浓缩，也可混合发酵生产浓缩，为了保障各菌株的比例符合产品设计要求，一般采用单独发酵，然后按预定比例混合。所述的液体发酵是将培养基在发酵罐的水中溶解，经过121℃灭菌30分钟，冷却到35℃接种细菌，通气搅拌使其生长的过程。培养基成分为：
发酵参数控制：温度35℃；通气0.5vvm(vvm是指每分钟通到发酵罐中的空气体积与罐内培养基的体积之比。如果发酵罐内的培养基体积是1000升，0.5vvm意味着每分钟往罐中通入500升空气)；搅拌速度为150转/分钟；罐压0.01mPa；pH控制在6.5至8.0之间。发酵时间为24至48小时。
一般发酵液里芽孢数量偏低，需要浓缩。超滤法浓缩菌液是一个低能耗、效率高的成熟工艺。本发明采用超滤法对菌体进行浓缩。浓缩后的细菌液体与可溶性粉状载体混合，形成含水量60％左右的固型物，然后用常规的真空干燥法在40℃至55℃的温度范围将水分降低至8％以下。
因为大多数真菌具有很强的降解纤维素、半纤维素、木质素的能力，秸秆腐熟剂通常还含有真菌菌株，通过固体发酵生产真菌孢子，干燥后用真空吸尘法收集真菌孢子，与可溶性粉状载体混合。
如上所述的可溶性固体秸秆腐熟剂的制作方法，其中，还包括：
步骤一：用液体发酵生产具备纤维素和/或木质素降解能力的芽孢杆菌菌株1，通过浓缩或稀释，将菌数调整到50亿/克；
步骤二：用液体发酵生产具备纤维素和/或木质素降解能力的芽孢杆菌菌株2，通过浓缩或稀释，将菌数调整到50亿/克；
因为纤维素降解需要复合酶系才能迅速完成，一个菌株很少具备完整的酶系，实践中通常是通过大量的组合试验，找出纤维素降解效果最佳的菌株组合。上述的菌株1和菌株2采用相同的发酵方法制备，具体发酵方法见前述。
步骤三：通过液体--固体两相发酵法生产真菌及其孢子，收集孢子，通过真空干燥将真菌孢子粉的水分控制在5％以下，用真菌培养基平板测定活性孢子浓度，将活性孢子浓度控制在100亿/克以上，形成真菌孢子粉；
步骤四：取一份50亿/克的芽孢杆菌菌株1；一份50亿/克的芽孢杆菌菌株2；0.1份真菌孢子粉；3份可溶性粉末载体混合配制成22亿CFU/克的菌剂，充分混合均匀后分装。
如上所述的可溶性固体秸秆腐熟剂的制作方法，其中，所述纤维素、半纤维素和木质素降解菌包括：细菌或细菌芽孢，如枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、黑曲霉、米曲霉、木霉、根霉；所述真菌干粉包括真菌菌丝体或真菌孢子。
如上所述的可溶性固体秸秆腐熟剂的制作方法，其中，所述细菌或细菌芽孢通过液体发酵法形成；所述真菌菌丝体或真菌孢子通过固体发酵法形成。
如上所述的可溶性固体秸秆腐熟剂的制作方法，其中，所述真菌干粉的水份小于10％；较佳的，本发明的所述真菌干粉的水份小于5％。
如上所述的可溶性固体秸秆腐熟剂的制作方法，其中，所述可溶性粉状载体包括但不限于海藻酸钠、葡萄糖、淀粉糊精等。
由上述方法生产的产品，其成分如下：
如上所述一种可溶性固体秸秆腐熟剂的使用方法，其中，在稻草中加入牛粪或者尿素，将可溶性固体秸秆腐熟剂按照1:20至1：50的比例与水溶解混合后喷洒至稻草中，在稻草中加水调节含水量，均匀搅拌稻草后堆垛；在稻草垛上覆盖密封膜对稻草垛进行保湿，直至稻草腐烂。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明解决了现有技术中采用固体秸秆腐熟剂导致的使用不便、易产生粉尘、品质不易保证的问题，本发明公开了可溶性固体秸秆腐熟剂，可溶性固体秸秆腐熟剂溶于水后可通过机械喷雾方式使用，使用方便，产品分布均匀；解决了粉尘飘散对人的影响；用葡萄糖、淀粉糊精、海藻酸钠等物质作为载体，因此载体基本不带杂菌，产品的质量得以提高。
附图说明
图1是本发明一种可溶性固体秸秆腐熟剂的制作方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：请参见图1，一种可溶性固体秸秆腐熟剂的制作方法，其中，将纤维降解细菌超滤浓缩形成浓缩菌液；与可溶性干粉混合，形成水分60％左右的固型物，真空低温干燥降低水分至8％以下；将真菌孢子直接与可溶性干粉混合。然后含细菌的可溶性干粉与含真菌的可溶性干粉混合就形成了可溶性固体秸秆腐熟剂。
本发明中，根据不同的指标需求，取一定量含细菌的可溶性干粉和一定量的含真菌可溶性干粉混合，即制成可溶性固体腐熟剂成品。
本发明中的纤维素、半纤维素、木质素降解菌具体为：细菌或细菌芽孢；真菌菌丝体或真菌孢子。
进一步的，秸秆腐熟剂的菌种主要有:具有降解纤维素能力的各类芽孢杆菌和真菌，如枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、黑曲霉、米曲霉等。其作用主要是：
1.加速有机物料腐解进程，加速稻草和油菜秸秆腐烂。利用特定功能的微生物菌群的共同作用，使秸秆等有机物料中的有机成分快速腐解和腐烂，使之小分子化，转变成可供作物吸收利用的肥料，大大缩短秸秆及需经堆沤发酵腐熟的禽蓄粪便、饼肥等有机物的堆沤时间，减少臭味，加快了秸秆直接还田技术的推广力度。
2.杀灭病原菌、虫卵和杂草种籽，改善土壤微生物环境。用于秸秆等有机物料堆沤还田，能使堆温迅速提高，高温(55℃至70℃)时间保持较长，起到杀灭病原菌、虫卵和草籽的作用。腐秆剂用于秸秆直接还田，其中的有益微生物以秸秆为载体大量繁殖，产生大量群体和分泌物，形成优势菌群，达到改善土壤活性，抑制有害病原菌的生长，促进根际有益微生物的活动。
3.增加土壤有机质含量，促进营养元素的有效转化。利用腐秆剂处理秸秆还田，能提高土壤氮磷钾等养分含量，提升耕地有机质含量。每年有机质可提升0.1-0.5％，水解氮提高10-15mg/kg，有效磷提高5-8mg/kg，速效钾提高20-30mg/kg，微生物在分解秸秆时，可产生多种有机酸，有机酸对土壤矿质成分有一定的溶解能力，可活化土壤中的营养元素，促进营养元素的有效化，减产作物缺素症的发生。
4.促进有机废弃物资源化利用，提高秸秆利用率，降低生产成本。秸秆腐熟剂的应用，可以消化农田秸秆、畜禽粪便等有机废弃物，转化为有机肥料，避免秸秆焚烧、秸秆堆放、大中型养殖场畜禽粪便带来的环境污染，为充分利用农业宝贵资源，减少环境污染提供了强有力的技术支持和物质保障。同时，腐秆剂的应用，还可以减少化肥用量，节约生产成本，增强作物抗性，改善农产品品质，达到增产增收效果。
本发明的所述真菌干粉的水份小于10％。
较佳的，本发明的所述真菌干粉的水份小于5％。
本发明具体通过液体发酵法形成细菌或细菌芽孢。本发明具体通过固体发酵法形成真菌干粉。
本发明的所述混合酶具体包括：纤维素酶和蛋白酶；所述固体混合酶具体包括：纤维素酶和蛋白酶。
在本发明的一个实施例中本发明的具体制作过程为：
步骤一：用液体发酵形成枯草芽孢杆菌，通过连续离心法或超滤法浓缩菌体，去掉大部分90％的液体，往浓缩菌液添加海藻酸钠干粉，吸附浓缩菌液的水分，调整水分在60—65％，然后通过真空干燥设备将水分降到10％以下，用平板计数法测定菌数，然后用海藻酸钠干粉将菌数稀释到50亿/克。
步骤二：用液体发酵形成地衣芽孢杆菌，通过连续离心法或超滤法浓缩菌体，去掉大部分液体，往浓缩菌液添加海藻酸钠干粉，吸附浓缩菌液的水分，调整水分在60—65％，然后通过真空干燥设备将水分降到10％以下，用平板计数法测定菌数，然后用海藻酸钠干粉将菌数稀释到50亿/克。
步骤三：首先通过液体发酵法之后通过固体发酵法生产黑曲霉及其孢子，收集孢子，通过真空干燥将黑曲霉孢子粉的水分控制在5％以下，用真菌培养基平板测定活性孢子浓度，将活性孢子浓度控制在100亿/克以上，形成真菌孢子粉；
步骤四：取一份50亿/克的枯草芽孢杆菌，一份50亿/克的地衣芽孢杆菌，三份海藻酸钠，将以上三种成分混合配制成20亿/克的可溶性菌粉；
步骤五：取0.01至0.1份纤维素酶(0.01至0.1份指的是添加的酶制剂产品重量与可溶性固体腐熟剂产品的重量比)与步骤四的菌粉混合，配制时单位重量菌粉的酶活是国家标准(纤维素酶活大于30单位，蛋白酶活大于15单位)的2-3倍；
步骤六：将通过步骤三制备的100亿/克以上的真菌孢子粉用海藻酸钠稀释至5-10亿孢子/克；
步骤七：取9份步骤五所制备的含细菌和酶菌粉、1份步骤六所制备的含真菌的菌粉，混合分装，检验合格后入库。
本发明还公开了一种可溶性固体秸秆腐熟剂的使用方法，其中，在稻草中加入牛粪或者尿素，将可溶性固体秸秆腐熟剂与水混合后加入稻草中，在稻草中加水调节含水量，均匀搅拌稻草后堆垛；在稻草垛上覆盖密封膜对稻草垛进行保湿，直至稻草腐烂。
本发明的可溶性固体秸秆腐熟剂与水混合的比例可以是1：20。
在本发明的另一个实施利中，本发明的可溶性固体秸秆腐熟剂的具体使用方法为：
在水稻收割后。将5000千克稻草，500千克鲜牛粪或5-10千克尿素(鲜牛粪和尿素所起到的作用类似)，1千克可溶性固体秸秆腐熟剂兑水20千克，加水调节草垛含水量60％，混合均匀后堆垛，用塑料薄膜覆盖以保湿，20天后稻草即腐烂。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明解决了现有技术中采用传统不溶固体秸秆腐熟剂导致的使用不便、易产生粉尘、品质不易保证的问题，传统不溶固体秸秆腐熟剂要求的细菌总数为0.5亿/克，真菌100万/克。本发明公开了可溶性固体秸秆腐熟剂的细菌总数达15亿/克以上，真菌大于100万/克。产品指标优于传统不溶固体秸秆腐熟剂产品。可溶性固体秸秆腐熟剂可以通过喷洒的方法施到待腐熟的秸秆中。1千克可溶性固体秸秆腐熟剂加10升清水稀释，可以供3-5吨秸秆腐熟用，用量比固体少。固体秸秆腐熟剂通常是1公斤处理1吨秸秆。且可溶性固体秸秆腐熟剂溶于水后可通过机械喷雾方式使用，使用方便，产品分布均匀；解决了粉尘飘散对人的影响；因为载体基本不带杂菌，产品的质量得以提高。

Claims (8)

1.一种可溶性固体秸秆腐熟剂的制作方法，首先，将纤维降解细菌通过液体发酵大量生产，待形成芽孢后用超滤方法浓缩，秸秆腐熟剂通常要求含有多个菌株，发酵生产浓缩，然后混合，所述的液体发酵是将培养基在发酵罐的水中溶解，经过121℃灭菌30分钟，冷却到35℃接种细菌，通气搅拌使其生长的过程，其中培养基成分为：
发酵参数控制：温度35℃；通气0.5vvm；搅拌速度为150转/分钟；罐压0.01mPa；pH控制在6.5至8.0之间；发酵时间为24至48小时；采用超滤法对菌体进行浓缩,浓缩后的细菌液体与可溶性粉状载体混合，形成含水量60％左右的固型物，然后用常规的真空干燥法在40℃至55℃的温度范围将水分降低至8％以下。
2.如权利要求1所述的可溶性固体秸秆腐熟剂的制作方法，其 中，还包括：
步骤一：用液体发酵生产具备纤维素和/或木质素降解能力的芽孢杆菌菌株1，通过浓缩或稀释，将菌数调整到50亿/克；
步骤二：用液体发酵生产具备纤维素和/或木质素降解能力的芽孢杆菌菌株2，通过浓缩或稀释，将菌数调整到50亿/克；
步骤三：通过液体--固体两相发酵法生产真菌及其孢子，收集孢子，通过真空干燥将真菌孢子粉的水分控制在5％以下，用真菌培养基平板测定活性孢子浓度，将活性孢子浓度控制在100亿/克以上，形成真菌孢子粉；
步骤四：取一份50亿/克的芽孢杆菌菌株1；一份50亿/克的芽孢杆菌菌株2；0.1份真菌孢子粉；3份可溶性粉末载体混合配制成22亿CFU/克的菌剂，充分混合均匀后分装。
3.如权利要求2所述的可溶性固体秸秆腐熟剂的制作方法，其中，所述纤维素、半纤维素和木质素降解菌包括：细菌或细菌芽孢，如枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、黑曲霉、米曲霉、木霉、根霉；所述真菌干粉包括真菌菌丝体或真菌孢子。
4.如权利要求2所述的可溶性固体秸秆腐熟剂的制作方法，其中，所述细菌或细菌芽孢通过液体发酵法形成；所述真菌菌丝体或真菌孢子通过固体发酵法形成。
5.如权利要求2所述的可溶性固体秸秆腐熟剂的制作方法，其中，所述真菌干粉的水份小于10％；较佳的，本发明的所述真菌干 粉的水份小于5％。
6.如权利要求2所述的可溶性固体秸秆腐熟剂的制作方法，其中，其中，所述可溶性粉状载体包括但不限于海藻酸钠、葡萄糖、淀粉糊精。
7.采用上述权利要求1、或2、或3、或4、或5、或6生产的可溶性固体秸秆腐熟剂，其成分如下：
。
8.使用权利要求7所述的可溶性固体秸秆腐熟剂的使用方法，其中，在稻草中加入牛粪或者尿素，将可溶性固体秸秆腐熟剂按照1:20至1：50的比例与水溶解混合后喷洒至稻草中，在稻草中加水调节含水量，均匀搅拌稻草后堆垛；在稻草垛上覆盖密封膜对稻草垛进行保湿，直至稻草腐烂。
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