CN106146218B - 一种土壤改良液的制作方法及土壤改良液 - Google Patents

一种土壤改良液的制作方法及土壤改良液 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用禽畜尿液生产土壤改良液的制备方法，通过将枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、酵母菌和嗜酸乳酸杆菌四株菌株进行发酵并复配，加入新鲜培养基质、保护剂后，制得发酵组合菌，通过发酵组合菌菌株之间的协同作用，分解禽畜尿液中的有机质，将尿酸等植物不能利用的营养物质转化为有机氮，并增加发酵产物中的有效氮磷钾含量。随后，添加利用病死畜禽无害化处理技术制得的动物骨粉，大大提高了尿液中的有机质含量。本发明还公开了采用上述制作方法制得的土壤改良液。本发明具有以下优点：将尿液等废弃物转化成营养丰富、安全的土壤改良液，应用于坡地改造和农业生产中，具有明显的生态效益和经济效益。

Description

一种土壤改良液的制作方法及土壤改良液
技术领域
本发明属于应用微生物技术领域，尤其涉及一种利用禽畜尿液生产土壤改良液及其制备方法。
背景技术
目前，化肥农药过量施用造成土壤板结、肥力下降、农产品质量下降、水体污染和富营养化等问题。因此，发展高效土壤生物改良剂，改善土壤结构，增加土壤养分，减少化学污染，达到农业生产产量和质量的统一，已成为发展现代农业和循环农业亟待解决的问题。
同时，目前禽畜粪便的高效利用技术缺失、处理粗放，不仅造成资源浪费而且导致环境污染。在利用禽畜粪便制作有机肥的过程中，对于固体部分，往往采用堆肥的方法即可有效制作成有机肥，对于尿液等液体部分，则往往缺乏有效的转化方式，只能直接施用到农田中或者通过工业化处理的方法处理达标后，排放到水体环境中。禽畜尿液所含养分低，直接排放到农田中，往往起不到很好的肥田效果，且其中包含的病原菌和虫卵有可能对农业生产和生态环境造成不利影响。通过工业化处置的方法处理达标后排放，虽然对环境无害，但是处理成本高，养殖户接受度并不高。因此，发展禽畜尿液高效利用技术对于促进养殖业可持续发展具有重要的现实意义。
因此，利用禽畜尿液制备高效土壤改良液有望成为一条解决尿液污染和地力下降等问题的有效途径。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种利用禽畜尿液生产土壤改良液的制备方法，该方法制备的土壤改良液，不仅尿液中的病原菌和虫卵得到有效杀灭，大大减小对农业生产的不利影响，同时有机质含量丰富，施用后能有效提高土壤的养分含量，改善土壤物理性状，提高肥力水平。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种土壤改良液的制作方法，包括下述步骤：
1)发酵菌制备：将枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、酵母菌、嗜酸乳酸杆菌四株菌株分别单独进行发酵，获得发酵菌液；
2)发酵组合菌制备：上述各单菌株发酵结束后，将四株菌株新鲜发酵液按照3-5:5-8:2-3:4-6的体积比混合，制得益生菌复合菌液，其中有效活菌数为1.4×1010-2.2×1010cfu/ml；
3)新鲜培养基添加：按质量浓度5％-8％向复合菌液中加入新鲜培养基质-甘蔗糖蜜；
4)保护剂添加：按质量浓度1-2‰向3)中得到的液体中加入山梨酸钾，搅拌均匀；
5)土壤改良液制备：将禽畜尿液排入化粪池中，按照3-5公斤/吨的用量，加入4)中制得的发酵组合菌剂，同时采用鼓风机每天向化粪池中供氧2-4h，提供微生物所需的氧气，3-5d后，化粪池中布满气泡，同时臭味消失，表明粪便分解处理完成，随后，按照25-30公斤/吨的用量，添加动物骨粉，即制得养分丰富的土壤改良液。
优化的，所述步骤1)中，四株菌株分别单独进行发酵的具体过程如下：
枯草芽孢杆菌和短小芽孢杆菌采用LBG培养基培养24-36h；接种量为1％-2％，摇床转速为180-200rpm；
酵母菌采用YPD培养基培养24-36h；接种量为1％-2％，摇床转速为180-200rpm；
嗜酸乳酸杆菌采用MRS培养基培养24-36h；接种量为1％-2％，摇床转速为180-200rpm。
优化的，所述LBG培养基包括：葡萄糖50g，蛋白胨10g，酵母膏5g，氯化钠10g，纯水1000ml；
所述LBG培养基包括：酵母提取物10g，蛋白胨20g，葡萄糖20g，纯水1000ml；
所述YPD培养基包括：蛋白胨10.0g，牛肉粉5.0g，酵母粉4.0g，葡萄糖20.0g，吐温80 1.0mL，磷酸氢二钾2.0g，乙酸钠5.0g，柠檬酸三铵2.0g，硫酸镁0.2g，硫酸锰0.05g，纯水1000mL。
优化的，所述步骤3)中，甘蔗糖蜜含糖分50％以上，锤度(Bx)85％以上。
优化的，所述步骤4)中，山梨酸钾纯度98％以上。
优化的，所述步骤4)中，搅拌均匀具体为：120rpm转速下搅拌1h-2h。
优化的，所述鼓风机采用移动式污水处理鼓风机。
优化的，所述移动式污水处理鼓风机功率4kw，风量3-5m3/min，风机风管直径20-30公分。
本发明还公开了一种采用上述任一方案所述的土壤改良液的制作方法制得的土壤改良液。
所述土壤改良液按照200-300公斤/亩运用于坡地改造和农业生产中
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明利用四种粪便分解菌的协同作用发酵禽畜尿液，在解决尿液产生的臭气对环境的污染的同时，分解其中的有机质，将尿酸等植物不能利用的营养物质转化为有机氮，并增加发酵产物中的有效氮磷钾含量，杀灭尿液中的病原菌和虫卵。随后，添加利用病死畜禽无害化处理技术制得的动物骨粉，大大提高尿液中的有机质含量，克服了传统有机肥生产时尿液等液体部分养分不足的缺点，将尿液等废弃物转化成营养丰富、安全的土壤改良液，应用于坡地改造和农业生产中，具有明显的生态效益和经济效益。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1、发酵组合菌的菌株构成
枯草芽孢杆菌B.subtilis cas11、3.0×109cfu/ml
短小芽孢杆菌B.pumilus cas105、5.0×109cfu/ml
酵母菌S.roseus cas7、2.0×109cfu/ml
嗜酸乳酸杆菌L.acidophilus cas5、4.0×109cfu/ml
构成方式如上的菌剂由以下步骤制得
1)发酵菌制备：将枯草芽孢杆菌B.subtilis cas11、短小芽孢杆菌B.pumiluscas105、酵母菌S.roseus cas7、嗜酸乳酸杆菌L.acidophilus cas5四株菌株分别单独进行发酵，获得发酵菌液。具体如下：
枯草芽孢杆菌B.subtilis cas11和短小芽孢杆菌B.pumilus cas105采用LBG培养基(葡萄糖50g，蛋白胨10g，酵母膏5g，氯化钠10g，纯水1000ml)培养24h；接种量为1％，摇床转速为180rpm。
酵母菌S.roseus cas7采用YPD培养基(酵母提取物10g，蛋白胨20g，葡萄糖20g，纯水1000ml)培养24h；接种量为1％，摇床转速为180rpm。
嗜酸乳酸杆菌L.acidophilus cas5采用MRS培养基(蛋白胨10.0g，牛肉粉5.0g，酵母粉4.0g，葡萄糖20.0g，吐温80 1.0mL，磷酸氢二钾2.0g，乙酸钠5.0g，柠檬酸三铵2.0g，硫酸镁0.2g，硫酸锰0.05g，纯水1000mL)培养24h；接种量为1％，摇床转速为180rpm。
2)发酵组合菌制备：上述各单菌株发酵结束后，将枯草芽孢杆菌B.subtiliscas11、短小芽孢杆菌B.pumilus cas105、酵母菌S.roseus cas7、嗜酸乳酸杆菌L.acidophilus cas5四株菌株新鲜发酵液按照3:5:2:4的体积比混合，制得益生菌复合菌液，其中有效活菌数为1.4×1010cfu/ml。
3)新鲜培养基添加：按质量浓度5％向复合菌液中加入新鲜培养基质-甘蔗糖蜜(含糖分50％以上，锤度(Bx)85％以上)。
4)保护剂添加：按质量浓度1‰向3)中得到的液体中加入山梨酸钾(纯度98％以上)，搅拌均匀(120rpm，1h)。
5)土壤改良液制备：将禽畜尿液排入化粪池中，按照3公斤/吨的用量，加入4)中制得的发酵组合菌剂。同时采用移动式污水处理鼓风机(功率4kw，风量3m3/min，风机风管直径20公分)，每天向化粪池中供氧2h，提供微生物所需的氧气。4d后，化粪池中布满气泡，同时臭味消失，表明粪便分解处理完成。随后，按照25公斤/吨的用量，添加动物骨粉，即可制得养分丰富的土壤改良液，可按照常规有机肥施用方式运用(200公斤/亩)于坡地改造和农业生产中。
实施例1制备的土壤改良液试验效果研究：
试验地点：浙江省衢州市衢江区莲花镇。
试验对象：坡改地。
试验材料：实施例1制备的土壤改良液。
试验设计：设置二个处理，每个处理3个重复，随机排列，小区面积为200m2。
处理：施用实施例1制备的土壤改良液，每亩200kg，不追施任何其他肥料。
对照：不施用任何肥料。
试验方法：在处理30天后，采集0-20cm表层土样测定土壤有机质、N、P、K含量。
试验结果：与对照(不施用任何肥料)相比，施用实施例1制备的土壤改良液可以大幅提高土壤有机质，全氮量、速效磷、速效钾的含量。表明制备的土壤改良液对土壤理化性质有明显改善作用。
表一土壤改良液处理对土壤理化性质的改善
实施例2、发酵组合菌的菌株构成
枯草芽孢杆菌B.subtilis cas11、4.0×109cfu/ml
短小芽孢杆菌B.pumilus cas105、7.0×109cfu/ml
酵母菌S.roseus cas7、2.5×109cfu/ml
嗜酸乳酸杆菌L.acidophilus cas5、5.0×109cfu/ml
构成方式如上的菌剂由以下步骤制得
1)发酵菌制备：将枯草芽孢杆菌B.subtilis cas11、短小芽孢杆菌B.pumiluscas105、酵母菌S.roseus cas7、嗜酸乳酸杆菌L.acidophilus cas5四株菌株分别单独进行发酵，获得发酵菌液。具体如下：
枯草芽孢杆菌B.subtilis cas11和短小芽孢杆菌B.pumilus cas105采用LBG培养基(葡萄糖50g，蛋白胨10g，酵母膏5g，氯化钠10g，纯水1000ml)培养30h；接种量为1.5％，摇床转速为190rpm。
酵母菌S.roseus cas7采用YPD培养基(酵母提取物10g，蛋白胨20g，葡萄糖20g，纯水1000ml)培养30h；接种量为1.5％，摇床转速为190rpm。
嗜酸乳酸杆菌L.acidophilus cas5采用MRS培养基(蛋白胨10.0g，牛肉粉5.0g，酵母粉4.0g，葡萄糖20.0g，吐温80 1.0mL，磷酸氢二钾2.0g，乙酸钠5.0g，柠檬酸三铵2.0g，硫酸镁0.2g，硫酸锰0.05g，纯水1000mL)培养30h；接种量为1.5％，摇床转速为190rpm。
2)发酵组合菌制备：上述各单菌株发酵结束后，将枯草芽孢杆菌B.subtiliscas11、短小芽孢杆菌B.pumilus cas105、酵母菌S.roseus cas7、嗜酸乳酸杆菌L.acidophilus cas5四株菌株新鲜发酵液按照4:7:2.5:5的体积比混合，制得益生菌复合菌液，其中有效活菌数为1.85×1010cfu/ml。
3)新鲜培养基添加：按质量浓度7％向复合菌液中加入新鲜培养基质-甘蔗糖蜜(含糖分50％以上，锤度(Bx)85％以上)。
4)保护剂添加：按质量浓度1.5‰向3)中得到的液体中加入山梨酸钾(纯度98％以上)，搅拌均匀(120rpm，1.5h)。
5)土壤改良液制备：将禽畜尿液排入化粪池中，按照3公斤/吨的用量，加入4)中制得的发酵组合菌剂。同时采用移动式污水处理鼓风机(功率4kw，风量4m3/min，风机风管直径30公分)，每天向化粪池中供氧3h，提供微生物所需的氧气。4d后，化粪池中布满气泡，同时臭味消失，表明粪便分解处理完成。随后，按照30公斤/吨的用量，添加动物骨粉，即可制得养分丰富的土壤改良液，可按照常规有机肥施用方式运用(250公斤/亩)于坡地改造和农业生产中。
实施例2制备的土壤改良液试验效果研究：
试验地点：浙江省衢州市衢江区莲花镇。
试验对象：坡改地。
试验材料：实施例2制备的土壤改良液。
试验设计：设置二个处理，每个处理3个重复，随机排列，小区面积为200m2。
处理：施用实施例2制备的土壤改良液，每亩250kg，不追施任何其他肥料。
对照：不施用任何肥料。
试验方法：在处理30天后，采集0-20cm表层土样测定土壤有机质、N、P、K含量。
试验结果：与对照(不施用任何肥料)相比，施用实施例2制备的土壤改良液可以大幅提高土壤有机质，全氮量、速效磷、速效钾的含量。表明制备的土壤改良液对土壤理化性质有明显改善作用。
表二复合微生物生态菌肥处理对土壤理化性质的改善
实施例3、发酵组合菌的菌株构成
枯草芽孢杆菌B.subtilis cas11、5.0×109cfu/ml
短小芽孢杆菌B.pumilus cas105、8.0×109cfu/ml
酵母菌S.roseus cas7、3.0×109cfu/ml
嗜酸乳酸杆菌L.acidophilus cas5、6.0×109cfu/ml
构成方式如上的菌剂由以下步骤制得
1)发酵菌制备：将枯草芽孢杆菌B.subtilis cas11、短小芽孢杆菌B.pumiluscas105、酵母菌S.roseus cas7、嗜酸乳酸杆菌L.acidophilus cas5四株菌株分别单独进行发酵，获得发酵菌液。具体如下：
枯草芽孢杆菌B.subtilis cas11和短小芽孢杆菌B.pumilus cas105采用LBG培养基(葡萄糖50g，蛋白胨10g，酵母膏5g，氯化钠10g，纯水1000ml)培养36h；接种量为2.0％，摇床转速为200rpm。
酵母菌S.roseus cas7采用YPD培养基(酵母提取物10g，蛋白胨20g，葡萄糖20g，纯水1000ml)培养36h；接种量为2.0％，摇床转速为200rpm。
嗜酸乳酸杆菌L.acidophilus cas5采用MRS培养基(蛋白胨10.0g，牛肉粉5.0g，酵母粉4.0g，葡萄糖20.0g，吐温80 1.0mL，磷酸氢二钾2.0g，乙酸钠5.0g，柠檬酸三铵2.0g，硫酸镁0.2g，硫酸锰0.05g，纯水1000mL)培养36h；接种量为2.0％，摇床转速为200rpm。
2)发酵组合菌制备：上述各单菌株发酵结束后，将枯草芽孢杆菌B.subtiliscas11、短小芽孢杆菌B.pumilus cas105、酵母菌S.roseus cas7、嗜酸乳酸杆菌L.acidophilus cas5四株菌株新鲜发酵液按照5:8:3:6的体积比混合，制得益生菌复合菌液，其中有效活菌数为2.2×1010cfu/ml。
3)新鲜培养基添加：按质量浓度8％向复合菌液中加入新鲜培养基质-甘蔗糖蜜(含糖分50％以上，锤度(Bx)85％以上)。
4)保护剂添加：按质量浓度2.0‰向3)中得到的液体中加入山梨酸钾(纯度98％以上)，搅拌均匀(120rpm，1h)。
5)土壤改良液制备：将禽畜尿液排入化粪池中，按照3公斤/吨的用量，加入4)中制得的发酵组合菌剂。同时采用移动式污水处理鼓风机(功率4kw，风量3m3/min，风机风管直径20公分)，每天向化粪池中供氧3h，提供微生物所需的氧气。4d后，化粪池中布满气泡，同时臭味消失，表明粪便分解处理完成。随后，按照30公斤/吨的用量，添加动物骨粉，即可制得养分丰富的土壤改良液，可按照常规有机肥施用方式运用(300公斤/亩)于坡地改造和农业生产中。
实施例3制备的土壤改良液试验效果研究：
试验地点：浙江省衢州市衢江区莲花镇。
试验对象：坡改地。
试验材料：实施例3制备的土壤改良液。
试验设计：设置二个处理，每个处理3个重复，随机排列，小区面积为200m2。
处理：施用实施例3制备的土壤改良液，每亩300kg，不追施任何其他肥料。
对照：不施用任何肥料。
试验方法：在处理30天后，采集0-20cm表层土样测定土壤有机质、N、P、K含量。
试验结果：与对照(不施用任何肥料)相比，施用实施例3制备的土壤改良液可以大幅提高土壤有机质，全氮量、速效磷、速效钾的含量。表明制备的土壤改良液对土壤理化性质有明显改善作用。
表三复合微生物生态菌肥处理对土壤理化性质的改善
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 (8)

1.一种土壤改良液的制作方法，其特征在于：包括下述步骤：
1)发酵菌制备：将枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、酵母菌、嗜酸乳酸杆菌四株菌株分别单独进行发酵，获得发酵菌液；
2)发酵组合菌制备：上述各单菌株发酵结束后，将四株菌株新鲜发酵液按照3-5:5-8:2-3:4-6的体积比混合，制得益生菌复合菌液，其中有效活菌数为1.4×1010-2.2×1010cfu/ml；
3)新鲜培养基添加：按质量浓度5％-8％向复合菌液中加入新鲜培养基质-甘蔗糖蜜；
4)保护剂添加：按质量浓度1-2‰向3)中得到的液体中加入山梨酸钾，搅拌均匀；山梨酸钾纯度98％以上；
5)土壤改良液制备：将禽畜尿液排入化粪池中，按照3-5公斤/吨的用量，加入4)中制得的发酵组合菌剂，同时采用鼓风机每天向化粪池中供氧2-4h，提供微生物所需的氧气，3-5d后，化粪池中布满气泡，同时臭味消失，表明粪便分解处理完成，随后，按照25-30公斤/吨的用量，添加动物骨粉，即制得养分丰富的土壤改良液；
步骤1)中，四株菌株分别单独进行发酵的具体过程如下：
枯草芽孢杆菌和短小芽孢杆菌采用LBG培养基培养24-36h；接种量为1％-2％，摇床转速为180-200rpm；
酵母菌采用YPD培养基培养24-36h；接种量为1％-2％，摇床转速为180-200rpm；
嗜酸乳酸杆菌采用MRS培养基培养24-36h；接种量为1％-2％，摇床转速为180-200rpm。
2.根据权利要求1所述的土壤改良液的制作方法，其特征在于：所述LBG培养基包括：葡萄糖50g，蛋白胨10g，酵母膏5g，氯化钠10g，纯水1000ml；
所述LBG培养基包括：酵母提取物10g，蛋白胨20g，葡萄糖20g，纯水1000ml；
所述YPD培养基包括：蛋白胨10.0g，牛肉粉5.0g，酵母粉4.0g，葡萄糖20.0g，吐温801.0mL，磷酸氢二钾2.0g，乙酸钠5.0g，柠檬酸三铵2.0g，硫酸镁0.2g，硫酸锰0.05g，纯水1000mL。
3.根据权利要求2所述的土壤改良液的制作方法，其特征在于：所述步骤3)中，甘蔗糖蜜含糖分50％以上，锤度(Bx)85％以上。
4.根据权利要求1所述的土壤改良液的制作方法，其特征在于：所述步骤4)中，搅拌均匀具体为：120rpm转速下搅拌1h-2h。
5.根据权利要求1所述的土壤改良液的制作方法，其特征在于：所述鼓风机采用移动式污水处理鼓风机。
6.根据权利要求5所述的土壤改良液的制作方法，其特征在于：所述移动式污水处理鼓风机功率4kw，风量3-5m3/min，风机风管直径20-30公分。
7.一种采用权利要求1-6任一项所述的土壤改良液的制作方法制得的土壤改良液。
8.根据权利要求7所述的土壤改良液，其特征在于：所述土壤改良液按照200-300公斤/亩运用于坡地改造和农业生产中。
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