CN107686406B - 一种大蒜专用木霉全元生物有机肥料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种大蒜专用木霉全元生物有机肥料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大蒜专用木霉全元生物有机肥料及其制备方法和应用。该大蒜专用木霉全元生物有机肥料优选含有2×107cfu/g以上的NJAU4742、全氮含量质量比为5～7.5％，全氮中质量比60％以上为有机氮，总氮磷钾养分质量比为10～15％、有机质含量质量比30～40％、游离氨基酸和小肽2‑3％，含水量质量比≤30％，pH6‑7。本发明所述的大蒜专用木霉全元生物有机肥料在促进大蒜生长和/或促进大蒜增产中的应用。该全元生物有机肥可以在营养钵施用，也可以在大田施用，具有有机肥和化肥的功能，而且其中所含的促生菌通过多种促生机制起作用，从而达到促进大蒜生长的效果。

Description

一种大蒜专用木霉全元生物有机肥料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于农业集约化生产技术领域，涉及一种大蒜专用木霉全元生物有机肥料及其制备方法和应用。
背景技术
大蒜(Allium sativum L.)是一种重要的葱蒜类蔬菜，具有独特的食疗保健功能已成为人们日常生活所必需的的保健蔬菜之一。促进大蒜生长，提高蒜头产量始终是大蒜产业的重要话题。在大蒜种植过程中，由于长期大量的化肥投入，破坏了大蒜生长的土壤环境，土壤有益微生物种类减少、数量逐减，生物活性严重下降，导致蒜头产量连年下降。因此，开发促进大蒜生长的新型肥料，对于大蒜作物的生产至关重要。
我国作物秸秆就地焚烧、规模化养殖后的畜禽粪便随地弃置等不仅严重污染了环境，也极大地浪费了能作为有机肥和生物有机肥产品的原料；大量的养分资源流失于土壤-植物系统之外，明显地削弱了我国农业可持续发展的能力。如何将从土壤中因作物收获而带走的营养元素最大限度地归还到土壤中去，唯一的途径就是将这些固体有机废弃物制成商品有机肥料再施入土壤。如果将这些固体有机废弃物高温发酵制备成腐熟堆肥，再将其用作制备生物(含特定有益微生物)有机肥料的载体将会有很好的应用前景。
商品全元生物有机肥是指特定功能微生物与主要以动植物残体(如农作物秸秆、畜禽粪便等)为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料、有机肥料和化肥效应的肥料。其本质特征是集具有培肥土壤的有机肥料、促生作用明显的无机肥料及特定功能的有益微生物于一体，这些特征是商品全元生物有机肥优于其它肥料的关键因素。大量研究表明：农业生产中全元生物有机肥在增强作物抗逆性、提供作物养分、增加肥效、改善作物对养分的吸收、调节土壤酸碱度等方面发挥着积极的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大蒜专用木霉全元生物有机肥料。
本发明的另一目的在提提供该大蒜专用木霉全元生物有机肥料的制备方法。
本发明的有益目的在于提供该大蒜专用木霉全元生物有机肥料的应用。
本发明的目的通过以下技术方案实施：
一种大蒜专用木霉全元生物有机肥料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将对菌种保藏号为CGMCC NO.12166的促生菌NJAU4742进行固体发酵得NJAU4742发酵产物；
(2)将酸解氨基酸原液与腐熟堆肥按质量比1.5-3.0:7.0-8.5的比例混合均匀，平衡5-10天，待混合物堆体pH值升到6.5以上，再将上述NJAU4742发酵产物按50-300公斤/吨的量接种到混合物堆体中，混匀，获得含木霉NJAU4742的腐熟堆肥及酸解氨基酸的固体混合物，在温度不超过60℃的条件下将该固体混合物的含水量蒸发至30％以下，得木霉生物有机肥；
(3)在木霉生物有机肥基础上，向其中加入硝酸磷铵、硫酸钾、和磷酸一铵，充分混匀，在温度不超过60℃的条件下将该固体混合物的含水量蒸发至30％以下，得所述的大蒜专用木霉全元生物有机肥；其中，以大蒜专用木霉全元生物有机肥质量计，硝酸磷铵、硫酸钾和磷酸一铵的加入量分别为90-165公斤/吨、30-80公斤/吨、5-30公斤/吨。
步骤(1)对菌种保藏号为CGMCC NO.12166的促生菌NJAU4742进行固体发酵的具体方法优选为：
①将促生菌株NJAU4742，接种到PDA液体培养基中进行液体发酵制备NJAU4742木霉发酵液；
②将作物秸秆粉、酸解氨基酸原液10-20倍稀释液按作物秸秆粉：酸解氨基酸原液稀释液＝1Kg：2-2.2L的比例混匀、陈化，pH值调至3.0-5.0，获得作物秸秆与酸解氨基酸混合物制作的木霉固体发酵培养基；
其中酸解氨基酸原液通过以下方法制备而成：(1)在密闭容器中先将废弃畜禽动物经自动化破碎、所有固形物和液体自动转入密闭的水解罐后，在初始酸浓度c(1/2H2SO4)为3-5mol L-1、80-100℃和1-2个大气压下水解2-5小时；(2)水解结束待水解罐内溶液冷却至80℃以下时，静置分层，收集中层的氨基酸溶液即得酸解氨基酸；
③将所述的NJAU4742木霉发酵液按50-100L/吨的量接种到木霉固体发酵培养基中，在pH3.0-4.0，发酵温度28-30℃，湿度60-70％RH，浅盘培养96-168小时得NJAU4742固体发酵产物，固体发酵产物中孢子数量≥1×109cfu/克。
所述的陈化的时间优选6-24小时，进一步优选10-15小时。
所述的酸解氨基酸原液与腐熟堆肥的质量比优选2:8。
作为本发明所述的制备方法的一种优选，将NJAU4742发酵产物按100-200公斤/吨的量接种到混合物堆体中。
所述的木霉生物有机肥中含有2×108cfu/g以上的NJAU4742、全氮含量质量比为2.5-3.0％，全氮中质量比90％以上为有机态氮，总氮磷钾养分质量比为5-6％、有机质含量质量≥45％，游离氨基酸和小肽2-3％，含水量质量比≤30％，pH6-7。
步骤(3)中优选按110-135公斤/吨大蒜专用木霉全元生物有机肥料的量加入硝酸磷铵、60-70公斤/吨大蒜专用木霉全元生物有机肥料加入硫酸钾、5-20公斤/吨大蒜专用木霉全元生物有机肥料的量加入磷酸一铵；进一步优选按120-135公斤/吨大蒜专用木霉全元生物有机肥料的量加入硝酸磷铵、65-70公斤/吨大蒜专用木霉全元生物有机肥料加入硫酸钾、15-20公斤/吨大蒜专用木霉全元生物有机肥料的量加入磷酸一铵。
本发明中使用的NJAU4742菌株的主要生物学特性为：菌丝纤细无色，具分隔，多分枝。分生孢子梗从菌丝的侧枝上生出，对生或互生，一般有2-3次分枝，着生分生孢子的小梗瓶形或锥形。分生孢子多为球形，孢壁具小疣突，蓝绿色。在PDA培养基上菌落初为白絮状，后为暗绿色。菌落扩展很快，特别在高温高湿条件下几天内木霉菌落可遍布整个料面。菌丝生长温度4-42℃，25-30℃生长最快，孢子萌发温度10-35℃，15-30℃萌发率最高，25-27℃菌落由白变绿只需4—5昼夜，高温对菌丝生长和萌发有利。孢子萌发要求相对湿度95％以上，但在干燥环境也能生长，菌丝生长pH值为3.5-5.8，在pH值4-5条件下生长最快。
本发明所述的制备方法制备的大蒜专用木霉全元生物有机肥料。
该大蒜专用木霉全元生物有机肥料优选含有2×107cfu/g以上的NJAU4742、全氮含量质量比为5-7.5％，全氮中质量比60％以上为有机氮，总氮磷钾养分质量比为10-15％、有机质含量质量比30-40％、游离氨基酸和小肽2-3％，含水量质量比≤30％，pH6-7。
本发明所述的大蒜专用木霉全元生物有机肥料在促进大蒜生长和/或促进大蒜增产中的应用。
有益效果
本发明与目前市场上的化肥和有机肥料产品相比具有如下优点：
1)是有机(类)肥料中的最高档品种，它是集有机肥、无机肥、功能微生物和氨基酸肥为一体的新型复混肥。
2)与化肥和有机肥料比较，全元木霉生物有机肥不仅能满足大蒜当季的养分需求和促进大蒜根系生长(大蒜当季增产效果与化肥相当)，调控大蒜土壤微生物区系，防控大蒜土传病害，持久性提高土壤肥力，对可持续利用我国土壤资源、保护生态环境和发展高效农业具有重要作用。
3)由于是含微生物菌株产品，完全没有因农药的使用所带来的一系列问题，因而有利于大蒜的无公害生产，农民可以不用或减少其他化学肥料的用量，这不仅可为农民节省开支，而且有利于农产品的出口。
4)该全元生物有机肥可以在营养钵施用，也可以在大田施用，具有有机肥和化肥的功能，而且其中所含的促生菌通过多种促生机制起作用，从而达到促进大蒜生长的效果。做基肥一次施用，可以满足大蒜整个生育期对养分的需求。
生物样品保藏信息
NJAU4742，分类命名为贵州木霉Trichoderma guizhouense，保藏于北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期为2016年04月11日，保藏地址为北京市朝阳区大屯，中国科学院微生物研究所，菌种保藏号为CGMCCNO.12166。
具体实施方式
(一)菌剂生产
(1)将促生菌株NJAU4742，接种到PDA液体培养基中进行液体发酵生产，其发酵生产的条件为：pH4.0，发酵温度28℃，175rpm(转/分钟)转速下，连续震荡培养，生长时间为6天(144hr.)，即为木霉发酵液(含菌或孢子数量≥1×1010cfu/ml)。
(2)(以配制1吨培养基为例)：作物秸秆粉333千克，酸解氨基酸10倍稀释液667升，混匀、陈化12h，pH值调至3.0-5.0，获得作物秸秆与酸解氨基酸混合物制作的培养基。
其中酸解氨基酸原液通过以下方法制备而成：(1)在密闭容器中先将废弃畜禽动物经自动化破碎、所有固形物和液体自动转入密闭的水解罐后，在初始酸浓度c(1/2H2SO4)为5mol L-1、80℃和1个大气压下水解6小时；(2)水解结束待水解罐内溶液冷却至80℃以下时，静置分层，收集中层的氨基酸溶液即得酸解氨基酸。
(3)将NJAU4742发酵液按50-100L/吨的量接种到作物秸秆与酸解氨基酸混合物制作的培养基中，在pH3.5，发酵温度28-30℃，湿度60-70％RH，浅盘(厚度≤3.5厘米)培养140hr.,得NJAU4742发酵产物，发酵产物孢子数量≥1×109cfu/克。
(二)木霉生物有机肥生产
将酸解氨基酸原液与腐熟堆肥按质量比2:8的比例混合均匀，平衡一周左右，待混合物堆体pH值升到6.5以上即可。再将上述NJAU4742发酵产物按100公斤/吨的量接种到混合物堆体中，充分混匀，获得含木霉NJAU4742的腐熟堆肥及酸解氨基酸的固体混合物。在温度不超过60℃的条件下将该固体混合物的含水量蒸发至30％以下，即为能促进大蒜植株生长的木霉生物有机肥。
(三)木霉全元生物有机肥生产
在木霉生物有机肥基础上，按每吨木霉全元生物有机肥中分别加入硝酸磷铵90-165公斤、硫酸钾30-80公斤、磷酸一铵5-30公斤，充分混匀，在温度不超过60℃的条件下将该固体混合物的含水量蒸发至30％以下，包装出厂即为能促进大蒜植株生长的木霉全元生物有机肥。木霉全元生物有机肥中木霉生物有机肥的含量为725-875公斤/吨。
所用的木霉生物有机肥中含有2×108cfu/g以上的NJAU4742、全氮含量质量比为2.5-3.0％，全氮中质量比90％以上为有机态氮，总氮磷钾养分质量比为5-6％、有机质含量质量≥45％，游离氨基酸和小肽2-3％，含水量质量比≤30％，pH6-7。
该木霉全元生物有机肥料中含有2×107cfu/g以上的NJAU4742、全氮含量质量比为5-7.5％，全氮中质量比60％以上为有机氮，总氮磷钾养分质量比为10-15％、有机质含量质量比30-40％、游离氨基酸和小肽2-3％，含水量质量比≤30％，pH6-7。
(四)大田试验
试验设8个处理：CF：化肥(复合肥，俄罗斯产)；B1-B7：施用含木霉菌NJAU4742的全元生物有机肥配伍产品1-7(表1)。栽培密度：行距为22,5厘米，株距为13到15厘米。
表1木霉全元生物有机肥料配伍
化肥施用总量为133公斤/亩，其中60％做基肥，40％作追肥，分两次追施；含木霉菌NJAU4742的全元生物有机肥配伍产品1-7施用总量均为300公斤/亩，全部做基肥施用，常规管理。各处理施入土壤总养分见表2。
表2不同处理养分(N、P2O5、K2O)比例及数量
经观察发现，随着大蒜生长时间的延长，施用含木霉菌NJAU4742的全元生物有机肥处理(B1-B7)，其长势远好于施用单施复混肥(CF)。与CF比较，施用含有木霉菌NJAU4742的不同配方全元生物有机肥产品后，大蒜产量与之持平或显著增加(表3)，以配方3、配方4、配方5的产品增产效果显著。
表3木霉全元生物有机肥料不同配方产品在大蒜的应用效果(干蒜头，公斤/亩)
通过测定大蒜收获时的须根数和须根长，发现不同肥料种类对蒜头的须根数和须根长的影响不同，其平均须根数和须根长结果见表4。无论是须根数和须根长，三个地点均表现出一致的趋势：木霉全元生物有机肥料不同配方产品显著高于单施化肥或与单施化肥效果持平，能够促进大蒜根系生长，其中以配方3、配方4、配方5的产品须根数增加效果显著。
表4木霉全元生物有机肥料不同配方产品在大蒜的应用效果(干蒜头，公斤/亩)
通过测定施肥前及大蒜收获后耕作土壤的相关微生物数量，发现(结果见表5、表6)三个试验地点原始土壤的细菌数量为1.7-3.8×108个/g土，显著低于健康土壤的细菌含量(一般大于109个/g土)，而真菌、尤其是真菌中的尖孢镰刀菌数量显著高于健康土壤。一般而言，健康土壤中的尖孢镰刀菌数量一般小于103个/g土，土壤中尖孢镰刀菌的数量超过105cfu/g土时，就会诱发作物枯萎病，本试验中的三个试验地点原始土壤中的尖孢镰刀菌数量达到了1.5-6.5×104cfu/g土。施用木霉全元生物有机肥料不同配方产品后，土壤中细菌、真菌、放线菌、木霉以及尖孢镰刀菌数量均发生了变化，大蒜收获后的土壤微生物数量结果表明：细菌和木霉的数量分别提高了1个数量级，真菌尤其是尖孢镰刀菌数量均下降了1个数量级，这是由于木霉全元生物有机肥料中含有大量的有益细菌和有益木霉菌，施入土壤后显著增加了相关微生物的数量，而尖孢镰刀菌数量仍然控制在尖孢镰刀菌数量控制在1.1-4.4×103cfu/g土(大量研究结果表明：土壤中尖孢镰刀菌数量在104cfu/g土以下时，能够有效控制枯萎病的发生)。单施化肥的土壤耕作层中的真菌尤其是尖孢镰刀菌数量在显著增加，尖孢镰刀菌数量由原始土壤的1.5-6.5×104cfu/g土上升到8.6×104-1.5×105cfu/g，增加了大蒜枯萎病发生的可能性。
表5大蒜原始土壤微生物数量
表6大蒜收获后土壤中微生物数量
本发明专利从满足大蒜生长营养需求(N:P2O5:K2O:S＝1:0.5-0.7:0.7-0.8:0.38-0.47)、调控大蒜土壤微生物区系这一关键问题着手(表5、表6)，研制出一种能显著促进大蒜生长的木霉全元生物有机肥料产品，与单施化肥(俄罗斯产复混肥)比较，蒜头产量增加0-40.6％。本木霉全元生物有机肥产品的作用机制在于不仅能满足大蒜当季的养分需求(大蒜当季增产效果与化肥相当或好于化肥),促进大蒜根系生长，显著提升蒜头质量，而且能调控大蒜土壤微生物区系，防控大蒜土传病害，持久性提高土壤肥力。

Claims (10)

1.一种大蒜专用木霉全元生物有机肥料的制备方法，其特征为：
(1)将对菌种保藏号为CGMCC NO.12166的促生菌NJAU4742进行固体发酵得NJAU4742发酵产物；
(2)将酸解氨基酸原液与腐熟堆肥按质量比1.5-3.0:7.0-8.5的比例混合均匀，平衡5-10天，待混合物堆体pH值升到6.5以上，再将上述NJAU4742发酵产物按50-300公斤/吨的量接种到混合物堆体中，混匀，获得含木霉NJAU4742的腐熟堆肥及酸解氨基酸的固体混合物，在温度不超过60℃的条件下将该固体混合物的含水量蒸发至30％以下，得木霉生物有机肥；
(3)在木霉生物有机肥基础上，向其中加入硝酸磷铵、硫酸钾、和磷酸一铵，充分混匀，在温度不超过60℃的条件下将该固体混合物的含水量蒸发至30％以下，得所述的大蒜专用木霉全元生物有机肥；其中，以大蒜专用木霉全元生物有机肥质量计，硝酸磷铵、硫酸钾、和磷酸一铵的加入量分别为90-165公斤/吨、30-80公斤/吨、5-30公斤/吨。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)对菌种保藏号为CGMCCNO.12166的促生菌NJAU4742进行固体发酵的具体方法为：
①将促生菌株NJAU4742，接种到PDA液体培养基中进行液体发酵制备NJAU4742木霉发酵液；
②将作物秸秆粉、酸解氨基酸原液10-20倍稀释液按作物秸秆粉：酸解氨基酸原液稀释液＝1Kg：2-2.2L的比例混匀、陈化，pH值调至3.0-5.0，获得作物秸秆与酸解氨基酸混合物，即制作木霉固体菌种的固体发酵培养基；
其中酸解氨基酸原液通过以下方法制备而成：(1)在密闭容器中先将病死畜禽动物经自动化破碎、所有固形物和液体自动转入密闭的水解罐后，在初始酸浓度c(1/2H2SO4)为3-5mol L-1、80-100℃和1-2个大气压下水解2-5小时；(2)水解结束待水解罐内溶液冷却至80℃以下时，静置分层，收集中层的氨基酸溶液即得酸解氨基酸；
③将所述的NJAU4742木霉发酵液按50-100L/吨的量接种到木霉固体发酵培养基中，在pH3.0-4.0，发酵温度28-30℃，湿度60-70％RH，浅盘培养96-168小时得NJAU4742固体发酵产物，固体发酵产物中孢子数量≥1×109cfu/克。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的陈化的时间为6-24小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于酸解氨基酸原液与腐熟堆肥的质量比为2:8。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于将NJAU4742发酵产物按100-200公斤/吨的量接种到混合物堆体中。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的木霉生物有机肥中含有2×108cfu/g以上的NJAU4742、全氮含量质量比为2.5-3.0％，全氮中质量比90％以上为有机态氮，总氮磷钾养分质量比为5-6％、有机质含量质量≥45％，游离氨基酸和小肽2-3％，含水量质量比≤30％，pH6-7。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中按每吨木霉全元生物有机肥中分别加入硝酸磷铵110-135公斤、硫酸钾60-70公斤、磷酸一铵5-20公斤。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法制备的大蒜专用木霉全元生物有机肥料。
9.根据权利要求8所述的大蒜专用木霉全元生物有机肥料，其特征在于该大蒜专用木霉全元生物有机肥料中含有2×107cfu/g以上的NJAU4742、全氮含量质量比为5-7.5％，全氮中质量比60％以上为有机氮，总氮磷钾养分质量比为10-15％、有机质含量质量比30-40％、游离氨基酸和小肽2-3％，含水量质量比≤30％，pH6-7。
10.权利要求8所述的大蒜专用木霉全元生物有机肥料在促进大蒜生长和/或促进大蒜增产中的应用。
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