CN107963948A - 一种秸秆微生物腐熟菌剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种秸秆微生物腐熟菌剂的制备方法，属于土壤培肥技术领域。本发明培育复合菌液发酵脱水疏浚淤泥、脱水禽畜粪便、水稻秸秆、米糠等物料，将物料中的有机碳、氮、磷、钾养分释放，通过物料间调整释放的有机碳、氮、磷、钾养分的合理构成，并复配腐植酸镁、腐植酸钙，满足秸秆腐熟微生物的生长需要，不与农作物秸秆之间相互争抢无机氮，同时配合弗兰克氏菌的生物固氮作用，减少氮元素的流失，降低臭气的产生，提供作物幼苗和腐熟微生物生长所需的无机氮，加速腐熟过程，有效降低秸秆预软化分解吸收氮和产生有害物质对作物植株生长的负面效应，且有利于作物在苗期生根，中后期由于氮和其他有效营养物的释放，促进生长，提高产量。

Description

一种秸秆微生物腐熟菌剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种秸秆微生物腐熟菌剂的制备方法，属于土壤培肥技术领域。
背景技术
稻秆还田作为当今世界上普遍重视的一项培肥地为的增产措施，主要是把不宜直接作饲料的枯杆直接或堆积腐熟后施入土壤中。该方法在杜绝枯杆焚烧所造成的大气污染的同时还有增肥增产作用。同时，传统的稻秆还田往往存在稻秆降解不完全，影响下一茬作物种植，导致土壤病菌増加，作物病害加重等不良现象。在稻秆还田过程中添加具有一定作用的稻秆腐熟剂，不但能够促进稻秆快速腐熟，增加土壤养分，还具有一定的抗病、杀虫等功效。大量研究表明，稻秆直接还田，能够有效地促进土壤肥力提高，増加蓄水保墙能力，促进作物高产增效。
稻秆直接还田是现代农业生产中有机肥施用的必然趋势，更是可持续发展农业的重要技术措施之一。但实际生产过程中，因对稻秆还田的机理和技术理解出现偏差，稻秆直接还田后，稻秆腐熟较慢，与作物幼苗争夺氮素，造成弱苗，因而没出现增产反而有减产的情况，部分稻秆还田后出现出苗率低，苗弱甚至死苗现象。微生物在稻秆转化中具有用途多、营养价值高、周期短、可再生等持点。微生物学方法处理稻秆作为稻秆资源利用的新途径，具有其它物化方法不可替代的优点。因此，利用微生物的广泛适应性和多功能性来转化稻秆，在稻秆还田时（前）加入稻秆腐熟菌剂，使稻秆在短时间内腐熟（播种前），进而提高稻秆直接还田的效果己成为发展需要。但是，现有改良培肥过程中，通过传统堆肥会导致培肥初期功能微生物少、繁殖速度慢、氮素流失严重、易产生臭气、无害化程度低和肥力不稳定等问题，同时现有秸秆堆肥过程中，由于秸秆含氮量较低，限制腐熟细菌的快速繁殖，所以通过培育并筛选秸秆中对腐熟速率加快的微生物，随后制备菌剂并培肥改良贫瘠土壤的研究尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有微生物腐熟菌剂在改良培肥过程中，稻秆腐熟较慢，与作物幼苗争夺氮素，造成弱苗，培肥初期功能微生物少、繁殖速度慢、氮素流失严重的问题，提供了一种秸秆微生物腐熟菌剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）按配方取葡萄糖、蛋白胨、酵母膏、牛肉膏、七水合硫酸镁、氯化锰、磷酸氢二钾，加入去离子水中混合均匀，再用质量分数为10%碳酸氢钠溶液调节pH为6.5～7.5，并高温灭菌，得液体培养基；
（2）用接种环分别挑选侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、白腐菌、弗兰克氏菌，将1～2环各菌种分别接种于100～120mL液体培养基中培养3～4天，将各菌种培养液离心分离得侧孢芽孢杆菌菌液、地衣芽孢杆菌菌液、枯草芽孢杆菌菌液、白腐菌菌液、弗兰克氏菌菌液；
（3）将侧孢芽孢杆菌菌液、地衣芽孢杆菌菌液、枯草芽孢杆菌菌液、白腐菌菌液、弗兰克氏菌菌液混合均匀，得复合菌液；
（4）将疏浚淤泥压滤至含水量为40～50%，风干后粉碎过40目筛，得脱水疏浚淤泥；
（5）将禽畜粪便风干后粉碎过40目筛，得脱水禽畜粪便；
（6）取脱水疏浚淤泥、脱水禽畜粪便、水稻秸秆、米糠、腐植酸镁、腐植酸钙、葡萄糖溶液、复合菌液，装入混料机混合均匀并装入发酵罐中发酵，得发酵料；
（7）将发酵料加入去离子水中，以300～400r/min搅拌1～2h，静置1～2h后过滤去除滤渣，得秸秆微生物腐熟菌剂。
步骤（1）所述配方各物料重量份为20～24份葡萄糖，10～12份蛋白胨，10～12份酵母膏，5～6份牛肉膏，1.0～1.2份七水合硫酸镁，0.20～0.24份氯化锰，0.5～0.6份磷酸氢二钾，1000～1200份去离子水。
步骤（1）所述高温灭菌过程为装入高压灭菌锅中，在120～121℃下灭菌处理20～30min。
步骤（2）所述培养过程为置于摇床培养箱中，在28～32℃下以120～130r/min振荡培养3～4天。
步骤（3）所述复合菌液中各菌液的重量份为50～60份侧孢芽孢杆菌菌液，40～50份地衣芽孢杆菌菌液，40～50份枯草芽孢杆菌菌液，20～30份白腐菌菌液，50～60份弗兰克氏菌菌液。
步骤（6）所述脱水疏浚淤泥、脱水禽畜粪便、水稻秸秆、米糠、腐植酸镁、腐植酸钙、葡萄糖溶液、复合菌液的重量份为3000～5000份脱水疏浚淤泥，3000～5000份脱水禽畜粪便，1000～1200份水稻秸秆，800～1000份米糠，100～200份腐植酸镁，100～200份腐植酸钙，800～1000份质量分数为10%葡萄糖溶液，100～150份复合菌液。
步骤（6）所述发酵过程为装入发酵罐中，在32～38℃下堆制发酵20～30天，每隔7天翻堆1次，并加入去离子水调控含水量为60～65%。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明通过培育侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、白腐菌、弗兰克氏菌，再将培育的菌液复配成复合菌液，利用复合菌液发酵脱水疏浚淤泥、脱水禽畜粪便、水稻秸秆、米糠等物料，将物料中的有机碳、氮、磷、钾养分释放，通过物料间的调配，调整释放的有机碳、氮、磷、钾养分的合理构成，并复配腐植酸镁、腐植酸钙，满足秸秆腐熟微生物的生长需要，不与农作物秸秆之间相互争抢无机氮，同时配合弗兰克氏菌的生物固氮作用，减少氮元素的流失，降低臭气的产生，提供作物幼苗和腐熟微生物生长所需的无机氮，增加腐熟微生物繁殖的速度，加速腐熟过程，有效降低秸秆预软化分解吸收氮和产生有害物质对作物植株生长的负面效应，且有利于作物在苗期生根，中后期由于氮和其他有效营养物的释放，促进生长，提高产量；
（2）本发明制备的秸秆微生物腐熟菌剂利用微生物的分解代谢作用将秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素等成分转化为富含营养元素的简单化合物，使秸秆降解为腐殖质物质，进而增加土壤肥力，使土壤中有机质、全氮、速效磷、速效钾、全磷、全钾含量及土壤孔隙度提高，土壤容重降低，下茬作物增产效果明显。
具体实施方式
取20～24g葡萄糖，10～12g蛋白胨，10～12g酵母膏，5～6g牛肉膏，1.0～1.2g七水合硫酸镁，0.20～0.24g氯化锰，0.5～0.6g磷酸氢二钾，加入1.0～1.2L去离子水中，以300～400r/min搅拌20～30min，再用质量分数为10%碳酸氢钠溶液调节pH为6.5～7.5，并装入高压灭菌锅中，在120～121℃下灭菌处理20～30min，得液体培养基，用接种环分别挑选侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、白腐菌、弗兰克氏菌，将1～2环各菌种分别接种于100～120mL液体培养基中，并置于摇床培养箱中，在28～32℃下以120～130r/min振荡培养3～4天，离心分离得侧孢芽孢杆菌菌液、地衣芽孢杆菌菌液、枯草芽孢杆菌菌液、白腐菌菌液、弗兰克氏菌菌液，取50～60g侧孢芽孢杆菌菌液，40～50g地衣芽孢杆菌菌液，40～50g枯草芽孢杆菌菌液，20～30g白腐菌菌液，50～60g弗兰克氏菌菌液混合均匀，得复合菌液，将疏浚淤泥装入压滤机中压滤至含水量为40～50%，自然风干后装入粉碎机中粉碎，过40目筛，得脱水疏浚淤泥，将禽畜粪便自然风干后装入粉碎机中粉碎，过40目筛，得脱水禽畜粪便，取3～5kg脱水疏浚淤泥，3～5kg脱水禽畜粪便，1.0～1.2kg水稻秸秆，0.8～1.0kg米糠，0.1～0.2kg腐植酸镁，0.1～0.2kg腐植酸钙，0.8～1.0kg质量分数为10%葡萄糖溶液，装入混料机中一边混料，一边均匀喷洒100～150g复合菌液，混合均匀后装入发酵罐中，在32～38℃下堆制发酵20～30天，每隔7天翻堆1次，并加入去离子水调控含水量为60～65%，发酵结束后得发酵料，将发酵料加入8～10L去离子水中，以300～400r/min搅拌1～2h，静置1～2h后过滤去除滤渣，得秸秆微生物腐熟菌剂。
实例1
取20g葡萄糖，10g蛋白胨，10g酵母膏，5g牛肉膏，1.0g七水合硫酸镁，0.20g氯化锰，0.5g磷酸氢二钾，加入1.0L去离子水中，以300r/min搅拌20min，再用质量分数为10%碳酸氢钠溶液调节pH为6.5，并装入高压灭菌锅中，在120℃下灭菌处理20min，得液体培养基，用接种环分别挑选侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、白腐菌、弗兰克氏菌，将1环各菌种分别接种于100mL液体培养基中，并置于摇床培养箱中，在28℃下以120r/min振荡培养3天，离心分离得侧孢芽孢杆菌菌液、地衣芽孢杆菌菌液、枯草芽孢杆菌菌液、白腐菌菌液、弗兰克氏菌菌液，取50g侧孢芽孢杆菌菌液，40g地衣芽孢杆菌菌液，40g枯草芽孢杆菌菌液，20g白腐菌菌液，50g弗兰克氏菌菌液混合均匀，得复合菌液，将疏浚淤泥装入压滤机中压滤至含水量为40%，自然风干后装入粉碎机中粉碎，过40目筛，得脱水疏浚淤泥，将禽畜粪便自然风干后装入粉碎机中粉碎，过40目筛，得脱水禽畜粪便，取3kg脱水疏浚淤泥，3kg脱水禽畜粪便，1.0kg水稻秸秆，0.8kg米糠，0.1kg腐植酸镁，0.1kg腐植酸钙，0.8kg质量分数为10%葡萄糖溶液，装入混料机中一边混料，一边均匀喷洒100g复合菌液，混合均匀后装入发酵罐中，在32℃下堆制发酵20天，每隔7天翻堆1次，并加入去离子水调控含水量为60%，发酵结束后得发酵料，将发酵料加入8L去离子水中，以300r/min搅拌1h，静置1h后过滤去除滤渣，得秸秆微生物腐熟菌剂。
实例2
取22g葡萄糖，11g蛋白胨，11g酵母膏，5g牛肉膏，1.1g七水合硫酸镁，0.22g氯化锰，0.55g磷酸氢二钾，加入1.1L去离子水中，以350r/min搅拌25min，再用质量分数为10%碳酸氢钠溶液调节pH为7.0，并装入高压灭菌锅中，在120℃下灭菌处理25min，得液体培养基，用接种环分别挑选侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、白腐菌、弗兰克氏菌，将1环各菌种分别接种于110mL液体培养基中，并置于摇床培养箱中，在30℃下以125r/min振荡培养3天，离心分离得侧孢芽孢杆菌菌液、地衣芽孢杆菌菌液、枯草芽孢杆菌菌液、白腐菌菌液、弗兰克氏菌菌液，取55g侧孢芽孢杆菌菌液，45g地衣芽孢杆菌菌液，45g枯草芽孢杆菌菌液，25g白腐菌菌液，55g弗兰克氏菌菌液混合均匀，得复合菌液，将疏浚淤泥装入压滤机中压滤至含水量为45%，自然风干后装入粉碎机中粉碎，过40目筛，得脱水疏浚淤泥，将禽畜粪便自然风干后装入粉碎机中粉碎，过40目筛，得脱水禽畜粪便，取4kg脱水疏浚淤泥，4kg脱水禽畜粪便，1.1kg水稻秸秆，0.9kg米糠，0.15kg腐植酸镁，0.15kg腐植酸钙，0.9kg质量分数为10%葡萄糖溶液，装入混料机中一边混料，一边均匀喷洒125g复合菌液，混合均匀后装入发酵罐中，在35℃下堆制发酵25天，每隔7天翻堆1次，并加入去离子水调控含水量为63%，发酵结束后得发酵料，将发酵料加入9L去离子水中，以350r/min搅拌1h，静置1h后过滤去除滤渣，得秸秆微生物腐熟菌剂。
实例3
取24g葡萄糖，12g蛋白胨，12g酵母膏，6g牛肉膏，1.2g七水合硫酸镁，0.24g氯化锰，0.6g磷酸氢二钾，加入1.2L去离子水中，以400r/min搅拌30min，再用质量分数为10%碳酸氢钠溶液调节pH为7.5，并装入高压灭菌锅中，在121℃下灭菌处理30min，得液体培养基，用接种环分别挑选侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、白腐菌、弗兰克氏菌，将1～2环各菌种分别接种于120mL液体培养基中，并置于摇床培养箱中，在32℃下以130r/min振荡培养4天，离心分离得侧孢芽孢杆菌菌液、地衣芽孢杆菌菌液、枯草芽孢杆菌菌液、白腐菌菌液、弗兰克氏菌菌液，取60g侧孢芽孢杆菌菌液，50g地衣芽孢杆菌菌液，50g枯草芽孢杆菌菌液，30g白腐菌菌液，60g弗兰克氏菌菌液混合均匀，得复合菌液，将疏浚淤泥装入压滤机中压滤至含水量为50%，自然风干后装入粉碎机中粉碎，过40目筛，得脱水疏浚淤泥，将禽畜粪便自然风干后装入粉碎机中粉碎，过40目筛，得脱水禽畜粪便，取5kg脱水疏浚淤泥，5kg脱水禽畜粪便，1.2kg水稻秸秆，1.0kg米糠，0.2kg腐植酸镁，0.2kg腐植酸钙，1.0kg质量分数为10%葡萄糖溶液，装入混料机中一边混料，一边均匀喷洒150g复合菌液，混合均匀后装入发酵罐中，在38℃下堆制发酵30天，每隔7天翻堆1次，并加入去离子水调控含水量为65%，发酵结束后得发酵料，将发酵料加入10L去离子水中，以400r/min搅拌2h，静置2h后过滤去除滤渣，得秸秆微生物腐熟菌剂。
将本发明制备的秸秆微生物腐熟菌剂及河南某公司生产的微生物腐熟菌剂进行检测，具体检测结果如下表表1：
表1秸秆微生物腐熟菌剂性能表征
由表1可知本发明制备的秸秆微生物腐熟菌剂，腐熟过程快，有利于作物在苗期生根，促进生长，提高产量，使秸秆降解为腐殖质物质，增加了土壤肥力，使土壤中有机质、全氮、速效钾、含量提高，土壤容重降低，下茬作物增产效果明显。

Claims (7)

1.一种秸秆微生物腐熟菌剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按配方取葡萄糖、蛋白胨、酵母膏、牛肉膏、七水合硫酸镁、氯化锰、磷酸氢二钾，加入去离子水中混合均匀，再用质量分数为10%碳酸氢钠溶液调节pH为6.5～7.5，并高温灭菌，得液体培养基；
（2）用接种环分别挑选侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、白腐菌、弗兰克氏菌，将1～2环各菌种分别接种于100～120mL液体培养基中培养3～4天，将各菌种培养液离心分离得侧孢芽孢杆菌菌液、地衣芽孢杆菌菌液、枯草芽孢杆菌菌液、白腐菌菌液、弗兰克氏菌菌液；
（3）将侧孢芽孢杆菌菌液、地衣芽孢杆菌菌液、枯草芽孢杆菌菌液、白腐菌菌液、弗兰克氏菌菌液混合均匀，得复合菌液；
（4）将疏浚淤泥压滤至含水量为40～50%，风干后粉碎过40目筛，得脱水疏浚淤泥；
（5）将禽畜粪便风干后粉碎过40目筛，得脱水禽畜粪便；
（6）取脱水疏浚淤泥、脱水禽畜粪便、水稻秸秆、米糠、腐植酸镁、腐植酸钙、葡萄糖溶液、复合菌液，装入混料机混合均匀并装入发酵罐中发酵，得发酵料；
（7）将发酵料加入去离子水中，以300～400r/min搅拌1～2h，静置1～2h后过滤去除滤渣，得秸秆微生物腐熟菌剂。
2.如权利要求1所述的一种秸秆微生物腐熟菌剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述配方各物料重量份为20～24份葡萄糖，10～12份蛋白胨，10～12份酵母膏，5～6份牛肉膏，1.0～1.2份七水合硫酸镁，0.20～0.24份氯化锰，0.5～0.6份磷酸氢二钾，1000～1200份去离子水。
3.如权利要求1所述的一种秸秆微生物腐熟菌剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述高温灭菌过程为装入高压灭菌锅中，在120～121℃下灭菌处理20～30min。
4.如权利要求1所述的一种秸秆微生物腐熟菌剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述培养过程为置于摇床培养箱中，在28～32℃下以120～130r/min振荡培养3～4天。
5.如权利要求1所述的一种秸秆微生物腐熟菌剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述复合菌液中各菌液的重量份为50～60份侧孢芽孢杆菌菌液，40～50份地衣芽孢杆菌菌液，40～50份枯草芽孢杆菌菌液，20～30份白腐菌菌液，50～60份弗兰克氏菌菌液。
6.如权利要求1所述的一种秸秆微生物腐熟菌剂的制备方法，其特征在于，步骤（6）所述脱水疏浚淤泥、脱水禽畜粪便、水稻秸秆、米糠、腐植酸镁、腐植酸钙、葡萄糖溶液、复合菌液的重量份为3000～5000份脱水疏浚淤泥，3000～5000份脱水禽畜粪便，1000～1200份水稻秸秆，800～1000份米糠，100～200份腐植酸镁，100～200份腐植酸钙，800～1000份质量分数为10%葡萄糖溶液，100～150份复合菌液。
7.如权利要求1所述的一种秸秆微生物腐熟菌剂的制备方法，其特征在于，步骤（6）所述发酵过程为装入发酵罐中，在32～38℃下堆制发酵20～30天，每隔7天翻堆1次，并加入去离子水调控含水量为60～65%。
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