CN108586069A - 一种木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法，该方法包括以下：将酸解氨基酸溶液按一定的添加比例加进腐熟堆肥中，充分混匀、中和、进行第一次后熟，此时混合物的pH在4左右；再将配方量的化肥与第一次后熟的氨基酸堆肥充分混匀后再进行第二次后熟；测定混合物的实际pH，再加入一定量的酸解氨基酸溶液进行第三次后熟，使产品pH稳定在6‑7之间；最后加入木霉固体菌种充分混匀、包装。按照该方法制备的木霉生物有机肥产品保存一年后，其木霉真菌孢子浓度仍然超过3×107个/克，显著大于农业行业标准(2×107个/克)。
Description
技术领域
本发明属于生物有机肥领域，涉及一种木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法。
背景技术
生物有机肥(NY 884-2012行业标准：有机质≧40％、功能菌≧2×107，水分≦30％、pH 5.5-8.5)和复合微生物肥(NY/T 798-2015行业标准：有机质≧20％、氮磷钾养分8-25％、功能菌≧2×107，水分≦30％、pH 5.5-8.5)是目前我国微生物肥料中的两类当家品种，为我国土壤肥力提升和固体有机废弃物资源化利用做出了贡献。但是，近来我们从市场上收集了9个样品，其功能菌含量全部达不到农业部的行业标准(表1)，有的产品几乎测不到功能菌，而从相应厂家采回的、刚才包装出厂的新鲜样品，其功能菌含量均超过农业部的行业标准，有的甚至高出了1-2倍(表1)。
表1生物有机肥市场样品和新鲜样品指标比较
发明人通过大量研究发现，各产品中养分含量(渗透压指标)与这些样品中功能菌含量没有关系(相关系数不高)，而产品的pH值与功能菌含量密切相关。进一步的研究结果表明，介质中NH4 +(对微生物没有杀伤作用)和NH3(对微生物有强力杀伤作用)的转化完全受介质pH的控制(图1)，当介质pH小于7，95％的形态为NH4 +，当介质pH大于7，NH4 +迅速转变成NH3而成为气体挥发(图2)。
由于生物有机肥和复合微生物肥中的主体物质是腐熟堆肥，其pH一般都在7.8-9.2，这种高pH生物肥在产品储运过程中会将肥料产品中的NH4 +迅速转化成气态NH3，这种气态NH3对产品中所有微生物均有强大的杀死作用，功能菌当然也不例外。木霉真菌受气态NH3的毒害程度比芽孢杆菌更大、更敏感。如果不对腐熟堆肥的pH进行调节至7.5以下，那就意味着所有生物肥都是只含有机质、而不含功能菌的有机肥了，因此，调控好生物肥产品中的pH是制造生物肥的最关键一步，但过去的生物肥基本不调控其pH，这就是生物肥效果不好的根本原因。基于上述研究成果，发明人对一种木霉生物有机肥产品的制备工艺进行了优化，获得了本发明的木霉生物有机肥产品木霉孢子保活方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的上述缺陷，提供一种木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法。
本发明的目的可通过以下技术方案实现：
一种木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将酸解氨基酸溶液按一定的添加比例加进腐熟堆肥中，充分混匀、中和、进行第一次后熟；后熟结束后的pH一般在3.5-4.5；
(2)将配方量的化肥与第一次后熟的氨基酸堆肥充分混匀后再进行第二次后熟；此时pH会因化肥的加入而上升；
(3)测定混合物的实际pH，如pH超过7.0，再加入一定量的酸解氨基酸溶液进行第三次后熟，使产品pH稳定在6-7之间；
(4)加入木霉固体菌种充分混匀、包装；
或者包括如下步骤:
(1)将配方量的化肥与腐熟堆肥充分混匀,加入硫酸溶液搅拌均匀中和并后熟6-7天；
(2)测定混合物的实际pH，如pH超过7.5,再加入一定量的硫酸溶液后熟2-3天，使产品pH稳定在6-7之间；所述的硫酸溶液浓度为1-2mol/L；
(3)加入木霉固体菌种充分混匀、包装。
其中，作为本发明的优选，所述的酸解氨基酸溶液酸度为1-2mol/L硫酸，其中总游离氨基酸浓度为12％(W/V)，其加入量为15-20％(V/W)。
所述的酸解氨基酸溶液优选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粉碎、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2.5-5mol 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为所述的酸解氨基酸溶液。
所述的腐熟堆肥可以是本领域常见的任意一种腐熟堆肥，如鸡粪、猪粪、牛粪、菌渣、秸秆等为原料制备的腐熟堆肥，其总养分的含量约为6％。
第一次后熟时间优选2-4天。
所述的化肥养分比例优选N:P:K为1:0.3:0.3，其加入总量为4-9％(W/W，以木霉生物有机肥产品为基准)
第二次后熟的时间优选2-4天。
第三次后熟时间优选40-55小时。
所述的木霉固体菌种加入比例为2.5％(W/W，木霉生物有机肥产品的总质量为基准),产品含水量控制在25％及以下，此时木霉固体菌种中的木霉孢子不会萌发。
所述的木霉固体菌种制备方法同ZL 201610151640.1，其中的木霉菌种可以是哈茨木霉SQR-T037也可以是贵州木霉NJAU4742，亦或是其他任意木霉菌种。
有益效果
(1)本发明分段发酵，充分保证了混合物及产品中的pH值被控制在7.5以下；
(2)控制产品的pH值和水分，能够确保产品中的铵离子(NH4 +)不会转化成气体氨(NH3)。
(3)当包装前肥料产品的起始pH值为7时，产品保存6个月后，其木霉真菌孢子浓度为2.1×107个/克，仍然高于中华人民共和国农业行业标准(NY884-2012，NY/T 798-2015)中的有效活菌数(≥2×107cfu/克)。
附图说明
图1介质pH对铵离子(NH4 +)和气体氨(NH3)形态转化影响
图2介质pH对氨挥发速度的影响
生物样品保藏信息
SQR-T037，分类命名为哈茨木霉Trichoderma harzianum，保藏于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2009年09月22日，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，菌种保藏号为CGMCC NO.3308。
NJAU4742，分类命名为贵州木霉Trichoderma guizhouense，保藏于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北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，菌种保藏号为CGMCC NO.12166。
具体实施方式
实施例1
一种木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法：
(1)将酸解氨基酸溶液按15wt％的添加比例加进牛粪腐熟堆肥中，充分混匀、中和、进行第一后熟，后熟时间为3天，此时混合物的pH在3.5-4.5之间；
(2)将配方量的化肥与第一次后熟的氨基酸堆肥充分混匀后再进行第二次后熟，此时混合物的pH又会上升至7.5左右；化肥养分比例N:P:K为1:0.3:0.3，其加入总量为6wt％；第二次后熟时间为2天；
(3)测定混合物的实际pH，再加入一定量的酸解氨基酸溶液进行第三次后熟，使产品pH稳定在5.5、6.0、6.5、7.0，得到pH分别为5.5、6.0、6.5、7.0的堆肥；另取pH7.0的堆肥加入草木灰调节其pH为7.5、8.0、8.5、9.0，得到pH分别为7.5、8.0、8.5、9.0的堆肥。
(4)加入贵州木霉NJAU4742木霉固体菌种，充分混匀、包装，得pH分别为5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0的不同产品。
(5)在货架期内，定期采样测定包装前起始pH值不同的产品样品中的木霉孢子浓度，其结果如表2所示。
表2不同产品包装前起始pH值对木霉生物有机肥货架期间木霉孢子浓度的影响(个/克)
表2结果表明：产品包装前起始pH对木霉真菌生物有机肥中木霉孢子保活有着极其重要的影响，当包装前肥料产品的起始pH值在6.5以下，产品保存一年后，其木霉真菌孢子浓度仍然超过3×107个/克，显著大于农业行业标准(2×107个/克)；当包装前肥料产品的起始pH值为7时，产品保存6个月后，其木霉真菌孢子浓度为2.1×107个/克，仍然大于农业行业标准(2×107个/克)，但保存一年后，其木霉真菌孢子浓度为1.9×107个/克，已经略低于农业行业标准；当包装前肥料产品的起始pH值在7.5及以上时，产品保存1-3个月后，其木霉真菌孢子浓度就低于农业行业标准，当包装前肥料产品的起始pH值分别为8.0、8.5和9.0时，肥料产品分别保存3个月、2个月和1个月后，其木霉真菌孢子浓度已经低于农业行业标准。
实施例2
一种木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法：
(1)将配方量的化肥与腐熟玉米堆肥中充分混匀,分成两部分，一部分加入1-2mol/L的硫酸溶液搅拌均匀中和并后熟6-7天；化肥养分比例N:P:K为1:0.3:0.3，其加入总量为6wt％；另一部分；分成四份，测定pH后用草木灰分别调解pH为7.5、8.0、8.5、9.0，得到pH分别为7.5、8.0、8.5、9.0的堆肥。
(2)测定混合物的实际pH，再加入一定量的1-2mol/L的硫酸溶液后熟2-3天，使产品pH稳定在5.5、6.0、6.5、7.0，得到5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0的堆肥；
(3)向各pH的堆肥中加入木霉固体菌种充分混匀、包装得到pH分别为5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0的木霉生物有机肥产品。
表3不同产品包装前起始pH值对木霉生物有机肥货架期间木霉孢子浓度的影响(个/克)
由表3可以看出，使用硫酸溶液代替酸解氨基酸溶液；依然获得了相似的结果：产品包装前起始pH对木霉真菌生物有机肥中木霉孢子保活有着极其重要的影响，当包装前肥料产品的起始pH值在6.5以下，产品保存一年后，其木霉真菌孢子浓度仍然超过2.8×107个/克，显著大于农业行业标准(2×107个/克)；当包装前肥料产品的起始pH值为7时，产品保存6个月后，其木霉真菌孢子浓度为2.1×107个/克，仍然大于农业行业标准(2×107个/克)，但保存一年后，其木霉真菌孢子浓度为1.9×107个/克，已经略低于农业行业标准；当包装前肥料产品的起始pH值在7.5及以上时，产品保存1-3个月后，其木霉真菌孢子浓度就低于农业行业标准，当包装前肥料产品的起始pH值分别为8.0、8.5和9.0时，肥料产品分别保存3个月、2个月和1个月后，其木霉真菌孢子浓度已经低于农业行业标准。
比较表2与表3的结果，发现：虽然用酸解氨基酸溶液和硫酸溶液都能调节堆肥的pH值，但从木霉生物有机肥产品不同货架期的木霉菌种活菌数来看，用酸解氨基酸溶液调节产品pH值后，更有利于木霉菌种活菌数的保持。
Claims (8)
1.一种木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法，其特征在于
包括以下步骤：
(1)将酸解氨基酸溶液按一定的添加比例加进腐熟堆肥中，充分混匀、中和、进行第一次后熟；
(2)将配方量的化肥与第一次后熟的氨基酸堆肥充分混匀后再进行第二次后熟；
(3)测定混合物的实际pH，如pH超过7.5,再加入一定量的酸解氨基酸溶液进行第三次后熟，使产品pH稳定在6-7之间；
(4)加入木霉固体菌种充分混匀、包装；
或者包括如下步骤:
(1)将配方量的化肥与腐熟堆肥中充分混匀,加入硫酸溶液搅拌均匀中和并后熟6-7天；
(2)测定混合物的实际pH，如pH超过7.5,再加入一定量的硫酸溶液后熟2-3天，使产品pH稳定在6-7之间；所述的硫酸溶液浓度为1-2mol/L；
(3)加入木霉固体菌种充分混匀、包装。
2.根据权利要求1所述的木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法，其特征在于酸解氨基酸溶液酸度为1-2mol/L硫酸，其中总游离氨基酸浓度为12％(W/V)，其加入量为15-20％(V/W)。
3.根据权利要求2所述的木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法，其特征在于所述的酸解氨基酸溶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粉碎、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2.5-5molL-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为所述的酸解氨基酸溶液。
4.根据权利要求2所述的木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法，其特征在于所述的第一次后熟时间为2-4天。
5.根据权利要求1所述的木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法，其特征在于化肥养分比例N:P:K为1:0.3:0.3，其加入总量为4-9％(W/W)。
6.根据权利要求1所述的木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法，其特征在于第二次后熟的时间为2-4天。
7.根据权利要求1所述的木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法，其特征在于第三次后熟时间为40-55小时。
8.根据权利要求1所述的木霉生物有机肥产品中木霉孢子保活方法，其特征在于所述的木霉固体菌种加入比例为木霉生物有机肥产品质量的2.5wt％,产品含水量控制在25％及以下，此时木霉固体菌种中的木霉孢子不会萌发。
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