CN108841750A - 一种有效分解水稻秸秆的生物制剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有效分解水稻秸秆的生物制剂，由菌种培养物和载体按照(20‑40％)：(60‑80％)的重量百分比组成；其中，所述菌种培养物中各个菌种按照重量百分比的组成为：枯草芽孢杆菌30‑40％，巨大芽孢杆菌10‑20％，啤酒酵母菌10‑20％，根瘤菌5‑10％，绿色木酶10‑20％，黑曲霉10‑20％；本发明还提供上述生物制剂的制备方法。本发明的生物制剂能够分解秸秆，能够促进秸秆的降解，加快秸秆的腐熟速度，提高秸秆的综合利用率。

Description

一种有效分解水稻秸秆的生物制剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及生态农业领域，尤其涉及一种有效分解水稻秸秆的生物制剂及其制备方法。

背景技术

我国每年秸秆资源量为8.4亿吨，可收集秸秆约7亿吨。秸秆品种以水稻、小麦、玉米等为主，其中，稻草约2.11亿吨，麦秸约1.54亿吨，玉米秸秆约为2.73亿吨，棉秸秆约为2300万吨。我国的粮食生产带有明显的区域性特点，辽宁，吉林，黑龙江，内蒙古，河北，河南，湖北，湖南，山东，江苏，安徽，江西，四川等13个粮食主产省(区)秸秆资源量约6.15亿吨，占全国秸秆资源量的73％。但是粮食生产所剩下的没能处理的秸秆一直是令广大农民和各级政府倍感头疼的问题，过去由于开发利用技术的缺乏，市场信息闭塞以及农民秋耕播种时间短暂等原因，绝大多数秸秆被废弃于河道、路旁腐烂或田间被直接焚烧，不但堵塞河道和道路交通，而且严重污染了环境并造成资源的巨大浪费。

土壤微生物和酶是土壤生物化学特性的重要组成部分，在土壤养分转化循环，有机质分解方面起着重要作用。秸秆能够为土壤微生物提供充足的碳源，促进微生物生长、繁殖，能够增加土壤有机质含量，改善土壤理化性状，提高作物产量。

但是在传统工艺中，秸秆的综合利用率，尤其是秸秆腐熟速度特别慢，作为肥料，秸秆腐熟速度慢一方面会导致农作物生长阶段营养供应不足，另一方面还会导致各种害虫滋生，对农作物造成长期危害。秸秆主要由纤维素，半纤维素和木质素三大部分组成，自然状态下难以被微生物分解，加之C/N比较高，使得秸秆在土壤中分解缓慢，不能作为当季作物肥源。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种有效分解水稻秸秆的生物制剂及其制备方法，利用生物制剂分解秸秆，能够促进秸秆的降解，加快秸秆的腐熟速度，提高秸秆的综合利用率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种有效分解水稻秸秆的生物制剂，由菌种培养物和载体按照(20-40％)：(60-80％)的重量百分比组成；

其中，所述菌种培养物中各个菌种按照重量百分比的组成为：

为了进一步优化上述技术方案，本发明所采取的技术措施还包括：

进一步地，所述载体包括稻壳、棉籽壳、豆粕和生石灰，其中各组分重量百分配比为：

更进一步地，所述载体还可以包括麦麸和米糠。

进一步地，所述枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、啤酒酵母菌和根瘤菌组成第一菌种培养物，所述绿色木酶和黑曲霉组成第二菌种培养物，所述第一菌种培养物和第二菌种培养物的重量比例为2:1。

另一方面，本发明还提供一种有效分解水稻秸秆的生物制剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，制备由枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、啤酒酵母菌和根瘤菌组成的第一菌种培养物；

步骤二，制备由绿色木酶和黑曲霉组成的第二菌种培养物；

步骤三，将上述制备得到的第一菌种培养物和第二菌种培养物按照2:1混合得到菌种培养物，将所述菌种培养物与载体按比例混合后过60-100目筛，得到有效分解水稻秸秆的生物制剂。

为了优化上述的制备方法，本发明采取的技术措施还包括：

进一步地，上述步骤一中第一菌种培养物的制备过程包括以下步骤：

第一步，将第一液体培养基在115-130℃灭菌15-30分钟后以100：0.3—0.5混合以下菌液，将枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和啤酒酵母菌的混合物按重量比1：50-100的比例接种于上述第一液体培养基混合物中，在25-35℃以150-300转/分的速度搅拌15-25分钟后密闭静置发酵3-5天，抽样检测菌体生长情况和测定PH值，当显微镜下活菌总浓度数超过10亿/ml且PH值达到3-4时停止发酵；

第二步，在发酵罐中将第二液体培养基在115-130℃灭菌15-30分钟，开始通入空气，每分钟通入气体的体积与发酵罐的体积比为1：20，将根瘤菌按重量比1：50-100接种于第二液体培养基中，在25-35℃以150-300转/分的速度搅拌15-25分钟后静置发酵，抽样检测菌体生长情况，当显微镜下活菌总浓度超过10亿/ml，停止通入空气，停止发酵；

第三步，分别将第一步和第二步所得的菌种培养物以2000-4000转/分的转速离心5-25分钟，并在42-45℃干燥10-12小时使含水量降低到30％以下。

进一步地，上述第一液体培养基由以下重量分计的原料组成：豆粕粉3-5％，大豆粉2-4％，玉米粉1-2％，碳酸氢铵0.01-0.3％，糖蜜2-10％，磷酸二氢钾1.2-2％，硫酸镁0.01-0.8％，硫酸锰0.001-1％和无菌水74.9-90.8％。

进一步地，上述第二液体培养基由以下重量分计的原料组成：甘露醇10-20％，豆粕粉2-10％，糖蜜2-10％，玉米粉2-10％，磷酸二氢钾0.5-1％，磷酸二氢钠1-2％，硫酸镁0.3-1％和无菌水46-82.2％。

进一步地，上述步骤二中第二菌种培养物的制备过程包括以下步骤：

第一步，挑取长势良好的黑曲霉斜面孢子接入麸曲瓶培养基，塞上棉塞并包扎好牛皮纸，用力摇匀，30-35℃下培养6-7天，孢子长满培养基后冷藏备用；其中，所述麸曲瓶培养基由以下重量分计的原料组成：麸皮60％、玉米芯35％、硫酸铵3％、磷酸二氢钾2％；

第二步：挑取绿色木霉斜面孢子共同接入种子瓶培养基，扎好纱布，30-35℃下摇床培养48小时；其中，所述种子瓶培养基由以下重量分计的原料组成：蔗糖2％、地瓜汁2％、蛋白胨2％、硫酸铵0.6％、磷酸二氢钾0.3％、硫酸镁0.3％；

第三步：将培养结束后的液体种子接种121℃高压灭菌的浅盘固体发酵培养基，搅拌均匀，30-35℃培养8-10天；其中，所述浅盘固体发酵培养基由以下重量分计的原料组成：麸皮50-80％、稻草粉25-50％、硫酸铵1-5％、磷酸二氢钾1-5％、碳酸钙1-5％、硫酸镁0.1-1％、氯化钙0.1-1％、氯化钠0.1-1％。

水稻秸秆主要由纤维素、半纤维素、木质素组成，剩下成分主要为脂类、矿物质、蛋白质等。本发明通过对水稻秸秆的充分了解，根据秸秆的营养成，经过大量筛选的实验，对菌株进行合理配伍，获得的菌剂配方合理，各菌株之间具有良好的协同效应，得到的复合微生物菌剂具有菌株组合新，结构稳定，酶活性强，产品的有效活菌数量高等特点。

微生物对水稻秸秆的各营养的降解顺序是先降解容易分解的物质如脂类、矿物质、蛋白质等，而纤维素、半纤维素、木质素是后续才降解。其中，枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌能分泌活性很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶，有助于先将水稻秸秆中容易降解的物质如脂类、矿物质、蛋白质等先降解掉，从而把不容易降解的纤维素，半纤维素，木质素集中暴露出来；同时，枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌降解后的营养物质可为后续的产纤维素酶菌种提供丰富的营养基础，两者协同促进水稻秸秆的降解。通过将绿色木酶和黑曲霉组合，可产生大量纤维素酶。同时，适当增加C肥和N肥，降低土壤中的C/N比例，加快秸秆腐熟的速度。

本发明采用的稻壳为吸附剂载体，稻壳吸附性强，能够最大限度地附酸，有效中和苗床土壤的碱性，将稻壳和糖蜜按照一定比例混合制备更便于微生物正常生长；本发明采用的营养载体为豆粕，由于秸秆中的营养不太好分解，为了使各微生物能大量繁殖，需要给各种微生物提供合适的营养，本发明的各类微生物菌种更容易利用豆粕中的营养物质而快速繁殖，从而高效分泌各种酶。

具体实施方式

本发明提供了一种有效分解水稻秸秆的生物制剂及其制备方法，下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。

实施例1

一种有效分解水稻秸秆的微生物制剂，由菌种培养物20％和载体80％组成；

其中，菌种培养物由以下重量分计的原料组成：

第一菌种培养物包括：枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、啤酒酵母菌和根瘤菌；

第二菌种培养物包括：绿色木酶和黑曲霉；

菌种培养物是由第一菌种培养物和第二菌种培养物按照2：1的重量比例组成；

载体由以下重量分计的原料组成：

具体的制备过程为：

步骤一，制作第一菌种培养物

第一步：将第一液体培养基在115℃灭菌15分钟后以100：0.3混合以下菌液，将枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和啤酒酵母菌的混合物按重量比1：50的比例接种于上述第一液体培养基混合物中，在25-35℃以150转/分的速度搅拌15分钟后密闭静置发酵3天，抽样检测菌体生长情况和测定PH值，当显微镜下活菌总浓度数超过10亿/ml且PH值达到3时停止发酵；

第二步：在发酵罐中将第二液体培养基在115℃灭菌15分钟，开始通入空气，每分钟通入气体的体积与发酵罐的体积为1：20，将根瘤菌按重量比1：50接种于第二液体培养基中，在25℃以150转/分的速度搅拌15分钟后静置发酵，抽样检测菌体生长情况，当显微镜下活菌总浓度超过10亿/ml，停止通入空气，停止发酵；

第三步：分别将第一步和第二步所得的菌种培养物以2000转/分的转速离心5分钟，并在42℃干燥10小时使含水量降低到30％以下。

其中，上述第一步中第一液体培养基由以下重量分计的原料组成：豆粕粉3％，大豆粉2％，玉米粉1％，碳酸氢铵0.01％，糖蜜2％，磷酸二氢钾1.2％，硫酸镁0.01％，硫酸锰0.001％和无菌水90.77％；

其中，上述第二步中第二液体培养基由以下重量分计的原料组成：甘露醇10％，豆粕粉2％，糖蜜2％，玉米粉2％，磷酸二氢钾0.5％，磷酸二氢钠1％，硫酸镁0.3％和无菌水82.2％。

步骤二，制作第二菌种培养物

第一步：挑取长势良好的黑曲霉斜面孢子接入麸曲瓶培养基，塞上棉塞并包扎好牛皮纸，用力摇匀，30℃下培养6天。孢子长满培养基后冷藏备用；其中，麸曲瓶培养基由以下重量分计的原料组成：麸皮60％、玉米芯35％、硫酸铵3％、磷酸二氢钾2％；

第二步：挑取绿色木霉斜面孢子共同接入种子瓶培养基，扎好纱布，30℃下摇床培养48小时；其中，种子瓶培养基由以下重量分计的原料组成：蔗糖2％、地瓜汁2％、蛋白胨2％、硫酸铵0.6％、磷酸二氢钾0.3％、硫酸镁0.3％；

第三步：将培养结束后的液体种子接种121℃高压灭菌的浅盘固体发酵培养基，搅拌均匀，30℃培养8天；其中，浅盘固体发酵培养基由以下重量分计的原料组成：麸皮50％、稻草粉46.7％、硫酸铵1％、磷酸二氢钾1％、碳酸钙1％、硫酸镁0.1％、氯化钙0.1％、氯化钠0.1％。

步骤三，成品制作

将第一菌种培养物和第二菌种培养物按照2：1的重量比例混合得到菌种培养物；

将菌种培养物与载体按比例混合，60目过筛，得到成品；

其中，载体由以下重量分计的原料组成：稻壳30％，棉籽壳50％，豆粕19.5％，生石灰0.5％。

实施例2

一种有效分解水稻秸秆的微生物制剂，由菌种培养物40％和载体60％组成

其中，菌种培养物以下重量分计的原料组成：

第一菌种培养物包括：枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、啤酒酵母菌和根瘤菌；

第二菌种培养物包括：绿色木酶和黑曲霉；

菌种培养物是由第一菌种培养物和第二菌种培养物按照2：1的重量比例组成；

载体由以下重量分计的原料组成：

具体的制备过程为：

步骤一，制作第一菌种培养物

第一步：将第一液体培养基在130℃灭菌30分钟后以100：0.5混合以下菌液，将枯草芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌和啤酒酵母菌的混合物按重量比1：100的比例接种于上述第一液体培养基混合物中，在35℃以300转/分的速度搅拌25分钟后密闭静置发酵5天，抽样检测菌体生长情况和测定PH值，当显微镜下活菌总浓度数超过10亿/ml且PH值达到4时停止发酵；

第二步：在发酵罐中将第二液体培养基在130℃灭菌30分钟，开始通入空气，每分钟通入气体的体积与发酵罐的体积为1：20，将根瘤菌按重量比1：100接种于第二液体培养基中，在35℃以300转/分的速度搅拌25分钟后静置发酵，抽样检测菌体生长情况，当显微镜下活菌总浓度超过10亿/ml，停止通入空气，停止发酵；

第三步：分别将第一步和第二步所得的菌种培养物以4000转/分的转速离心25分钟，并在45℃干燥12小时使含水量降低到30％以下。

其中，上述第一步中第一液体培养基由以下重量分计的原料组成：豆粕粉5％，大豆粉4％，玉米粉2％，碳酸氢铵0.3％，糖蜜10％，磷酸二氢钾2％，硫酸镁0.8％，硫酸锰1％和无菌水74.9％；

其中，上述第二步中第二液体培养基由以下重量分计的原料组成：甘露醇20％，豆粕粉10％，糖蜜10％，玉米粉10％，磷酸二氢钾1％，磷酸二氢钠2％，硫酸镁1％和无菌水46％。

步骤二，制作第二菌种培养物

第一步：挑取长势良好的黑曲霉斜面孢子接入麸曲瓶培养基，塞上棉塞并包扎好牛皮纸，用力摇匀，35℃下培养7天。孢子长满培养基后冷藏备用；其中，麸曲瓶培养基由以下重量分计的原料组成：麸皮60％、玉米芯35％、硫酸铵3％、磷酸二氢钾2％；

第二步：挑取绿色木霉斜面孢子共同接入种子瓶培养基，扎好纱布，35℃下摇床培养48小时；其中，种子瓶培养基由以下重量分计的原料组成：蔗糖2％、地瓜汁2％、蛋白胨2％、硫酸铵0.6％、磷酸二氢钾0.3％、硫酸镁0.3％；

第三步：将培养结束后的液体种子接种121℃高压灭菌的浅盘固体发酵培养基，搅拌均匀，35℃培养10天；其中，浅盘固体发酵培养基由以下重量分计的原料组成：麸皮69％、稻草粉25％、硫酸铵1％、磷酸二氢钾1％、碳酸钙1％、硫酸镁1％、氯化钙1％、氯化钠1％。

步骤三，成品制作

将第一菌种培养物和第二菌种培养物按照2：1的重量比例混合得到菌种培养物；

将菌种培养物与载体按比例混合，100目过筛，得到成品；

其中，载体由以下重量分计的原料组成：稻壳50％、棉籽壳40％、豆粕5％、生石灰5％。

本发明提供的微生物制剂在用于降解水稻秸秆的过程中，其水稻秸秆腐熟的速度明显优于自然降解。以堆肥C/N值作为检验指标，一般来讲，堆肥C/N值达到20以下，就可以认为基本腐熟。使用本发明提供的微生物制剂后，水稻秸秆腐熟时间为8～9天，相对于自然降解下水稻秸秆腐熟时间为16～18天，其腐熟缩短了一半，显著加快了秸秆的腐熟速度，提高了秸秆的综合利用率。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种有效分解水稻秸秆的生物制剂，其特征在于，由菌种培养物和载体按照(20-40％)：(60-80％)的重量百分比组成；

其中，所述菌种培养物中各个菌种按照重量百分比的组成为：

2.根据权利要求1所述的一种有效分解水稻秸秆的生物制剂，其特征在于，所述载体中各组分按照重量百分比的组成为：

3.根据权利要求2所述的一种有效分解水稻秸秆的生物制剂，其特征在于，所述载体还包括麦麸和米糠。

4.根据权利要求1所述的一种有效分解水稻秸秆的生物制剂，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、啤酒酵母菌和根瘤菌组成第一菌种培养物，所述绿色木酶和黑曲霉组成第二菌种培养物，所述第一菌种培养物和第二菌种培养物的重量比例为2:1。

5.一种如权利要求1-4中任意一项所述的生物制剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，制备由枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、啤酒酵母菌和根瘤菌组成的第一菌种培养物；

步骤二，制备由绿色木酶和黑曲霉组成的第二菌种培养物；

步骤三，将上述制备得到的第一菌种培养物和第二菌种培养物按照2:1混合得到菌种培养物，将所述菌种培养物与载体按比例混合后过60-100目筛，得到有效分解水稻秸秆的生物制剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤一中第一菌种培养物的制备过程包括以下步骤：

第一步，将第一液体培养基在115-130℃灭菌15-30分钟后以100：0.3—0.5混合以下菌液，将枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和啤酒酵母菌的混合物按重量比1：50-100的比例接种于上述第一液体培养基混合物中，在25-35℃以150-300转/分的速度搅拌15-25分钟后密闭静置发酵3-5天，抽样检测菌体生长情况和测定PH值，当显微镜下活菌总浓度数超过10亿/ml且PH值达到3-4时停止发酵；所述第一液体培养基由以下重量分计的原料组成：豆粕粉3-5％，大豆粉2-4％，玉米粉1-2％，碳酸氢铵0.01-0.3％，糖蜜2-10％，磷酸二氢钾1.2-2％，硫酸镁0.01-0.8％，硫酸锰0.001-1％和无菌水74.9-90.8％；

第二步，在发酵罐中将第二液体培养基在115-130℃灭菌15-30分钟，开始通入空气，每分钟通入气体的体积与发酵罐的体积比为1：20，将根瘤菌按重量比1：50-100接种于第二液体培养基中，在25-35℃以150-300转/分的速度搅拌15-25分钟后静置发酵，抽样检测菌体生长情况，当显微镜下活菌总浓度超过10亿/ml，停止通入空气，停止发酵；所述第二液体培养基由以下重量分计的原料组成：甘露醇10-20％，豆粕粉2-10％，糖蜜2-10％，玉米粉2-10％，磷酸二氢钾0.5-1％，磷酸二氢钠1-2％，硫酸镁0.3-1％和无菌水46-82.2％；

第三步，分别将第一步和第二步所得的菌种培养物以2000-4000转/分的转速离心5-25分钟，并在42-45℃干燥10-12小时使含水量降低到30％以下。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤二中第二菌种培养物的制备过程包括以下步骤：

第一步，挑取长势良好的黑曲霉斜面孢子接入麸曲瓶培养基，塞上棉塞并包扎好牛皮纸，用力摇匀，30-35℃下培养6-7天，孢子长满培养基后冷藏备用；其中，所述麸曲瓶培养基由以下重量分计的原料组成：麸皮60％、玉米芯35％、硫酸铵3％、磷酸二氢钾2％；

第二步：挑取绿色木霉斜面孢子共同接入种子瓶培养基，扎好纱布，30-35℃下摇床培养48小时；其中，所述种子瓶培养基由以下重量分计的原料组成：蔗糖2％、地瓜汁2％、蛋白胨2％、硫酸铵0.6％、磷酸二氢钾0.3％、硫酸镁0.3％；

第三步：将培养结束后的液体种子接种121℃高压灭菌的浅盘固体发酵培养基，搅拌均匀，30-35℃培养8-10天；其中，所述浅盘固体发酵培养基由以下重量分计的原料组成：麸皮50-80％、稻草粉25-50％、硫酸铵1-5％、磷酸二氢钾1-5％、碳酸钙1-5％、硫酸镁0.1-1％、氯化钙0.1-1％、氯化钠0.1-1％。