CN110092677A

CN110092677A - 一种非林地种植人参专用有机肥及其制备方法

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Publication number: CN110092677A
Application number: CN201910175086.4A
Authority: CN
Inventors: 徐永平; 陈岩; 张喆; 李晓宇
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2019-08-06

Abstract

本发明涉及农业生物技术领域，更具体地说，涉及一种非林地种植人参专用有机肥及由珍稀养殖品种粪污制备该有机肥的方法。具体方案为：将新鲜珍稀养殖品种粪污及玉米秸秆作为堆料，通过接种由枯草芽孢杆菌ABTNL‑2号、苏云金芽孢杆菌ABTNL‑4号、烟草节杆菌ZL‑1号、耐寒短杆菌ZL‑2号的复合微生物菌剂，完成有机肥的生产。本发明通过建立静态好氧堆肥体系，实现珍稀养殖品种粪污的无害化处理和资源化利用。通过对珍稀养殖品种粪污堆肥的快速启动，实现提前进入高温期，加速腐熟，缩短堆肥周期，进而降低管理成本和时间成本，同时能够符合非林地人参种植的基本营养需要。

Description

一种非林地种植人参专用有机肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及农业生物技术领域，更具体地说，涉及一种由珍稀养殖品种粪污制备非林地种植人参专用有机肥的方法。

背景技术

人参被誉为“百草之王”，营养成分丰富。30余种人参皂甙(可以分为三组，即齐墩果酸组、原人参二醇组和原人参三醇组)，分别称为人参皂甙。另外富含有机酸及酯类，如：柠檬酸、异柠檬酸、亚油酸、苹果酸、人参酸、对羟基肉桂酸、棕榈酸、三棕榈酸甘油酯、α,γ-二棕榈酸甘油酯、三亚油酸甘油酯。维生素含量丰富，另有甾醇及其甙。此外，人参尚含有人参黄酮甙及铜、锌、铁、锰等二十多种微量元素。人参的经济价值、临床价值已经得到了证明。

人参分为野生人参和种植人参。野生人参，是在自然状态下野生长，生长年限长，由几十年到上百年不等，是人参中的珍品，主产区位于我国东北三省长白山区的大小兴安岭，分布于我国北纬39～48度线、东经117.5～134度线附近。种植人参，是根据实际种植需要实现非林地种植。非林地种植人参对土壤要求严格，宜在富含有机质，通透性良好的砂质壤土、腐殖质壤土栽培，一般不会发生连作。

但是，非林地人参种植，需要不断对种植园区进行喷洒农药、杀虫剂等，并同时会追加大量化肥，进而造成土壤的严重匮乏。化肥及农药的使用在当今日益追求生活品质的大众面前，已经处在风口浪尖，其负面影响主要有威胁我国农业的可持续发展，农作物品质降低，土壤板结、有机质下降、土壤及作物根系微生态结构被破坏，并导致土传作物病害泛滥。为了保证农产品质量安全及农业可持续性发展，研究新型有机肥料来取代或减少化肥的施用迫在眉睫。

貂狐貉属于珍稀养殖品种，养殖过程中投入饲料均含有较高含量的蛋白等，故这些珍稀品种的粪污中富含有机养分，且养分全面，富含有机质、腐殖质(富里酸，胡敏酸)，既有多种无机元素，又有多种有机养分，还含有大量的微生物及其分泌的衍生促进物，从而可以提高作物产量、改善作物品质和土壤微生态系统、减少和降低作物病虫害的发生。另外，由于人参是多年生植物，从土壤中吸收大量的营养物质，所以适合人参生长的营养元素被大量的吸收，土壤中缺乏这些营养物质。多年种植人参，土壤中累积的细菌真菌比较多，容易发生病害。同时人参自身还分泌一些化学物质，不利于重茬。

发明内容

本发明的目的是通过建立静态好氧堆肥体系，实现珍稀养殖品种粪污的无害化处理和资源化利用。通过对珍稀养殖品种粪污堆肥的快速启动，实现提前进入高温期，加速腐熟，缩短堆肥周期，进而降低管理成本和时间成本，同时能够符合非林地人参种植的基本营养需要。

为了达到上述目的，本发明提供了一种非林地种植人参专用有机肥，以新鲜珍稀养殖品种粪污及玉米秸秆作为堆料，以包括枯草芽孢杆菌ABTNL-2号、苏云金芽孢杆菌ABTNL-4号、烟草节杆菌ZL-1号及耐寒短杆菌ZL-2号的复合微生物菌剂为发酵菌剂。

本发明还提供了上述非林地种植人参专用有机肥的制备方法，具体方案为：

将新鲜珍稀养殖品种粪污及玉米秸秆作为堆料，通过接种由枯草芽孢杆菌ABTNL-2号、苏云金芽孢杆菌ABTNL-4号、烟草节杆菌ZL-1号、耐寒短杆菌ZL-2号的复合微生物菌剂，完成有机肥的生产。

优选方式下，上述非林地种植人参专用有机肥的制备方法，具体包括如下步骤：

S1、堆肥原材料的预处理：

将珍稀养殖品种粪污与粒径≤1cm玉米秸秆按3～4.5:1～1.5的质量比混合均匀，使其C/N在25-30之间，调整含水率至60％(用手紧握一团堆料，在手指间没有液体流出，且松手后堆料呈团状不松散)备用；

S2、复合微生物发酵菌剂和生防菌剂的制备：

将枯草芽孢杆菌ABTNL-2号、苏云金芽孢杆菌ABTNL-4号、烟草节杆菌ZL-1号、耐寒短杆菌ZL-2号分别单独发酵生产，菌液浓度达到 10⁸～10⁹CFU·ml^-1，将发酵后的枯草芽孢杆菌ABTNL-2号菌液、苏云金芽孢杆菌ABTNL-4号菌液、烟草节杆菌ZL-1号菌液、耐寒短杆菌ZL-2号菌液按体积比1:1:1:1混合，得到复合微生物发酵菌剂；

S3、静态好氧堆肥体系的建立及生物有机肥的制备：

将步骤S2所制备的复合微生物发酵菌剂，按复合微生物发酵菌剂体积与堆料质量比2.0～5.0％的接种量，同时接种到经步骤S1预处理过的堆肥原材料中，从而建立静态好氧堆肥体系，经腐熟发酵35-45天，得到非林地人参种植专用有机肥。

优选方式下，步骤S2所述珍稀养殖品种为貂、狐、貉中的一种或几种。珍稀养殖品种粪污中富含有机质，本发明将珍稀养殖品种粪污实现最大化利用。貂狐貉饲料本身就含有较高量的蛋白，其粪污中蛋白含量远高于一般养殖品种。

优选方式下，步骤S2所述枯草芽孢杆菌ABTNL-2号、苏云金芽孢杆菌 ABTNL-4号、烟草节杆菌ZL-1号、耐寒短杆菌ZL-2号分别单独发酵生产的培养基成分为：蛋白胨10.0g/L、牛肉浸出粉3.0g/L、氯化钠5.0g/L，用5mol/L NaOH 调节pH至7.4。

优选方式下，步骤S3腐熟发酵的具体过程为：当堆料温度首次出现明显下降时进行底部通风，并适当少量补充水分，堆料温度再一次升高；同样，温度明显下降时，再次底部通风，如此反复2-3次；经过高温期后，进入降温过程，待到堆料温度接近或稍高于室温且无异味，测定发芽指数大于80％、含水率为30％时，即得到复合发酵产物。此时，表明堆肥已腐熟，即得到非林地人参种植专用有机肥，保存备用。

本发明方法主要包括两个步骤：

一是复合微生物发酵菌剂制备，旨在提高发酵效率、缩短有机肥制备周期。

二是静态好氧堆肥体系的建立和有机肥的制备，将上述制备的复合微生物发酵菌剂在堆肥体系建立初期同时接入，对堆肥体系进行监控和监管，腐熟达到终点实现非林地人参种植专有有机肥的制备。

综上，与现有技术相比，本发明具有的优点是：

1、利用新鲜珍稀养殖品种粪污和玉米秸秆作为生产生物有机肥的原材料，可以同步实现农业废弃物的无害化处理和资源化利用，避免其处理不当对环境造成的二次污染，合理的使资源利用得到最大化。

2、在堆肥初期同时接种复合型微生物发酵菌剂，不仅可以在低温区间(5℃ -10℃)快速启动堆肥堆体，还能够加快静态好氧堆肥体系的腐熟进程、缩短有机肥的制备周期。

3、有机肥富含有机质和有益微生物，可实现对人参种植土壤根际微生物群落的调控，进而提升种植人参品质，提高产量，同时也可提高人参的抗逆性。

4、本发明经过堆肥发酵腐熟的貂狐貉粪污中恰好补充土壤匮乏的适合人参生长的必要营养所需。

保藏说明

本发明涉及的生物材料样品的保藏信息：参据的微生物(株)为ABTNL-2，分类命名为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，于2014年11月21日由中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)保藏，保藏编号 CGMCC NO.10038。CGMCC地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

本发明涉及的生物材料样品的保藏信息：参据的微生物(株)为ABTNL-4，分类命名为苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)，于2014年11月21日由中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)保藏，保藏编号CGMCC NO.10036。CGMCC地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

本发明涉及的生物材料样品的保藏信息：参据的微生物(株)为ZL-1，分类命名为烟草节杆菌(Arthrobacter nicotianae)，于2018年8月10日由中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)保藏，保藏编号CGMCC NO.16246。CGMCC地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

本发明涉及的生物材料样品的保藏信息：参据的微生物(株)为ZL-2，分类命名为耐寒短杆菌(Brevibacterium frigoritolerans)，于2018年8月10日由中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)保藏，保藏编号CGMCC NO.16247。CGMCC地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

具体实施方式

下面结合具体实施例和对比例，进一步阐明本发明的具体效果。

实施例1：

一种非林地人参种植专用有机肥，通过包括以下步骤的生产方法制得：

(1)堆肥原材料的预处理

将新鲜貂粪与粒径≤1cm玉米秸秆按3～4.5:1～1.5的质量比混合均匀，使其C/N在25-30之间，调整含水率至60％备用。

(2)复合微生物发酵菌剂的制备

将枯草芽孢杆菌ABTNL-2号、苏云金芽孢杆菌ABTNL-4号、烟草节杆菌ZL-1号、耐寒短杆菌ZL-2号分别单独利用发酵罐进行发酵生产，使菌液浓度达到10⁸～10⁹CFU·ml^-1，发酵后的枯草芽孢杆菌ABTNL-2号、苏云金芽孢杆菌ABTNL-4号、烟草节杆菌ZL-1号、耐寒短杆菌ZL-2号菌液按体积百分比 1:1:1:1混合作为复合微生物发酵菌剂。

复合微生物发酵菌剂的制备所需培养基成分为蛋白胨10.0g/L、牛肉浸出粉3.0g/L、氯化钠5.0g/L，用5mol/L NaOH调pH至7.4。

(3)静态好氧堆肥体系的建立及生物有机肥的制备

将(1)预处理的堆肥原料人工充分混匀，装入放有通气管的堆肥反应箱中(100cm×80cm×80cm)建立静态好氧堆肥体系，同时接种(2)所制备的液态菌剂，复合微生物发酵菌剂按2％-5％(体积质量比)接种到静态好氧堆肥体系中，具体方法如下：在堆肥反应器中分层放置物料，并均匀喷洒液态菌剂后充分混合进行微生物好氧发酵，温度随之上升，达到并维持60～70℃的高温；当堆料温度首次出现明显下降时进行底部通风，并补充少量水分；同样，温度明显下降时，再次底部通风，如此反复2-3次。

堆肥第4d温度即达到55℃以上，并在第7d达到最高的65.5℃，温度55℃以上持续9d，达到了我国《粪便无害化卫生标准(GB7959-87)》的标准(55℃以上持续3d以上)。经35d堆肥温度降至环境温度，测定发芽指数大于80％、虫卵含量为0％，堆肥完全腐熟，表明生物有机肥前期产品已制备成功。将堆料进行粉碎、过筛，制成粉料，可根据商业需要进行造粒等，制得一种非林地人参种植有机肥。

非林地人参种植有机肥的成分指标如下：

对比例2(实施例1缺少烟草节杆菌ZL-1号)：

步骤1：堆肥原材料的预处理

将新鲜貂粪与粒径≤1cm玉米秸秆按3～4.5:1～1.5的质量比混合均匀，使其C/N在25-30之间，平摊在地面晾晒至含水率达60％备用。

步骤2：复合微生物发酵菌剂制备

将枯草芽孢杆菌ABTNL-2号、苏云金芽孢杆菌ABTNL-4号、耐寒短杆菌ZL-2号分别单独利用发酵罐进行发酵生产，使菌液浓度达到 10⁸～10⁹CFU·ml^-1，发酵后的枯草芽孢杆菌ABTNL-2号、苏云金芽孢杆菌 ABTNL-4号、耐寒短杆菌ZL-2号菌液按体积百分比1:1:1混合作为复合微生物发酵菌剂。

步骤3：静态好氧堆肥体系的建立和有机肥的制备

将新鲜貂粪与粒径≤1cm玉米秸秆按3～4.5:1～1.5的质量比混匀，使其C/N 在25-30之间，调整含水率至60％备用。向堆肥堆料接种5％(体积质量比) 复合微生物发酵菌剂，机械搅拌混匀，装入发酵箱中进行好氧发酵。堆肥第5d 温度即达到55℃以上，并在第7d达到最高的58.6℃，温度55℃以上持续5d，达到了我国《粪便无害化卫生标准(GB7959-87)》的标准(55℃以上持续3 d以上)。经38d堆肥温度降至环境温度，测定发芽指数大于80％，虫卵含量为0％，堆肥完全腐熟，表明生物有机肥前期产品已制备成功，将堆料进行粉碎、过筛，制成粉料，可根据商业需要进行造粒等，制得一种非林地人参种植有机肥。

总结：通过上述对比可知：缺少烟草节杆菌ZL-1号的复合菌剂使堆肥的高温持续时间延长了1d，腐熟时间延长了3d，说明其在复合菌剂中发挥重要作用的同时，烟草节杆菌ZL-1号可在堆体快速启动和高温维持方面起到关键作用。

对比例3(实施例1缺少耐寒短杆菌ZL-2号)：

步骤1：堆肥原材料的预处理

将新鲜貂粪粪与粒径≤1cm玉米秸秆按3～4.5:1～1.5的质量比混合均匀，使其C/N在25-30之间，平摊在地面晾晒至含水率达60％备用。

步骤2：复合微生物发酵菌剂

将枯草芽孢杆菌ABTNL-2号、苏云金芽孢杆菌ABTNL-4号、烟草节杆菌ZL-1号分别单独利用发酵罐进行发酵生产，使菌液浓度达到 10⁸～10⁹CFU·ml^-1，发酵后的枯草芽孢杆菌ABTNL-2号、苏云金芽孢杆菌 ABTNL-4号、烟草节杆菌ZL-1号菌液按体积百分比1:1:1混合作为复合微生物发酵菌剂。

步骤3：静态好氧堆肥体系的建立和生物有机肥的制备

将新鲜貂粪与粒径≤1cm玉米秸秆按3～4.5:1～1.5的质量比比混匀，使其 C/N在25-30之间，调整含水率至60％备用。向堆肥堆料接种5％(体积质量比)复合微生物发酵菌剂，机械搅拌混匀，装入发酵箱中进行好氧发酵。堆肥第6d温度即达到55℃以上，并在第8d达到最高的59.5℃，温度55℃以上持续6d，达到了我国《粪便无害化卫生标准(GB7959-87)》的标准(55℃以上持续3d以上)。经39d堆肥温度降至环境温度，测定发芽指数大于80％，虫卵含量为0％，堆肥完全腐熟，表明生物有机肥前期产品已制备成功，将堆料进行粉碎、过筛，制成粉料，可根据商业需要进行造粒等，制得一种非林地人参种植有机肥。

总结：通过上述对比可知：缺少耐寒短杆菌ZL-2号的复合菌剂使堆肥堆体进入高温期延长了2d，腐熟时间延长了4d，说明其在复合菌剂中发挥重要作用。

对比例中进行多次试验，效果均类似，与本发明使用的烟草节杆菌ZL-1 号和耐寒短杆菌ZL-2号，在较低温度环境下使貂粪堆肥快速启动中发挥着重要作用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种非林地种植人参专用有机肥，其特征在于，以新鲜珍稀养殖品种粪污及玉米秸秆作为堆料，以包括枯草芽孢杆菌ABTNL-2号、苏云金芽孢杆菌ABTNL-4号、烟草节杆菌ZL-1号及耐寒短杆菌ZL-2号的复合微生物菌剂为发酵菌剂。

2.权利要求1所述非林地种植人参专用有机肥的制备方法，其特征在于，具体方案为：

3.根据权利要求2所述非林地种植人参专用有机肥的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1、堆肥原材料的预处理：

将珍稀养殖品种粪污与粒径≤1cm玉米秸秆按3～4.5:1～1.5的质量比混合均匀，使其C/N在25-30之间，调整含水率至60％备用；

S2、复合微生物发酵菌剂和生防菌剂的制备：

将枯草芽孢杆菌ABTNL-2号、苏云金芽孢杆菌ABTNL-4号、烟草节杆菌ZL-1号、耐寒短杆菌ZL-2号分别单独发酵生产，菌液浓度达到108～109CFU·ml-1，将发酵后的枯草芽孢杆菌ABTNL-2号菌液、苏云金芽孢杆菌ABTNL-4号菌液、烟草节杆菌ZL-1号菌液、耐寒短杆菌ZL-2号菌液按体积比1:1:1:1混合，得到复合微生物发酵菌剂；

S3、静态好氧堆肥体系的建立及生物有机肥的制备：

4.根据权利要求3所述非林地种植人参专用有机肥的制备方法，其特征在于，步骤S2所述珍稀养殖品种为貂、狐、貉中的一种或几种。

5.根据权利要求3所述非林地种植人参专用有机肥的制备方法，其特征在于，步骤S2所述枯草芽孢杆菌ABTNL-2号、苏云金芽孢杆菌ABTNL-4号、烟草节杆菌ZL-1号、耐寒短杆菌ZL-2号分别单独发酵生产的培养基成分为：蛋白胨10.0g/L、牛肉浸出粉3.0g/L、氯化钠5.0g/L，用5mol/L NaOH调节pH至7.4。

6.根据权利要求3所述非林地种植人参专用有机肥的制备方法，其特征在于，步骤S3腐熟发酵的具体过程为：当堆料温度首次出现明显下降时进行底部通风，并适当少量补充水分，堆料温度再一次升高；同样，温度明显下降时，再次底部通风，如此反复2-3次；经过高温期后，进入降温过程，待到堆料温度接近或稍高于室温且无异味，测定发芽指数大于80％、含水率为30％时，即得到复合发酵产物。