CN110819559B - 一种耐高温秸秆腐熟剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种耐高温秸秆腐熟剂及其制备方法，本发明秸秆腐熟剂由枯草芽孢杆菌、康氏木霉、白腐菌、灰戴氏霉、嗜热脂肪地芽孢杆菌、热带假丝酵母、发酵乳杆菌混合制成，所述秸秆腐熟剂中总有效活菌数为3‑4×108cfu/g；本发明对多种菌种进行合理复配，制备得到的稳定且可实现高效腐熟目的的秸秆腐熟剂，采用本发明的秸秆腐熟剂比正常堆腐发酵时间至少提前20天；本发明所选用的菌种之间具有良好的共生、互生作用，没有拮抗作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐高温秸秆腐熟剂，具体涉及一种耐高温秸秆腐熟剂及其制备方法。
背景技术
目前，农作物秸秆的处理和综合利用是全社会普遍关注的问题，也是制约农业高效、持续发展的一大难题。随着农业生产力水平的提高，农作物产量成倍增长，秸秆产量也大幅度增长，而农民大多采取乱堆乱放、随意焚烧等处理方式，这样不仅浪费资源，同时带来了严重的环境污染问题。秸秆中富含有机质、氮、磷、钾等营养元素，通过秸秆还田，既能将这些元素和物质施入土壤，成为植物生长所需的养分，同时还可提高土壤有机质含量、改善土壤理化形状、增加土壤肥力。利用秸秆腐熟剂能解决秸秆快速处理问题，可合理利用资源，补充和平衡土壤养分，改良土壤结构，减轻农民劳动强度，降低环境污染，同时对提高资源利用率和耕地利用效率、促进农民增产增收、实现农业可持续发展也具有重要意义。
秸秆腐熟剂是由一群能将秸秆快速降解的微生物组成的菌剂，主要包括真菌、细菌和放线菌。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。目前，市面流通的秸秆腐熟剂存在菌种混配单一、功能性菌株较少、腐熟效果不理想、作用时间长、腐熟温度低等问题，没有发挥到秸秆腐熟剂能够促进作物增产增收、改善土壤结构等良好作用。为解决上述问题，本发明预利用囊括3种以上酶的复合菌种，利用多种菌种间的相互作用实现就地还田，快速腐熟的目的。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐高温秸秆腐熟剂及其制备方法。
为实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种耐高温秸秆腐熟剂，包括以下活性组分：枯草芽孢杆菌、康氏木霉、白腐菌、灰戴氏霉、热带假丝酵母、发酵乳杆菌；所述总有效活菌数中枯草芽孢杆菌有效活菌数占10-25％、康氏木霉有效活菌数占5-10％、白腐菌有效活菌数占15-25％、灰戴氏霉有效活菌数占15-25％、嗜热脂肪地芽孢杆菌有效活菌数占5-10％、热带假丝酵母有效活菌数占5-10％、发酵乳杆菌有效活菌数占5-10％。
作为一种耐高温秸秆腐熟剂的进一步优化，所述总有效活菌数中枯草芽孢杆菌有效活菌数占20-25％、康氏木霉有效活菌数占7-9％、白腐菌有效活菌数占20-25％、灰戴氏霉有效活菌数占15-20％、嗜热脂肪地芽孢杆菌有效活菌数占8-10％、热带假丝酵母有效活菌数占7-9％、发酵乳杆菌有效活菌数占6-8％。
作为一种耐高温秸秆腐熟剂的进一步优化，所述总有效活菌数中所述总有效活菌数中枯草芽孢杆菌有效活菌数占25％、康氏木霉有效活菌数占7％、白腐菌有效活菌数占25％、灰戴氏霉有效活菌数占20％、嗜热脂肪地芽孢杆菌有效活菌数占10％、热带假丝酵母有效活菌数占7％、发酵乳杆菌有效活菌数占6％。
一种耐高温秸秆腐熟剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)菌种活化：将枯草芽孢杆菌、康氏木霉、白腐菌、灰戴氏霉、热带假丝酵母、发酵乳杆菌各菌种接种于各菌种对应的斜面培养基中培养；
(2)一级菌种培养：将步骤(1)中活化的各菌种分别接种于各菌种对应的液体培养基中，摇床振荡培养至各菌种培养液中菌种有效活菌数分别为3-4×108cfu/g；
(3)二级菌种培养：将步骤(2)中各菌种培养液按接种量10％分别接种于菌株发酵培养基中，摇床振荡培养至各菌种发酵培养液中菌种有效活菌数分别为3-4×108cfu/g，收集发酵培养液，分别得各菌种发酵液；
(4)将步骤(3)制得的各菌种发酵液混合均匀，得混合菌液；在混合菌液中枯草芽孢杆菌发酵培养液占10-25％wt、康氏木霉发酵培养液占5-10％wt、白腐菌发酵培养液占15-25％wt、灰戴氏霉发酵培养液占15-25％wt、嗜热脂肪地芽孢杆菌发酵培养液占5-10％wt、热带假丝酵母发酵培养液占5-10％wt、发酵乳杆菌发酵培养液占5-10％wt；
(5)三级发酵：将混合菌液按接种量5-10％接种于符合菌剂培养基中，在30-33℃下培养5-8天，使发酵液中有效活菌数达到3-4×108cfu/g；
(6)将步骤(5)中得到的混合发酵液有既定重量的草炭吸附混匀，得到含菌量为3-4×108cfu/g的混合物，将该混合物粉碎后制剂，得到秸秆腐熟剂。
作为一种耐高温秸秆腐熟剂的制备方法的进一步优化，步骤(4)所述混合菌液中枯草芽孢杆菌发酵培养液优选占20-25％wt、康氏木霉发酵培养液优选占7-9％wt、白腐菌发酵培养液优选占20-25％wt、灰戴氏霉发酵培养液优选占15-20％wt、嗜热脂肪地芽孢杆菌发酵培养液占8-10％wt、热带假丝酵母发酵培养液优选占7-9％wt、发酵乳杆菌发酵培养液优选占6-8％wt。
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有益效果
本发明提供了一种耐高温秸秆腐熟剂及其制备方法，所述秸秆腐熟剂由多种活性菌种组分组成，其中包括枯草芽孢杆菌、康氏木霉、白腐菌、灰戴氏霉、嗜热脂肪地芽孢杆菌、热带假丝酵母、发酵乳杆菌；白腐菌和灰戴氏霉首先可以快速降解包裹在最外层的木质素，并且灰戴氏霉和嗜热脂肪地芽孢杆菌为耐热菌种，可以增强本发明秸秆腐熟剂的耐热性和稳定性，以实现高效的腐熟效果；康氏木霉具有较好的胞外酶活性，对降解半纤维素有良好的效果；枯草芽孢杆菌则对纤维素起到显著的降解效果和速度；热带假丝酵母和发酵乳杆菌在辅助其他菌种腐熟秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素的过程中，与其他菌种互利共生促进纤维素原料的转化，实现富集蛋白的目的，抑制其他杂菌生长。本发明对多种菌种进行合理复配，制备得到的稳定且可实现高效腐熟目的的秸秆腐熟剂，采用本发明的秸秆腐熟剂比正常堆腐发酵时间至少提前20天；本发明所选用的菌种之间具有良好的共生、互生作用，没有拮抗作用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种耐高温秸秆腐熟剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)菌种活化：将枯草芽孢杆菌、康氏木霉、白腐菌、灰戴氏霉、热带假丝酵母、发酵乳杆菌各菌种接种于各菌种对应的斜面培养基中培养；
(2)一级菌种培养：将步骤(1)中活化的各菌种分别接种于各菌种对应的液体培养基中，摇床振荡培养至各菌种培养液中菌种有效活菌数分别为3-4×108cfu/g；
(3)二级菌种培养：将步骤(2)中各菌种培养液按接种量10％分别接种于菌株发酵培养基中，摇床振荡培养至各菌种发酵培养液中菌种有效活菌数分别为3-4×108cfu/g，收集发酵培养液，分别得各菌种发酵液；
(4)将步骤(3)制得的各菌种发酵液混合均匀，得混合菌液；在混合菌液中枯草芽孢杆菌发酵培养液占25％wt、康氏木霉发酵培养液占7％wt、白腐菌发酵培养液占25％wt、灰戴氏霉发酵培养液占20％wt、嗜热脂肪地芽孢杆菌10％wt、热带假丝酵母发酵培养液占7％wt、发酵乳杆菌发酵培养液占6％wt；
(5)三级发酵：将混合菌液按接种量5-10％接种于符合菌剂培养基中，在32℃下培养7天，使发酵液中有效活菌数达到3-4×108cfu/g；
(6)将步骤(5)中得到的混合发酵液有既定重量的草炭吸附混匀，得到含菌量为3-4×108cfu/g的混合物，将该混合物粉碎后制剂，得到秸秆腐熟剂。
实施例2
为筛选出对秸秆腐熟效果有良好作用的优选微生物菌种组合，进行了秸秆腐熟剂中微生物菌种组合筛选试验。
试验材料：试验菌种分别由枯草芽孢杆菌、康氏木霉、白腐菌、灰戴氏霉、嗜热脂肪地芽孢杆菌、热带假丝酵母、发酵乳杆菌，以上7种菌种所组成的不同菌种组合方式按照实施例1中步骤制备得到；具体不同菌种组合方式详见表1。
表1秸秆腐熟剂不同菌种组合方式
试验设计与方法：取1000mL三角瓶，每瓶加入15g剪碎的玉米秸秆、水300mL，按照表1中不同菌种组合方式制备腐熟剂，并分别加入上述的三角瓶中，对玉米秸秆进行腐熟处理，每个处理重复3次，混匀、称重后静置于室温培养。每天记录温度，每5天记录秸秆重量。不同处理下秸秆质量减少结果详见表2。
表2不同菌种组合对秸秆质量减少的影响
从表2可知，培养5天时，不同处理下秸秆质量减少量基本相同，差异较小，随着培养时间的增加直至培养20天时，处理3秸秆质量减少量最少，处理7秸秆质量减少量明显高于其他处理方式，因此可以得知处理7中菌种组合方式制备得到的秸秆腐熟剂的效果最好，所以本发明优选处理7的菌种组合方式，即为枯草芽孢杆菌25％wt、康氏木霉7％wt、白腐菌25％wt、灰戴氏霉20％wt、嗜热脂肪地芽孢杆菌10％wt、热带假丝酵母7％wt、发酵乳杆菌6％wt。
实施例3
为进一步说明本发明秸秆腐熟剂的使用效果，将本发明提供的秸秆腐熟剂和市场上随购得的两种品牌腐熟剂用于玉米秸秆的粉碎还田腐熟对比试验。
试验方法：
处理1：习惯施肥+600kg/亩秸秆粉碎还田+3kg/亩实施例1制得秸秆腐熟剂
腐熟剂均匀撒施秸秆之上，翻耕覆土10-15cm，次日灌水，使秸秆在浸泡中腐熟。
处理2：习惯施肥+600kg/亩秸秆粉碎还田+3kg/亩某品牌秸秆腐熟剂1
使用方法同处理1。
处理3：习惯施肥+600kg/亩秸秆粉碎还田+3kg/亩某品牌秸秆腐熟剂2
使用方法同处理1。
处理4：习惯施肥+600kg/亩秸秆粉碎还田，使用方法同处理1。
观察不同处理后田间秸秆颜色、手感硬度及秸秆失重率的变化，结果如表3、表所示。
表3不同处理后田间秸秆颜色、手感硬度的变化
表4不同处理后秸秆失重率(％)的变化
| 腐熟剂施用天数 | 处理1 | 处理2 | 处理3 | 处理4 |
| 3 | 2.51 | 0 | 0 | — |
| 9 | 35.94 | 1.92 | 1.23 | — |
| 15 | 56.31 | 13.26 | 7.41 | — |
| 20 | 85.61 | 28.31 | 16.48 | — |
| 30 | 94.21 | 54.35 | 50.21 | — |
由表3可知，处理1下，田间秸秆颜色发生变化(微黄)只需3天，6天后秸秆即可变为褐黄，9天后秸秆即可变成黑黄，秸秆2天即可变软，8天后就开始腐烂；而处理2和处理3下秸秆颜色发生变化都需要9天，秸秆变为褐黄分别需要15天和20天，秸秆变为黑黄则分别需要25天和30天，25或30天后才开始分别腐烂。有表4可知，处理1下，15天后秸秆失重率可达56.31％，20天后达到85.61％，30天后可达到94.21％；而处理2和处理3在30天后才达到54.35％和50.21％；由以上试验结果可说明，本发明提供的秸秆腐熟剂相比于市售腐熟剂能够快速破坏秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素成分，发挥作用快，大大缩短了秸秆的腐熟时间，腐熟效果显著。
Claims (2)
1.一种耐高温秸秆腐熟剂，其特征在于：所述秸秆腐熟剂包括以下活性组分：枯草芽孢杆菌、康氏木霉、白腐菌、灰戴氏霉、嗜热脂肪地芽孢杆菌、热带假丝酵母、发酵乳杆菌；所述秸秆腐熟剂中总有效活菌数为3-4×108cfu/g；所述总有效活菌数中枯草芽孢杆菌有效活菌数占25%、康氏木霉有效活菌数占7%、白腐菌有效活菌数占25%、灰戴氏霉有效活菌数占20%、嗜热脂肪地芽孢杆菌有效活菌数占10%、热带假丝酵母有效活菌数占7%、发酵乳杆菌有效活菌数占6%。
2.一种耐高温秸秆腐熟剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）菌种活化：将权利要求1所述的各菌种接种于各菌种对应的斜面培养基中培养；
（2）一级菌种培养：将步骤（1）中活化的各菌种分别接种于各菌种对应的液体培养基中，摇床振荡培养至各菌种培养液中菌种有效活菌数分别为3-4×108 cfu/g；
（3）二级菌种培养：将步骤（2）中各菌种培养液按接种量10%分别接种于菌株发酵培养基中，摇床振荡培养至各菌种发酵培养液中菌种有效活菌数分别为3-4×108cfu/g，收集发酵培养液，分别得各菌种发酵液；
（4）将步骤（3）制得的各菌种发酵液混合均匀，得混合菌液；在混合菌液中枯草芽孢杆菌发酵培养液占25%wt、康氏木霉发酵培养液占7%wt、白腐菌发酵培养液占25%wt、灰戴氏霉发酵培养液占20%wt、嗜热脂肪地芽孢杆菌发酵培养液占10%wt、热带假丝酵母发酵培养液占7%wt、发酵乳杆菌发酵培养液占6%wt；
（5）三级发酵：将混合菌液按接种量5-10%接种于符合菌剂培养基中，在30-33℃下培养5-8天，使发酵液中有效活菌数达到3-4×108cfu/g；
（6）将步骤（5）中得到的混合发酵液有既定重量的草炭吸附混匀，得到含菌量为3-4×108cfu/g的混合物，将该混合物粉碎后制剂，得到秸秆腐熟剂。
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