CN111820104A - 一种水稻育苗基质及其制备方法、有机酸土及其制备方法 - Google Patents

一种水稻育苗基质及其制备方法、有机酸土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种水稻育苗基质及其制备方法，有机酸土，本发明的水稻育苗基质主要由复合菌剂、发酵原料构成，所述发酵原料包括酒糟、麸皮、豆粕，其中所述酒糟、所述麸皮、所述豆粕的质量比为(4‑8)：(1‑4)：1，所述复合菌剂按照1‑5％的接种量接种到所述发酵原料中；所述复合菌剂主要由木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌构成。该水稻育苗基质通过利用酒槽并伍配其他有机废弃物，采用微生物进行发酵从而得到有机酸，发酵后的产物作为水稻育苗基质，不仅有机酸的含量高，而且本身具有一定的抗病作用，后续与育苗土混合后作为培育幼苗的土壤。

Description

一种水稻育苗基质及其制备方法、有机酸土及其制备方法
技术领域
本发明涉及农业技术领域，具体而言，涉及一种水稻育苗基质及其制备方法、有机酸土及其制备方法。
背景技术
水稻育秧中调酸是一个关键生产技术环节，对秧苗素质和苗期病害防治起到关键作用。床土酸度在适宜的范围内(pH4.5-pH5.5)，有利于培育壮苗。目前使用的调酸通常采用措施的是使用浓硫酸，因其强烈的腐蚀性和氧化性，使用时存在环境污染的风险和操作的不安全，运输、保管、使用不便；同时此方法持效期短，土壤pH值维持在6以下的时间仅为7～10d；并且在有机农业水稻种植中则禁止使用。采用磷石膏进行调酸，但存在重金属污染风险，而用生理性肥料只能起到辅助调酸的功效。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种水稻育苗基质，该水稻育苗基质通过利用酒槽并伍配其他有机废弃物，采用微生物进行发酵从而得到有机酸，发酵后的产物作为水稻育苗基质，不仅有机酸、有机质的含量高，而且本身具有一定的抗病作用，后续与育苗土混合后作为培育幼苗的土壤，其不仅能够提高幼苗的成活率，而且还能提高作物的产量，并且将酒槽等废弃物进行资源再利用，不仅可以达到有机调酸的目的，对解决环境污染，资源再利用，实现可持续发展同样具有重要的现实意义和农业推广价值。
本发明的第二目的在于提供上述水稻育苗基质的制备方法，该制备方法操作简单，操作条件温和，无污染，无三废排出，安全环保。
本发明的第三目的在于提供一种有机酸土，该有机酸土通过将水稻育苗基质与苗床土进行混配，混配后可直接用于作物幼苗的培育，具有广泛的应用价值。
本发明的第四目的在于提供上述有机酸土的制备方法，该制备方法操作简单，制备出的有机酸土有机质含量高，应用广泛。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供了一种水稻育苗基质，主要由复合菌剂、发酵原料构成，所述发酵原料包括酒糟、麸皮、豆粕，其中所述酒糟、所述麸皮、所述豆粕的质量比为(4-8)：(1-4)：1，所述复合菌剂按照1-5v/v％的接种量接种到所述发酵原料中；
所述复合菌剂主要由木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌构成。
本发明所提到的接种量是指移入复合菌剂的体积和接种后复合菌剂与发酵原料的总体积的比例。
为了增加发酵效果，提高发酵效率，发酵原料中除了酒槽，还添加了麸皮、豆粕，并且所添加的麸皮、豆粕需要控制在一定的范围内，如果加量太大会影响最终水稻育苗基质中的有机酸含量，因此加量不宜太大，需要控制适宜。
优选地，为了进一步提高发酵效果，使得土壤中的有机酸含量较高，作为进一步可实施的方案，所述酒糟、所述麸皮、所述豆粕的质量比为6：3：1。
另外，对于本发明的复合菌剂，木霉菌的作用主要是能降解纤维素，也可以分泌一些抗性物质，以达到后续育苗过程中抗病的效果，黑曲霉可以达到利用纤维素和产柠檬酸的效果，枯草芽孢杆菌也是可以分泌一些抗性物质，协同达到抗病的效果，酵母菌能够将发酵原料转化为乙醇，进而醋酸菌能够将乙醇转化为醋酸，可见每个菌种通过利用其具体的功能进行相互配合，互相协同作用后能够将木质素转化为腐殖酸，最终增加土壤中的有机酸、有机质的含量，提高水稻育苗基质的抗病效果，营造最适于幼苗存活的有机酸土。
该复合菌剂中的各个菌种具体培养方法如下：
醋酸菌培养：取纯化的醋酸菌接种到装有无菌的200ml醋酸培养基500ml三角瓶中，放置在空气摇床中，150rpm/min，30℃培养24h；
所述的无菌醋酸培养基为：酵母膏10g，葡萄糖10g，定容1L，121℃灭菌20min后，加入1％的无水乙醇，1％乙酸。
酵母菌培养：挑取纯化的酵母菌接种到无菌的酵母培养基中，接种后,150rpm/min，28℃培养24h；
所述的酵母菌培养基为：酵母膏10g，蛋白胨10g，葡萄糖20g，定容1L，121℃灭菌20min。
枯草芽孢杆菌培养：取纯化的枯草芽孢杆菌接种到装有无菌的200ml产孢培养基500ml三角瓶中，放置在空气摇床中，200rpm/min，30℃培养30h；
所述的产孢培养基为：酵母粉3g，羧甲基纤维素钠5g，蛋白胨10g，硫酸铵2.5g，氯化钠5g，磷酸氢二钾2g，定容1L。
木霉菌、黑曲霉培养的方法为：分别将木霉和黑曲霉接种到PDA培养基中，28℃培养3-5天后，收集孢子；将孢子接种到麦粒上，28℃培养7天后，在自然通风处干燥，粉碎过筛后备用。
优选地，作为进一步可实施的方案，所述木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌的体积比为1:(1.5-2.5):(0.5-2.5):(1.5-2.5):(0.5-2.5)。
优选地，作为进一步可实施的方案，所述木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌的体积比为1:2:1:2:1。
之所以需要将复合菌剂中的各个菌种的配比控制在适宜的比例范围内，是因为复合菌剂中各个菌种的复配比例对最终所得到的水稻育苗基质中的营养物质含量也是有影响的，在该复合菌剂中，黑曲霉与酵母菌作为在发酵过程中主要起作用的菌种，其加量相对较大，因为通过实践发现这样的复配比例能够加速营养物质大量的生长繁殖，产生各种胞外酶加速物质分解利用，并且高温阶段难分解的物质在霉菌的作用下也能够彻底分解，从而各个微生物协同作用，以加快物料的发酵，最终促进有机酸高效的产生。
本发明的复合菌剂可以为液体菌剂，也可以为固体菌剂，如果是液体菌剂的总活菌数为1×108CFU/mL以上，优选1×109CFU/mL以上。
如果是固体菌剂的总活菌数为1×107CFU/g以上，优选1×108CFU/g以上。
优选地，作为进一步可实施的方案，所述水稻育苗基质还包括增效剂，所述增效剂包括乙醇、黄腐酸以及乙酸，所述乙醇占所述发酵原料的体积百分比为1-2％，所述黄腐酸占所述发酵原料的体积百分比为2-4％，所述乙酸占所述发酵原料的体积百分比为0.5-2％。
本发明还在水稻育苗基质中添加了增效剂，该增效剂主要通过乙醇、乙酸以及黄腐酸复配后，从而提高发酵效果，促进菌剂的生长，缩短发酵时间，增加基质中的有机酸含量，进而能够提高水稻育苗基质的品质，当然每个组分的配比也需要控制在一定的范围内，因为如果加量太大其发酵效果达到最佳的状态下也不能继续提升，因此控制在最适宜的范围是必要的。
除此之外，本发明提供了一种水稻育苗基质的制备方法，包括如下步骤：
将所述复合菌剂添加到所述发酵原料中，加入质量百分比浓度为2-6wt％的香菜籽水溶液，调节水分含量为50-55wt％，20-40℃发酵培养10-15d。
在上述的水稻育苗基质制备过程中，需要将水分含量控制在一定的范围内，因为水分是影响发酵快慢进程的重要因素，水分含量控制合适会大大加快物料的发酵过程。
同时，在制备过程中，添加了香菜籽水溶液以降低发酵过程中生虫的风险。
优选地，所述复合菌剂的加料顺序为：先加入木霉菌发酵10-12d，然后再同时添加黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌，20-37℃发酵培养10-15d。之所以先添加木霉菌，是为了先将发酵原料中不可利用的成分转化为可利用的成分，即将大分子物质转化为小分子物质，然后当发酵一段时间后，温度以及可发酵物都比较适宜的情况下，再添加其他菌种，因为后续产酸的过程中是需要一定的温度要求的，如果温度过低其发酵产酸不利于发挥，因此最好控制在一定的温度条件下将其他菌种添加进行产酸。
优选地，作为进一步可实施的方案，所述发酵原料预先蒸煮4-5h。
优选地，作为进一步可实施的方案，所述发酵原料中先添加所述增效剂搅拌后，再添加复合菌剂；
优选地，作为进一步可实施的方案，预先将所述复合菌剂添加体积百分比为0.05-0.15％的聚乙二醇以分散均匀。添加聚乙二醇是为了提高各个菌种配合后分散的效果，更加均匀。
通过优化整个制备方法中涉及到的各个参数，从而提高发酵效果，进而提高水稻育苗基质的品质。
本发明还提供了包括上述水稻育苗基质的有机酸土，该有机酸土优选地主要由所述水稻育苗基质以及苗床土以质量比为1：(8-10)构成。将水稻育苗基质与苗床土以一定的质量比进行混配后，后续可以直接用于对幼苗进行培育，尤其对于有机水稻的培育有显著效果。
最后，本发明提供了上述有机酸土的制备方法，包括如下步骤：
将水稻育苗基质以及苗床土混合搅拌后，阴凉密封环境放置10d以上。
本发明的有机酸土的制备方法本身操作简单，操作条件温和，制备出的有机酸土品质好，有机质含量高。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的水稻育苗基质利用酒糟生物转化生物有机酸，其中包含多种有机酸，可满足有机水稻育苗要求；
(2)本发明的水稻育苗基质实现了酒槽废弃物的生物转化，实现了资源再利用，低碳、节能、环保；
(3)本发明生物转化过程中所采用的复合菌剂包括纤维素降解菌，柠檬酸发酵菌、醋酸产生菌，乙醇产生菌、黄腐酸产生菌等多种微生物菌种，上述多个菌种协同共生转化有机物；
(4)本发明在发酵过程中添加了增效剂，该增效剂提高了生物转化利用率，缩短发酵周期；发酵产物具有防虫抗病、提高土壤活力、增进土壤健康、改良土壤的多重效果。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
有机酸土的制备方法如下：
1)木霉菌和黑曲霉培养：将木霉和黑曲霉分别接种到PDA培养基中，28℃培养3-5天后，收集孢子；将孢子接种到麦粒上，28℃培养7天后，自然阴干后，粉碎麦粒备用；
2)醋酸菌培养：将酵母膏10g，葡萄糖10g，定容1L，121℃灭菌20min后加入1％的无水乙醇，1％乙酸，醋酸菌接种后150rpm/min，30℃培养24h；
3)酵母菌培养：将酵母膏10g，蛋白胨10g，葡萄糖20g，定容1L，121℃灭菌20min，接种酵母后150rpm/min，28℃培养24h；
4)枯草芽孢杆菌培养：将酵母粉3g，羧甲基纤维素钠5g，蛋白胨10g,硫酸铵2.5g，氯化钠5g，磷酸氢二钾2g，定容1L。灭菌后取接种纯化的枯草芽孢杆菌到装有无菌的200ml产孢培养基500ml三角瓶中，200rpm/min，30℃培养30h；
5)将酒糟、麸皮、豆粕按照质量比为6：3：1的比例混合形成发酵原料，混合均匀后在100℃蒸煮4-5h，冷却至室温；
6)接种前，加入增效剂(2v/v％的乙醇、3v/v％的黄腐酸和1v/v％的乙酸)于上述发酵原料中，搅拌均匀；
7)将培养好的菌种，木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌的比例按照体积比为1:2:1:2:1的充分混合后形成复合菌剂，加入0.1v/v％的聚乙二醇均匀分散，总活菌数在1×107CFU/g以上；
8)将上述复合菌剂按照1v/v％接种量接种到6)步骤中已经添加增效剂的发酵原料中，并加入质量百分比浓度为5wt％香菜籽水溶液适量，调节水分含量50-55wt％，30℃发酵培养10-15d；
9)将发酵产物阴凉处密封放置10d后，与苗床土按照质量比为1：9的比例混合均匀后，育苗。
实施例2
具体操作步骤与实施例1一致，只是区别在于：木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌的体积比为1:1.5:0.5:1.5:0.5。
实施例3
具体操作步骤与实施例1一致，只是区别在于：木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌的体积比为1:2.5:1:2.5:1。
实施例4
具体操作步骤与实施例1一致，只是区别在于：木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌的体积比为1:2:2.5:2:2.5。
实施例5
具体操作步骤与实施例1一致，只是区别在于：酒糟、麸皮、豆粕按照质量比为8：4：1。
实施例6
具体操作步骤与实施例1一致，只是区别在于：酒糟、麸皮、豆粕按照质量比为4：1：1。
实施例7
具体操作步骤与实施例1一致，只是区别在于：加入增效剂(1v/v％的乙醇、2v/v％的黄腐酸和0.5v/v％的乙酸)。
实施例8
具体操作步骤与实施例1一致，只是区别在于：加入增效剂(1.5v/v％的乙醇、4v/v％的黄腐酸和2v/v％的乙酸)。
实施例9
具体操作步骤与实施例1一致，只是区别在于：
7)将培养好的菌种，木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌的比例按照体积比为1:2:1:2:1的充分混合后形成复合菌剂，加入0.05v/v％的聚乙二醇均匀分散，总活菌数在1×107CFU/g以上；
8)将上述复合菌剂按照5v/v％接种量接种到6)步骤中已经添加增效剂的发酵原料中，并加入质量百分比浓度为2wt％香菜籽水溶液适量，调节水分含量50-55wt％，20℃发酵培养10-15d；
9)将发酵产物阴凉处密封放置10d后，与苗床土按照质量比为1：8的比例混合均匀后，育苗。
实施例10
具体操作步骤与实施例1一致，只是区别在于：
7)将培养好的菌种，木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌的比例按照体积比为1:2:1:2:1的充分混合后形成复合菌剂，加入0.15v/v％的聚乙二醇均匀分散，总活菌数在1×107CFU/g以上；
8)将上述复合菌剂按照3v/v％接种量接种到6)步骤中已经添加增效剂的发酵原料中，并加入质量百分比浓度为6wt％香菜籽水溶液适量，调节水分含量50-55wt％，40℃发酵培养10-15d；
9)将发酵产物阴凉处密封放置10d后，与苗床土按照质量比为1：10的比例混合均匀后，育苗。
实施例11
具体操作步骤与实施例1一致，只是木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌的比例按照体积比为1:4:1:4:1。
实施例12
具体操作步骤与实施例1一致，只是区别在于：加入增效剂(1.5v/v％的乙醇和2v/v％的乙酸)。
实施例13
具体操作步骤与实施例1一致，只是区别在于：加入增效剂(4v/v％的乙醇、7v/v％的黄腐酸和0.2v/v％的乙酸)。
比较例1
具体操作步骤与实施例1一致，只是复合菌剂少了一种酵母菌，其他四种木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、醋酸菌的体积比为1:2:1:1。
比较例2
具体操作步骤与实施例1一致，区别在于：发酵原料只有酒糟。
比较例3
具体操作步骤与实施例1一致，区别在于：酒糟、麸皮、豆粕按照质量比为9：0.5：1的比例混合形成发酵原料。
比较例4
具体操作步骤与实施例1一致，区别在于：将酵母菌替换成根霉菌。
实验例1
将本发明实施例1-13以及比较例1-3所得到的有机酸土的有机酸含量进行对比，具体结果如下表1所示，发酵产物pH以及总有机酸含量测的是水稻育苗基质的具体pH值，后续培育水稻时还需要将育苗基质与苗床土以实施例1的配比进行配合后对水稻进行培育，表中的根冠比是水稻秧苗生长25-30天时所测量得到的，是为了说明后续采用有机酸土培育水稻生长的情况：
表1具体检测结果
Figure BDA0002612048450000111
Figure BDA0002612048450000121
从上述结果可以看出，菌种之间的比例最好控制在适宜的范围内，如果哪个菌种加量过大，或者哪个菌种加量过小，都会对最终的发酵结果产生影响，尤其是从实施例11的结果看出，对于酵母菌、黑曲霉来说，如果两者加量太大，可能会影响到有机酸的含量，进而影响到后续的水稻秧苗素质。比较例1以及比较例4的检测结果说明了如果少添加一种菌种或者把其中的一个菌种更换为其他菌种对最终的发酵效果影响都是巨大的。
对于增效剂来说，其种类以及各个成分的用量选择也是经过了大量实践的，成分以及用量控制适宜的条件下其发酵效果是最高的，正如实施例12的具体检测结果，如果缺少了其中一种成分，会对发酵结果有一定的影响，达不到最优效果。此外，通过上述实验结果可知，发酵原料的种类也同样会对发酵效果有影响的，尤其是当某个成分添加量太大，直接导致最终的有机酸含量降低，因为发酵原料是基础，如果不配伍合理的话，即使发酵菌种发挥最大发酵效果，也无法提高最终有机酸土的有机酸含量。
总之，本发明的发酵效果是需要菌种、发酵原料、以及增效剂三者共同配合作用所达到的，只有三者均按照最佳条件实施，才能达到实施例1如此高的作用效果。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种水稻育苗基质，其特征在于，主要由复合菌剂、发酵原料构成，所述发酵原料包括酒糟、麸皮、豆粕，其中所述酒糟、所述麸皮、所述豆粕的质量比为(4-8)：(1-4)：1，所述复合菌剂按照1-5v/v％的接种量接种到所述发酵原料中；
所述复合菌剂主要由木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌构成。
2.根据权利要求1所述的水稻育苗基质，其特征在于，所述木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌的体积比为1:(1.5-2.5):(0.5-2.5):(1.5-2.5):(0.5-2.5)。
3.根据权利要求1所述的水稻育苗基质，其特征在于，所述水稻育苗基质还包括增效剂，所述增效剂包括乙醇、黄腐酸以及乙酸，所述乙醇占所述发酵原料的体积百分比为1-2％，所述黄腐酸占所述发酵原料的体积百分比为2-4％，所述乙酸占所述发酵原料的体积百分比为0.5-2％。
4.根据权利要求1所述的水稻育苗基质，其特征在于，所述木霉菌、黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌的体积比为1:2:1:2:1。
5.根据权利要求1所述的水稻育苗基质，其特征在于，所述酒糟、所述麸皮、所述豆粕的质量比为6：3：1。
6.权利要求1-5任一项所述的水稻育苗基质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述复合菌剂添加到所述发酵原料中，加入质量百分比浓度为2-6wt％的香菜籽水溶液，调节水分含量为50-55wt％，20-40℃发酵培养10-15d；
优选地，所述复合菌剂的加料顺序为：先加入木霉菌发酵10-12d，然后再同时添加黑曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌和醋酸菌，20-37℃发酵培养10-15d。
7.根据权利要求6所述的水稻育苗基质的制备方法，其特征在于，所述发酵原料预先蒸煮4-5h。
8.根据权利要求6所述的水稻育苗基质的制备方法，其特征在于，所述发酵原料中先添加所述增效剂搅拌后，再添加复合菌剂；
优选地，预先将所述复合菌剂添加体积百分比为0.05-0.15％的聚乙二醇以分散均匀。
9.包括权利要求1-5任一项所述的水稻育苗基质以及权利要求6-8任一项所述的制备方法制备得到的水稻育苗基质的有机酸土；
优选地，所述有机酸土主要由所述水稻育苗基质以及苗床土以质量比为1：(8-10)构成。
10.权利要求9所述的有机酸土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将水稻育苗基质以及苗床土混合搅拌后，阴凉密封环境放置10d以上。
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