CN112794764A - 一种全元生物有机肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全元生物有机肥及其制备方法。该全元生物有机肥包括菌渣、油枯、尿素、腐熟微生物菌剂和PGPR功能菌剂，其中，所述的油枯为菌渣质量的2％，所述的尿素为为菌渣质量的1％，所述的腐熟微生物菌剂活菌数>2.5×10⁹cfu/g，所述的促生型多功能菌剂活菌数>2.8×10⁹cfu/g。本发明全元生物有机肥可以减缓土壤酸化，改善土壤微生态条件，降低烤烟发病率、提升土壤肥力，土壤质量变好。

Description

一种全元生物有机肥及其制备方法

技术领域

本发明属于生物有机肥技术领域，具体涉及一种全元生物有机肥 及其制备方法。

背景技术

土壤资源是最重要的自然资源之一，是人类赖以生存的物质基 础，也是生态环境的重要组成部分，其质量的优劣直接关系到人类社 会的可持续发展。我国土壤资源严重不足，人均耕地面积不足世界平 均水平的1/3，且由于长时间的不合理使用，土壤退化十分严重，土 壤质量总体水平不高，严重影响着我国农业的可持续发展和粮食安 全。据统计，因土壤侵蚀、肥力贫瘠、盐渍化、沼泽化、污染及酸化 等造成的土壤退化总面积约4.6亿hm²，占全国土地总面积的40％， 是全球土壤退化总面积的1/4。建立合理的施肥制度对于改良上述退 化土壤、实现农业可持续发展具有重要意义。

烟叶品质和产量与其生长的自然环境、耕种方法和肥料施用有着 莫大的关系。作为决定烟叶质量的外在条件，土壤是影响烟叶品质的 主要生态因子，土壤条件是决定烟叶质量的主导因素，适宜的土壤条 件是生产优质烤烟的重要基础。攀枝花烤烟生态条件得天独厚，是全 国烟草种植区划中最适宜区之一，生产的烟叶气味清香独特，是中式 卷烟重要原料供应地。近年来，由于攀枝花植烟土壤复种指数高、长 期使用化学肥料，造成植烟土壤板结，养分不均衡，土壤微生物多样 性降低，土壤质量持续下降。如何修复退化植烟土壤、保护土壤质量、 提高烤烟生产效益，增加山区农民收入是当前攀枝花烟区乃至全国烟 区所面临的共性问题。

全元生物肥是采用多功能抗病促生的微生物菌株生产而成，在促 进植物根系发育、优化作物结构、培肥地力、调控营养元素转化、提 高化肥利用率、拮抗土传病害，环境净化与生态系统的平衡等方面起 着重要作用。为修复植烟土壤质量、解决当前烤烟生产中化肥用量过 大、土壤酸化板结、土层浅薄、根系发育迟缓等现实问题提供了理论 和技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全元生物有机肥及其制备方法，本发 明全元生物有机肥可以减缓土壤酸化，改善土壤微生态条件，降低烤 烟发病率、提升土壤肥力，土壤质量变好。

本发明具体通过以下技术方案实现：

一种全元生物有机肥，包括菌渣、油枯、尿素、腐熟微生物菌剂 和PGPR功能菌剂，其中，所述的油枯为菌渣质量的2％，所述的尿 素为为菌渣质量的1％，所述的腐熟微生物菌剂活菌数>2.5×10⁹cfu/g， 所述的促生型多功能菌剂活菌>2.8×10⁹cfu/g。

所述的全元生物有机肥还包括烤烟专用复合肥和氨基酸，所述的 烤烟专用复合肥占全元生物有机肥的质量含量为15.5％，所述的氨基 酸占全元生物有机肥的质量含量为1.6％。

所述的烤烟专用复合肥中N、P₂O₅和K₂O的百分含量比为 12.5:12.5:24。

所述的菌渣按照质量分数包括：棉籽皮43％，玉米芯43％，麸皮 7％，玉米粉3％，石灰粉3％，石膏粉1％。

所述的全元生物有机肥活菌数大于1×10⁸cfu/g。

所述的腐熟微生物菌剂为黑曲霉菌和球孢链霉菌的复合菌剂，黑 曲霉活菌数>2.3×10⁸cfu/g，球孢链霉菌活菌数>5.5×10⁹cfu/g。

所述的PGPR功能菌剂为黑曲霉菌、暗色产色链霉菌、赖氨酸芽 孢杆菌的复合菌剂，黑曲霉活菌数>2.3×10⁸cfu/g，暗色产色链霉菌活 菌数>3.4×10⁹cfu/g，赖氨酸芽孢杆菌活菌数>5.0×10⁹cfu/g。

优选的，黑曲霉菌为黑曲霉(Aspergillus niger)SICU-33，保藏 编号为CCTCCNO:M 2019778，2019年10月8日保藏于中国典型 培养物保藏中心；球孢链霉菌为球孢链霉菌(Streptomyces globispor us)SCAU-1，保藏编号为CCTCC NO:M 2016577，2016年10月18日保藏于中国典型培养物保藏中心；暗色产色链霉菌为暗色产色链 霉菌(StreptomycesPhaeochromogenes)SICAU417，保藏编号为CC TCC NO:M 2018661，2018年10月8日保藏于中国典型培养物保藏 中心；赖氨酸芽孢杆菌为赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillusfusiformis) SCAUI，保藏编号为CCTCC NO:M 2016106，2016年3月11日保 藏于中国典型培养物保藏中心；保藏地址均为：湖北省武汉市武昌区 八一路299号。

在本发明的另一方面，提供了上述全元生物有机肥的制备方法， 包括以下步骤：

1)将种植黄背木耳的废弃菌棒粉碎，添加油枯和尿素，用石灰 水调节含水量至62％建堆；

2)将腐熟微生物菌和PGPR功能菌培养至对数期，与清水充分 混合稀释，使每毫升溶液含活菌数≥10⁹个；

3)在发酵堆中添加腐熟微生物菌剂，定时翻堆直至堆肥腐熟；

4)调节含水量至30％，添加PGPR功能菌剂、烤烟专用复合肥 以及氨基酸，形成全元生物有机肥。

本发明的有益效果为：

本发明的新型全元生物有机肥可以减缓土壤酸化，改善土壤微生 态条件(具体表现为改善土壤养分条件、提高土壤微生物多样性，平 衡土壤微生物群落结构)，降低烤烟发病率、提升土壤肥力，土壤质 量变好。进一步表现为云烟85的农艺性状、根系指数、品质和经济 效益等性状也更优良。实施例证明中以C2处理[即全元生物有机肥 (230kg/亩)]的效果最好。

附图说明

图1是不同全元生物有机肥处理对植烟土壤pH的影响；

图2是不同全元生物有机肥处理对植烟土壤含水量的影响；

图3是全元生物有机肥对植烟土壤有机碳(SOC)的影响；

图4是全元生物有机肥对植烟土壤微生物碳(SMBC)的影响；

图5是全元生物有机肥对植烟土壤氮(SMBN)的影响；

图6是不同全元生物有机肥处理对植烟土壤全磷(TP)的影响；

图7是不同全元生物有机肥处理对植烟土壤全钾(TK)的影响；

图8是不同全元生物有机肥处理对植烟土壤有效磷(AP)的影响；

图9是不同全元生物有机肥处理对植烟土壤有效钾(AK)的影响；

图10是不同全元生物有机肥处理对植烟土壤微生物Simpson多 样性指标的影响；

图11是不同全元生物有机肥处理对植烟土壤微生物Shannon多 样性指标的影响。

具体实施方式

下面将结合本发明具体的实施例，对本发明技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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 没有做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全元生物有机肥

(一)蘑菇菌渣的收集及处理

1)收集种植黄背木耳的废弃菌棒，菌棒物质组成为棉籽皮43％， 玉米芯43％，麸皮7％，玉米粉3％，石灰粉3％，石膏粉1％。主要 成分为：有机碳501.2g/kg，全氮13.7g/kg，磷1.2g/kg，全钾5.8g/kg， 碳氮比为38.7。将菌棒进行风干处理至含水量45％。

2)去掉菌棒外部的聚丙烯塑料袋进行粉碎处理，粉碎后的菌渣 颗粒直径介于1.0～4.5cm之间，添加2％的油枯和1％的尿素，用1％ 的石灰水调节含水量约62％左右以待后续建堆使用。

(二)腐熟微生物菌剂及PGPR功能微生物菌剂的准备

1)原料准备，于市场上购置当季、颜色金黄、无霉变、无其它 杂质的麦麸；

2)制种：制种的前一天，添加质量浓度为1％的石灰水到麦麸中， 使之含水量达到40％，然后静置1～2小时，使麦麸软化；

3)将处理后的麦麸装入600ml的玻璃瓶中，每袋重量450g，用 双层牛皮纸封口并用橡皮筋扎紧，然后进行高压湿热蒸汽灭菌处理 (灭菌压力103kPa，温度121℃，时间90min)，形成无菌培养基环 境；

4)将腐熟微生物菌剂以及PGPR功能菌株的液体培养物按0.5％ 的比例分别接种于已灭菌的麦麸培养基中进行培养；

5)菌种培养至对数期，然后与清水充分混合稀释，使每毫升溶 液含活菌数≥10⁹个。

(三)全元生物有机肥的制作

1)于2020年3月在温江金马有机肥厂进行菌渣有机肥的制作， 具体为取(一)中制作的菌渣与油枯和尿素的混合物10吨进行堆沤 腐熟，堆高1.5米，堆宽约2米。建堆时加入(二)腐熟微生物菌剂， 根据温度上升情况(温度达到70左右)适时翻堆建堆，翻堆6次直 至堆肥腐熟(约30天)。期间，根据堆肥的温度变化情况适时补充 少量水分和尿素以保证温度的稳定和发酵的可持续。

2)通过筛分机进一步去除菌渣堆肥有机肥中的塑料等各种杂质， 调节含水量至30％左右，然后将(二)中获得的PGPR功能菌剂按 1.5％的比例加入到菌渣有机肥中，同时添加烤烟专用复合肥(添加量 10％)以及粗氨基酸(添加量0.8％总氨基酸74.5％)形成养分含量 为无机养分15.5％、氨基酸1.6％、有机质37.6％，pH6.7，含水量31％， 活菌数>1×10⁸cfu/g的全元生物有机肥。

其中，腐熟微生物菌剂为黑曲霉(保藏号CCTCCM2019778)和 球孢链霉菌(保藏号CCTCCM2016577)的复合菌剂，所述菌剂具有 纤维素降解能力，能够耐受较高的温度，有助于转化堆肥的养分，启 动堆温上升。

PGPR功能菌剂为黑曲霉(保藏号CCTCCM2019778)、暗色产 色链霉菌(保藏号CCTCCM2018661)和赖氨酸芽孢杆菌(保藏号 CCTCCM2016106)的复合菌剂。所述黑曲霉菌剂功能表现主要是高 产纤维素酶活和耐高温能力，所述暗色产色链霉菌(保藏号CCTCCM2018661)主要是抗病能力强，而所述赖氨酸芽孢杆菌(保 藏号CCTCCM2016106)则是具有较强的产IAA能力，将三者制成 复合菌剂有助于提高全元生物有机肥的肥力和功能。

烤烟专用无机复合肥中N、P₂O₅和K₂O的百分含量比为 12.5:12.5:24，粗氨基酸为市场上购置。

下面结合田间实验以植烟土壤为修复对象，系统评价全元生物有 机肥对烤烟地下部分(包括根系活性、根长、总根数、根体积和根系 干重)和地上部分(包括植株茎粗、株高、叶片数、叶面积系数等) 相关农艺性状及产量和经济性状指标的影响，测定土壤理化性质、微 生物生物量和微生物群落多样性，综合揭示获得全元生物有机肥对攀 枝花植烟土壤质量的修复效果。

田间修复试验于2018年和2019年连续两年在攀枝花米易县坪山 乡进行，米易县隶属四川省攀枝花市，位于四川省西南角，攀枝花市 东北部，安宁河与雅砻江交汇区，介于北纬26°42′～27°10′，东经 101°44′～102°15′之间，气候属于南亚热带为基带的干热河谷立体气 候。干、雨季分明而四季不分明，河谷区全年无冬，秋、春季相连， 夏季长达5个多月，是四川乃至全国的传统优质烟叶生产基地。试验 地土壤类型为红壤，海拔1800m。试验田为多年连续植烟田块，土壤 酸化板结，烤烟产量低、病虫害增加，主要养分特征见表1。

表1试验田基础土壤养分特征

修复试验设5个实例，随机区组排列，每处理设三个重复小区， 共15个小区；每个小区种植40株烤烟，每个小区之间用2行施用常 规底肥的烟株作为隔离带或保护行。供试烤烟品种为云烟85。具体 处理情况见表2。

施肥方式为穴施，处理C1按正常施肥量施用常规有机肥(用量为 230kg/亩，也即是0.23kg/株)；处理C2按全元生物有机肥0.23kg/ 株施用；处理C3按全元生物有机肥+复合肥＝0.2kg+4g施用；处理 C4按全元生物有机肥+复合肥＝0.15kg+17g施用；处理C5按全元生 物有机肥+复合肥＝0.1kg+29g施用。

表2试验设计

根据光照、风向进行定向开厢，开厢方向一致、宽窄一致。按统 一方向、统一高度，行距1.2米，埂高30cm宽度70cm。做到厢体饱 满，呈“梯形”，同时开好排水沟，确保排水畅通。厢体用厚度 0.01s(mm)、宽度90cm、透光率21％的PE薄膜进行覆盖。

实施例2全元生物有机肥对植烟土壤的修复效果

1)全元生物有机肥处理对植烟土壤养分的影响

从图1和2可以看出，全元生物有机肥对土壤pH和含水量具有 明显影响。施用全元生物有机肥可以提高植烟土壤pH，延缓土壤酸 化。同时增加土壤含水量，提高土壤保水能力。

从图3～5可以看出，全元生物有机肥对植烟土壤有机碳(SOC)、 微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)具有明显影响。施用全元生 物有机肥可以明显提高植烟土壤的微生物量氮，4种全元生物有机肥 处理中，以C2处理对植烟土壤有机碳、微生物量碳和微生物量氮的 影响最明显。

从图6～9可以看出，施用全元生物有机肥对植烟土壤全磷(TP)、 全钾(TK)、有效磷(AP)和有效钾(AK)表现出不同的影响。施 用全元生物有机肥可以明显提高植烟土壤的全钾和有效钾含量，4种 全元生物有机肥处理中，以C2处理对植烟土壤TP、TK、AP和AK 的影响最明显。

2)全元生物有机肥处理对植烟土壤微生物多样性的影响

通过Simpson，Chao1等多样性指标对不同施肥处理下两种烟田 的微生物多样性进行评价，结果见图10～11。经过全元生物有机肥修 复后，植烟土壤微生物多样性明显提高，显示土壤微生态明显改善。 其中以C2处理(也即是全元生物有机肥230kg/亩)效果最好，微生 物多样性指数最高。

实施例3全元生物有机肥处理对烤烟农艺性状的影响

1)团棵期农艺性状

全元生物有机肥处理下的烤烟团棵期生长情况见表3。

表3全元生物有机肥处理下的烤烟团棵期农艺性状

全元生物有机肥处理对烤烟的株高、叶片数、叶面大小、叶色、 光泽、整齐度、发病率等农艺性状都有不同程度的影响，表现出对烤 烟生长较为明显的促进作用。除此之外，各施肥处理对烤烟团棵期各 项农艺性状指标提高效果有所不同。C2[全元生物有机肥(230kg/亩)] 烤烟株高、叶片数和叶片大小值最高，长势最好。

2)成熟期农艺性状

不同全元生物有机肥处理下烤烟成熟期的生长情况表4。

表4全元生物有机肥处理下的烤烟成熟期农艺性状

表4全元生物有机肥处理下的烤烟成熟期农艺性状(续)

从表4可以看出，不同施肥处理下烤烟的株高、叶片数、叶面大 小、叶色、光泽、整齐度、抗病性等农艺性状具有明显差异，同样以 C2处理[全元生物有机肥(230kg/亩)]的效果最好，烤烟相关农艺性 状数据最大。

实施例4全元生物有机肥处理对烤烟根系生长的影响

1)团棵期

于烤烟生长团棵期分别随机采集5株健康植株的根系，进行根系 活力、根系体积、根系干重、侧根和不定根等根系性状指标的测定。 不同施肥处理下云烟85的根系性状指标测定结果见表5。

表5全元生物有机肥处理下的烤烟团棵期根系特性

表5显示，全元生物有机肥对烤烟团棵期根系活力、根系体积、 根系干重、侧根和不定根等根系性状产生了不同影响，主要表现为提 高的趋势，相对于常规施肥CK处理，施用全元生物有机肥可以促进 根系的发育，其中以C2处理[全元生物有机肥(230kg/亩)]的效果 最好。

2)成熟期

为观察全元生物有机肥对植烟土壤的修复效果，同样于烤烟成熟 期随机采集5株健康植株的根系，进行根系活力、根系体积、根系干 重、侧根和不定根等根系性状指标的测定。不同全元生物有机肥处理 下烤烟成熟期根系性状指标测定结果见表6。

表6生物有机肥处理下的烤烟成熟期根系部分特性

表6显示，相对于团棵期，成熟期烤烟的根系活力、根系体积、 根系干重、侧根和不定根等根系性状均增加明显。和团棵期一样，全 元生物有机肥的施用对成熟期烤烟的根系活力、根系体积、根系干重、 侧根和不定根等根系性状仍表现出明显的正向促生效果。几种施肥处 理中，C2处理[全元生物有机肥(230kg/亩)]的云87烤烟根系指标 仍是最大的。

实施例5全元生物有机肥处理对烤烟产量和经济性状的影响

1)产量产值特征

烟叶收获、烘烤完毕后，按照国标进行分级计产，各处理烟叶产 量、产值和均价见表7。

表7不同肥力水平下全元生物有机肥对烟叶产量、产值的影响

产量方面：就不同施肥处理而言，施用全元生物有机肥的产量总 体高于对照(C1)，其中以C2处理的产量最高，增长率最大。

从产值来看：全元生物有机肥处理下的产值均高于CK处理 (C1)，以C2的产值最高，总体表现为C2>C5>C3>C4>C1。

均价方面同样是C2处理最高，C5次之，与对照C1处理均差异 显著，且其余处理均高于C1处理。

2)烤烟等级

从试验不同等级烟叶比例看出(表8)，除常规施肥处理C1外， 其它4个全元生物有机肥处理上等烟比率均高于常规施肥处理C1。 上等烟所占比例以C4处理最高，C5处理次之。

表8不同全元生物有机肥处理对烤烟等级的影响

中等烟比例中，各全元生物有机肥处理下的中等烟比例均高于常 规施肥处理C1；各施肥处理中，以C4施肥处理下的中等烟比例最高， C5施肥处理次之。

3)烤烟品质

根据烟叶的成熟度从下往上分不同时期收获烟叶进行烘烤，然后 抽取上桔2、中桔3、下桔2三个等级作为上、中、下部代表烟叶进 行化学品质分析，测试指标主要有总糖、总氮、烟碱、还原糖、钾、 氯含量，测试结果见表9：

①总氮

烟叶的总氮含量范围为1.61％-2.85％，最适含量为2.5％；烟叶总 氮含量低吃味平淡；总氮含量高则产生浓烈辛辣的烟气，刺激性较大。 整个实验的全部处理的总氮含量均未达到最适含量2.5％，但都在含 量正常范围内，且差异不大。上部烟叶的总氮含量为0.45％-1.36％； 中下部烟叶的总氮含量为0.23％-1.31％。全元生物有机肥处理会提高烟叶总氮含量。优质烟叶的氮碱比≤1，本项目各处理上中部烟叶的氮 碱比都在1左右。5个试验处理中，C4处理下的上、中、下部烟叶 的氮碱比较适宜。

表9不同全元生物有机肥处理对烤烟品质的影响

②钾

各处理的烟叶钾含量相差不大，上部烟叶钾含量为1.46-3.04％， 中部烟叶钾含量为1.95％-3.13％，下部烟叶为1.57％-3.09％，植烟土 壤施用全元生物有机肥后，烟叶钾含量变化明显，均有所增加。C2 和C3处理烟叶的钾含量高于其他3个处理。

③氯

烟叶中正常含氯范围在0.3％-0.8％，含量过高过低都对烟叶品质 有不良影响。本实验烟叶的氯含量均<1％。全元生物有机肥处理下烟 叶氯含量有所降低，C2和C5处理下的烟叶氯含量明显低于对照C1。

④烟碱

本实验所有处理的烟叶烟碱含量在2.09-3.07％之间。其中，上部 烟叶的烟碱含量几乎都大于2.0％，全元生物有机肥处理下烟叶烟碱 含量总体表现为增加，C2和C5处理下的烟叶烟碱含量明显高于对照 C1。

⑤还原糖

糖的含量是影响烟气醇和度和吃味的主要因素。本实验各处理的 还原糖含量在8％左右，施用全元生物有机肥会降低变烤烟的还原糖 含量，C2和C5处理下的烟叶还原糖含量最低。

⑥总糖及糖碱比

由于水溶性总糖和总氮化合物的比例会影响烟叶的吃味，为达到 烟气的酸碱平衡，优质烤烟的总糖与碱氮比值范围8-12。本实验中烟 叶的糖碱比均在8之间。施用全元生物有机肥降低了烟叶糖碱比， C2和C5处理下的烟叶糖碱比含量较低。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术 人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这 些实例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利 要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种全元生物有机肥，其特征在于，包括菌渣、油枯、尿素、腐熟微生物菌剂和PGPR功能菌剂，所述的油枯为菌渣质量的2％，所述的尿素为为菌渣质量的1％，所述的腐熟微生物菌剂活菌数>2.5×10⁹cfu/g，所述的促生型多功能菌剂活菌数>2.8×10⁹cfu/g。

2.根据权利要求1所述的一种全元生物有机肥，其特征在于，所述的全元生物有机肥包括烤烟专用复合肥和氨基酸，所述的烤烟专用复合肥占全元生物有机肥的质量含量为15.5％，所述的氨基酸占全元生物有机肥的质量含量为1.6％。

3.根据权利要求2所述的一种全元生物有机肥，其特征在于，所述的烤烟专用复合肥中N、P₂O₅和K₂O的百分含量比为12.5:12.5:24。

4.根据权利要求1或2所述的一种全元生物有机肥，其特征在于，所述的菌渣按照质量分数包括：棉籽皮43％，玉米芯43％，麸皮7％，玉米粉3％，石灰粉3％，石膏粉1％。

5.根据权利要求1或2所述的一种全元生物有机肥，其特征在于，所述的全元生物有机肥活菌数大于1×10⁸cfu/g。

6.根据权利要求1或2所述的一种全元生物有机肥，其特征在于，所述的腐熟微生物菌剂为黑曲霉菌和球孢链霉菌的复合菌剂，黑曲霉活菌数>2.3×10⁸cfu/g，球孢链霉菌活菌数>5.5×10⁹cfu/g。

7.根据权利要求1或2所述的一种全元生物有机肥，其特征在于，所述的PGPR功能菌剂为黑曲霉菌、暗色产色链霉菌、赖氨酸芽孢杆菌的复合菌剂，黑曲霉活菌数>2.3×10⁸cfu/g，暗色产色链霉菌活菌数>3.4×10⁹cfu/g，赖氨酸芽孢杆菌活菌数>5.0×10⁹cfu/g。

8.权利要求1所述全元生物有机肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将种植黄背木耳的废弃菌棒粉碎，添加油枯和尿素，用石灰水调节含水量至62％建堆；

2)将腐熟微生物菌和PGPR功能菌培养至对数期，与清水充分混合稀释，使每毫升溶液含活菌数≥10⁹个；

3)在发酵堆中添加腐熟微生物菌剂，定时翻堆直至堆肥腐熟；

4)调节含水量至30％，添加PGPR功能菌剂、烤烟专用复合肥以及氨基酸，形成全元生物有机肥。

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