CN113277910A - 一种生物有机肥及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物有机肥，包括：柠檬酸发酵尾液、氨水、珍珠岩助滤剂、发酵菌体残渣、脱硫石膏、节杆菌，且各组分的配比为(200～300)mL:(80～100)mL:(200～300)g:(200～300)g:(20～30)g:(10～20)g；以生产柠檬酸过程中的废弃物为原料生产有机肥，防止了废弃物堆放对环境的污染，同时，制备得到的有机肥中有机质含量高，可以促进植物生长。
Description
技术领域
本发明涉及有机肥料技术领域，更具体地说是涉及一种生物有机肥及其制备方法与应用。
背景技术
柠檬酸作为一种重要的化工原料和食品添加剂被广泛应用于食品、医药、化工等行业。柠檬酸生产主要以薯干、玉米等为原料，依次经原料处理、发酵、提取、精制等工序制得产品。在柠檬酸生产中产生大量柠檬酸废水、废菌丝体残渣和废弃的珍珠岩助滤剂，檬酸废水、废菌丝体残渣主要含有淀粉、蛋白质、碳水化合物、各种有机酸、氨氮和脂肪等属于高浓度有机废弃物，这些废弃物直接排放、堆放会污染环境。
土壤盐渍化是世界性问题，由于土壤内大量盐分的积累，引起一系列土壤物理性状的恶化：结构粘滞，通气性差，容重高，土温上升慢，土壤中好气性微生物活动性差，差分释放慢，渗透系数低，毛细作用强，更导致表层土壤盐渍化的加剧。如果可将柠檬酸生产过程中的废弃物施入土壤，则可提高土壤有机质、土壤孔隙度、含水率等，改善土壤盐渍化。
因此，如何提供一种以柠檬酸生产过程中的废弃物为主要原料的有机肥并将其应用于土壤改良中是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种生物有机肥，以生产柠檬酸过程中的废弃物为原料生产有机肥，防止了废弃物堆放对环境的污染，同时，制备得到的有机肥中有机质含量高，可以促进植物生长。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种生物有机肥，包括：柠檬酸发酵尾液、氨水、珍珠岩助滤剂、发酵菌体残渣、脱硫石膏、节杆菌，且各组分的配比为(200～300)mL:(80～100)mL:(200～300)g:(200～300)g:(20～30)g:(10～20)g。
作为本发明优选的技术方案，所述柠檬酸尾液中有机质的含量为310～350g/L，pH为2.0-3.0；所述珍珠岩助滤剂中有机质的含量为100～140％，pH为3.0-4.0，所述的发酵菌体残渣中有机质的含量为120～150％，pH为3.0-4.0。
作为本发明优选的技术方案，所述节杆菌为Arthrobacter halodurans KJ-1，保藏编号为CCTCC NO：M 2021332；保藏时间为2021年4月6日，保藏单位为中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国.武汉.武汉大学；分类命名为Arthrobacter halodurans；所述节杆菌的活菌数≥0.2×108cfu/mL。
一种生物有机肥的制备方法，包括下述步骤：
1)按照权利要求1-3任一所述称取柠檬酸发酵尾液，用氨水调节pH值至8.0；
2)将节杆菌KJ-1菌株接种于液体培养基中，30℃，180r/min震荡48h，然后4℃、10000r/min离心2min，收集菌体，并加入到步骤1)中得到的柠檬酸发酵尾液中，摇匀，得混合液；
3)分别称取废弃珍珠岩助滤剂、菌丝体残渣和脱硫石膏，充分混匀，加入到步骤2)所得混合液中，搅拌至颗粒状，得有机肥颗粒；
4)将步骤3)所得有机肥颗粒在50-60℃下烘干至含水率≤30％，得生物有机肥。
作为本发明优选的技术方案，所述液体培养由酵母粉5g，蛋白胨10g和蒸馏水1000mL混合分装后于121℃灭菌20min制备得到。
作为本发明优选的技术方案，所述生物有机肥的有机质含量为50-60％；含水率为5％-10％；pH值为5.5～6.0。
上述制备方法制备得到的生物有机肥在改良盐碱土壤中的应用。
上述制备方法制备得到的生物有机肥在促进植物生长中的作用。
上述制备方法制备得到的生物有机肥在提高作物产量中的应用。
本发明提供的生物有机肥不仅提高盐碱地土壤养分、增加孔隙度、降低土壤容重、含盐量，而且能够促进作物生长，增加作物产量，减少了废弃物对环境的污染；施用本发明生物有机肥可促进棉花鲜生物量、干生物量，较常规施肥分别增加16.78％，33.97％。生物有机肥处理较较常规施肥处理棉花单株铃数增加33.61％，单铃重增加16.06％，籽棉产量显著增加37.95％。此外，施用生物有机肥处理较常规施肥处理土壤pH降低5.40％，含盐量降低28.92％，土壤溶重降低10.68％，EC降低26.41％、孔隙度增加11.64％，有机质提高69.97％、碱解氮提高12.46％、速效磷显著提高15.22％、速效钾提高19.60％。
具体实施方式
下面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。
实施例中用到的节杆菌为Arthrobacter halodurans KJ-1，保藏编号为CCTCCNO：M 2021332；保藏时间为2021年4月6日，保藏单位为中国典型培养物保藏中心，保藏地址为中国.武汉.武汉大学；分类命名为Arthrobacter halodurans。
实施例1
制备生物有机肥：
1)量取300ml柠檬酸发酵尾液，用氨水调节pH值至8.0。
2)将保存于4℃冰箱中的LB斜面培养基中菌株节杆菌KJ-1菌株接种于pH8.0的灭菌的液体培养基中，30℃，180r/min震荡48h。其中，节杆菌KJ-1菌株的保藏编号为CCTCCNo：M 2021332；液体培养基由酵母粉5g，蛋白胨10g和蒸馏水1000mL混合分装后于121℃灭菌20min制备得到；
3)将上述培养48h的节杆菌KJ-1菌株装于50mL离心管中用高速离心机离心2min(4℃、10000r/min)，得到的20g菌体，加入上述柠檬酸发酵废水的液体中混合，充分摇匀，得混合液；
4)分别称取废弃珍珠岩助滤剂300g、菌丝体残渣300g和脱硫石膏30g，并充分混匀，加入到混合液中，同时不停搅拌至颗粒状；
5)将上述颗粒混合物在50-60℃烘干至含水率≤30％，即为颗粒有机肥，生物有机肥中的总活菌数≥0.2×108cfu/mL。
实施例2
制备生物有机肥：
1)量取250ml柠檬酸发酵尾液，用氨水调节pH值至8.0。
2)将保存于4℃冰箱中的LB斜面培养基中菌株节杆菌KJ-1菌株接种于pH8.0的灭菌的液体培养基中，30℃，180r/min震荡48h。其中，节杆菌KJ-1菌株的保藏编号为CCTCCNo：M 2021332；液体培养基由酵母粉5g，蛋白胨10g和蒸馏水1000mL混合分装后于121℃灭菌20min制备得到；
3)将上述培养48h的节杆菌KJ-1菌株装于50mL离心管中用高速离心机离心2min(4℃、10000r/min)，得到的25g菌体，加入上述柠檬酸发酵废水的液体中混合，充分摇匀，得混合液；
4)分别称取废弃珍珠岩助滤剂250g、菌丝体残渣250g和脱硫石膏25g，并充分混匀，加入到混合液中，同时不停搅拌至颗粒状；
5)将上述颗粒混合物在50-60℃烘干至含水率≤30％，即为颗粒有机肥，生物有机肥中的总活菌数≥0.2×108cfu/mL。
实施例3
制备生物有机肥：
1)量取200ml柠檬酸发酵尾液，用氨水调节pH值至8.0。
2)将保存于4℃冰箱中的LB斜面培养基中菌株节杆菌KJ-1菌株接种于pH8.0的灭菌的液体培养基中，30℃，180r/min震荡48h。其中，节杆菌KJ-1菌株的保藏编号为CCTCCNo：M 2021332；液体培养基由酵母粉5g，蛋白胨10g和蒸馏水1000mL混合分装后于121℃灭菌20min制备得到；
3)将上述培养48h的节杆菌KJ-1菌株装于50mL离心管中用高速离心机离心2min(4℃、10000r/min)，得到的10g菌体，加入上述柠檬酸发酵废水的液体中混合，充分摇匀，得混合液；
4)分别称取废弃珍珠岩助滤剂200g、菌丝体残渣200g和脱硫石膏20g，并充分混匀，加入到混合液中，同时不停搅拌至颗粒状；
5)将上述颗粒混合物在50-60℃烘干至含水率≤30％，即为颗粒有机肥，生物有机肥中的总活菌数≥0.2×108cfu/mL。
实施例4
实施例1-3中的生物有机肥在促进棉花生长、提高棉花产量及盐碱地土壤改良中的应用。
在同等栽培条件下，设置小区进行对比实验，对棉花生物量、产量和土壤基础养分、容重、孔隙度、含盐量进行检测。每个处理3个重复，面积为10亩，具体处理如下；
CK为常规大田施肥；处理1为施用本发明的实施例1的生物有机肥；处理2为施用本发明的实施例2的生物有机肥，处理3为施用本发明的实施例3的生物有机肥，处理4为市面生物有机肥。棉花苗期，花期，蕾铃期分别施用100kg/亩生物有机肥，CK施用磷酸一铵100kg/亩。
具体为：棉花采用覆膜种植，在覆膜前将有机肥撒入土壤表层，然后用旋耕机将肥料与表面35cm土壤混匀，然后腹膜机械点播棉花，1膜3管6行配置，总灌水量350m3/亩，灌水8次。
棉花生物量的测定方法：
棉花初花后，挖取每小区1m*2.2m＝2.2m2棉株，迅速带回实验室，测定棉花鲜生物量，然后在105℃杀青30min，70℃烘至恒重，测定干生物量。结果如表1。
表1.不同处理对棉花生物量的影响
由表1可知，施用本发明实施例1生物有机肥可提高棉花鲜生物量和干生物量，较常规施肥分别增加16.78％，33.97％。施用本发明实施例2生物有机肥可提高棉花鲜生物量和干生物量，较常规施肥分别增加3.09％，11.44％。施用本发明实施例3生物有机肥可提高棉花鲜生物量和干生物量，较常规施肥分别增加8.12％，12.08％。施用本市面生物有机肥可提高棉花鲜生物量和干生物量，较常规施肥分别增加10.54％，15.94％。施用本发明实施例1生物有机肥较常规施肥提高棉花鲜生物量和干生物量最大。
棉花产量的测定方法
棉花吐絮后，每小区随机取样1m*2.2m＝2.2m2，测定其株数、铃数，每小区分上、中、下层采收共100铃，晒干测定平均单铃重。每亩籽棉产量＝(铃数*平均铃重)*小区株数*300*0.85(测产系数)/1000，结果见表2；
表2不同处理对棉花产量的影响
由表2可知，施用实施例1生物有机肥处理较较常规施肥处理棉花单株铃数增加33.61％，单铃重增加16.06％，籽棉产量显著增加37.95％。施用实施例2生物有机肥处理较较常规施肥处理棉花单株铃数增加2.36％，单铃重增加1.41％，籽棉产量显著增加9.16％。施用实施例3生物有机肥处理较较常规施肥处理棉花单株铃数增加6.21％，单铃重增加2.81％，籽棉产量显著增加12.27％。施用市面生物有机肥处理较较常规施肥处理棉花单株铃数增加21.84％，单铃重增加7.63％，籽棉产量显著增加27.87％。说明施用有机肥后能够增加棉花单株铃数、单铃重，从而增加籽棉产量，而施用本发明实施例1生物有机肥较常规施肥提高棉花单株铃数、单铃重及籽棉产量最大。土壤样品的测定方法
棉花花铃期采集距滴灌带距离10cm附近土层土样，取3点进行混合样品，风干后过1mm和0.15mm筛。
土壤基本理化性质测定：有机质采用重铬酸钾容量法测定、pH和电导率采用酸碱仪测定、碱解氮采用碱解扩散法测定、速效磷采用钼锑抗比色法测定、速效钾采用火焰光度计法测定；
土壤容重与孔隙度测定：土壤容重采用环刀法测定，然后根据土壤容重计算孔隙度；
含盐量测定：采用残渣烘干-质量法。
棉花花铃期，对试验地土壤进行取样测定，结果见表3；
表3不同处理对棉花盛铃期土壤的各项指标的影响
由表3可知，施用实施例1生物有机肥处理较常规施肥处理土壤pH降低5.12％，含盐量降低22.43％，土壤溶重降低9.66％，EC降低20.89％、孔隙度增加11.64％，有机质提高69.97％、碱解氮提高12.46％、速效磷显著提高15.22％、速效钾提高19.60％。施用实施例2生物有机肥处理较常规施肥处理土壤pH降低2.45％，含盐量降低3.30％，土壤溶重降低2.76％，EC降低1.03％、孔隙度增加2.36％，有机质提高9.48％、碱解氮提高3.34％、速效磷显著提高10.02％、速效钾提高6.51％。施用实施例3生物有机肥处理较常规施肥处理土壤pH降低1.00％，含盐量降低1.36％，土壤溶重降低6.21％，EC降低12.33％、孔隙度增加6.78％，有机质提高23.37％、碱解氮提高6.10％、速效磷显著提高6.44％、速效钾提高8.81％。施用市面生物有机肥处理较常规施肥处理土壤pH降低3.67％，含盐量降低11.03％，土壤溶重降低4.83％，EC降低11.99％、孔隙度增加9.58％，有机质提高55.50％、碱解氮提高7.44％、速效磷显著提高7.15％、速效钾提高7.12％。说明施用有机肥后能够提高土壤的速效养分、孔隙度并降低EC、含盐量、土壤容重，具有培肥地力、改善土壤质量的作用，而施用本发明实施例1生物有机肥较常规施肥培肥地力、改善土壤质量最佳。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种生物有机肥，其特征在于，包括：柠檬酸发酵尾液、氨水、珍珠岩助滤剂、发酵菌体残渣、脱硫石膏、节杆菌，且各组分的配比为(200～300)mL:(80～100)mL:(200～300)g:(200～300)g:(20～30)g:(10～20)g。
2.根据权利要求1所述的一种有机肥，其特征在于，所述柠檬酸尾液中有机质的含量为310～350g/L，pH为2.0-3.0；所述珍珠岩助滤剂中有机质的含量为100～140％，pH为3.0-4.0，所述的发酵菌体残渣中有机质的含量为120～150％，pH为3.0-4.0。
3.根据权利要求1所述的一种生物有机肥，其特征在于，所述节杆菌为Arthrobacterhalodurans KJ-1，保藏编号为CCTCC NO：M 2021332；所述节杆菌的活菌数≥0.2×108cfu/mL。
4.一种生物有机肥的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)按照权利要求1-3任一所述称取柠檬酸发酵尾液，用氨水调节pH值至8.0；
2)将节杆菌KJ-1菌株接种于液体培养基中，30℃，180r/min震荡48h，然后4℃、10000r/min离心2min，收集菌体，并加入到步骤1)中得到的柠檬酸发酵尾液中，摇匀，得混合液；
3)分别称取废弃珍珠岩助滤剂、菌丝体残渣和脱硫石膏，充分混匀，加入到步骤2)所得混合液中，搅拌至颗粒状，得有机肥颗粒；
4)将步骤3)所得有机肥颗粒在50-60℃下烘干至含水率≤30％，得生物有机肥。
5.根据权利要求4所述的一种生物有机肥的制备方法，其特征在于，所述液体培养由酵母粉5g，蛋白胨10g和蒸馏水1000mL混合分装后于121℃灭菌20min制备得到。
6.根据权利要求4所述的一种生物有机肥的制备方法，其特征在于，所述生物有机肥的有机质含量为50-60％；含水率为5％-10％；pH值为5.5～6.0。
7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法制备得到的生物有机肥在改良盐碱土壤中的应用。
8.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法制备得到的生物有机肥在促进植物生长中的作用。
9.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法制备得到的生物有机肥在提高作物产量中的应用。
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