CN113930362A - 中药渣复合菌剂、生物有机肥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种复合菌剂，包括放线菌、霉菌和细菌，优选地，所述放线菌为细黄链霉菌(Streptomyces microflavus)，所述霉菌为棘孢木霉(Trichoderma asperellum)，所述细菌为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。本发明还提供所述复合菌剂在制备生物有机肥中的应用、所述的复合菌剂的制备方法。

Description

中药渣复合菌剂、生物有机肥及其制备方法
技术领域
本发明专利涉及生物有机肥领域，尤其是指一种中药渣复合菌剂、生物有机肥及其制备方法。
背景技术
近年来，中药的需求量持续递增，中药渣生产量也在不断的增长。目前我国每年产生的药渣废弃物高达5000万吨之多，合理处理中药渣成为目前中医药行业亟待解决的问题。研究表明，中药渣不仅可以用于制备燃料，也可以被用于制备复合材料、生产沼气、发酵酒精及造纸，中药渣还可以作为理想的生物有机肥用于种植等。
中药渣常含有一定量的活性成分和大量的粗纤维、粗脂肪、淀粉、粗多糖、氨基酸、无机营养成分，还具有质地疏松、透气性好的特点，可以用于改善土壤的通透性，是一种优良的生物有机肥原料。然而，现阶段用于中药渣堆肥的微生物菌剂存在发酵周期长，有机质降解效率低下，添加菌剂作用不显著，产品质量和安全性不稳定等技术问题。
因此，提供了一种中药渣发酵制备生物有机肥的复合菌剂显得很有必要。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，基于以上背景，为中药渣资源化合理利用，深入推进科学施肥，建立高效的研产创新模式，降低化肥使用量，并发挥生物有机肥的优势，本发明以中药渣为主要原料，依据微生物的代谢特性，研发出一种安全、高效的用于中药渣发酵的复合微生物菌剂。由此，在本发明的第一方面，本发明提供一种复合菌剂，包括放线菌、霉菌和细菌，优选地，所述放线菌为细黄链霉菌(Streptomyces microflavus)，所述霉菌为棘孢木霉(Trichoderma asperellum)，所述细菌为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。
在本发明的一个或多个实施例中，所述复合菌剂包括：15～25重量份的细黄链霉菌、35～45重量份的棘孢木霉和35～45重量份的枯草芽孢杆菌。
在本发明的第二方面，本发明提供一种在本发明的第一方面所述的复合菌剂在制备生物有机肥中的应用。
在本发明的第三方面，本发明提供一种在本发明的第一方面所述的复合菌剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1)：菌株斜面培养：将细黄链霉菌、枯草芽孢杆菌、棘孢木霉分别接种到斜面培养基中进行培养，分别得到斜面培养菌株；
步骤2)：复合种子液制备：分别将步骤1)得到的三种斜面培养菌株分别接种到装有液体培养基的无菌三角瓶中进行单独培养，分别得到菌液，然后将三种菌液按比例混合，得到复合种子液；
步骤3)：复合菌液制备：将步骤2)得到的复合种子液接种到种子罐中发酵培养，进行第二次扩大培养，得到复合菌液；
步骤4)：复合菌剂制备：将复合菌液进行干燥喷粉，即得所述复合菌剂；
在本发明的一个或多个实施例中，所述步骤1)中，细黄链霉菌使用的斜面培养基为高氏一号琼脂培养基，培养条件为在35℃下培养5～7d；枯草芽孢杆菌使用的斜面培养基为牛肉膏蛋白胨培养基，培养条件为在37℃下培养1～2d；棘孢木霉使用的斜面培养基为PDA培养基，培养条件为在30℃下培养5～14d；
在本发明的一个或多个实施例中，同一种菌株在所述步骤2)中的液体培养基与步骤3)中第二次扩大培养使用的培养基相同，其中，细黄链霉使用的液体培养基为：4wt％～5wt％可溶性淀粉、0.2wt％～0.8wt％蔗糖、4wt％～5wt％豆饼粉、0.1wt％～0.3wt％NaNO3、0.01wt％～0.03wt％ZnSO4、0.001wt％～0.003wt％KH2PO4、pH7.2～7.4；枯草芽孢杆菌培养基使用的液体培养基为牛肉膏蛋白胨液体培养基；棘孢木霉培养基使用的液体培养基为：3.0wt％～4.0wt％葡萄糖、1.2wt％～1.4wt％蛋白胨、0.2wt％～0.3wt％黄豆粉、0.2wt％～0.4wt％KH2PO4、0.1wt％～0.2wt％MgSO4、pH6.5～7.0。
在本发明的第四方面，本发明提供一种生物有机肥，其特征在于，所述生物有机肥包括：在本发明的第一方面所述的复合菌剂和中药渣。
在本发明的一个或多个实施例中，所述复合菌剂与中药渣的质量比为(0.5～1.5)∶100。
在本发明的一个或多个实施例中，所述中药渣包括如下成分：金银花8.17wt％、防风3.54wt％、太子参5.45wt％、浮小麦2.78wt％、青蒿(提油)1.63wt％、白术1.36wt％、醋青皮1.63wt％、郁金3.10wt％、鸡血藤3.43wt％、槟榔1.47wt％、火麻仁3.27wt％、北沙参5.01wt％、淫羊藿3.27wt％、桃仁4.90wt％、鱼腥草1.76wt％、黄芩4.05wt％、干姜6.54wt％、地黄4.10wt％、熟地黄2.72wt％、姜厚朴13.51wt％、地肤子3.68wt％、续断6.25wt％、黄柏4.36wt％、独活3.99wt％。
在本发明的一个或多个实施例中，所述中药渣包括如下成分：麸炒苍术2.75wt％、茯苓46.45wt％、牡丹皮5.90wt％、川牛膝2.37wt％、党参6.03wt％、麸炒薏苡仁2.68wt％、白芍8.53wt％、当归10.09wt％、知母1.96wt％、枸杞子2.21wt％、补骨脂3.52wt％、焦山楂3.10wt％、陈皮4.42wt％。
在本发明的第四方面，本发明提供一种在本发明第三方面所述的生物有机肥的制备方法，包括如下步骤：将中药渣与复合菌剂混合均匀，添加蔗糖、硝酸铵，得到混合物料，调节所述混合物料含水量为50～60wt％，发酵，即得到所述生物有机肥；
在本发明的一个或多个实施例中，添加蔗糖的质量为中药渣质量的0.5～1.0％；
在本发明的一个或多个实施例中，添加硝酸铵至所述混合物料的碳氮比为20～30。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1、本发明提供的复合菌剂具有较强的环境适应性，能耐60℃以上的高温，在加入肥堆后能够迅速成为优势菌群，大量繁殖，从而可延长腐熟过程中的高温发酵时间6～8天，加速物料的分解腐熟。
2、本发明提供的复合菌剂在堆肥过程中，能够产生纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、果胶酶等多种酶系，能将中药渣中的各种大分子物质分解为小分子有机物，并能代谢产生促进作物生长的各种营养因子。与不接菌相比，堆肥发酵周期可缩短18～21天，降低制肥成本30～40％。
3、本发明提供的生物有机肥，菌体生长过程中产生的枯草菌素、制霉菌素、多粘菌素、短杆菌肽等活性物质，对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用，同时，通过延长高温期6～8天，可以有效杀灭中药渣中的有害微生物及病虫害，显著降低施肥作物的病虫害发生率。
4、本发明提供的生物有机肥，菌体可以大大降低因中药渣原料发酵所产生的的不良气味，避免产生过多的废气、废液。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。使用的方法如无特别说明，均为本领域公知的常规方法，使用的耗材和试剂如无特别说明，均为市场购得。除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本发明中。
实施例1
复合菌剂的配方及其制备：
复合菌剂的配方：20重量份的细黄链霉菌、40重量份的棘孢木霉和40重量份的枯草芽孢杆菌。
复合菌剂的制备：
步骤1)：菌株斜面培养：将细黄链霉菌、枯草芽孢杆菌、棘孢木霉分别接种到斜面培养基中进行培养，分别得到斜面培养菌株；
步骤2)：复合种子液制备：分别将步骤1)得到的三种斜面培养菌株分别接种到装有液体培养基的无菌三角瓶中进行单独培养，分别得到菌液，然后将三种菌液按比例混合，得到复合种子液；
步骤3)：复合菌液制备：将步骤2)得到的复合种子液接种到种子罐中发酵培养，进行第二次扩大培养，得到复合菌液；
步骤4)：复合菌剂制备：将复合菌液进行干燥喷粉，即得所述复合菌剂；
步骤1)中，细黄链霉菌使用的斜面培养基为高氏一号琼脂培养基，培养条件为在35℃下培养5～7d；枯草芽孢杆菌使用的斜面培养基为牛肉膏蛋白胨培养基，培养条件为在37℃下培养1～2d；棘孢木霉使用的斜面培养基为PDA培养基，培养条件为在30℃下培养5～14d；
同一种菌株在所述步骤2)中的液体培养基与步骤3)中第二次扩大培养使用的培养基相同，其中，细黄链霉使用的液体培养基为：4wt％～5wt％可溶性淀粉、0.2wt％～0.8wt％蔗糖、4wt％～5wt％豆饼粉、0.1wt％～0.3wt％NaNO3、0.01wt％～0.03wt％ZnSO4、0.001wt％～0.003wt％KH2PO4、pH7.2～7.4；枯草芽孢杆菌培养基使用的液体培养基牛肉膏蛋白胨液体培养基；棘孢木霉培养基使用的液体培养基为：3.0wt％～4.0wt％葡萄糖、1.2wt％～1.4wt％蛋白胨、0.2wt％～0.3wt％黄豆粉、0.2wt％～0.4wt％KH2PO4、0.1wt％～0.2wt％MgSO4、pH6.5～7.0。
生物有机肥及其制备：
上述复合菌剂与中药渣的质量比为0.5∶100。
其中，中药渣成分及组成如下：金银花8.17wt％、防风3.54wt％、太子参5.45wt％、浮小麦2.78wt％、青蒿(提油)1.63wt％、白术1.36wt％、醋青皮1.63wt％、郁金3.10wt％、鸡血藤3.43wt％、槟榔1.47wt％、火麻仁3.27wt％、北沙参5.01wt％、淫羊藿3.27wt％、桃仁4.90wt％、鱼腥草1.76wt％、黄芩4.05wt％、干姜6.54wt％、地黄4.10wt％、熟地黄2.72wt％、姜厚朴13.51wt％、地肤子3.68wt％、续断6.25wt％、黄柏4.36wt％、独活3.99wt％。
生物有机肥的制备：
将中药渣与复合菌剂混合均匀，添加蔗糖、硝酸铵，得到混合物料，调节所述混合物料含水量为50～60wt％，发酵，即得到所述生物有机肥；
添加蔗糖的质量为中药渣质量的0.5～1.0％；
添加硝酸铵至所述混合物料的碳氮比为20～30。
实施例2
复合菌剂的配方及其制备：
复合菌剂的配方：15重量份的细黄链霉菌、45重量份的棘孢木霉和35重量份的枯草芽孢杆菌。
复合菌剂的制备方法同实施例1。
生物有机肥及其制备：
上述复合菌剂与中药渣的质量比为1.5∶100。
其中，中药渣成分及组成同实施例1。
生物有机肥的制备同实施例1。
实施例3
复合菌剂的配方及其制备：
复合菌剂的配方：25重量份的细黄链霉菌、35重量份的棘孢木霉和40重量份的枯草芽孢杆菌。
复合菌剂的制备方法同实施例1。
生物有机肥及其制备：
上述复合菌剂与中药渣的质量比为1∶100。
其中，中药渣成分及组成同实施例1。
生物有机肥的制备同实施例1。
实施例4
与实施例1的区别在于，中药渣成分及组成如下：麸炒苍术2.75wt％、茯苓46.45wt％、牡丹皮5.90wt％、川牛膝2.37wt％、党参6.03wt％、麸炒薏苡仁2.68wt％、白芍8.53wt％、当归10.09wt％、知母1.96wt％、枸杞子2.21wt％、补骨脂3.52wt％、焦山楂3.10wt％、陈皮4.42wt％。
对比例1
与实施例1的区别在于，不添加菌剂，添加与菌剂等质量的填充物(有机质)。结果见表1。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，复合菌剂的配方中，复合菌剂的配方：10重量份的细黄链霉菌、50重量份的棘孢木霉和40重量份的枯草芽孢杆菌。结果见表1。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，生物有机肥的配方中，复合菌剂与中药渣的质量比为2∶100。结果见表1。
对比例4
与实施例1的区别在于，菌剂为100重量份的细黄链霉菌。结果见表1。
对比例5
与实施例1的区别在于，菌剂为100重量份的棘孢木霉。结果见表1。
对比例6
与实施例1的区别在于，菌剂为100重量份的枯草芽孢杆菌。结果见表1。
本发明实施例1～4及对比例1～6堆肥过程中物料的初始温度、最高温度、60℃以上持续天数、升至60℃所需时间以及发酵周期的结果见表1。
表1堆肥过程中的效果测试数据
Figure BDA0003331029100000061
Figure BDA0003331029100000071
由表1可知，本发明所有实施例与对比例中，除对比例1(空白对照组)略低于其它实施例和对比例外，物料的初始温度差异不显著，说明实验起始误差小。
经多天发酵后，因复合菌剂中芽孢菌与其它菌剂的协同作用，实施例1～4的最高温度均在70.4～72.3℃之间，明显高于对比例1～6，说明复合菌剂比不施加菌剂或施加其中单一一种菌剂的降解腐熟作用更强，且高温有利于杀死粪大肠菌群和蛔虫卵，降低了病虫害发生率。
复合菌剂中各种微生物梯度生长、协同代谢等作用因素下，实施例1～4在60℃以上持续天数长达14～16天，明显长于对比例1、2、4、5和6，说明复合菌剂的高温快速降解持续性更好，有利于药渣物料崩解时间的缩短，可进一步提高产品的腐熟质量。
实施例1～4在升至60℃所需时间为2～3天，较对比例1、2、4、5和6缩短了2～4天，说明复合菌剂的施用可明显缩短发酵周期；实施例1～4的发酵周期为24～27天，较对比例1(空白对照组)缩短了18～21天，除对比例3外，与发酵周期差距最小的对比例6也缩短了5～8天，进一步说明复合菌剂的发酵周期明显缩短，设备利用率提高，人工成本大幅降低。
另外，对比例3相较于实施例1而言，最高温度、60℃以上持续天数、发酵周期均无明显变化，说明继续增大复合菌剂施加量并不能显著改善腐熟效果。
以对比例1(空白对照组)为参照，对实施例1～4中制得的中药渣生物有机肥进行技术指标、卫生指标及重金属指标的测定，结果见表2。
表2堆料的技术指标及卫生指标
Figure BDA0003331029100000081
由表2可知，使用本发明实施例1～4制得的中药渣生物有机肥，技术指标及卫生指标等各项指标均符合《NY 884—2012生物有机肥》标准规定的要求。其中，实施例1～4与对比例1(空白对照组)相比，水分值更低，实施例1～4的粪大肠菌群数均低于对比例1，实施例1～4的蛔虫卵死亡率均要高于对比例1。以上数据充分说明，接种复合菌剂的中药渣制得的肥料更易存放、高效、安全。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合菌剂，其特征在于，包括放线菌、霉菌和细菌，优选地，所述放线菌为细黄链霉菌(Streptomyces microflavus)，所述霉菌为棘孢木霉(Trichoderma asperellum)，所述细菌为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。
2.根据权利要求1所述的复合菌剂，其特征在于，所述复合菌剂包括：15～25重量份的细黄链霉菌、35～45重量份的棘孢木霉和35～45重量份的枯草芽孢杆菌。
3.权利要求1或2所述的复合菌剂在制备生物有机肥中的应用。
4.权利要求1或2所述的复合菌剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)：菌株斜面培养：将细黄链霉菌、枯草芽孢杆菌、棘孢木霉分别接种到斜面培养基中进行培养，分别得到斜面培养菌株；
步骤2)：复合种子液制备：分别将步骤1)得到的三种斜面培养菌株分别接种到装有液体培养基的无菌三角瓶中进行单独培养，分别得到菌液，然后将三种菌液按比例混合，得到复合种子液；
步骤3)：复合菌液制备：将步骤2)得到的复合种子液接种到种子罐中发酵培养，进行第二次扩大培养，得到复合菌液；
步骤4)：复合菌剂制备：将复合菌液进行干燥喷粉，即得所述复合菌剂。
5.根据权利要求4所述的复合菌剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，细黄链霉菌使用的斜面培养基为高氏一号琼脂培养基，培养条件为在35℃下培养5～7d；枯草芽孢杆菌使用的斜面培养基为牛肉膏蛋白胨培养基，培养条件为在37℃下培养1～2d；棘孢木霉使用的斜面培养基为PDA培养基，培养条件为在30℃下培养5～14d；
优选地，同一种菌株在所述步骤2)中的液体培养基与步骤3)中第二次扩大培养使用的培养基相同，其中，细黄链霉使用的液体培养基为：4wt％～5wt％可溶性淀粉、0.2wt％～0.8wt％蔗糖、4wt％～5wt％豆饼粉、0.1wt％～0.3wt％NaNO3、0.01wt％～0.03wt％ZnSO4、0.001wt％～0.003wt％KH2PO4、pH7.2～7.4；枯草芽孢杆菌培养基使用的液体培养基为牛肉膏蛋白胨液体培养基；棘孢木霉培养基使用的液体培养基为：3.0wt％～4.0wt％葡萄糖、1.2wt％～1.4wt％蛋白胨、0.2wt％～0.3wt％黄豆粉、0.2wt％～0.4wt％KH2PO4、0.1wt％～0.2wt％MgSO4、pH6.5～7.0。
6.一种生物有机肥，其特征在于，所述生物有机肥包括：权利要求1或2所述的复合菌剂和中药渣。
7.根据权利要求6所述的生物有机肥，其特征在于，所述复合菌剂与中药渣的质量比为(0.5～1.5)∶100。
8.根据权利要求6所述的生物有机肥，其特征在于，所述中药渣包括如下成分：金银花8.17wt％、防风3.54wt％、太子参5.45wt％、浮小麦2.78wt％、青蒿(提油)1.63wt％、白术1.36wt％、醋青皮1.63wt％、郁金3.10wt％、鸡血藤3.43wt％、槟榔1.47wt％、火麻仁3.27wt％、北沙参5.01wt％、淫羊藿3.27wt％、桃仁4.90wt％、鱼腥草1.76wt％、黄芩4.05wt％、干姜6.54wt％、地黄4.10wt％、熟地黄2.72wt％、姜厚朴13.51wt％、地肤子3.68wt％、续断6.25wt％、黄柏4.36wt％、独活3.99wt％。
9.根据权利要求6所述的生物有机肥，其特征在于，所述中药渣包括如下成分：麸炒苍术2.75wt％、茯苓46.45wt％、牡丹皮5.90wt％、川牛膝2.37wt％、党参6.03wt％、麸炒薏苡仁2.68wt％、白芍8.53wt％、当归10.09wt％、知母1.96wt％、枸杞子2.21wt％、补骨脂3.52wt％、焦山楂3.10wt％、陈皮4.42wt％。
10.一种权利要求6所述的生物有机肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将中药渣与复合菌剂混合均匀，添加蔗糖、硝酸铵，得到混合物料，调节所述混合物料含水量为50～60wt％，发酵，即得到所述生物有机肥；
优选地，添加蔗糖的质量为中药渣质量的0.5～1.0％；
更优选地，添加硝酸铵至所述混合物料的碳氮比为20～30。
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