CN115305224A - 一种用于沼液发酵的微生物菌剂、沼液复合微生物肥料及其制备方法 - Google Patents

一种用于沼液发酵的微生物菌剂、沼液复合微生物肥料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及奶牛养殖沼液处理技术领域，尤其涉及一种用于沼液发酵的微生物菌剂、沼液复合微生物肥料及其制备方法。本发明所述用于沼液发酵的微生物菌剂具体包括多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌；所述菌剂总菌落数为5～25×108CFU/mL；所述多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌之间的总菌落数比例为40～50：20～30：30～40。本发明高效利用了沼液中高浓度的氮元素和磷元素，并节约了水资源，同时发酵后的复合微生物肥料对玉米种子萌发无毒害，并且加速了玉米种子的萌发，以及对玉米茎秆有增粗效果，此方法具有效率高、无二次污染、便于操作、费用低廉等特点。

Description

一种用于沼液发酵的微生物菌剂、沼液复合微生物肥料及其 制备方法
技术领域
本发明涉及奶牛养殖沼液处理技术领域，尤其涉及一种用于沼液发酵的微生物菌剂、沼液复合微生物肥料及其制备方法。
背景技术
目前，大多数养殖场采用发酵池厌氧发酵技术处理产生的粪便及废水，厌氧发酵后产生可燃烧气体沼气，作为能源使用或发电使用。但是沼渣、沼液没有被回收再利用，而是直接排入自然环境，或者作为农作物肥料的处置。沼液直接进入土壤和水体，会对周边地表水和地下水都有潜在的污染风险。
有资料表明，当沼液直接施用于土壤后，尽管土壤能够吸附一部分铵态氮，但是大部分铵态氮还是能随水流渗入下部水层和下渗水中，对土壤和地下水造成氮污染，对水体富营养化造成极大的隐患。另外，因沼液肥效不稳定，农户在实际使用中往往仅凭经验，容易出现施用过量或不足现象，施用量过大，会造成土壤中硝酸盐、磷以及重金属的沉积，降雨淋溶后导致其流失，形成新的面源污染。施用量过小又无法满足作物生长养分需求。这不仅不利于农业生产，还容易引起二次污染。
因此，如何提供一种沼液的制备方法，以解决现有技术当中沼液肥料肥效不稳定，甚至会污染环境的技术问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于沼液发酵的微生物菌剂、沼液复合微生物肥料及其制备方法，本发明利用奶牛养殖沼液制备复合微生物肥料，采用多菌株复配发酵，通过菌株的共发酵，实现了多种微生物的共生和功能互补。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种用于沼液发酵的微生物菌剂，包括多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌；所述菌剂总菌落数为5～25×108CFU/mL；所述多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌之间的总菌落数比例为40～50：20～30：30～40。
优选的，所述菌剂在发酵物料中添加的质量比例为3～5％。
本发明还提供了一种用于沼液发酵的微生物菌剂的制备方法，将多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌、解淀粉芽孢杆菌和消泡剂加入复合培养基中发酵。
优选的，所述多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌、解淀粉芽孢杆菌的接种质量比独立为1～5％。
优选的，所述消泡剂相对于培养基添加质量比为0.01～0.03％；所述多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌与复合培养基的质量比独立为1～5:100；所述复合培养基为葡萄糖1.0％；酵母粉0.5％；蛋白胨0.5％；氯化钠0.05％；氯化铵0.04％；磷酸二氢钾0.1％；硫酸镁0.02％；氯化钙0.02％；余量为水；调至PH值7～7.2。
优选的，所述发酵过程中的通气量为1：0.8vvm；所述发酵过程中的转速为160～200r/min；所述发酵的时间为36～48h；所述发酵的温度为28～30℃。
本发明还提供了一种沼液复合微生物肥料，包括沼液、沼气发酵菌和所述的菌剂。
本发明还进一步的提供了一种沼液复合微生物肥料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将奶牛养殖场粪水厌氧发酵，得沼液；
(2)将步骤(1)得到的沼液与水混合，然后进行曝气，调整碳氮比，得发酵用沼液；
(3)将步骤(2)得到的发酵用沼液与所述菌剂混合好氧发酵，得沼液复合微生物肥料。
优选的，步骤(1)所述厌氧发酵的时间为5～7d。
优选的，步骤(2)所述沼液与水的质量比为1:0.3～0.6；所述曝气的时间为2h；所述曝气过程中保持溶氧量为3～5mg/l；调整后曝气的沼液碳氮比为15/1～30/1；
步骤(3)所述好氧发酵的时间为5～7d，pH为6.5～8。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明利用奶牛养殖场沼液制备复合微生物肥料的方法，高效利用了沼液中高浓度的氮元素和磷元素，并节约了水资源，同时发酵后的复合微生物肥料对玉米种子萌发无毒害，并且加速了玉米种子的萌发，以及对玉米茎秆有增粗效果，此方法具有效率高、无二次污染、便于操作、费用低廉等特点。
2、本发明通过微生物发酵将碱性，肥效不稳定，有毒性的沼液转化成可以促进植物生长的制备复合微生物肥，符合现代养殖的环保绿色理念，因此一定会在实际应用中受到欢迎。本发明提供的利用奶牛养殖沼液制备复合微生物肥料的方法，采用多菌株复配发酵，通过菌株的共发酵，实现了多种微生物的共生和功能互补。
具体实施方式
本发明提供了一种用于沼液发酵的微生物菌剂，包括多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌；
在本发明中，所述菌剂总菌落数为5～25×108CFU/mL；优选为10～20×108CFU/mL；进一步优选为15×108CFU/mL。
在本发明中，所述多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌之间的总菌落数比例为40～50：20～30：30～40；优选为42～48：22～28：32～38；进一步优选为44～46：24～26：34～36；更优选为45：25：35。
在本发明中，所述菌剂在发酵物料中添加的质量比例为3～5％；优选为4％。
本发明还提供了一种用于沼液发酵的微生物菌剂的制备方法，将多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌、解淀粉芽孢杆菌和消泡剂加入复合培养基中发酵。
在本发明中，所述多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌、解淀粉芽孢杆菌的相对于培养基的接种质量比独立为1～5％；优选为2～4％；进一步优选为3％。
在本发明中，所述消泡剂相对于培养基的添加质量比为0.01～0.03％；优选为0.02％。
在本发明中，所述多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌与复合培养基的质量比独立为1～5:100；优选为2～4:100；进一步优选为3:100。
在本发明中，所述复合培养基为：复合培养基重量配比为：葡萄糖1.0％；酵母粉0.5％；蛋白胨0.5％；氯化钠0.05％；氯化铵0.04％；磷酸二氢钾0.1％；硫酸镁0.02％；氯化钙0.02％；余量为水；调至PH值7～7.2；优选为7.1。
在本发明中，所述发酵过程中的通气量为1：0.8vvm。
在本发明中，所述发酵过程中的转速为160～200r/min；优选为170～190r/min；进一步优选为180r/min。
在本发明中，所述发酵的时间为36～48h；优选为40～42h；进一步优选为41h。
在本发明中，所述发酵的温度为28～30℃；优选为29℃。
本发明还提供了一种沼液复合微生物肥料，包括沼液、沼气发酵菌和所述的菌剂。
本发明还进一步的提供了一种沼液复合微生物肥料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将奶牛养殖场粪水厌氧发酵，得沼液；
(2)将步骤(1)得到的沼液与水混合，然后进行曝气，调整碳氮比，得发酵用沼液；
(3)将步骤(2)得到的发酵用沼液与所述菌剂混合好氧发酵，得沼液复合微生物肥料。
在本发明中，厌氧发酵的时间为5～7d；优选为6d。
在本发明中，步骤(2)所述沼液与水的质量比为1:0.3～0.6；优选为1:0.4～0.5；进一步优选为1:0.45。
在本发明中，所述曝气的时间为2h；
在本发明中，所述曝气过程中保持溶氧量为3～5mg/l；优选为4mg/l。
在本发明中，调整后曝气的沼液碳氮比为15/1～30/1；优选为17/1～28/1；进一步优选为21/1～26/1；更优选为25/1。
在本发明中，步骤(3)所述好氧发酵的时间为5～7d；优选为6d。
在本发明中，步骤(3)所述好氧发酵的pH为8～9；优选为8.5。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种用于沼液发酵的微生物菌剂
(1)制备微生物种子液。
将多粘类芽孢杆菌，荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌由试管母种在无菌的条件下，接种于液体500ml三角瓶，装液量200ml，分别在牛肉膏蛋白胨培养基中进行培养，接种量1％，温度设置30℃，在200r/min摇床中培养2d获得。
牛肉膏蛋白胨培养基，组份重量比为：牛肉膏1％，蛋白胨0.5％，酵母浸粉0.5％，葡萄糖0.5％，氯化钠0.05％，氢氧化钠0.005％，余量为水。
(2)将培养的多粘类芽孢杆菌，荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌试管种子液在无菌的条件下，分别接种(接种比例分别为1％)于预盛有牛肉膏蛋白胨培养基200ml的500ml三角瓶中进行培养，温度30-34℃，在170r/min摇床中培养2天。将各菌种的种子液按照重量进行百分比配合：多粘类芽孢杆菌40％，荧光假单胞菌20％；解淀粉芽孢杆菌30％，然后无菌地接入含有复合培养基(葡萄糖1.0％；酵母粉0.5％；蛋白胨0.5％；氯化钠0.05％；氯化铵0.04％；磷酸二氢钾0.1％；硫酸镁0.02％；氯化钙0.02％；余量为水；PH值7。)的发酵罐中，接种量1％，培养温度为28℃；加消泡剂0.01％；转速160r/min；通气量1:0.8；培养时间36h，即得到混合培养的种子液(用于沼液发酵的微生物菌剂)。
实施例2
一种用于沼液发酵的微生物菌剂
(1)制备微生物种子液。
将多粘类芽孢杆菌，荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌由试管母种在无菌的条件下，接种于液体500ml三角瓶，装液量200ml，分别在牛肉膏蛋白胨培养基中进行培养，接种量1％，温度设置32℃，在200r/min摇床中培养2～3d获得。
牛肉膏蛋白胨培养基，组份重量比为：牛肉膏1.2％，蛋白胨0.8％，酵母浸粉0.8％，葡萄糖0.8％，氯化钠0.1％，氢氧化钠0.008％，余量为水。
(2)将培养的多粘类芽孢杆菌，荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌试管种子液在无菌的条件下，分别接种(接种比例分别为5％)于预盛有牛肉膏蛋白胨培养基200ml的500ml三角瓶中进行培养，温度34℃，在190r/min摇床中培养3d。将各菌种的种子液按照重量进行百分比配合：多粘类芽孢杆菌50％，荧光假单胞菌30％；解淀粉芽孢杆菌40％，然后无菌地接入含有复合培养基(葡萄糖1.0％；酵母粉0.5％；蛋白胨0.5％；氯化钠0.05％；氯化铵0.04％；磷酸二氢钾0.1％；硫酸镁0.02％；氯化钙0.02％；余量为水；PH值7.2)的发酵罐中，接种量5％，培养温度为30℃；加消泡剂0.03％；转速200r/min；通气量1:0.8；培养时间48h，即得到混合培养的种子液(用于沼液发酵的微生物菌剂)。
实施例3
一种用于沼液发酵的微生物菌剂
(1)制备微生物种子液。
将多粘类芽孢杆菌，荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌由试管母种在无菌的条件下，接种于液体500ml三角瓶，装液量200ml，分别在牛肉膏蛋白胨培养基中进行培养，接种量1％，温度设置32℃，在200r/min摇床中培养3d获得。
牛肉膏蛋白胨培养基，组份重量比为：牛肉膏1.1％，蛋白胨0.6％，酵母浸粉0.6％，葡萄糖0.6％，氯化钠0.07％，氢氧化钠0.006％，余量为水。
(2)将培养的多粘类芽孢杆菌，荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌试管种子液在无菌的条件下，分别接种(接种比例分别为3％)于预盛有牛肉膏蛋白胨培养基200ml的500ml三角瓶中进行培养，温度32℃，在180r/min摇床中培养3天。将各菌种的种子液按照重量进行百分比配合：多粘类芽孢杆菌45％，荧光假单胞菌25％；解淀粉芽孢杆菌35％，然后无菌地接入含有复合培养基(葡萄糖1.0％；酵母粉0.5％；蛋白胨0.5％；氯化钠0.05％；氯化铵0.04％；磷酸二氢钾0.1％；硫酸镁0.02％；氯化钙0.02％；余量为水；PH值7.1)的发酵罐中，接种量3％，培养温度为29℃；加消泡剂0.02％；转速180r/min；通气量1:0.8；培养时间41h，即得到混合培养的种子液(用于沼液发酵的微生物菌剂)。
实施例4
一种沼液复合微生物肥料的制备方法，步骤如下：
实施地点是张掖市民乐县华瑞农业股份有限公司奶牛养殖场，实施时间2021.6.3
(1)奶牛养殖场沼液生产
奶牛养殖场粪水经过初步的沉降后进入沼气站的配料池中，启动搅拌装置混匀原料后泵入厌氧发酵设备(UASB)中。粪水在厌氧反应罐中驻留5天，完成厌氧发酵形成沼液
(2)沼液发酵复合微生物肥料。
沼液进入好氧发酵池后，要进行预处理，包括稀释和曝气。沼液先经过水稀释，稀释比为30％，然后通过曝气装置(间断曝气2小时(10：00-11：00；15：00-16：00))，改变沼液中溶解氧含量，使水中溶解氧含量维持在3mg/l。预处理结束后，得到发酵用的沼液。沼液叫原料而言碳氮比下降，pH为8，所以在预处理后的沼液中加入碳源(加入0.1％的葡萄糖)，使得碳氮比在16/1。然后加入植物促生菌原液(实施例1得到的沼液发酵的微生物菌剂)，菌原液重量比3％，进行5天的好氧发酵，发酵结束后得到沼液复合微生物肥料，有效活菌数为3.45*108个/ml，pH 7.66。
实施例5
一种沼液复合微生物肥料的制备方法，步骤如下：
实施地点是张掖市民乐县华瑞农业股份有限公司奶牛养殖场，实施时间2021.6.3
(1)奶牛养殖场沼液生产
奶牛养殖场粪水经过初步的沉降后进入沼气站的配料池中，启动搅拌装置混匀原料后泵入厌氧发酵设备(UASB)中。粪水在厌氧反应罐中驻留7天，完成厌氧发酵形成沼液
(2)沼液发酵复合微生物肥料。
沼液进入好氧发酵池后，要进行预处理，包括稀释和曝气。沼液先经过水稀释，稀释比为60％，然后通过曝气装置(间断曝气2小时(10：00-11：00；15：00-16：00))，改变沼液中溶解氧含量，使水中溶解氧含量维持在5mg/l。预处理结束后，得到发酵用的沼液。沼液叫原料而言碳氮比下降，pH为9，所以在预处理后的沼液中加入碳源(0.3％的玉米粉)，使得碳氮比在22/1。然后加入植物促生菌原液(实施例1得到的沼液发酵的微生物菌剂)，菌原液重量比5％，进行7天的好氧发酵，发酵结束后得到沼液复合微生物肥料，有效活菌数为2.66*108个/ml，pH 7.85。
实施例6
一种沼液复合微生物肥料的制备方法，步骤如下：
实施地点是张掖市民乐县华瑞农业股份有限公司奶牛养殖场，实施时间2021.6.14
(1)奶牛养殖场沼液生产
奶牛养殖场粪水经过初步的沉降后进入沼气站的配料池中，启动搅拌装置混匀原料后泵入厌氧发酵设备(UASB)中。粪水在厌氧反应罐中驻6天，完成厌氧发酵形成沼液
(2)沼液发酵复合微生物肥料。
沼液进入好氧发酵池后，要进行预处理，包括稀释和曝气。沼液先经过水稀释，稀释比为45％，然后通过曝气装置(间断曝气2小时(10：00-11：00；15：00-16：00))，改变沼液中溶解氧含量，使水中溶解氧含量维持在4mg/l。预处理结束后，得到发酵用的沼液。沼液叫原料而言碳氮比下降，pH为8.5，所以在预处理后的沼液中加入碳源(0.1％葡萄糖和0.2％玉米粉)，使得碳氮比在24/1。然后加入植物促生菌原液(实施例1得到的沼液发酵的微生物菌剂)，菌原液重量比4％，进行6天的好氧发酵，发酵结束后得到沼液复合微生物肥料，有效活菌数为6.5*108个/ml，pH 7.95。
实验例1
种子萌发实验
采用实施例6所提供沼液复合微生物肥进行实验，并与蒸馏水进行对比。植物种子包括玉米种子，黄瓜种子和萝卜种子。
在90mm培养皿中垫上两张滤纸，均匀放入10粒大小基本一致、饱满的种子，加入沼液复合微生物肥5mL，盖上皿盖，在25℃的培养箱中避光培养48h，统计发芽率和测量根长。
种子发芽试验成为测试植物毒性直接快速和可靠的生物测试方法，它受到堆腐产品各方面性质的影响，是一个综合性的参数。一般情况下，发芽指数大于50％可认为堆肥对种子基本无毒性。
种子发芽指数(GI)计算公式：
Figure BDA0003798283520000091
式中：
A1—沼液复合微生物肥培养种子的发芽率，％；
A2—沼液复合微生物肥培养种子的平均根长，mm；
B1—蒸馏水培养种子的发芽率，％；
B2—蒸馏水培养种子的平均根长，mm。
表1不同植物种子的种子发芽指数
Figure BDA0003798283520000092
实验例2
种植玉米实验
2021年7月，实施地点是张掖市民乐县华瑞农业股份有限公司种植分公司。实验用地1亩。
土地进行翻耕，然后覆盖塑料薄膜，5天后开始播种。实施例6所提供沼液复合微生物肥的使用方法为每株苗根际一次施用5ml。分别在播种时，播种10天，20天和30天施用。整个试验期间所有玉米无差别对待，并与大田管理一致，用滴灌保持土壤湿润。
(1)使用了本发明提供的沼液复合微生物肥后，玉米种子的萌发时间从5-9天提前到6天以内。
表2
Figure BDA0003798283520000101
使用了本发明提供的沼液复合微生物肥(实施例6所得到的)后，在玉米出苗30天的生长阶段可以有效的是玉米茎秆增粗，起到壮苗固苗的作用。
表3
Figure BDA0003798283520000102
以上实验说明，该沼液复合微生物肥不仅含有多种微生物，而且有助于植物生长。
综上所述，本发明提供的方法，采用好氧发酵的方式，该方法具有方便、简单、易于操作等优点。本发明提供的利用沼液发酵的植物促生菌剂(沼液复合微生物肥)含有丰富的有机质大量的有益生物菌，有改良土壤的作用。具有营养丰富、易被植物吸收、能提高农作物的产量品质等优点，可用于粮食作物和蔬菜。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于沼液发酵的微生物菌剂，其特征在于，包括多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌；所述菌剂总菌落数为5～25×108CFU/mL；所述多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌之间的总菌落数比例为40～50：20～30：30～40。
2.根据权利要求1所述的一种用于沼液发酵的微生物菌剂，其特征在于，所述菌剂在发酵物料中添加的质量比例为3～5％。
3.权利要求1或2所述的一种用于沼液发酵的微生物菌剂的制备方法，其特征在于，将多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌、解淀粉芽孢杆菌和消泡剂加入复合培养基中发酵。
4.根据权利要求3所述的一种用于沼液发酵的微生物菌剂的制备方法，其特征在于，所述多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌、解淀粉芽孢杆菌的接种质量比独立为1～5％。
5.根据权利要求3所述的一种用于沼液发酵的微生物菌剂的制备方法，其特征在于，所述消泡剂的添加质量比为0.01～0.03％；所述多粘类芽孢杆菌、荧光假单胞菌和解淀粉芽孢杆菌与复合培养基的质量比独立为1～5:100；所述复合培养基为：葡萄糖1.0％；酵母粉0.5％；蛋白胨0.5％；氯化钠0.05％；氯化铵0.04％；磷酸二氢钾0.1％；硫酸镁0.02％；氯化钙0.02％；余量为水；PH值7～7.2。
6.根据权利要求3所述的一种用于沼液发酵的微生物菌剂的制备方法，其特征在于，所述发酵过程中的通气量为1：0.8vvm；所述发酵过程中的转速为160～200r/min；所述发酵的时间为36～48h；所述发酵的温度为28～30℃。
7.一种沼液复合微生物肥料，其特征在于，包括沼液、沼气发酵菌和权利要求1所述的菌剂。
8.权利要求7所述的一种沼液复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将奶牛养殖场粪水厌氧发酵，得沼液；
(2)将步骤(1)得到的沼液与水混合，然后进行曝气，调整碳氮比，得发酵用沼液；
(3)将步骤(2)得到的发酵用沼液与权利要求1所述菌剂混合好氧发酵，得沼液复合微生物肥料。
9.根据权利要求8所述的一种沼液复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述厌氧发酵的时间为5～7d。
10.根据权利要求8所述的一种沼液复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述沼液与水的质量比为1:0.3～0.6；所述曝气的时间为2h；所述曝气过程中保持溶氧量为3～5mg/l；调整后曝气的沼液碳氮比为15/1～30/1；
步骤(3)所述好氧发酵的时间为5～7d，pH为6.5～8。
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