CN115466140A - 一种提高有机肥堆体水分均匀性的秸秆腐熟剂及其应用 - Google Patents

一种提高有机肥堆体水分均匀性的秸秆腐熟剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高有机肥堆体水分均匀性的秸秆腐熟剂，其包含以下重量份的组分：复合菌剂10‑20份、表面活性剂0.1‑0.4份、吸附剂40‑66份和营养物质25‑40份；其中，所述复合菌剂包含枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、小白链霉菌、阿斯青霉菌和载体，复合菌剂的有效菌总量≥6×108 CFU/g。本发明的腐熟剂可以使堆体具有较好的保水性和吸水性，从而可提高堆体局部低含水处的水分含量，提高秸秆有机肥堆体水分均匀性，避免因水分不均致导致的堆体局部有机肥腐熟不完全现象。

Description

一种提高有机肥堆体水分均匀性的秸秆腐熟剂及其应用
技术领域
本发明属于微生物技术领域，具体涉及一种提高有机肥堆体水分均匀性的秸秆腐熟剂及其应用。
背景技术
秸秆还田可有效提升地力，然而，还田秸秆腐解不及时极大地影响了下茬作物的种植和生长，此外，土壤微生物腐解秸秆时大量消耗氮元素，可能引起作物与微生物争氮，导致作物幼苗长势差。将秸秆堆制成有机肥还田可有效避免上述问题，但也存在腐解过程启动慢、周期长等问题。在秸秆堆肥中添加腐熟剂可极大程度的加速腐解进程。
秸秆堆肥的水分含量显著影响腐解速度，一般含水量以50-65％为宜，水分含量过低(如<30％)则发酵过程停止。秸秆有机肥堆体普遍较大，本就难以混合均匀导致堆体不同部位水分含量差异较大，而堆体内部好氧发酵产生的高温以及堆体外层空气流动加重了这一问题。堆体水分不均致使堆体不同部位腐熟程度不同，局部有机肥腐熟不完全，而腐熟不完全的有机肥会引发“烧苗”现象。目前尚未见可提高秸秆有机肥堆体水分均匀性的秸秆腐熟剂。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供一种提高有机肥堆体水分均匀性的秸秆腐熟剂，通过将分泌不同聚氨基酸的秸秆腐解菌制成复合菌剂，提高了秸秆有机肥堆体干燥部位的水分含量以及整个堆体的水分均匀性，同时复合菌剂中含有细菌(解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌)、真菌(阿斯青霉菌)和放线菌(小白链霉菌)，秸秆降解酶丰富，秸秆降解率高，此外，在秸秆复合菌中加入表面活性剂、吸附剂和营养物质可快速启动秸秆腐解过程，提高腐解效率。
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种提高有机肥堆体水分均匀性的秸秆腐熟剂，包含以下重量份的组分：复合菌剂10-20份、表面活性剂0.1-0.4份、吸附剂40-66份和营养物质25-40份；其中，所述复合菌剂包含枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、小白链霉菌、阿斯青霉菌和载体。所述的复合菌剂，不同菌种之间的配比没有特别限定，复合菌剂的有效菌总量≥6×108CFU/g。所述复合菌剂的载体为麦麸。
在一种实施方式中，可以将相同菌浓度的菌悬液按照同等体积复配使用。
优选地，所述复合菌剂含枯草芽孢杆菌的保藏编号为CCTCC NO:M 2016264，分类命名为Bacillus subtilis，菌株号为XK-1，其详细内容披露于专利CN107721713A中；解淀粉芽孢杆菌的菌种保藏编号为CCTCC NO:M 2016266，菌株号为XK-3。其详细内容披露于专利CN107721713A中；小白链霉菌的菌种保藏编号为CCTCC No.M2011043，其详细内容披露于专利CN102174448A；阿斯青霉菌的菌种保藏编号为CGMCCNo.17198，其详细内容披露于专利CN109957517A。
具体地，所述复合菌剂通过如下方法制备得到：将解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌在LB培养基振荡培养，小白链霉菌在放线菌发酵培养基中振荡培养，阿斯青霉菌在产孢培养基上静置培养，然后将得到的菌液和孢子悬液分别加入无菌水并过滤，将获得的菌液以及孢子悬液接种到载体中发酵得到。优选地，所述载体为麦麸。
优选地，所述复合菌剂通过如下方法制备得到：
将解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌在LB培养基中30℃170rpm振荡培养36h获得，其中，LB培养基为蛋白胨10g，酵母粉5g，氯化钠10g，水1L，121℃灭菌20min；
小白链霉菌在放线菌发酵培养基中28℃170rpm振荡培养24h获得，其中，放线菌发酵培养基为酵母浸膏2g，葡萄糖10g，黄豆粉15g，淀粉20g，蛋白胨3g，酵母膏2g，氯化钠5g，水合硫酸镁0.5g，碳酸钙3g，水1L，121℃灭菌20min；
阿斯青霉菌在产孢培养基上28℃静置培养8d，然后加入无菌水并过滤得到，其中，产孢培养基为蛋白胨5g，秸秆粉10g，酵母粉2g，尿素0.3g，水1L，琼脂2g，121℃灭菌20min。
将获得的菌液以及孢子悬液接种到麦麸中，优选地，在28℃-35℃发酵5-7d，得到复合菌剂。
优选地，所述表面活性剂为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯，该物质可降低秸秆酶解过程中纤维素和木质素对酶的非特异性吸附，从而提高秸秆腐解效率。
所述营养物质由豆粕、糖蜜、硫酸镁、硫酸铵按重量比2500-7500：2500-8000：1-5：10-50混合而成。
所述吸附剂由沸石粉和生物质炭，按重量比1：1-5混合而成。沸石粉和秸秆生物质炭孔隙不同可较好的吸附上述菌株。优选地，所述生物质碳为水稻或玉米秸秆。
本发明进一步提出了上述秸秆腐熟剂的制备方法，具体地，将配方量的复合菌剂、表面活性剂、吸附剂和营养物质混合搅拌均匀制备得到。
本发明还提出了上述秸秆腐熟剂的使用方法，将所述秸秆腐熟剂与28℃-35℃温水按1：18-25质量比混合得到秸秆腐熟剂水溶液，静置1.5-3小时后，将秸秆腐熟剂水溶液按1:120-180质量比均匀撒入秸秆堆肥中。
有益效果：本发明的秸秆腐熟剂中含有的枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和小白链霉菌在堆肥发酵过程中不仅可分泌秸秆腐解酶还可分泌聚氨基酸类保水剂，聚氨基酸(γ-聚谷氨酸、ε-聚赖氨酸等)是微生物发酵产生的，由氨基酸单体聚合而成的生物高分子物质，其含有丰富的氢键和侧链羧基，极易与水分子结合，因而具有较好的保水性和吸水性，从而可提高堆体局部低含水处的水分含量，提高秸秆有机肥堆体水分均匀性，同时，本复合菌剂同时含有细菌、真菌和放线菌，秸秆降解酶系丰富。上述秸秆腐熟剂中含有的解淀粉芽孢杆菌、小白链霉菌和阿斯青霉菌在堆肥发酵过程中不仅可分泌秸秆腐解酶还可分泌表面活性素等抑制植物病原菌类物质，此外，上述秸秆腐熟剂中含有的枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、小白链霉菌和阿斯青霉菌可在80℃存活或形成芽孢，因此该腐熟剂适用高温秸秆堆肥条件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，凡在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明的保护范围之内。
下述实施例中采用的菌种来源为：枯草芽孢杆菌的保藏编号为CCTCC NO:M2016264，其详细内容披露于专利XN107721713A中；解淀粉芽孢杆菌的菌种保藏编号为CCTCC NO:M 2016266，其详细内容披露于专利XN107721713A中；小白链霉菌的菌种保藏编号为CCTCC No.M2011043，其详细内容披露于专利CN102174448A；阿斯青霉菌的菌种保藏编号为CGMCC No.17198，其详细内容披露于专利CN109957517A。
下述实施例中采用的菌液通过如下方法制备得到：
将解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌在LB培养基中30℃170rpm振荡培养36h获得，菌浓度依据菌液OD600进行调节，得到目标菌浓度的菌液，其中，LB培养基为蛋白胨10g，酵母粉5g，氯化钠10g，水1L，121℃灭菌20min；
小白链霉菌在放线菌发酵培养基中28℃170rpm振荡培养24h获得，菌浓度依据菌液OD600进行调节，得到目标菌浓度的菌液，其中，放线菌发酵培养基为酵母浸膏2g，葡萄糖10g，黄豆粉15g，淀粉20g，蛋白胨3g，酵母膏2g，氯化钠5g，水合硫酸镁0.5g，碳酸钙3g，水1L，121℃灭菌20min；
阿斯青霉菌在产孢培养基上28℃静置培养8d，然后加入无菌水并过滤得到，菌浓度依据菌液OD600进行调节，得到目标菌浓度的菌液，其中，产孢培养基为蛋白胨5g，秸秆粉10g，酵母粉2g，尿素0.3g，水1L，琼脂2g，121℃灭菌20min。将获得的菌液以及孢子悬液接种到麦麸中，28℃-35℃发酵5-7d，得到复合菌剂。
下述实施例中，在制备复合菌剂时，通过将各种菌的菌浓度调整到相同浓度、相同体积后进行接种到麦麸中，使复合菌剂的有效菌总量为6×108CFU/g。
实施例1-15秸秆腐熟剂的制备和使用。
将配方量的下述组分混合搅拌均匀制备得到秸秆腐熟剂，其中：菌剂16.6重量份(按照表1的菌种种类和配比)、表面活性剂0.3重量份、吸附剂48.5重量份(沸石粉和玉米秸秆生物质炭按重量比1：3混和)、营养物质34.6重量份(由豆粕、糖蜜、硫酸镁、硫酸铵按重量比2000：2000：1：10混合)。将上述秸秆腐熟剂与30℃温水按1：19质量比混合，静置2小时后，将秸秆腐熟剂水溶液按1:150质量比均匀撒入秸秆堆肥中。将上述制备得到的秸秆腐熟剂与30℃温水按1：19质量比混合，静置2小时后，将秸秆腐熟剂水溶液按1:150质量比均匀撒入秸秆堆肥中。
其中，表格中的菌种均按照相同浓度相同体积进行复配，使混合后的菌液在接种到麦麸中前，总有效菌浓度为6×108CFU/g。
表1
Figure BDA0003899712580000041
Figure BDA0003899712580000051
对比例
市面售秸秆有机肥腐熟剂(好旺农品牌秸秆发酵剂，该产品由乳酸菌、酵母菌、粪肠球菌等复合益生菌组成)，用量和使用方法按产品说明书。
试验结果
秸秆堆肥试验平均环境温度约12℃。水稻秸秆粉碎后与猪粪混合，逐层撒入腐熟剂水溶液，加水混匀，含水量为60％。每个堆体约6吨重，堆体宽2.5m，高约1.2m，每个堆体共加入2kg秸秆腐熟剂。每个处理重复3次。发酵3周后，秸秆均已发黑变软，分别从堆体上、中、下部取样测定秸秆降解率、堆肥含水率。
其中：
秸秆降解率＝(M0-M1)/M0×100％
M0为对堆肥前秸秆干重，M1为堆肥后秸秆剩余物干重。
堆肥含水量＝(W0-W1)/W0×100％
W0为堆肥后的秸秆湿量，W1为堆肥后秸秆干重。
结果如下表1所示：
表2
Figure BDA0003899712580000052
Figure BDA0003899712580000061
由上表可知，与清水相比较，对比例和各实施例均能提高秸秆的降解率，但实施例4、7、8、9、10、11、12、13、14、15降解率均高于对比例，其中实施例14和15秸秆降解效果最佳。除实施例4外，各实施例含水率均高于清水和对比例，其中实施例13和15含水率最高。与清水相比，各实施例和对比率均能明显降低含水率标准差，实施例11和15含水量标准偏差最低，说明实施例堆体水分均匀性更高。综上，实施例15在降解率、含水率和堆体水分均匀性方面均表现最好。
上面结合实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种提高有机肥堆体水分均匀性的秸秆腐熟剂，其特征在于，包含以下重量份的组分：复合菌剂10-20份、表面活性剂0.1-0.4份、吸附剂40-66份和营养物质25-40份；其中，所述复合菌剂包含枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、小白链霉菌、阿斯青霉菌和载体。
2.根据权利要求1所述的秸秆腐熟剂，其特征在于，所述复合菌剂的有效菌总量≥6×108 CFU/g。
3.根据权利要求1所述的秸秆腐熟剂，其特征在于，所述复合菌剂的载体为麦麸。
4.根据权利要求1所述的秸秆腐熟剂，其特征在于，所述复合菌剂含枯草芽孢杆菌的保藏编号为CCTCC NO:M 2016264，解淀粉芽孢杆菌的菌种保藏编号为CCTCC NO:M 2016266，小白链霉菌的菌种保藏编号为CCTCC No. M2011043，阿斯青霉菌的菌种保藏编号为CGMCCNo .17198。
5.根据权利要求1-3任一项所述的秸秆腐熟剂，其特征在于，所述复合菌剂通过如下方法制备得到：将解淀粉芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌在LB培养基振荡培养，小白链霉菌在放线菌发酵培养基中振荡培养，阿斯青霉菌在产孢培养基上静置培养，然后将得到的菌液和孢子悬液分别加入无菌水并过滤，将获得的菌液以及孢子悬液接种到载体中发酵得到。
6.根据权利要求1所述的秸秆腐熟剂，其特征在于，所述表面活性剂为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯；所述吸附剂由沸石粉和生物质炭按重量比1：1-5混合而成。
7.根据权利要求1所述的秸秆腐熟剂，其特征在于，所述营养物质由豆粕、糖蜜、硫酸镁、硫酸铵按重量比2500-7500：2500-10000：1-5：10-50混合而成。
8.权利要求1-7任意一项所述的秸秆腐熟剂的制备方法，其特征在于，将配方量的复合菌剂、表面活性剂、吸附剂和营养物质混合搅拌均匀制备得到。
9.权利要求1-7任意一项所述的秸秆腐熟剂的使用方法，其特征在于，将所述秸秆腐熟剂与28℃-35℃温水按1：18-25质量比混合得到秸秆腐熟剂水溶液，静置1.5-3小时后，将秸秆腐熟剂水溶液均匀撒入秸秆堆肥中。
10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，将秸秆腐熟剂水溶液按1:120-180质量比均匀撒入秸秆堆肥中。
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