CN116143564A - 一种微生物缓释有机肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物质发酵有机肥技术领域，具体涉及一种微生物缓释有机肥及其制备方法，所述微生物缓释有机肥，以生物质发酵有机肥和羟基磷灰石复合物为原料获得；所述生物质发酵有机肥采用食用菌菌渣、植物秸秆经微生物发酵得到；所述生物质发酵有机肥和羟基磷灰石复合物的质量比为1：10～40；本发明微生物缓释有机肥，在制备过程中，将粉碎后的食用菌菌渣、秸秆混合、微生物发酵，得到生物质发酵有机肥；对所述生物质发酵有机肥通过羟基磷灰石复合物的降解缓慢释放，将生物质发酵有机肥将通过羟基磷灰石复合物的降解缓慢释放，满足作物对营养成分长效持久的需求，同时稀释土壤，起到良好的抗病虫害的作用。
Description
技术领域
本发明涉及生物质发酵有机肥技术领域，具体涉及一种微生物缓释有机肥及其制备方法。
背景技术
化肥在现代农业的增产增效中起着十分重要的作用，随着化肥的广泛使用，在支持作物生长、增加收成的同时，也破坏了土壤中微生物生存的环境，给土壤造成不可逆的损伤。而且长期使用过量化肥会加速土壤酸化、营养物质溶解，直接影响农业生产成本以及作物的质量和品质。同时，化学肥料会在土壤中积聚，导致土壤的PH和肥力发生变化，甚至杀死农作物。为改善传统化肥带来的不足，高效、环保的环境友好型肥料成为现代农业的迫切需求，而生物质发酵有机肥正契合了这一需求。
现有技术中，生物质发酵有机肥是指由特定微生物或其他经过鉴定的两种以上互不拮抗的微生物对有机物料中的营养物质进行分解获得，使有机物料中的养分得到充分释放，为植物提供充分的营养物质，同时生物质发酵有机肥能够疏松土壤，改变土壤的团粒结构，提高土壤蓄水保肥的能力，活化土壤中的难溶的磷、钾化合物，供作物充分吸收；然而，单纯的生物质发酵有机肥仍然存在营养物质流失过快、储存周期短、易出现烧苗等现象，因此养分易被淋洗、挥发，造成肥力的浪费，在植物生长后期，常常需要二次补肥料，从而再次消耗人力、物力。
因此生物质发酵有机肥的缓慢释放成为目前有机肥研究和应用的重点，需要研发一种契合作物生长规律、缓慢释放养分的生物质发酵有机肥。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种微生物缓释有机肥及制备方法。
本发明提供了一种微生物缓释有机肥，其特征在于，以生物质发酵有机肥和羟基磷灰石复合物为原料获得；
所述生物质发酵有机肥采用食用菌菌渣、植物秸秆经微生物发酵得到；
所述生物质发酵有机肥和羟基磷灰石复合物的质量比为1：10～40。
进一步，所述微生物发酵在微生物菌粉和/高温发酵菌剂的作用下进行；
所述微生物菌粉中包括木霉菌株A-8和功能菌；
所述功能菌选自李氏木霉菌、解淀粉芽孢杆菌中的至少一种；
所述食用菌菌渣选自黑木耳、香菇、平菇中至少两种的组合；
所述植物秸秆选自玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆中的至少一种。
进一步，所述微生物菌粉中，所述木霉菌株A-8与所述功能菌的质量比为1～5：1。
进一步，按照质量份数计，所述食用菌菌渣、所述植物秸秆与所述微生物菌粉、所述高温发酵菌剂的用量关系为：
食用菌菌渣20～30份、秸秆10～20份、微生物菌粉0.3～1份、高温发酵菌剂0.07～0.24份；
优选地，食用菌菌渣选自质量比为1：1的黑木耳和香菇或质量比为1：1的香菇和平菇。
进一步，所述高温发酵菌剂由干蚕沙78～82份，花生饼粕2-3份，糠麸1～2份，淀粉6～7份，糖蜜1～2份，磷酸二氢钙3～4份，尿素1份灭菌后，与胶质芽孢杆菌0.04～0.05份，地衣芽孢杆菌0.03～0.04份，泾阳链霉菌乳清粉0.03～0.04份，棕色固氮菌0.02～0.03份，曲霉孢子粉0.06～0.07份，嗜热球菌0.02～0.03份，粪肠球菌0.02～0.03份，抗菌肽0.04～0.05份混合发酵而成；
所述发酵温度为50℃～60℃，发酵时间为12～14小时；
所述木霉菌株A-8为通过紫外线辐照和等离子体技术诱变筛选得到的高产纤维素酶的木霉菌株A-8。
一种微生物缓释有机肥的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤1、将粉碎后的食用菌菌渣、秸秆混合、微生物发酵，得到生物质发酵有机肥；
步骤2、对所述生物质发酵有机肥采用羟基磷灰石复合物进行缓释处理，得到所述微生物缓释有机肥。
进一步，所述步骤1包括：
步骤1.1将食用菌菌渣和秸秆的混合后加入高温发酵菌剂进行发酵，发酵过程中，待混合物堆体温度上升后，翻拌降温，然后再发酵，获得发酵腐熟物肥堆；
步骤1.2向所述发酵腐熟物肥堆中加入木霉菌株A-8和功能菌进行发酵，得到生物质发酵有机肥；
优选的，所述食用菌菌渣、秸秆粉碎后过200～500目筛；
所述功能菌为李氏木霉菌和解淀粉芽孢杆菌按重量比为1～5：1混合的混合物；
所述发酵过程中，待所述混合物堆体温度达到50℃～60℃后进行翻拌降温；
所述发酵腐熟物肥堆的发酵过程中，将所述发酵腐熟物肥堆摊平发酵，摊平厚度为25～30公分。
进一步，所述木霉菌株A-8通过紫外线辐照和等离子体技术诱变筛选得到，筛选方法包括：
步骤a：获取木霉菌A-8初始菌体的孢子悬液，记为初始孢子悬液；
步骤b：将所述孢子悬液涂布于刚果红培养基上，在紫外线辐照下，得到正突变菌株；
步骤c：对所述正突变菌株进行筛选，筛选出酶活最高的菌株，然后将该菌株制备成孢子悬液，记为突变孢子悬液；
步骤d：对所述突变孢子悬液进行等离子体诱变，筛选出酶活最高的菌株，得到高产纤维素酶的木霉菌株A-8；
优选的，所述初始孢子悬液和所述突变孢子悬液中孢子浓度控制在107个/mL～108个/mL；
紫外线功率为15W-17W，辐照距离25cm-28cm,辐照时间4min-6min，等离子体诱变在常压室温技术诱变400s-500s。
进一步，所述步骤2包括：
步骤2.1：将磷酸二氢铵溶液和所述微生物有机肥混合后搅拌得到混合物；
步骤2.2：向步骤2.1中混合物加入氯化钙溶液得到具有缓释效果的微生物缓释有机肥；
优选的，按照质量份数计，4～9份浓度为5％～9％的磷酸二氢铵溶液，3～8份浓度为3％～7％的氯化钙溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明微生物缓释有机肥，在制备过程中，本发明微生物缓释有机肥，在制备过程中，将粉碎后的食用菌菌渣、秸秆混合、微生物发酵，得到生物质发酵有机肥；对所述生物质发酵有机肥通过羟基磷灰石复合物的降解缓慢释放，将生物质发酵有机肥将通过羟基磷灰石复合物的降解缓慢释放，契合作物生长规律、缓慢释放养分，满足作物对营养成分长效持久的需求，同时稀释土壤，起到良好的抗病虫害的作用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
所述微生物缓释有机肥的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将食用菌菌渣20份和秸秆10份粉碎后过200目筛，得到均匀的混合物；
其中，所述食用菌菌渣为质量比为北方采用黑木耳：香菇＝1：1和南方采用平菇：香菇＝1：1；
所述秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆中的一种或几种；
步骤1.1：向步骤1得到的混合物中加入高温发酵菌0.02份，数次翻堆使菌群在混合物中分布均匀后进行发酵，混合物堆体温度达到50℃以后翻拌对混合物堆体降温，发酵9天后获得发酵腐熟物肥堆；
高温发酵菌的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.1.1：将干蚕沙78份，花生饼粕2份，糠麸1份，淀粉6份，糖蜜1份，磷酸二氢钙3份，尿素1份灭菌后加入发酵罐，之后与胶质芽孢杆菌0.04份，地衣芽孢杆菌0.03份，泾阳链霉菌乳清粉0.03份，棕色固氮菌0.02份，曲霉孢子粉0.06份，嗜热球菌0.02份，粪肠球菌0.02份，抗菌肽0.04份混合；
步骤1.1.2：向发酵罐中加入原料后先通入无菌加热空气升温至50℃后停止加热,
步骤1.1.3：持续发酵12小时完成发酵获得高温发酵菌；
步骤1.2：将步骤1.1中得到的发酵腐熟物肥堆中加入经过紫外线(UV)辐照和等离子体(ARTP)诱变筛选的木霉菌株A-8与功能菌菌粉混合得到高效分解食用菌渣和秸秆的菌种，数次翻堆使菌群分布均匀，然后摊成25～30公分厚度的堆体并盖膜发酵7天得到生物质发酵有机肥；
其中，微生物菌粉0.3份，所述微生物菌粉中包括木霉菌株A-8和功能菌，所述功能菌为李氏木霉菌和解淀粉芽孢杆菌按重量比为1∶1混合的混合物，微生物菌粉为李氏木霉菌：解淀粉芽孢杆菌：木霉菌A-8按重量比1：1：2混合的混合物；
紫外线(UV)辐照和等离子体(ARTP)诱变筛选获得木霉菌A-8方法，具体包括以下步骤：
步骤a：先将木霉菌A-8制备成孢子悬液，在30℃条件下，PDA培养基中斜面培养菌株5d产孢子，用1％Tween80洗下墨绿色孢子收集；将收集的孢子在振荡器上以1200r/min振荡5min,用脱脂棉过滤获得孢子悬液；采用血球计数板将孢子浓度控制在107个/mL；
步骤b：再将获得孢子悬液涂布于刚果红培养基上，在紫外线下以功率为15W，辐照距离25cm，辐照时间4min得到正突变菌株，
步骤c:对正突变菌株进行发酵，发酵后筛选出酶活最高的菌株，然后将该菌株制备成孢子悬液；
步骤d：然后所述孢子悬液经常压室温等离子体诱变育种仪诱变400s，之后将正突变菌株以酶活为依据，木霉菌能够释放降解纤维素的酶，从而降解刚果红培养基产生透明圈，可根据透明圈直径的大小判断酶活的高低，筛选出高产纤维素酶的木霉菌A-8；
步骤2：将步骤1.2中得到的生物质发酵有机肥，利用一步合成法制备羟基磷灰石复合物，对所述生物质发酵有机肥采用羟基磷灰石复合物进行缓释处理，得到所述微生物缓释有机肥；
其中，所述羟基磷灰石复合物中的钙盐和磷酸盐的Ca/P质量比为1.67；
生物质发酵有机肥的制备方法，包括以下步骤：
步骤2.1：将4份浓度为5％的磷酸二氢铵溶液和25mg的有机肥混合后搅拌均匀，得到混合物；
步骤2.2：向步骤2.1得到的混合物中滴入3份浓度为3％的氯化钙溶液，缓慢搅拌2小时得到的反应液，将反应液于室温下10000rpm/min离心15分钟，离心后沉淀在室温下干燥48小时，可得羟基磷灰石复合物，将羟基磷灰石复合物保存在4℃，得到具有缓释效果的微生物缓释有机肥。
实施例2
一种微生物缓释有机肥，其特征在于，包括以下质量份数的原料：食用菌菌渣25份、秸秆15份、微生物菌粉0.6份、高温发酵菌0.15份、6份浓度为7％的磷酸二氢铵溶液6份浓度为5％的氯化钙溶液；
照上述微生物缓释肥制作方法获得微生物缓释有机肥；
实施例3
一种微生物缓释有机肥，其特征在于，包括以下质量份数的原料：食用菌菌渣30份、秸秆20份、微生物菌粉0.9份、高温发酵菌0.24份、9份浓度为9％的磷酸二氢铵溶液、8份浓度为7％的氯化钙溶液；
照上述微生物缓释肥制作方法获得微生物缓释有机肥；
测试：
对照组为实施例1；
对比例1：不使用经过UV辐照和ARTP诱变筛选的菌种，其余条件与实施例1相同；
对比例2：不使用经过HAP缓释技术加工，其余条件与实施例1相同；
对比例3：不施肥；
对同一亩地均分成六块，同时期种植同种玉米，第一到第三块施加实施例1到实施例3中得到的微生物缓释有机肥，第四块地施加对比例1中制备得到的有机肥，第五块地施加对比例2中制备得到的有机肥，第六块地不施加肥料。为对比例2，检查玉米的平均亩产量，病虫害情况，土壤氮磷钾含量变化，得到的结果如表1：
表1使用不同实施例的玉米地亩产量及发病率的比较
为了进一步展现微生物缓释有机肥的普适性，在其他条件均相同的条件下种植大白菜，检查大白菜的平均亩产量，病虫害情况，土壤的氮磷钾含量变化，得到的结果如表2：
表2使用不同实施例的大白菜地亩产量及发病率的比较
为了便于展现本发明的缓释肥料，选取与上一亩地面积、土壤质量相同的地进行实验。
将一亩地均分为六块，选取四块地同时期种植玉米，对第一块地不施肥，第二块地施加化肥，第三块地施加普通有机肥，第四块地施加微生物缓释有机肥，检查玉米的平均亩产量，病虫害情况，土壤氮磷钾含量变化情况，得到的结果如表3：
表3施加不同肥料的玉米平均亩产量及发病率的比较
在其他条件相同的情况下，种植大白菜，检验大白菜的平均亩产量，病虫害情况，土壤的氮磷钾含量变化，得到的结果如表4：
肥料用量为80公斤/亩，其试验结果如下表所示，其中：发病率(％)＝(发病总株数÷调查总株数)100％；调查总株数按每亩均分十个区域，每个区域随机取样50株。
表4施加不同肥料大白菜平均亩产量及发病率的比较
化肥来自市面上常见的史丹利复合肥料19～19～19；普通有机肥来自根力多生物有机肥呱呱酵；微生物缓释有机肥来自本专利中发明的有机肥；
由表1所示，本发明方法所制备的微生物缓释有机肥，对玉米植株的生长能提供较大肥力，而且相较于不施加有机肥，平均亩产量大幅提升且发病率降低，说明本发明制备的微生物缓释有机肥有促进植物生长，降低发病率的作用，从而使农作物增产。除此之外，相比于采用未经过筛选的菌种以及不进行羟基磷灰石缓释处理，平均亩产量都大幅提高，且发病率显著降低。
由表3可得，相对于不施加任何肥料，施加化肥、普通有机肥、微生物缓释有机肥可分别使平均亩产量提高7.6％、10.7％、12.8％，同时可在一定范围内降低发病率。
由表2、表4可知，本发明的微生物缓释有机肥对大白菜的生长具有促进作用，相对于不施加有机肥，大白菜的平均亩产量大幅提升且同时降低发病率、提高土壤的氮磷钾含量；
本发明中通过生物质发酵有机肥中加入羟基磷灰石降解而缓慢释放，具体实施例如下表5：
肥料用量为80公斤/亩；
表5微生物缓释有机肥在土壤中缓释效果
| 时间(天) | 累计释放率(％) |
| 1 | 9.7 |
| 5 | 17.9 |
| 10 | 25.6 |
| 15 | 32.3 |
| 20 | 40.6 |
| 25 | 48.7 |
| 30 | 52.3 |
| 35 | 60.9 |
| 40 | 66.8 |
| 45 | 75.1 |
| 50 | 81.3 |
| 55 | 85.2 |
| 60 | 93.7 |
本发明采取的紫外线(UV)辐照和等离子体(ARTP)诱变筛选的木霉菌A-8与李氏木霉菌和解淀粉芽孢杆菌复合作用，加快了降解食用菌渣和秸秆的速率，使生物质发酵有机肥的生产周期大大降低，有利于实现规模化生产；
值得说明的是，本发明与现有技术相比，将生物质发酵有机肥将通过羟基磷灰石复合物的降解缓慢释放，契合作物生长规律，即能够满足作物的生长需求，也避免了养料的浪费，除此之外，羟基磷灰石也可在发挥完作用之后逐步降解，又能为植物提供磷酸根离子和钙离子。
本发明微生物缓释有机肥以食用菌菌渣以及作物秸秆为原料，实现了农业废弃物的充分利用，减少了资源的浪费，有利于促进作物的生长增产，对减少作物发病率方面有较好的效果；本发明制备的微生物缓释有机肥相较于传统的化肥，安全、环保，有利于减少作物种植的成本以及减少对环境的影响，极大地促进了农业的可持续发展。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (9)
1.一种微生物缓释有机肥，其特征在于，以生物质发酵有机肥和羟基磷灰石复合物为原料获得；
所述生物质发酵有机肥采用食用菌菌渣、植物秸秆经微生物发酵得到；
所述生物质发酵有机肥和羟基磷灰石复合物的质量比为1：10～40。
2.根据权利要求1所述微生物缓释有机肥，其特征在于，所述微生物发酵在微生物菌粉和/高温发酵菌剂的作用下进行；
所述微生物菌粉中包括木霉菌株A-8和功能菌；
所述功能菌选自李氏木霉菌、解淀粉芽孢杆菌中的至少一种；
所述食用菌菌渣选自黑木耳、香菇、平菇中至少两种的组合；
所述植物秸秆选自玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆中的至少一种。
3.根据权利要求2所述微生物缓释有机肥，其特征在于，所述微生物菌粉中，所述木霉菌株A-8与所述功能菌的质量比为1～5：1。
4.根据权利要求2所述微生物缓释有机肥，其特征在于，按照质量份数计，所述食用菌菌渣、所述植物秸秆与所述微生物菌粉、所述高温发酵菌剂的用量关系为：
食用菌菌渣20～30份、秸秆10～20份、微生物菌粉0.3～1份、高温发酵菌剂0.07～0.24份；
优选地，食用菌菌渣选自质量比为1：1的黑木耳和香菇或质量比为1：1的香菇和平菇。
5.根据权利要求2所述微生物缓释有机肥，其特征在于，所述高温发酵菌剂由干蚕沙78～82份，花生饼粕2-3份，糠麸1～2份，淀粉6～7份，糖蜜1～2份，磷酸二氢钙3～4份，尿素1～2份灭菌后，与胶质芽孢杆菌0.04～0.05份，地衣芽孢杆菌0.03～0.04份，泾阳链霉菌乳清粉0.03～0.04份，棕色固氮菌0.02～0.03份，曲霉孢子粉0.06～0.07份，嗜热球菌0.02～0.03份，粪肠球菌0.02～0.03份，抗菌肽0.04～0.05份混合发酵而成；
所述发酵温度为50℃～60℃，发酵时间为12～14小时；
所述木霉菌株A-8为通过紫外线辐照和等离子体技术诱变筛选得到的高产纤维素酶的木霉菌株A-8。
6.权利要求1～5任一项所述的微生物缓释有机肥的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
步骤1、将粉碎后的食用菌菌渣、秸秆混合、微生物发酵，得到生物质发酵有机肥；
步骤2、对所述生物质发酵有机肥采用羟基磷灰石复合物进行缓释处理，得到所述微生物缓释有机肥。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括：
步骤1.1将食用菌菌渣和秸秆的混合后得到混合物，向混合物中加入高温发酵菌剂进行发酵，发酵过程中，待混合物堆体温度上升后，翻拌降温，然后再发酵，获得发酵腐熟物肥堆；
步骤1.2向所述发酵腐熟物肥堆中加入木霉菌株A-8和功能菌进行发酵，得到生物质发酵有机肥；
优选的，所述食用菌菌渣、秸秆粉碎后过200～500目筛；
所述功能菌为李氏木霉菌和解淀粉芽孢杆菌按重量比为1～5：1混合的混合物；
所述发酵过程中，待所述混合物堆体温度达到50℃～60℃后进行翻拌降温；
所述发酵腐熟物肥堆的发酵过程中，将所述发酵腐熟物肥堆摊平发酵，摊平厚度为25～30公分。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述木霉菌株A-8通过紫外线辐照和等离子体技术诱变筛选得到，筛选方法包括：
步骤a：获取木霉菌A-8初始菌体的孢子悬液，记为初始孢子悬液；
步骤b：将所述孢子悬液涂布于刚果红培养基上，在紫外线辐照下，得到正突变菌株；
步骤c：对所述正突变菌株进行筛选，筛选出酶活最高的菌株，然后将该菌株制备成孢子悬液，记为突变孢子悬液；
步骤d：对所述突变孢子悬液进行等离子体诱变，筛选出酶活最高的菌株，得到高产纤维素酶的木霉菌株A-8；
优选的，所述初始孢子悬液和所述突变孢子悬液中孢子浓度控制在107个/mL～108个/mL；
紫外线功率为15W-17W，辐照距离25cm-28cm,辐照时间4min-6min，等离子体诱变在常压室温技术诱变400s-500s。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
所述步骤2包括：
步骤2.1：将磷酸二氢铵溶液和所述微生物有机肥混合后搅拌得到混合物；
步骤2.2：向步骤2.1中混合物加入氯化钙溶液得到具有缓释效果的微生物缓释有机肥；
优选的，按照质量份数计，4～9份浓度为5％～9％的磷酸二氢铵溶液，3～8份浓度为3％～7％的氯化钙溶液。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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