CN103725631A - 一种秸秆腐熟剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种秸秆腐熟剂，包括如下活性组分：枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）、米曲霉（Aspergillus niger）、里氏木霉（Trichoderma viride）、白腐菌（Phanerochaete chrysosporium）、嗜热脂肪地芽孢杆菌（Geobacillus stearothermophilus），在所述秸秆腐熟剂中总有效活菌数为1～2×10⁸个/mL。采用本发明的秸秆腐熟剂能快速降解秸秆制备肥料，比正常堆腐发酵时间至少提前15天。本发明制备的秸秆有机肥料用作基肥，土壤中碱解氮、速效磷、钾和有机质含量均比直接使用秸秆和未施用肥料的土壤含量高，并且土壤脲酶活性和纤维素酶活性也均比直接使用秸秆和未施用肥料的土壤显著提高。

Description

一种秸秆腐熟剂

技术领域

本发明涉及一种腐熟剂，尤其是涉及一种降解秸秆的腐熟剂及其制备方法。

背景技术

农作物秸秆是一种庞大的资源，具有数量大、种类多、分布广的特点。据统计，我国秸秆年产量约在7亿吨左右，但秸秆利用效率极低，大部分秸秆被肆意焚烧、废置，造成严重的环境污染与资源浪费。目前秸秆在农业上的利用方式多为直接还田，但由于寒地土壤秸秆还田分解速度慢和导致土壤温度降低，影响作物生长，所以导致秸秆还田的比例一直比较低。通过堆肥实现秸秆还田无疑是解决这些问题的最佳途径。通过堆制可杀灭废物中的病菌和草种、减小堆存的体积和重量、有利于贮存和施用。不仅可解决规模化养殖厂和燃烧秸秆产生的环境污染问题，而且对发展有机肥、保持和提高土壤肥力，促进农业可持续发展具有重要意义。

秸秆堆肥作为一种固体废物减量化、资源化的有效途径，其腐熟过程是在微生物群落结构演替的动态过程中进行的。但自然堆肥所需时间比较长，且秸秆利用率较低，因此急需研制一种高效的微生物复合菌剂来提高秸秆的腐熟速度及腐熟率。

发明内容

鉴于上述存在的问题，本发明提供一种采用多种菌种制备的秸秆腐熟剂，以及利用该秸秆腐熟剂腐熟农作物秸秆后，制备成高效的生物有机肥，从而改变目前秸秆大量废置的现状。本发明的秸秆腐熟剂充分利用菌种的生理活动，产生纤维素、半纤维素、以及木质素酶等生物酶，加快秸秆的腐熟进程，制备得到的秸秆有机肥料，施入农田中，改善土壤性状，提高农作物产量和品质。

本发明的技术方案为如下:

一种秸秆腐熟剂，该秸秆腐熟剂的活性组分包括：枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）CICC10088、米曲霉（Aspergillus niger）CICC2436、里氏木霉（Trichodermaviride）ACCC30449、白腐菌（Phanerochaete chrysosporium）ACCC30414、嗜热脂肪地芽孢杆菌（Geobacillus stearothermophilus）CICC10208；所述秸秆腐熟剂中总有效活菌数为1～2×10⁸个/mL。

在本发明的技术方案中，所述总有效活菌数中枯草芽孢杆菌有效活菌数占15～20%、米曲霉有效活菌数占15～20%、里氏木霉有效活菌数占30～40%、白腐菌有效活菌数占10～15%、嗜热脂肪地芽孢杆菌有效活菌数占10～20%。

本发明还提供所述秸秆腐熟剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）菌种活化：将权利要求1所述的各菌种接种于各菌种对应的斜面培养基上培养；其中枯草芽孢杆菌在28～32℃、培养1～3天；米曲霉在25℃、培养4～7天；里氏木霉在25～28℃、培养4～7天；白腐菌25～28℃、培养4～7天；嗜热脂肪地芽孢杆菌在60℃、培养1～3天；

（2）一级菌种培养：将步骤（1）活化的各菌种分别接种于各菌种对应的液体培养基中，摇床振荡培养至各菌种培养液中菌种有效活菌数分别为1～2×10⁸个/mL；

（3）二级发酵：将步骤（2）各菌种培养液按接种量5%分别接种于菌株发酵培养基中，摇床振荡培养至各菌种发酵培养液中菌种有效活菌数分别为1～2×10⁸个/mL，收集发酵培养液，分别得各菌种发酵液；

（4）将步骤（3）制得的各菌种发酵液混合均匀，得混合菌液；在混合菌液中枯草芽孢杆菌发酵培养液占15～20wt%、米曲霉发酵培养液占15～20wt%、里氏木霉发酵培养液占30～40wt%、白腐菌发酵培养液占10～15wt%、嗜热脂肪地芽孢杆菌发酵培养液占10～20wt%；

（5）三级发酵：将混合菌液按接种量1～5%接种于复合菌剂培养基中，在28～30℃下培养4～7天，使发酵液中有效活菌数达到1～2×10⁸个/mL，得秸秆腐熟剂。

在上述制备方法中，所述菌株发酵培养基和复合菌剂培养基为***的稻草13.4g/L、蛋白胨11g/L、硫酸铵13g/L、葡萄糖6g/L、磷酸二氢钾10.5g/L、蒸馏水定容至1L。

在上述制备方法中，在步骤（1）所述的各菌种对应的斜面培养基以及在步骤（2）所述的各菌种对应的液体培养基为本领域的技术人员在活化或培养所述各菌种时通常使用的培养基，在本发明中不做特别的限定。

本发明的另一方面，本发明还提供本发明所述秸秆腐熟剂在制备有机肥料中的应用。在具体实施方式中，所述秸秆腐熟剂按2‰～5‰比例接入农作物秸秆中，在室外自然温度堆肥的条件下，发酵25～35天，即可制成秸秆有机肥料。

本发明的有益效果是：本发明的秸秆腐熟剂，菌种组配是一种新的菌群组配，充分利用菌种的生理活动，产生纤维素、半纤维素、以及木质素酶等生物酶，加快秸秆的腐熟进程，从而制备生物有机肥料。采用本发明的秸秆腐熟剂能快速降解秸秆制备肥料，比正常堆腐发酵时间至少提前15天。本发明制备的秸秆有机肥料用作基肥，土壤中碱解氮、速效磷、钾和有机质含量均比直接使用秸秆和未施用肥料的土壤含量高，并且土壤脲酶活性和纤维素酶活性也均比直接使用秸秆和未施用肥料的土壤显著提高。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂、材料以及菌种，如无特殊说明，均可从商业途径获得，或可以常规方法制备。

本发明采用枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CICC10088、米曲霉（Aspergillusniger）CICC2436、里氏木霉（Trichoderma viride）ACCC30449、白腐菌（Phanerochaete chrysosporium）ACCC30414、嗜热脂肪地芽孢杆菌（Geobacillusstearothermophilus）CICC10208作为制备菌种，制备农作物秸秆腐熟剂，从而制备高效的生物有机肥。

本发明所述秸秆腐熟剂，按如下方法制备：

（1）菌种活化：将本发明所述的各菌种接种于各菌种对应的斜面培养基上培养；其中枯草芽孢杆菌30℃，培养时间为2天；米曲霉培养温度25℃，培养时间为4天；里氏木霉培养温度28℃，培养时间为6天；白腐菌培养温度28℃，培养时间为5天；嗜热脂肪地芽孢杆菌培养温度60℃，培养时间为2天；

（2）一级菌种培养：将步骤（1）活化的各菌种分别接种于各菌种对应的液体培养基中，摇床振荡培养，直至各菌种培养液中菌种有效活菌数分别为10⁸个/ml；

（3）二级发酵：将步骤（2）各菌种培养液按接种量5%分别接种于菌株发酵培养基中，摇床振荡培养，直至各菌种发酵培养液中菌种有效活菌数分别为10⁸个/mL，收集发酵培养液，分别得各菌种发酵液；

（4）将步骤（3）制得的各菌种发酵液混合均匀，得混合菌液；在混合菌液中枯草芽孢杆菌发酵培养液占15～20wt%、米曲霉发酵培养液占15～20wt%，里氏木霉发酵培养液占30～40wt%、白腐菌发酵培养液占10～15wt%、嗜热脂肪地芽孢杆菌发酵培养液占10～20wt%；

（5）三级发酵：将混合菌液按接种量1～5%接种于复合菌剂培养基中，在28～30℃下培养4～7天，使发酵液中有效活菌数达到1～2×10⁸个/mL，得秸秆腐熟剂。

上述制备方法中：步骤（1）所述的各菌种的斜面培养基如下：

枯草芽孢杆菌斜面培养基配方：牛肉浸液1.0L，蛋白胨10g，NaCl5.0g，琼脂20.0-20.5g，PH7.2-7.4，牛肉浸液的制备：瘦牛肉洗净，切碎，称取550g浸泡于1375ml水中，浸泡一夜，过滤，过滤分装后0.6kgf/cm240min备用。

米曲霉斜面培养基配方：5⁰Be麦芽汁1.0L，琼脂15.0g，自然PH。

里氏木霉斜面培养基配方：PDA培养基：取去皮的马铃薯200克,切成小块，加蒸馏水1000毫升煮沸30分钟滤去马铃薯块,将滤液加蒸馏水补足至1000毫升，加葡萄糖20克，琼脂15克，溶化后分装，15磅灭菌30分钟。自然PH。

白腐菌斜面培养基配方：PDA培养基：取去皮的马铃薯200克,切成小块，加水1000毫升煮沸30分钟滤去马铃薯块,将滤液补足至1000毫升，加葡萄糖20克，琼脂15克，溶化后分装，15磅灭菌30分钟。自然PH。

嗜热脂肪地芽孢杆菌斜面培养基配方：蛋白胨5.0g，牛肉浸取物3.0g，NaCl5.0g，琼脂15.0g，蒸馏水定容至1.0L，PH7.0。

上述制备方法中，步骤（2）所述的各菌种液体培养基如下：

枯草芽孢杆菌采用的液体培养基配方为：牛肉浸液1.0L，蛋白胨10g，NaCl5.0g，PH7.2-7.4，牛肉浸液的制备：瘦牛肉洗净，切碎，称取550g浸泡于1375ml水中，浸泡一夜，过滤，过滤分装后0.6kgf/cm240min，备用。

米曲霉采用的液体培养基配方为：5⁰Be麦芽汁1.0L，自然PH。

里氏木霉采用的液体培养基配方为：PDA培养基，取去皮的马铃薯200克,切成小块，加蒸馏水1000毫升煮沸30分钟滤去马铃薯块，将滤液贾蒸馏水补足至1000毫升，加葡萄糖20克，溶化后分装，15磅灭菌30分钟。自然PH。

白腐菌的液体培养基配方为：PDA培养基，取去皮的马铃薯200克，切成小块，加水1000毫升煮沸30分钟滤去马铃薯块，将滤液补足至1000毫升，加葡萄糖20克，溶化后分装，15磅灭菌30分钟。自然PH。

嗜热脂肪地芽孢杆菌采用的液体培养基配方为：蛋白胨5.0g，牛肉浸取物3.0g，NaCl5.0g，蒸馏水1.0L，PH7.0。

上述制备方法中，步骤（3）所述菌株发酵培养基配方为：***的稻草13.4g/L，蛋白胨11g/L，硫酸铵13g/L，葡萄糖6g/L，磷酸二氢钾10.5g/L，加蒸馏水定容至1L。

上述制备方法中，步骤（5）所述的复合菌剂培养基配方为：***的稻草13.4g/L，蛋白胨11g/L，硫酸铵13g/L，葡萄糖6g/L，磷酸二氢钾10.5g/L，加蒸馏水定容至1L。

按照上述制备方法得到的秸秆腐熟剂，总有效菌数达到10⁸个/mL以上。

实施例1降解秸秆制备肥料

（一）秸秆腐熟剂的制备

在上述的秸秆腐熟剂的制备方法中，按照步骤（1）-（2）的方法得到各菌种培养液，将各菌种培养液按质量比5%，接种于300ml菌株发酵培养基中，按如下方法培养，分别得到试剂A、试剂B、试剂C、试剂D、试剂E。

枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CICC10088，在菌株发酵培养基中28℃，200r/min摇床振荡培养3d，收集所有的发酵液作为试剂A。

米曲霉（Aspergillus niger）CICC2436，在菌株发酵培养基中28℃，200r/min摇床振荡培养3d，收集所有的发酵液作为试剂B。

里氏木霉（Trichoderma viride）ACCC30449，在菌株发酵培养基中28℃，200r/min摇床振荡培养3d，收集所有的发酵液作为试剂C。

白腐菌（Phanerochaete chrysosporium）ACCC30414，在菌株发酵培养基中28℃，200r/min摇床振荡培养3d，收集所有的发酵液作为试剂D。

嗜热脂肪地芽孢杆菌（Geobacillus stearothermophilus）CICC10208，在菌株发酵培养基中60℃，200r/min摇床振荡培养3d，收集所有的发酵液作为试剂E。

将上述得到的试剂A～E混合均匀，得混合菌液，其中在混合菌液中枯草芽孢杆菌发酵培养液占20wt%、米曲霉发酵培养液占15wt%，里氏木霉发酵培养液占30wt%、白腐菌发酵培养液占12wt%、嗜热脂肪地芽孢杆菌发酵培养液占15wt%。

将上述混合菌液按接种量5%接种于300ml复合菌剂培养基中，在28℃下培养5天，使发酵液中菌数达到10⁸个/mL，得秸秆腐熟剂。

（二）制备有机肥料

将玉米秸秆用粉碎机粉碎，获得的秸秆片段小于2cm，作为处理物。向处理物中按10kg尿素/吨秸秆的比例加入尿素，按50kg动物粪便/吨秸秆的比例加入动物粪便，按8kg秸秆腐熟剂/吨秸秆的比例加入在步骤（一）制备的秸秆腐熟剂，在室外自然温度堆肥的条件下,发酵30天，制得秸秆有机肥料1。

实施例2秸秆有机肥料的水溶性碳（WSC）和总有机氮的测定

将实施例1制备的秸秆有机肥料1的WSC测定采用重鉻酸钾容量法，秸秆有机肥1总有机氮的测定采用H₂SO₄-H₂O₂消煮，凯氏定氮法。实验重复三次。

WSC和总有机氮的测定结果表明，秸秆有机肥料1的WSC（水溶性碳）为7.25g/kg，WSC和总有机氮的比值为0.75，T值（终点C/N与起始C/N的比值）为0.45，达到腐熟要求，比正常堆腐发酵时间至少提前15天。上述数值均为三次重复的平均值。

实施例3秸秆有机肥料的田间实验

田间实验分别选择菠菜田和白菜田，采用完全随机区组设计，两块田都分三个区组，分别为1、2、3。实验组3为秸秆有机肥料1在播种期或移栽期作为基肥使用，对照组1为直接施用秸秆，对照组2为未使用任何肥料，每小区面积为10m²。对照组与实验组除施肥不同外，其余田间管理均相同。

在移栽40天后测定土壤中的碱解氮、速效磷、钾和有机质含量及土壤脲酶活性和纤维素酶活。

以碱解扩散法测定土壤碱解氮；用0.5mol/L NaHCO₃法测定土壤速效磷；用浓硫酸重鉻酸钾容量法-外加热法测定土壤有机质含量；用苯酚钠比色法测定脲酶活性；用DNS还原比色法测定纤维素酶活性。

测定结果表明，在菠菜田中，使用秸秆有机肥料1的土壤碱解氮、速效磷、钾和有机质含量与对照组2相比分别提高7.42±1.48mg/kg、8.67±2.13mg/kg，16.05±5.58mg/kg、1.45±0.15mg/kg。土壤脲酶活性与对照组2相比平均提高15.21±1.24%，纤维素酶活与对照组2相比平均提高102.45±10.35%，且比对照组1高48.35±6.43%。在白菜田中，使用有机肥料1的土壤碱解氮、速效磷、钾和有机质含量与对照组2相比分别提高6.72±1.68mg/kg、8.25±1.83mg/kg，15.05±4.58mg/kg、1.35±0.12mg/kg。土壤脲酶活性与对照组2相比平均提高16.14±1.18%，纤维素酶活与对照组2相比平均提高99.45±9.65%，且比对照组1高49.32±5.43%。

Claims (6)

1.一种秸秆腐熟剂，其特征在于，包括如下活性组分：枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）、米曲霉（Aspergillus niger）、里氏木霉（Trichoderma viride）、白腐菌（Phanerochaete chrysosporium）、嗜热脂肪地芽孢杆菌（Geobacillusstearothermophilus）；所述秸秆腐熟剂中总有效活菌数为1～2×10⁸个/mL。

2.根据权利要求1所述的秸秆腐熟剂，其特征在于，所述总有效活菌数中枯草芽孢杆菌有效活菌数占15～20%、米曲霉有效活菌数占15～20%、里氏木霉有效活菌数占30～40%、白腐菌有效活菌数占10～15%、嗜热脂肪地芽孢杆菌有效活菌数占10～20%。

3.权利要求1所述的秸秆腐熟剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）菌种活化：将权利要求1所述的各菌种接种于各菌种对应的斜面培养基中培养；其中枯草芽孢杆菌在28～32℃、培养1～3天；米曲霉在25℃、培养4～7天；里氏木霉在25～28℃、培养4～7天；白腐菌25～28℃、培养4～7天；嗜热脂肪地芽孢杆菌在60℃、培养1～3天；

（2）一级菌种培养：将步骤（1）活化的各菌种分别接种于各菌种对应的液体培养基中，摇床振荡培养至各菌种培养液中菌种有效活菌数分别为1～2×10⁸个/mL；

（3）二级发酵：将步骤（2）各菌种培养液按接种量5%分别接种于菌株发酵培养基中，摇床振荡培养至各菌种发酵培养液中菌种有效活菌数分别为1～2×10⁸个/mL，收集发酵培养液，分别得各菌种发酵液；

（4）将步骤（3）制得的各菌种发酵液混合均匀，得混合菌液；在混合菌液中枯草芽孢杆菌发酵培养液占15～20wt%、米曲霉发酵培养液占15～20wt%、里氏木霉发酵培养液占30～40wt%、白腐菌发酵培养液占10～15wt%、嗜热脂肪地芽孢杆菌发酵培养液占10～20wt%；

（5）三级发酵：将混合菌液按接种量1～5%接种于复合菌剂培养基中，在28～30℃下培养4～7天，使发酵液中有效活菌数达到1～2×10⁸个/mL，得秸秆腐熟剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述菌株发酵培养基和复合菌剂培养基为***的稻草10～15g/L、蛋白胨10～12g/L、硫酸铵10～15g/L、葡萄糖5～10g/L、磷酸二氢钾10～12g/L、蒸馏水定容至1L。

5.权利要求1所述的秸秆腐熟剂在制备有机肥料中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述有机肥料的制备方法为：所述秸秆腐熟剂按2‰～5‰比例接入农作物秸秆中，在室外自然温度堆肥的条件下，发酵25～35天，制得秸秆有机肥料。