CN109400236A - 一种生物质有机和无机复混肥料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微生物技术和肥料制备领域，具体涉及一种生物质有机和无机复混肥料的制备方法，该方法主要包括S1)发酵菌群的增殖培养，S2)有机物质的发酵，S3)复混肥料的制作。应用微生物“共生、互生、寄生”的生存特性，挑选多个高活性发酵菌群，组成复合菌群，建立起以多种有机物质为原料，好氧、厌氧两步液体发酵新工艺，制备生物有机肥，补充氮、磷、钾等无机肥料，通过造粒干燥生产一种生物质有机和无机复混肥料。通过该方法获得的复混肥料养分全、肥效快、能够分解作物秸秆和各种有机质、抑制杀死病原菌的生物质。

Description

一种生物质有机和无机复混肥料的制备方法
技术领域
本发明属于微生物技术和肥料制备领域，具体涉及一种生物质有机和无机复混肥料的制备方法。
背景技术
农业是国民经济的基础，是粮食安全的重要保障。长期以来，为追求粮食逐年增产，过量地施用化肥农药，严重破坏了生态环境和土壤结构，形成了增肥不增产的恶性循环。针对长期过量施用化肥带来的危害，国内外先后研究开发了复合肥、缓控释肥、有机肥、生物肥等多种新型肥料，对增加粮食产量，减少环境污染起到了积极的作用。
复合肥、缓控释肥主要以氮磷钾无机原料为主，虽然肥效快，但不能满足农作物所需求的多种养分，也不具备抑制和杀死土壤中病原菌的功效，不能有效防治如重茬病等病虫害。利用微生物堆积发酵生产的有机肥、生物肥，能够为农作物提供多种有机养分，也能分解土壤中的多种有机物质、分泌物，还能杀死土壤中的病原菌，但发酵周期长，施入土壤后肥效释放慢，对于作物的生长和土壤的改良作用不明显，没能引起农民的高度重视，推广应用受到严重制约。因此研究一种养分齐全，肥效快，具有杀菌抗病，又能分解土壤中多种有机物质的复合肥是非常必要的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种生物质有机和无机复混肥料的制备方法，其应用微生物“共生、互生、寄生”的生存特性，挑选多个高活性发酵菌群，组成复合菌群，建立起以多种有机物质为原料，好氧、厌氧两步液体发酵新工艺，制备生物有机肥，补充氮、磷、钾等无机肥料，最后造粒干燥生产一种生物质有机和无机复混肥料。通过该方法获得的复混肥料养分全、肥效快、能够分解作物秸秆和各种有机质、抑制杀死病原菌的生物质，具体方案如下：
一种生物质有机和无机复混肥料的制备方法，包括以下步骤：
S1)发酵菌群的增殖培养
S1.1)选取高活性的厌氧菌群和好氧菌群作为复合发酵菌群；
S1.2)将一定量的厌氧菌群接入种子培养基以培养一级厌氧种子液，将一定量的好氧菌群接入种子培养基以培养一级好氧种子液；
S1.3)将上述一级厌氧种子液移种到厌氧种子罐内，在一定条件下培养为二级厌氧种子液；将上述一级好氧种子液移种到好氧种子罐内，在一定条件下培养为二级好氧种子液；所述厌氧种子罐和好氧种子罐内均装有种子培养基；
S2)有机物质的发酵
S2.1)将上述二级好氧种子移种到装有发酵培养基的发酵罐内进行好氧发酵；
S2.2)好氧发酵结束后，将二级厌氧种子液移种到所述发酵罐内进行厌氧发酵，生成发酵产物；
S3)复混肥料的制作
S3.1)将上述发酵产物与无机肥料混合、搅拌均匀；
S3.2)将混合均匀的复混肥料经螺旋输入机输送到造粒机中成粒，之后选粒、用50-60℃热风烘干、包装。
上述步骤S1.2中，所述一级厌氧种子液的培养方法为：取用光合菌、酵母菌和乳酸菌，然后接入装有4000ml种子培养基的摇瓶A中，在温度38~40℃、pH7、摇床振速60次/min的条件下培养16h；所述光合菌、酵母菌、乳酸菌的体积用量比为2：1：1；
所述一级好氧种子液的培养方法为：取用酵素菌接入装有4000ml种子培养基的摇瓶B中，在温度38~40℃、pH7、摇床振速100次/min条件下培养15h；所述酵素菌的体积用量等于光合菌、酵母菌和乳酸菌的体积用量总和。
上述步骤S1.3中，所述二级厌氧种子液的培养方法为：将上述一级厌氧种子液移种到装有400L种子培养基的厌氧种子罐A内，在温度40~55℃、通气量0.1VVm、搅拌转速20r/min条件下培养24h；
所述二级好氧种子液的培养方法为：将上述一级好氧种子液移种到装有400L种子培养基的好氧种子罐B内，在温度38~40℃、pH7、通气量2VVm、搅拌转速120r/min条件下培养18h。
上述步骤S1中使用的种子培养基，包括以下组分：牛肉蛋白胨10质量份、葡萄糖5质量份、酵母粉4质量份、硫酸铵4质量份、磷酸二氢铵3质量份、磷酸氢二钾2质量份、微量元素0.1质量份以及纯净水69质量份。
上述步骤S2.1中，所述好氧发酵的方法为：将二级好氧种子液从好氧种子罐移种到装有发酵培养基的发酵罐内，控制温度45-55℃、pH7、通气量2VVm、搅拌转速120r/min的条件下，发酵时间为36h。
上述步骤S2.2中，所述厌氧发酵的方法为：将厌氧培养的二级厌氧种子液从厌氧种子罐移种到所述发酵罐进行厌氧发酵，控制温度45-55℃、pH7、通气量0.1VVm、搅拌转速20r/min，发酵时间48h；
每吨发酵培养基所配用的好氧种子液或厌氧种子液均为18~22L。
上述步骤S2中所述的发酵培养基包括以下组分：80%的浓缩玉米浆10质量份、100目玉米秸秆粉16质量份、100目棉粕粉8质量份、葡萄糖3质量份、酵母粉2质量份、磷酸二氢钾2质量份、磷酸氢二钾1质量份和自来水60质量份。
上述步骤3.1中所述的混合搅拌方法为：将发酵产物从发酵罐中排料送入搅拌器中，同时将无机肥料送入搅拌器中，所述无机肥料的用量为：每吨发酵产物配用120Kg尿素、60Kg磷酸一铵、30Kg氯化钾和30Kg粘土，搅拌器的转速为30r/min，搅拌时间为30min。
本发明的有益效果为：用本发明这种生物质有机和无机复混肥料的制备方法得到的复混肥料，维生素、蛋白质等营养成分高，乳酸菌和酵素菌的杀菌效果良好，保证植物根系健康，能够良好吸收养分。
具体实施方式
本发明涉及一种生物质有机和无机复混肥料的制备方法，首先说明一下该制备方法的思路和基础理论依据，以进一步解释本发明的方案。
挑选多个高活性发酵菌群组成复合菌群，有效分解作物秸秆和土壤中的有机物质，在土壤中极易生长繁殖，杀死土壤中病原菌：
其一，光合菌群（厌氧菌）以在土壤中接受的光和热为能源，将土壤的有机物合成糖类、氨基酸、维生素、抗病毒物质和生理活性物质。
其二，酵母菌群（兼性厌氧型）利用作物根部分泌物和光合菌产生的氨基酸、糖类及其它营养物质产生发酵力，合成促进细胞***的活性化物质。
其三，乳酸菌（厌氧型）靠摄取光合菌、酵母菌产生的糖类生成乳酸。乳酸具有很强的杀菌能力，有效抑制病原菌的活动。
其四，酵素菌群（好氧型）是由细菌、放线菌、真菌三大类菌和酶组成的生物活性功能团，在液体中以惊人的速度繁殖，不但能够有力地分解作物秸秆等有机物质，还能分解土壤中残留的化肥农药等化学成分。在发酵过程中生成多种维生素、氨基酸、核糖、蛋白质等营养成分，制备的肥料具有杀死土壤病原菌的功能。
增殖培养高活性发酵菌群也称制备种子液，根据所述光合菌、乳酸菌、酵母菌、酵素菌的生理特性，在养分丰富的种子培养基内迅速繁殖，扩大微生物数量，其中光合菌、乳酸菌、酵母菌为厌氧型和兼性厌氧菌，所以采用厌氧和微氧培养，酵素菌为好氧型菌群，宜采用好氧培养。
进行有机物质的发酵，即将高活性发酵菌群增殖培养的种子液移种到由浓缩玉米浆、秸秆粉等有机物质配制的液体发酵培养基中发酵制备生物质有机肥：
第一步先将好氧培养的酵素菌种子液移种至装有发酵培养基的发酵罐，充分利用酵素菌催化分解的生理活性，分解秸秆粉等有机物质，生成多种维生素、氨基酸、蛋白质等发酵产物。
第二步将厌氧增殖培养的种子液移种到上述经好氧发酵后的培养基中，种子液中增殖的光合菌群、乳酸菌群、酵母菌群，在养分充足的培养基中继续繁殖发酵，形成优势的微生物群落和多种有机养分的生物有机肥料。
最后，在制备好的生物有机肥料中，加入尿素、硫酸铵、磷酸一铵、氯化钾等无机肥料，通过混合搅拌，造粒烘干制备一种生物质有机和无机复混肥料。
实施例1
一种生物质有机和无机复混肥料的制备方法，包括以下步骤：
S1)发酵菌群的增殖培养
S1.1)选取高活性的厌氧菌群和好氧菌群作为复合发酵菌群；
S1.2)取用光合菌10ml、酵母菌5ml和乳酸菌5ml作为厌氧菌群，接入4000ml种子培养基的摇瓶A中，在温度38~40℃、pH7、摇床振速60次/min的条件下培养16h，得到一级厌氧种子液；
取用20ml酵素菌作为好氧菌群，接入4000ml种子培养基的摇瓶B中，在温度38~40℃、pH7、摇床振速100次/min条件下培养15h。
S1.3)将一级厌氧种子液移种到装有400L种子培养基的厌氧种子罐A内，在温度40~55℃、通气量0.1VVm、搅拌转速20r/min条件下培养24h，得到二级厌氧种子液；
将一级好氧种子液移种到装有400L种子培养基的好氧种子罐B内，在温度38~40℃、pH7、通气量2VVm、搅拌转速120r/min条件下培养18h，得到二级好氧种子液。
上述步骤S1中使用的种子培养基，包括以下组分：牛肉蛋白胨10质量份、葡萄糖5质量份、酵母粉4质量份、硫酸铵4质量份、磷酸二氢铵3质量份、磷酸氢二钾2质量份、微量元素0.1质量份以及纯净水69质量份。
S2)有机物质的发酵，每吨发酵培养基所配用的好氧种子液或厌氧种子液均为18~22L。
S2.1)将上述400L二级好氧种子液从好氧种子罐移种到装有20吨发酵培养基的发酵罐内，控制温度45-55℃、pH7、通气量2VVm、搅拌转速120r/min的条件下，发酵时间为36h；
S2.2)好氧发酵结束后，将厌氧培养的400L二级厌氧种子液从厌氧种子罐移种到所述发酵罐进行厌氧发酵，控制温度45-55℃、pH7、通气量0.1VVm、搅拌转速20r/min，发酵时间48h，生成发酵产物。
上述步骤S2中所述的发酵培养基包括以下组分：80%的浓缩玉米浆10质量份、100目玉米秸秆粉16质量份、100目棉粕粉8质量份、葡萄糖3质量份、酵母粉2质量份、磷酸二氢钾2质量份、磷酸氢二钾1质量份和自来水60质量份。
S3)复混肥料的制作
S3.1)将上述发酵产物从发酵罐中排料送入搅拌器中，同时将无机肥料送入搅拌器中，所述无机肥料的用量为：每吨发酵产物配120Kg尿素、60Kg磷酸一铵、30Kg氯化钾和30Kg粘土，搅拌器的转速为30r/min，搅拌时间为30min。
由50-60℃热风烘干，然后包装成袋。
S3.2)将混合均匀的复混肥料经螺旋输入机输送到造粒机中成粒，之后选粒、烘干、包装。
实施例2
本实施例与上述实施例1的主要区别在于厌氧菌群和好氧菌群的体积用量不同，本实施例中厌氧菌群包括光合菌12ml、酵母菌6ml和乳酸菌6ml，好氧菌群为酵素菌24ml。
实施例3
本实施例与上述实施例1的主要区别在于厌氧菌群和好氧菌群的体积用量不同，本实施例中厌氧菌群包括光合菌9ml、酵母菌4.5ml和乳酸菌4.5ml，好氧菌群为酵素菌18ml。
对比例1
本对比例1一种生物质有机和无机复混肥料的制备方法，与实施例1基本相同而区别在于本对比例1中好氧菌群即酵素菌用量为10ml。
对比例2
本对比例2一种生物质有机和无机复混肥料的制备方法，与实施例1基本相同而区别在于，本实施例2的厌氧菌群中未加入光合菌。
（一）在上述实施例1、2和对比例1、2的步骤S2有机物质发酵完成后，测定各自发酵产物中营养成分含量，测定方法为取发酵产物的样本经离心机滤除10-12%的未分解有机物，滤清后的发酵液经液相色谱仪检测，发酵液中营养成分含量具体见表一：
表一 发酵产物营养成分含量检测表
组分（g/L） 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
维生素 94.8 96.6 93.6 73.4 50.3
氨基酸 104.2 105.1 100.9 89.6 77.5
蛋白质 55.4 52.8 56.4 33.2 21.6
核糖 43.8 46.5 44.5 31.3 28.9
乳酸 27.6 30.7 27.2 20.8 13.5
其他养分 11.2 12.3 10.8 8.6 7.3
活性光合菌 3.3 3.4 3.3 2.6 0
酵母菌 21.4 22.0 20.3 16.9 18.3
乳酸菌 17.3 19.5 16.1 12.7 13.4
酵素菌 25.4 23.1 26.8 11.8 19.8
其他活性菌 7.6 8.2 7.2 6.3 5.4
在各种培养基都相同的前提下，厌氧菌落与好氧菌落使用量对发酵产物中营养成分有较大影响。
（二）在上述实施例1、2和对比例1、2的步骤S3制作完成复混肥料后，对其进行微量元素、营养成分占比检测，具体结果见表二：
表二 复混肥料营养成分占比检测表
组分 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
N: P: K 4.5%:1.3%:0.6% 4.6%:1.2%:0.5% 4.4%:1.3%:0.6% 4.2%:1.2%:0.5% 4.5%:1.1%:0..5%
维生素 6.9% 7.2% 6.6% 4.7 3.9
氨基酸 7.6% 7.8% 7.5% 6.1 5.6
蛋白质 4.1% 3.9% 4.2% 2.8 2.2
核糖 3.2% 3.5% 3.4% 2.2 2.1
乳酸 2.1% 2.3% 2.1% 1.5 1.6
光合菌 2.5% 2.4% 2.5% 1.5 0
酵母菌 1.7% 1.6% 1.7% 0.8 0.9
乳酸菌 1.7% 1.9% 1.6% 1.0 1.2
酵素菌 3.1% 3.0% 3.2% 1.5 1.9
（三）用上述实施例1、2和对比例1、2所制得的复混肥料对同一品种的20株黄瓜苗使用，同时设置对照组，该对照组用市场现有的复混肥料，分别进行3次重复试验。统计黄瓜产量、平均单株结果数量，具体结果见表三：
表三 黄瓜长势情况
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对照组
总产量（KG） 32.5 31.0 33.2 20.1 18.4 26
平均根系长度(cm) 15.8 16.0 15.1 11.2 9.5 10.8
平均根系宽度(cm) 12.7 12.0 11.5 4.8 3.7 5.6
由此可见使用本发明的复混肥料，抗菌效果好、营养成分均衡，黄瓜产量高、坐果质量好，黄瓜植株根系旺盛、健康，几乎没有根部腐烂的现象。
用本发明的这种生物质有机和无机复混肥料的制备方法得到的复混肥料，维生素、蛋白质等营养成分高，乳酸菌和酵素菌杀菌效果良好，保证植物吸收养分。

Claims (8)

1.一种生物质有机和无机复混肥料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1)发酵菌群的增殖培养
S1.1)选取高活性的厌氧菌群和好氧菌群作为复合发酵菌群；
S1.2)将一定量的厌氧菌群接入种子培养基以培养一级厌氧种子液，将一定量的好氧菌群接入种子培养基以培养一级好氧种子液；
S1.3)将上述一级厌氧种子液移种到厌氧种子罐内，在一定条件下培养为二级厌氧种子液；将上述一级好氧种子液移种到好氧种子罐内，在一定条件下培养为二级好氧种子液；所述厌氧种子罐和好氧种子罐内均装有种子培养基；
S2)有机物质的发酵
S2.1)将上述二级好氧种子移种到装有发酵培养基的发酵罐内进行好氧发酵；
S2.2)好氧发酵结束后，将二级厌氧种子液移种到所述发酵罐内进行厌氧发酵，生成发酵产物；
S3)复混肥料的制作
S3.1)将上述发酵产物与无机肥料混合、搅拌均匀；
S3.2)将混合均匀的复混肥料经螺旋输入机输送到造粒机中成粒，之后选粒、用50-60℃热风烘干、包装。
2.根据权利要求1所述生物质有机和无机复混肥料的制备方法，其特征在于上述步骤S1.2中，所述一级厌氧种子液的培养方法为：取用光合菌、酵母菌和乳酸菌，然后接入装有4000ml种子培养基的摇瓶A中，在温度38~40℃、pH7、摇床振速60次/min的条件下培养16h；所述光合菌、酵母菌、乳酸菌的体积用量比为2：1：1；
所述一级好氧种子液的培养方法为：取用酵素菌接入装有4000ml种子培养基的摇瓶B中，在温度38~40℃、pH7、摇床振速100次/min条件下培养15h；所述酵素菌的体积用量等于光合菌、酵母菌和乳酸菌的体积用量总和。
3.根据权利要求2所述生物质有机和无机复混肥料的制备方法，其特征在于上述步骤S1.3中，所述二级厌氧种子液的培养方法为：将上述一级厌氧种子液移种到装有400L种子培养基的厌氧种子罐A内，在温度40~55℃、通气量0.1VVm、搅拌转速20r/min条件下培养24h；
所述二级好氧种子液的培养方法为：将上述一级好氧种子液移种到装有400L种子培养基的好氧种子罐B内，在温度38~40℃、pH7、通气量2VVm、搅拌转速120r/min条件下培养18h。
4.根据权利要求3所述生物质有机和无机复混肥料的制备方法，其特征在于上述步骤S1中使用的种子培养基，包括以下组分：牛肉蛋白胨10质量份、葡萄糖5质量份、酵母粉4质量份、硫酸铵4质量份、磷酸二氢铵3质量份、磷酸氢二钾2质量份、微量元素0.1质量份以及纯净水69质量份。
5.根据权利要求3所述生物质有机和无机复混肥料的制备方法，其特征在于上述步骤S2.1中，所述好氧发酵的方法为：将二级好氧种子液从好氧种子罐移种到装有发酵培养基的发酵罐内，控制温度45-55℃、pH7、通气量2VVm、搅拌转速120r/min的条件下，发酵时间为36h。
6.根据权利要求5所述生物质有机和无机复混肥料的制备方法，其特征在于上述步骤S2.2中，所述厌氧发酵的方法为：将厌氧培养的二级厌氧种子液从厌氧种子罐移种到所述发酵罐进行厌氧发酵，控制温度45-55℃、pH7、通气量0.1VVm、搅拌转速20r/min，发酵时间48h；
每吨发酵培养基所配用的好氧种子液或厌氧种子液均为18~22L。
7.根据权利要求6所述生物质有机和无机复混肥料的制备方法，其特征在于上述步骤S2中所述的发酵培养基包括以下组分：80%的浓缩玉米浆10质量份、100目玉米秸秆粉16质量份、100目棉粕粉8质量份、葡萄糖3质量份、酵母粉2质量份、磷酸二氢钾2质量份、磷酸氢二钾1质量份和自来水60质量份。
8.根据权利要求6所述生物质有机和无机复混肥料的制备方法，其特征在于上述步骤3.1中所述的混合搅拌方法为：将发酵产物从发酵罐中排料送入搅拌器中，同时将无机肥料送入搅拌器中，所述无机肥料的用量为：每吨发酵产物配用120Kg尿素、60Kg磷酸一铵、30Kg氯化钾和30Kg粘土，搅拌器的转速为30r/min，搅拌时间为30min。
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