CN110627537A - 一种多功能微生物肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能微生物肥料及其制备方法。本发明的技术方案是将猪粪、海藻、菇渣按照质量比40:20:40的比例混合，以10%的接种量接入烟草节杆菌发酵液，在太阳能曝气好氧发酵池发酵15‑20天，形成初级发酵料；将胶冻样芽胞杆菌发酵液、解淀粉芽孢杆菌发酵液各按5%的接种量与初级发酵料混合均匀，再发酵5‑7天，最终得到所需多功能微生物肥料。本发明的多功能微生物肥料能够促进作物根系发育，既能促进作物生长，还能提高作物抗病能力，对烟草青枯病有较好抑制作用，对作物有一定提质增产效果。

Description

一种多功能微生物肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种肥料，具体涉及一种多功能微生物肥料。

背景技术

随着城镇化水平的提高，人们对肉蛋类的需求量不断提高，畜禽养殖场数量增加，规模扩大。集约化养猪带来大量的猪粪，未经处理的猪粪不仅严重污染农田生态环境，造成地表水体富营养化，带来恶臭等。国内粪便处理技术主要有堆肥发酵法、沼气发酵法等^[1]。

食用菌产业在农业发展中占有一定的地位。据统计，工厂化生产一吨食用菌平均产生四吨菇渣，大量菇渣被燃烧或随意排放，造成了严重的大气及水体环境污染。菇渣可以用于食用菌再生产配料、牲畜配料等。而且菇渣中含有多种菌体蛋白、代谢产物以及未被利用的营养物质，与其他农业废弃物相比具有更高的热能，是较好的堆肥原料^[2]。

海藻在农业上的应用具有悠久的历史。海藻中富含对农作物生长有用的各种无机物和有机物，通过化学的或物理的或生物的方法提取海藻中的有效成分，制成肥料，给予植物用作养分。海藻肥中含有海藻多糖和植物生长素、赤霉素等，可刺激植物体内非特异活性因子的产生和调节內源激素的平衡，能促进植物生长，提高产量，改善农产品品质^[3]。

CN201510769449.9公开了利用猪粪和蘑菇渣生长生物有机肥的方法，该方法选用了枯草芽孢杆菌对猪粪和蘑菇渣进行腐熟，再复配具有拮抗或抑制作用有害真菌的益生菌，该方法益生菌的存活率较低，为了保证存活率必需使用大量的益生菌，增加了成本。

CN201410514541.6公开了一种利用微生物发酵法制备猪粪生物有机肥的工艺，该方法在堆肥配料中添加了10%-20%海藻，使得制备的生物有机肥具有海藻肥的优点，但制备工艺复杂，不便农业生产实际操作。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种多功能微生物肥料的工艺方法，以猪粪、海藻、菇渣为主要原料，接种烟草节杆菌，进行初次发酵，再添加胶冻样芽胞杆菌和解淀粉芽孢杆菌继续发酵，即得所需多功能微生物肥料。

所述一种以烟草节杆菌制备的多功能微生物肥料原料包括猪粪、海藻、菇渣、烟草节杆菌发酵液、胶冻样芽胞杆菌发酵液。按质量配比计算，猪粪：海藻：菇渣=40:20:40。烟草节杆菌发酵液、胶冻样芽胞杆菌发酵液和解淀粉芽孢杆菌的接种量分别为10%、5%和5%。

将上述原料按以下步骤加工所得：

A、原料混合：将上述猪粪、海藻、菇渣按照质量比40:20:40准备好，堆放在太阳能曝气好氧发酵池中，并混合均匀；

B：将备好的单独发酵的烟草芽孢杆菌发酵液以10%的接种量撒入猪粪、海藻、菇渣混合物料中，混合均匀；

C：控制含水量在55%-60%左右，进行初次发酵。发酵过程中保持湿润状态，定时观察含水量变化，及时补充水分，待堆体温度达到55℃以上，用翻抛机进行翻抛，初次发酵时间为15-20天；

D：将单独发酵得到的胶冻样芽孢杆菌发酵液和解淀粉芽孢杆菌发酵液分别按5%的接种量均匀撒入初次发酵料中，并用翻抛机混合均匀，再进行二次发酵，发酵时间5-7天左右，即得所需多功能微生物肥料。

所述的烟草节杆菌为烟草节杆菌(Arthrobacter nicotianae)三炬-16，已于2018年2月27日 保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏登记入册编号为CGMCC No.15402； 胶冻样芽孢杆菌为胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)三炬-01菌株，已于2010年7月2日 保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏登记入册编号为CGMCC NO.3995； 解淀粉芽孢杆菌为解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)三炬-17，已于2018年2月27日 保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏登记入册编号为CGMCC No.15403。

所述烟草节杆菌和胶冻样芽胞杆菌、解淀粉芽孢杆菌发酵液中有效活菌数均大于2亿/mL。

所述多功能微生物肥料中有机质含量≥45%，有效活菌数≥10亿/g，其中烟草节杆菌有效活菌数≥8亿/g，胶冻样芽胞杆菌有效活菌数≥2亿/g，解淀粉芽孢杆菌有效活菌数≥2亿/g。

本发明具有以下有益效果：

1、 本发明在快速腐熟猪粪和菇渣方面具有显著的优势，所用太阳能曝气好氧发酵池，菌群结构、溶氧、温度恒定，再通过添加烟草节杆菌，加快腐熟速度，进一步解决了传统有机肥降解产物的不稳定问题。

2、 本发明所用的胶冻样芽孢杆菌（Bacillus licheiformis）三炬-01菌株高产天然植物激素和游离氨基酸，2 d内产量超190 ppm和300 ppm；所述胶冻样芽孢杆菌发酵液中天然植物激素超过120 ppm，游离氨基酸高达400 ppm，具有很强的植物促生能力。

3、 施用本发明的多功能微生物肥料后，能够促进作物根系发育，既能促进作物生长，还能提高作物抗病能力，尤其是对烟草青枯病有较明显的抑制作用。

4、 本发明的多功能微生物肥料的工艺简单、成本低廉，安全环保，具有很高的推广价值。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面通过实施例对本发明作详细说明，但本发明并不局限于以下实施例。

实施例1 多功能微生物肥料的制备

本实施的各原料的质量配比猪粪：海藻、菇渣=40:20:40混合，烟草节杆菌发酵液、胶冻样芽胞杆菌发酵液和解淀粉芽孢杆菌发酵液接种量分别为10%、5%和5%。其将上述原料按以下步骤加工所得：

A、原料混合：将上述猪粪、海藻、菇渣按照40:20:40的质量比备好后，在太阳能曝气好氧发酵池中混合均匀；

B：在备好的单独液体发酵的烟草芽孢杆菌发酵液按10%接种量撒入猪粪和菇渣中，混合均匀；

C：控制含水量在60%左右，进行初次发酵；

D：待堆体温度达到55℃以上，用翻抛机进行翻抛，初次发酵时间为15-20天；

E：将单独发酵的胶冻样芽孢杆菌和解淀粉孢杆菌发酵液分别按5%的接种量均匀撒入初次发酵料中，并用翻抛机混合均匀，再进行二次发酵，发酵时间5天，即得多功能微生物肥料。

所述烟草节杆菌发酵液的制备方法如下：

配制斜面培养基，将烟草节杆菌接种到斜面培养基进行划线培养，将活化好的烟草节杆菌从斜面上挑取一环，接种到液体种子培养基中，得到种子液，再将种子液接种到发酵培养基中，制得所需的烟草节杆菌发酵液。

所述的斜面培养基组成可为：胰蛋白胨1 g/L、酵母粉0.5 g/L、氯化钠1 g/L、琼脂粉20 g/L，pH7.0。所述斜面培养条件为28℃下培养36 h；所述液体种子培养基组成可为胰蛋白胨1 g/L、酵母粉0.5 g/L、氯化钠1 g/L，pH7.0。所述的种子培养条件为28℃、200 r/min培养24 h。所述的发酵培养基组成可为胰蛋白胨0.5 g/L、磷酸二氢钾1.5 g/L、七水硫酸镁1.25 g/L、氯化钙0.05 g/L、七水硫酸锌0.02 g/L、七水硫酸亚铁0.01 g/L，pH7.0。所述的发酵培养条件为28℃、200 r/min培养48 h。

所述胶冻样芽孢杆菌发酵液的制备方法如下：

配置无氮固体培养基，将胶冻样芽孢杆菌（Bacillus Mucilaginosus）三炬01菌株接种到无氮固体培养基进行划线培养，将无氮固体培养基上活化好的胶冻样芽孢杆菌（Bacillus Mucilaginosus）三炬01菌株转接至无氮液体培养基中，培养得到一级种子液，将一级种子液接种至种子发酵罐中，培养得到二级种子液。再将种子液接种至发酵培养基中发酵，制得胶冻样芽孢杆菌发酵液；

所述固体无氮培养基的组成为蔗糖10 g/L、磷酸氢二钾0.8 g/L、硫酸镁0.4 g/L、氯化钠0.15 g/L、碳酸钙0.5 g/L，琼脂20 g/L。灭菌前pH值为7.5；所述的活化培养的条件是于30℃条件下培养48 h；所述的种子培养基的组成可为蔗糖10 g/L、磷酸氢二钾0.8 g/L、硫酸镁0.4 g/L、氯化钠0.15 g/L、碳酸钙0.5 g/L，灭菌前pH值为7.5。所述的一级种子培养的条件可于30℃，150 rpm条件下培养24 h；所述的二级种子培养的条件可于种子发酵罐中，30℃条件下，保持罐转速125～150 rpm，培养24 h；所述的发酵培养基的组成为酵母膏1.5g/L、淀粉5.0 g/L、豆粕粉5.0 g/L、硫酸镁1.2 g/L、磷酸氢二钾2 g/L、碳酸钙8.5 g/L、氯化钠0.2 g/L，灭菌前pH值为7.2；所述种子液接种至发酵罐培养基中发酵的接种量按体积的百分比为种子液的10％；所述发酵条件可为：转速控制在200 rpm，通过调节转速和通气量使溶解氧控制在20％（V/V），罐温控制在30℃，罐压保持在0.05～0.06 MPa，pH值通过10％的氨水和10％的盐酸控制在7.2，发酵时间60 h。

所述的解淀粉芽孢杆菌的制备方法如下：

配制斜面培养基，将解淀粉芽孢杆菌接种到斜面培养基，30℃下培养36 h。将活化好的解淀粉芽孢杆菌接种于种子培养基中，30℃、150 r/min振荡培养24 h。然后将种子液按照6%的接种量接入发酵培养基中，28℃、150 r/min条件下培养48 h。

所述的斜面培养基其组成可为牛肉浸膏3 g/L、蛋白胨10 g/L，葡萄糖2.5 g/L，琼脂15 g/L，pH7.2-7.4；所述种子培养基其组成可为牛肉浸膏3 g/L、蛋白胨10 g/L,葡萄糖2.5 g/L，pH7.2-7.4。所述的发酵培养基的组成可为豆粕16 g/L、玉米淀粉6.5 g/L、七水硫酸镁0.8 g/L、氯化钠1.25 g/L、磷酸二氢钾0.75 g/L。

实施例2 多功能微生物肥料对番茄生长的影响

（1）试验小区基本情况：

试验时间为2016年8月~2017年1月，试验地点为福建省漳州市南靖县。

试验田地势平坦，地力均匀，供试土壤为沙壤土。试验前采集田块0-20 cm深度土样，测得土壤基本情况如下：

表1 供试土壤状况

（2）试验方案设计

供试植物为番茄，品种为“神狮308”，试验设4个处理，随机排列，每个处理重复4次，小区面积约30 m²，试验处理组分为：

处理1：空白对照

处理2：常规施肥

处理3：常规施肥+施用灭活后的多功能微生物肥料

处理4：常规施肥+施用多功能微生物肥料

具体施肥方法：多功能微生物肥料处理于移栽期（9月15日）、坐果期（10月9日）、采收期（11月13日）进行施肥。处理1：空白对照，不施肥；处理2：常规施肥；处理3：常规施肥+供试肥料的灭活基质，以150 kg/亩施用灭活后的多功能微生物肥料；处理4：常规施肥+活性多功能微生物肥料：用法及用量与施用灭活后的多功能微生物肥料相同。调查结果从采收开始分别对各小区产量进行登记，并统计产量。在采收结束期（1月3日）进行生物产量统计。

（3）结果如下所示：

a）不同处理对番茄生物学性状的影响

移栽成熟后对小区的番茄植株进行考种，测定不同处理条件下番茄的实栽株数、收获株数，计算死苗率，并检测烂果率和植株高度，统计各项指标的平均值。从表2可以看出，处理4与其它三组相比，死苗率和烂果率较低，植株高度相对较高，说明施用多功能微生物肥料对番茄的生长有促进作用，并且能减少死苗率和烂果率。

表2不同处理对番茄性状的影响

b）不同处理对番茄产量的影响

从产量上看（表3），施用多功能微生物肥料后，亩产量为4775.8 kg，比施用常规肥料增产502.3 kg，增产率为11.7%，灭菌后的多功能微生物肥料比常规施肥增产88.9 kg，增产率为2.1%。

表3不同处理对番茄产量的影响

方差分析（F检验）结果（表4、表5）表明，施用多功能微生物肥料和不施肥、常规施肥处理之间差异极显著，这说明多功能微生物肥料的施用可有效提高番茄的产量，喷施灭菌后的多功能微生物肥料和常规施肥之间差异不显著。综上，多功能微生物肥料对番茄有增产作用。

表4番茄产量的方差分析

注：方差分析（*表示显著，**表示极显著）

表5番茄产量的多重比较（SSR法）

（4）田间小区试验结果表明：

田间试验报告表明，多功能微生物肥料在番茄增产方面效果显著，施用多功能微生物肥料较对照组提高了502.3 kg，产量提高了11.7%，差异极显著。灭菌后的多功能微生物肥料比常规施肥增产88.9 kg，增产率为2.1%，差异不显著。说明多功能微生物肥料中的功能菌在番茄种植上起到了增产的作用。

实施例3 多功能微生物肥料对烟草生长的影响

（2）试验小区基本情况：

试验时间为2017年2月~2017年8月，试验地点为重庆涪陵焦石镇楠木村。

供试烟草品种为：云烟97。

试验地概况：供试土壤为黄红壤，土壤肥料水平中等，基本性质如下：

表1 供试土壤状况

（2）试验方案设计

试验设4个处理，随机排列，重复3次，小区面积60 m²，四周设保护行，试验处理组分为：

A：空白对照（CK1）

B：常规施肥（CK2）

C：常规施肥+灭活的多功能微生物肥料（基质，CK3）

D：常规施肥+多功能微生物肥料

3月28日至4月2日，按120 cm规格起垄，垄体高度35 cm以上。在起垄过程中，按常规生产要求施入基肥。处理组D于2017年4月12日（移栽前1天）以50 kg/666.7m²的施用量将多功能微生物肥料施入烟穴中，每株50 g。4月13日，烟草带基质移栽。当烟苗新叶超过地表3cm，穴施烟草专用肥25 kg/666.7 m²。同时期，对照组C施入等量灭活的多功能微生物肥料（基质）。试验组A不施肥，试验组B按常规生产进行。生长期间其他施肥、农药管理方法一致。

当烟叶打顶后7天，每个小区取5点，每点调查3棵有代表性的烟株，测量各处理烟株株高、有效叶数、最大叶长、最大叶宽、茎围等农艺性状。

7月7日和7月27日对烟草青枯病进行调查。

8月15日进行烟草产量计算。

（3）结果如下所示：

（a）多功能微生物肥料对烟株各项农艺性状指标的影响。

由表2可知株高，茎围、节距等农艺状水平，处理组D的烟株比试验组A、B、C的烟株分别高38.03 cm、20.41 cm和13.36 cm，增幅分别为44.5%、19.8%和12.1%。处理组的茎围、最大叶长、叶宽都比处理A、B、C有所增加，说明烟草施用多功能微生物肥料能明显促进烟株的生长。

表2 不同处理对烟株各项农艺性状指标的影响

从表3 可以看出，处理4 产量最高，平均666.7 m²产量为181.56 kg，比处理2每666.7m²产量增加19.33 kg，增产11.91%。说明多功能微生物肥料的施用可有效促进烟草的增产。

表3 不同处理对烟草产量的影响

由方差分析可知，处理间差异显著，重复间差异不显著，F测验结果表明，处理间的F值极显著，进一步多重比较显示，处理4和处理2、处理3差异极显著。

表4 不同处理产量方差分析

表5 烟草产量的多重比较

（b）多功能微生物肥料对烟草青枯病的防治情况

6月2日发现处理A、B、C发现青枯病发生的迹象，6月7日发展青枯病发生的面积有所增加。直到7月27日青枯病发病株数，及病害级数都没有快速增加。

7月7日调查发现处理A、B、C小区均出现青枯病，但处理组D小区青枯病出现较少，发病率为4.5%，比处理A、B、C的发病率小。7月27日，处理D发病率与处理A、B、C相比，分别降低5.1、3.5和3.3；病情指数比处理A、B、C相比，分别降低6.6、3.81和3.67。与处理B相比，相对防效达55.6%，说明多功能微生物肥料对青枯病的防治效果较好。

表6 不同处理对青枯病病害的影响

（4）田间小区试验结果表明：

（a）使用多功能微生物肥料可以促进大田移栽后烟株生长发育，提高烟叶产量，其产量比常规施肥增产11.91%；方差分析表明，施用多功能微生物肥料增产达极显著水平。

（b）施用多功能微生物肥料烟株青枯病发病情况明显低于对照烟田，进而增强了烟株的长势，增加了经济效益。

此外，本发明各种不同实施方式中间可以任意组合，只要不违背本发明的思想，应视为本发明所公开的内容。

参考文献：

1.程绍明, 马杨晖, 姜雄晖. 我国畜禽粪便处理利用现状及展望[J]. 农机化研究,2009, 31(2):222-224.

2.余文娟. 菇渣在甜瓜育苗中的应用研究[D]. 上海交通大学, 2014.

3.余劲聪, 何舒雅, 林克明. 海洋寡糖诱导植物抗逆性的研究进展[J]. 中国农业科技导报, 2016, 18(4):44-51.

Claims (5)

1.一种多功能微生物肥料，有机质含量≥45％，其特征在于：有效活菌数≥10亿/g，其中烟草节杆菌有效活菌数≥8亿/g，胶冻样芽胞杆菌有效活菌数≥2亿/g，解淀粉芽孢杆菌有效活菌数≥2亿/g；烟草节杆菌为烟草节杆菌(Arthrobacter nicotianae)三炬-16、胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)三炬-01和解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)三炬-17均已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏中心登记入册编号分别为CGMCC No.15402、CGMCC NO.3995、CGMCC No.15403；

所述的一种多功能微生物肥料包括以下重量份数的原料：猪粪40份，海藻20份，菇渣40份，烟草节杆菌10份，胶冻样芽孢杆菌5份，解淀粉芽孢杆菌5份。

2.如权利要求1所述的一种多功能微生物肥料，其特征在于，所述的海藻可以是龙须菜、马尾藻、褐藻等藻类植物中的一种或多种。

3.如权利要求1或2所述的一种多功能微生物肥料的应用，其用于促进作物提质增产和提高作物抗病能力。

4.如权利要求3所述的一种多功能微生物肥料的应用，其用于烟草青枯病的预防。

5.如权利要求1或2所述的一种多功能微生物肥料的制备方法，按以下步骤加工所得：

A、原料混合：将上述猪粪、海藻、菇渣按照质量比40:20:40准备好，堆放在太阳能曝气好氧发酵池中，并混合均匀；

B：在备好的单独液体发酵的烟草芽孢杆菌发酵液以5%的接种量撒入猪粪、海藻、菇渣混合物料中，混合均匀；

C：控制含水量在55%-60%左右，进行初次发酵，发酵过程中保持湿润状态，定时观察含水量变化，及时补充水分，待堆体温度达到55℃以上，用翻抛机进行翻抛，初次发酵时间为15-20天；

D：将单独发酵得到的胶冻样芽孢杆菌发酵液和解淀粉芽孢杆菌发酵液分别按5%的接种量均匀撒入初次发酵料中，并用翻抛机混合均匀，再进行二次发酵，发酵时间5-7天左右，即得所需多功能微生物肥料。