CN112552121A - 一种牛粪生物有机肥及其制备方法与应用 - Google Patents

一种牛粪生物有机肥及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及农业土壤肥料技术领域，具体公开了一种牛粪生物有机肥及其制备方法与应用。所述一种牛粪生物有机肥，采用以下方法制备：将牛粪、中药渣、果皮、钾矿石粉、磷矿石粉、糖蜜发酵液和浮石按干物质质量比50～55:20～25:20～30:15～20:4～6:7.5～10:10～15混合，堆沤发酵后制成有机肥半成品，再向其接种由胶冻样芽孢杆菌、玫瑰单孢菌组成的复合菌，通过二次发酵制成牛粪生物有机肥。本发明高质量生物有机肥，能改良香蕉生长的土壤，促进养分利用率，提高香蕉产量。

Description

一种牛粪生物有机肥及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于农业土壤肥料技术领域，特别涉及一种牛粪生物有机肥及其制备方法与应用。
背景技术
有机肥营养元素齐全，合理施用有机肥不仅能够减少畜禽粪污等污染物的排放，药渣、果皮等废弃物的随意丢弃和堆放，降低化肥使用量，还可以提高农产品质量，促进有机食品生产，增加农民收入。因此，发展有机肥产业符合国家农业发展导向，对于环境保护以及农业可持续发展具有重要意义。同时，在有机肥中添加促生微生物，可协助释放土壤中潜在养分，促进作物根际有益微生物增殖，具有生物利用率高、作用周期长、成本低、对土壤及环境不会造成危害等优点。目前已有一些对香蕉等经济作物生长具有促进作用的真菌、细菌、放线菌的报道，但是许多研究表明单施某一种菌株很少能达到良好促生效果；另外，这些促生菌需要在一个合适载体中加入土壤，没有一个合适的载体加入土壤之后难以存活，导致效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种牛粪生物有机肥及其制备方法与应用，将复合菌添加到有机肥中联合施用，实现对种植土壤性质及微生物生态环境的改良，促进香蕉植株的生长，提升香蕉产量和品质。
为实现上述目的，本发明提供了一种牛粪生物有机肥，其发酵原料包括牛粪、中药渣、果皮粉碎料、钾矿石粉、磷矿石粉、糖蜜发酵液和浮石，通过添加胶冻样芽孢杆菌和玫瑰单孢菌组成的复合菌液二次发酵制成。其制备方法为：
(1)先将原料糖蜜发酵液和浮石搅拌混合实现糖蜜发酵液在浮石孔隙中渗入，再和原料牛粪、中药渣、果皮粉碎料、钾矿石粉、磷矿石粉混合；牛粪、中药渣、果皮粉碎料、钾矿石粉、磷矿石粉、糖蜜发酵液和浮石混合的干物质质量比例50～55:20～25:20～30:15～20:4～6:7.5～10:10～15；
(2)上述备料混合均匀后添加质量为有机肥原料总质量1％～3％酵母菌剂进行堆沤发酵6～7d后制成有机肥半成品；
(3)将上述有机肥半成品调节水分含量为35％～45％后，加入复合菌液，复合菌液包括胶东样芽孢杆菌、玫瑰单胞菌，分别按菌落形成单位个数1:1～1.5比例混合；
(4)将上述有机肥半成品接种复合菌液后进行二次发酵，发酵过程中每2天翻料1次，共翻料3～5次，7～10天后即可完成生物有机肥制备。
进一步地，所述的中药渣为百草根药渣、除虫菊药渣、桉树果药渣和罗星草药渣组成，组成干物质质量比例为1:1～1.3:1.5～2:0.8～1.0。
优选的，所述的浮石为颗粒状固体，0.01cm<粒径≤0.5cm。
优选的，所述的糖蜜发酵液的固体物质量含量为50％～60％。
优选的，所述胶冻样芽孢杆菌和玫瑰单孢菌从香蕉植株根际土壤中分离、鉴定、活化后进行发酵培养获得。
本发明提出的一种生物有机肥，其特点为：所述生物有机肥含水量20％～23％，pH为5.0～6.0，含总活菌活数大于3×109cfu/g，有机质52％～55％，全氮4％～5％，P2O52.3％～3.4％，K2O 13％～14.5％，其余为微量元素和杂质，总量为100％。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明筛选出具有协同促进香蕉生长、改善土壤性能和微生物生态环境的复合菌，并将其与有机肥联合使用，制成生物有机肥，该生物有机肥在香蕉种植中应用：与常规施肥相比，施用后每亩香蕉增产明显，能有效改善香蕉土壤环境。
2.本发明结合广西资源优势，采用百草根药渣、除虫菊药渣、桉树果药渣、罗星草药渣作为有机肥组成部分，变废为宝，提供丰富的有机质、糖类、粗蛋白、生物碱以及多种无机元素和少量维生素等养分,而且这些药渣不含致病菌,重金属量远低于作为肥料的允许量。同时,药渣通气性好,质轻,可改善土壤通透性,制成的有机肥安全、无公害、具备了良好的保水保肥的作用。另外，百草根、除虫菊、桉树果和罗星草的药渣中的一些活性成分对土壤中的一些有害病毒和地下害虫具有趋避和抑制作用从而减少病虫害的发生，减少化学农药的使用，减少种植成本，提高了种植的收益和作物的品质。
3.本发明在生物有机肥中添加糖蜜发酵液和浮石，浮石具备大量的孔洞，比表面大，而糖蜜能为促生菌的生长提供初步营养物质，糖蜜混合渗透到浮石的空隙中，大大提高了糖蜜和促生菌的接触面，促使促生菌能够快速的生长繁殖，从而有助于营养成分特别是磷矿石粉和钾矿石粉的活化吸收，以达到促进植物生长的目的。另外，浮石独特的多孔结构，对水分具备良好的吸附作用，减少水分挥发散失，具备良好的保水作用，降低经济作物因缺水造成干旱减产的风险。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1
菌液的制备
以香蕉园根际土壤为研究对象，分离、纯化后筛选获得的胶冻芽孢杆菌、玫瑰单孢菌，经活化后分别挑取1环活化后的菌落，接种到1L LB培养液中，30℃恒温振荡培养箱中，130rpm培养24h后形成菌液。
准备容量为500mL的锥形瓶若干，500mL锥形瓶倾倒200mL PDA(pH值调到7.0)培养液，分装好后进行高温灭菌，备用。
将培养好的两种菌液分别按照菌液和培养液体积1:100比例接种到装有200mLPDA培养液的500mL锥形瓶中，再在33℃，摇床速为100rpm的条件下培养48h，得到种子液。
实施例2
1.生物有机肥1的制备
(1)备料：先将原料糖蜜发酵液和浮石搅拌混合后，再和原料牛粪、中药渣、果皮粉碎料、钾矿石粉、磷矿石粉混合；
牛粪、中药渣、果皮粉碎料、钾矿石粉、磷矿石粉、糖蜜发酵液和浮石混合的干物质质量比例55:20:30:20:6:7.5:15；
中药渣为百草根药渣、除虫菊药渣、桉树果药渣和罗星草药渣组成；组成干物质质量比例为1:1～1.3:1.5～2:0.8～1.0；
浮石为颗粒状固体，0.01cm<粒径≤0.5cm；
糖蜜发酵液的固体物质量含量为50％～60％。
(2)一次发酵：上述备料混合均匀后添加质量为有机肥原料总质量1％～3％酵母菌剂进行堆沤发酵6～7d后制成有机肥半成品；
(3)接种功能菌：上述有机肥半成品调节水分含量为35％后，加入复合菌液，复合菌液包括胶东样芽孢杆菌、玫瑰单胞菌，分别按菌落形成单位个数1:1比例混合；
(4)二次发酵：上述有机肥半成品接种复合菌液后进行二次发酵，发酵过程中每2天翻料1次，共翻料3～5次，7～10天后即可完成生物有机肥制备。使总活菌数大于3.0×109cfu/g。
(5)生物有机肥1成品特性分析
经检测，制成的生物有机肥含水量20.13％，有机质54.85％，全氮4.04％，P2O53.38％，K2O 14.52％，pH 5.05，有效活菌数为3.02亿cfu/g。
2.生物有机肥2的制备
(1)备料：先将原料糖蜜发酵液和浮石搅拌混合后，再和原料牛粪、中药渣、果皮粉碎料、钾矿石粉、磷矿石粉混合；
牛粪、中药渣、果皮粉碎料、钾矿石粉、磷矿石粉、糖蜜发酵液和浮石混合的干物质质量比例50:25:20:15:4:10:10；
中药渣为百草根药渣、除虫菊药渣、桉树果药渣和罗星草药渣组成；组成干物质质量比例为1:1～1.3:1.5～2:0.8～1.0；
浮石为颗粒状固体，0.01cm<粒径≤0.5cm；
糖蜜发酵液的固体物质量含量为50％～60％。
(2)一次发酵：上述备料混合均匀后添加质量为有机肥原料总质量1％～3％酵母菌剂进行堆沤发酵6～7d后制成有机肥半成品；
(3)接种功能菌：上述有机肥半成品调节水分含量为45％后，加入复合菌液，复合菌液包括胶东样芽孢杆菌、玫瑰单胞菌，分别按菌落形成单位个数1:1.5比例混合；
(4)二次发酵：上述有机肥半成品接种复合菌液后进行二次发酵，发酵过程中每2天翻料1次，共翻料3～5次，7～10天后即可完成生物有机肥制备，使总活菌数大于3.0×109cfu/g。
(5)生物有机肥2成品特性分析
经检测，制成的生物有机肥含水量23.02％，有机质51.97％，全氮4.96％，P2O52.29％，K2O 13.12％，pH 5.95，有效活菌数为3.83亿cfu/g。
3.生物有机肥3的制备
(1)备料：先将原料糖蜜发酵液和浮石搅拌混合后，再和原料牛粪、中药渣、果皮粉碎料、钾矿石粉、磷矿石粉混合；
牛粪、中药渣、果皮粉碎料、钾矿石粉、磷矿石粉、糖蜜发酵液和浮石混合的干物质质量比例53:22:25:18:5:8.5:13；
中药渣为百草根药渣、除虫菊药渣、桉树果药渣和罗星草药渣组成；组成干物质质量比例为1:1～1.3:1.5～2:0.8～1.0；
浮石为颗粒状固体，0.01cm<粒径≤0.5cm；
糖蜜发酵液的固体物质量含量为50％～60％。
(2)一次发酵：上述备料混合均匀后添加质量为有机肥原料总质量1％～3％酵母菌剂进行堆沤发酵6～7d后制成有机肥半成品；
(3)接种功能菌：上述有机肥半成品调节水分含量为40％后，加入复合菌液，复合菌液包括胶东样芽孢杆菌、玫瑰单胞菌，分别按菌落形成单位个数1:1～1.5比例混合；
(4)二次发酵：上述有机肥半成品接种复合菌液后进行二次发酵，发酵过程中每2天翻料1次，共翻料3～5次，7～10天后即可完成生物有机肥制备，使总活菌数大于3.0×109cfu/g。
(5)生物有机肥3成品特性分析
经检测，制成的生物有机肥含水量22.19％，有机质53.21％，全氮4.4％，P2O52.73％，K2O 13.91％，pH 5.61，有效活菌数为3.31亿cfu/g。
4.生物有机肥4的制备
与生物有机肥1制备的方法基本相同，不同的是在二次发酵过程中仅在有机肥半成品接种胶东样芽孢杆菌；
生物有机肥4成品特性分析
经检测，制成的生物有机肥含水量19.96％，有机质53.91％，全氮4.92％，P2O53.29％，K2O 14.47％，pH 5.12，有效活菌数为3.85亿cfu/g。
5.生物有机肥5的制备
与生物有机肥1制备的方法基本相同，不同的是在二次发酵过程中仅在有机肥半成品接种玫瑰单孢菌；
经检测，制成的生物有机肥含水量20.04％，有机质54.68％，全氮4.11％，P2O53.41％，K2O 14.47％，pH 5.09，有效活菌数为3.47亿cfu/g。
6.有机肥6的制备
(1)备料：先将原料糖蜜发酵液和浮石搅拌混合后，再和原料牛粪、中药渣、果皮粉碎料、钾矿石粉、磷矿石粉混合；
牛粪、中药渣、果皮粉碎料、钾矿石粉、磷矿石粉、糖蜜发酵液和浮石混合的干物质质量比例53:22:25:18:5:8.5:13；
中药渣为百草根药渣、除虫菊药渣、桉树果药渣和罗星草药渣组成；组成干物质质量比例为1:1～1.3:1.5～2:0.8～1.0；
浮石为颗粒状固体，0.01cm<粒径≤0.5cm；
糖蜜发酵液的固体物质量含量为50％～60％。
(2)一次发酵：上述备料混合均匀后添加质量为有机肥原料总质量1％～3％酵母菌剂进行堆沤发酵6～7d后制成有机肥6；
经检测，制成的有机肥含水量22％，有机质52％，全氮6.11％，P2O52.13％，K2O11.05％，pH 5.16。
实施例3
田间试验
1.材料与方法
供试香蕉品种为巴西蕉。
供试生物有机肥：样品生物有机肥1、生物有机肥2、生物有机肥3、生物有机肥4、生物有机肥5、有机肥6和试验用常规肥。
试验地点：南宁市武鸣区锣圩镇绿信香蕉种植基地，试验区设7个处理，每个处理10行，每行20株，共定植200株，株行距为2m×2.5m。试验区2017年3月27日第1次施肥，8月2日第2次施肥。
2.试验设计
试验设计7个处理，分别为：
处理1：样品生物有机肥1(分两次施肥)，以下简称F1。
处理2：样品生物有机肥2(分两次施肥)，以下简称F2。
处理3：样品生物有机肥3(分两次施肥)，以下简称F3。
处理4：样品生物有机肥4(分两次施肥)，以下简称F4。
处理5：样品生物有机肥5(分两次施肥)，以下简称F5。
处理6：样品有机肥6(分两次施肥)，以下简称F6。
处理7：对照(常规施肥)，以下简称CK。
试验区F1、F2、F3、F4、F5、F6为12斤/株，其中作基肥6斤/株(每年3月)，7-8月追肥6斤/株；CK处理(对照，常规施肥方法)，各处理田间管理一致。在香蕉收获的季节采集各处理香蕉样品、香蕉树根际土壤样品，记录产量，测量土壤中微生物的数量和土壤养分含量。
3.不同处理对香蕉产量的影响
从表1中可以看出，施用生物有机肥1、生物有机肥2和生物有机肥3，香蕉单株产量均在56斤以上，折合亩产量均大于3384公斤，远大于施用生物有机肥4、生物有机肥5、有机肥6和对照组的产量，亩均增产在25％以上，增产效果显著。
表1有机肥对香蕉产量的影响
Figure BDA0002869669400000081
4.不同处理对根际微生物群落结构的影响
如表2所示，土壤微生物群落结构受不同的处理的影响不同。施用生物有机肥1～3细菌群落数量均在12×106cfu/g左右，施用有机肥4～6细菌群落的数量分别为8.53×106cfu/g、6.14×106cfu/g和2.11×106cfu/g，而对照组细菌群落的数量为1.36×106cfu/g，施用生物有机肥1～3土壤里面细菌群落数量明显多于其他施用有机肥4～6和对照组细菌群落的数量；施用生物有机肥1～3放线菌群落数量均在56×104～59×104cfu/g之间，施用有机肥4～6放线菌群落的数量分别为34.41×104cfu/g、23.59×104cfu/g和2.38×104cfu/g，而对照组放线菌群落的数量为2.77×104cfu/g，施用生物有机肥1～3土壤里面放线菌群落数量明显多于施用有机肥4～6和对照组放线菌群落的数量；施用生物有机肥1～3真菌群落数量均在10.16×104cfu/g以上，施用有机肥4～6真菌群落的数量分别为8.01×104cfu/g、5.36×104cfu/g和1.18×104cfu/g，而对照组真菌群落的数量为0.89×104cfu/g，施用生物有机肥1～3土壤里面真菌群落数量多于施用有机肥4～6和对照组真菌群落的数量。
表2不同处理对香蕉根际土壤微生物群落结构的影响
处理 细菌/10<sup>6</sup>cfu/g 放线菌/10<sup>4</sup>cfu/g 真菌/10<sup>4</sup>cfu/g
F1 12.19 57.10 10.27
F2 12.47 56.92 10.39
F3 11.97 58.23 10.16
F4 8.53 34.41 8.01
F5 6.14 23.59 5.36
F6 2.11 2.38 1.18
CK 1.36 2.77 0.89
5.不同处理对土壤理化性质的影响
从表3中可以看出，施加生物有机肥1～3土壤中全P含量由对照的0.361％提高到0.9％以上，速P也由68mg/kg提高到130mg/kg以上，速K由对照的302mg/kg提高到560mg/kg，有机质由对照的37.5g/kg提高到66g/kg以上，交换性镁由对照的0.14cmol/kg提高到0.3cmol/kg左右，并且施用生物有机肥1～3土壤中各养分含量均高于施用有机肥4～6。施用生物有机肥1～3显著增加土壤中速效磷、速效钾、交换性镁、有机质、全磷的含量，对土壤改良效果明显。
表3.不同处理对香蕉根际土壤养分的影响
Figure BDA0002869669400000101
综上所述，本发明生物有机肥改良香蕉的根际土壤养分和微生物环境明显，丰富了土壤生物多样性，显著的增加香蕉亩产量。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种牛粪生物有机肥，其特征在于，所述有机肥的发酵原料包括牛粪、中药渣、果皮粉碎料、钾矿石粉、磷矿石粉、糖蜜发酵液和浮石，通过往所述有机肥中添加复合菌进行二次发酵制成所述生物有机肥，所述生物有机肥含水量20％～23％，pH为5.0～6.0，含总活菌数大于3×109cfu/g，有机质52％～55％，全氮4％～5％，P2O52.3％～3.4％，K2O 13％～14.5％。
2.根据权利要求1所述的牛粪生物有机肥，其特征在于，所述牛粪、中药渣、果皮粉碎料、钾矿石粉、磷矿石粉、糖蜜发酵液和浮石的干物质质量比为50～55:20～25:20～30:15～20:4～6:7.5～10:10～15。
3.根据权利要求1所述的牛粪生物有机肥，其特征在于，所述复合菌由胶冻样芽孢杆菌和玫瑰单孢菌混合组成。
4.根据权利要求3所述的牛粪生物有机肥，其特征在于，所述胶冻样芽孢杆菌和玫瑰单孢菌的菌落形成单位数目比为1:1～1.5。
5.根据权利要求1所述的牛粪生物有机肥，其特征在于，所述胶冻样芽孢杆菌和玫瑰单孢菌从香蕉植株根际土壤中分离、鉴定、活化后进行发酵培养获得。
6.根据权利要求1所述的牛粪生物有机肥，其特征在于，所述中药渣由百草根药渣、除虫菊药渣、桉树果药渣和罗星草药渣组成，所述的百草根药渣、除虫菊药渣、桉树果药渣和罗星草药渣质量比为1:1～1.3:1.5～2:0.8～1.0。
7.根据权利要求1所述的牛粪生物有机肥，其特征在于，所述糖蜜发酵液的固体物质量含量为50％～60％。
8.根据权利要求1所述的牛粪生物有机肥，其特征在于，所述浮石为颗粒状固体，0.01cm<粒径≤0.5cm。
9.根据权利要求1所述的牛粪生物有机肥，其特征在于，按如下方法步骤制备：
(1)备料：先将原料糖蜜发酵液和浮石搅拌混合后，再和原料牛粪、中药渣、果皮粉碎料、钾矿石粉、磷矿石粉混合；
(2)一次发酵：上述备料混合均匀后添加质量为有机肥原料总质量1％～3％酵母菌剂进行堆沤发酵6～7d后制成有机肥半成品；
(3)接种复合菌：上述有机肥半成品调节水分含量为35％～45％后，加入复合菌液；
(4)二次发酵：上述有机肥半成品接种复合菌液后进行二次发酵，发酵过程中每2天翻料1次，共翻料3～5次，7～10天后即可完成生物有机肥制备。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的牛粪生物有机肥在促进香蕉增产和改良香蕉种植的土壤中应用。
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