CN115043678A - 一种沼渣固态发酵生物有机肥及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种沼渣固态发酵生物有机肥及其制备方法和应用，其解决了现有的解决现有技术中沼渣直接应用于农田存在隐患的技术问题，包括如下步骤：液体发酵与复配，将枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、黑曲霉(Aspergillusniger)，使用斜面培养基，斜面活化后接种于液体培养基中，摇瓶培养时间，得到液体种子；将所述液体种子接种于发酵培养基中发酵；将上述三种发酵液进行复配得到固体发酵的液体发酵液；固态发酵，得到所述有机肥。本发明可用于沼渣固态发酵制肥领域。

Description

一种沼渣固态发酵生物有机肥及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种肥料及其制备方法和应用，具体地说，涉及一种沼渣固态发酵生物有机肥及其制备方法和应用。
背景技术
沼气残渣是沼气发酵后的半固体物质。沼渣中含有丰富的有机质、腐殖质、微量营养元素、多种氨基酸、磷、氮、钾等营养元素。沼渣的主要营养成分为30～50％的有机质、10～20％的腐植酸、0.8～2.0％的全氮、0.4～1.2％的全磷和0.6～2.0％的全钾；其具有质地疏松、保墒性能好、酸碱度适中，经过腐熟剂腐熟生产成肥料后，能起到很好的改良土壤的作用。沼渣主要用于农作物生产或苗木生产的基肥，还可用于生产食用菌、养鱼、养蚯蚓等。
沼渣中仍含有较多的沼液，其固体物含量在20％以下，其中部分未分解的原料和新生的微生物菌体，施入农田会继续发酵，释放肥分。沼渣直接应用于农田存在一定的隐患，沼渣本身水分大、有臭味，存在不方便施用；因此沼渣的综合利用过程中需要进一步进行腐熟，方可做基肥和追肥施用。
发明内容
本发明就是为了解决现有技术中沼渣直接应用于农田存在隐患的技术问题，提供一种沼渣固态发酵生物有机肥的方法，实现沼渣资源化再次利用。
为此，本发明提供一种沼渣固态发酵生物有机肥的方法，包括步骤：(1)菌种的发酵与复配：将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、黑曲霉(Aspergillus niger)，使用斜面培养基，斜面活化后接种于液体培养基中，摇瓶培养时间24h，得到液体种子；将所述液体种子接种于发酵培养基中，得到液体发酵液。(2)固态发酵：将沼渣进行挤压脱水，通过经揉搓粉碎后水稻或小麦秸秆调节沼渣水分，混匀后调节水分50％左右；所述液体发酵液中加入尿素，接种于固体基质，进行堆肥式发酵，控制堆积高度1.2～1.5米，通过抛翻控制温度55℃左右，维持发酵5～7天后，摊开晾干二次腐熟8～10天以上，得到腐熟产物；将所述产物进一步烘干造粒，得到所述沼渣固态发酵生物有机肥；所述沼渣、秸秆、液体发酵液和尿素的质量份数为：沼渣50～60份，秸秆20～30份，液体发酵液10～15份，尿素1～2份，过磷酸钙0.5～1份。
(2)固态发酵：将沼渣进行挤压脱水，通过经揉搓粉碎后水稻或小麦秸秆调节沼渣水分，混匀后调节水分50％左右；所述液体发酵液中加入尿素，接种于固体基质，进行堆肥式发酵，控制堆积高度1.2～1.5米，通过抛翻控制温度55℃左右，维持发酵5～7天后，摊开晾干二次腐熟8～10天以上，得到腐熟产物；将所述产物进一步烘干造粒，得到所述有机肥。
优选的，所述步骤(1)中，所述斜面培养基由如下物质制成：枯草芽孢杆菌选用LB培养基：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，；氯化钠10g/L,琼脂15g；pH 7.0,121℃灭菌30min；酿酒酵母、黑曲霉选用YPD培养基：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物10g/L,葡萄糖20g/L，琼脂15g；pH 6.0 115℃灭菌15min。称好上述物质后用蒸馏水定容至1.0升制备获得所述斜面培养基，所述斜面培养基。
优选的，所述步骤(1)中，液体发酵培养基成份如下：枯草芽孢杆菌液体发酵培养基：葡萄糖30.0g/L，蛋白胨10.0g/L，酵母粉5.0g/L，磷酸二氢钾1.0g/L、硫酸镁0.5g/L和硫酸锰0.2g/L；酿酒酵母、黑曲霉液体发酵培养基：糖蜜20.0g/L，磷酸二氢钾2.0g/L，玉米浆粉20g/L，硫酸镁0.5g/L，碳酸钙0.5g/L；称好上述物质混合后，在115℃下灭菌30～40min；所述发酵培养基pH 6.5～7.0。
优选的，所述固体发酵的种子液的复配由枯草芽孢杆菌、酿酒酵母发酵后的分别稀释成5.0*1010个/ml、20.0*108个/ml；黑曲霉发酵后稀释达到湿重10g/L；将三者按1:1：1的比例混合成种子液。
优选的，所述沼渣、秸秆、液体发酵液、尿素和过磷酸钙的质量份数为：沼渣50～60份，秸秆20～30份，液体发酵液10～15份，尿素1～2份，过磷酸钙0.5～1份。
本发明还提供一种沼渣固态发酵生物有机肥，所述发酵产物烘干造粒后，得到的固态发酵生物有机肥，含水率≤30％，有机质含量≥45％，其中生化腐殖酸含量＞22％，总养分＞6％，活菌芽孢含量为5.7*108个/g以上。
本发明还提供沼渣固态发酵生物有机肥作为有机肥的应用，所述沼渣固态发酵生物有机肥的施用量是150kg/亩。
本发明的有益效果如下：
本发明使用沼渣作为主要基质，固态发酵生产生物有机肥，实现沼渣资源化的同时，同步发酵生产生物有机肥，具有工艺简单、周期短、易于实施等特点；本发明生产的生物有机肥，可提高保持土壤肥力、施入土壤后提高土壤有机质、减少磷肥和钾肥的使用并提高其利用率。
附图说明
图1是本发明中有机肥腐熟度的评价示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
如下通过三个部分例阐述本发明提供的一种沼渣固态发酵生物有机肥的方法。所述菌种均购于中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)，其中枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、黑曲霉(Aspergillus niger)，保藏号分别为CGMCC 1.7740、CGMCC 2.3854、CGMCC 3.11598。
第一部分：菌种液体发酵与复配
本发明将保藏的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、黑曲霉(Aspergillus niger)经活化种子、液体种子、液体发酵，一系列培养制备成固态发酵所用的菌液，具体过程如下：
(1)活化种子，将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、黑曲霉(Aspergillus niger)接种于斜面培养基上培养，培养温度30℃，培养时间48h，得到斜面种子；
斜面培养基成分如下：
枯草芽孢杆菌选用LB培养基：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，；氯化钠10g/L,琼脂15g；pH 7.0,121℃灭菌30min；
酿酒酵母、黑曲霉选用YPD培养基：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物10g/L,葡萄糖20g/L，琼脂15g；pH 6.0 115℃灭菌15min。
称好上述物质后用蒸馏水定容至1.0升制备获得所述斜面培养基，所述斜面培养基。
(2)液体发酵：斜面种子接种于液体培养基中，摇瓶培养温度30℃，培养时间24h，得到液体种子；枯草芽孢杆菌3％、酿酒酵母和黑曲霉按10％的接种量，将液体种子按接种于对应的发酵培养基中，培养温度30℃，溶氧20％～30％，培养时间18～24h，得到液体发酵液；
所述液体种子和发酵培养基由以下物质制成：
枯草芽孢杆菌液体发酵培养基：葡萄糖30.0g/L，蛋白胨10.0g/L，酵母粉5.0g/L，磷酸二氢钾1.0g/L、硫酸镁0.5g/L和硫酸锰0.2g/L；
酿酒酵母、黑曲霉液体发酵培养基：糖蜜20.0g/L，磷酸二氢钾2.0g/L，玉米浆粉20g/L，硫酸镁0.5g/L，碳酸钙0.5g/L；
称好上述物质混合后，在115℃下灭菌30～40min；所述发酵培养基pH 6.5～7.0。
(3)液体菌种复配
将枯草芽孢杆菌、酿酒酵母发酵后的分别稀释成5.0*1010个/ml、20.0*108个/ml；黑曲霉发酵后稀释达到湿重10g/L；将三者按1:1：1的比例混合成液体种子。
通过上述(1)、(2)(3)步，制备获得固态发酵所用的菌液。
第二部分：固态发酵
将沼渣进行挤压脱水，通过经揉搓粉碎后水稻或小麦秸秆调节沼渣水分，混匀后调节水分50％左右；所述液体发酵液中加入尿素，接种于固体基质，进行堆肥式发酵，控制堆积高度1.2～1.5米，通过抛翻控制温度55℃左右，维持发酵5～7天后，摊开晾干二次腐熟8～10天以上，得到无臭味、黑褐色腐熟产物；将所述产物进一步烘干造粒，得到所述沼渣固态发酵生物有机肥。
固态堆肥发酵中，沼渣、秸秆、液体发酵液和尿素的质量份数为：沼渣50～60份，秸秆20～30份，液体发酵液10～15份，尿素1～2份，过磷酸钙0.5～1份。
固态发酵时，各物质的配比，本发明提供了四个实施例，如表1所示
表1
实施例一 实施例二 实施例三 实施例四
沼渣 50 55 55 60
秸秆 20 30 25 25
液体发酵液 15 10 10 15
尿素 1 2 2 1.5
过磷酸钙 0.5 0.5 1 1
第三部分：应用评价
为验证本发明本发明制备的生物有机肥的肥力和安全性，如下提供试验及结果。
为评价本发明发酵产生的生物有机肥养分和生物活菌数等参数，养分测定参照《有机肥料(NY/T 525-2021)》；活菌数测定参照《生物有机肥(NY884-2012)》，改进在于样品活菌芽孢数采用80℃水浴10min后检测；水溶性腐殖酸的测定参照《水溶肥料腐植酸含量的测定(NY/T1971-2010)》。本发明发酵产生的生物有机肥养分和活菌数进行测定，如表2所示。
表2发酵产物的养分和活菌数的比较
Figure BDA0003747798320000051
Figure BDA0003747798320000061
检测结果显示：四个实施例都能达到并高于农业行业标准《有机肥料(NY/T 525-2021)》《生物有机肥(NY884-2012)》中规定的养分和活菌数。其中实施例三的综合评价最高。本发明各实施例都符合生产标准，本领域技术人员可以根据经济成本选择不同实施例或根据作物需要选择不同实施例的生物有机肥施用。
一、为评价本发明发酵的生物有机肥的施用安全性，对其腐熟度进行检测。目前种子发芽试验被认为是评价堆腐产品无害腐熟最具说服力的方法。种子发芽指数综合反映了堆肥的植物毒性，被认为是最敏感、最可靠的堆肥腐熟度评价指标。一般情况下，发芽指数大于50％可认为堆肥对种子基本无毒性，而我国农业标准《有机肥料(NY/T 525-2021)》要求达到70％。
本发明中采用沼渣脱水晾干直接堆肥发酵的有机肥作为对照组，和本发明的四个实例进行对比；对照组和实施例的堆肥过程一致，按本发明的操作过程；按《有机肥料(NY/T525-2021)》的测定方法采用黄瓜种子作为测试种子，对五个有机肥进行评价测定，结果如图1所示：
本发明四个实施例生产的生物有机肥与对照组相比，都达到了《有机肥料(NY/T525-2021)》要求达到70％，其中实施例三达到了81％；结果表明发酵菌液在沼渣的腐熟过程中发挥了重要的作用，同时也表明沼渣需要经过正规工艺腐熟，方可达到《有机肥料(NY/T 525-2021)》标准要求。
二、为检测本发明发酵的生物有机肥的肥效。按本发明制备的沼渣生物有机肥作为基肥，用于山东东营某大棚常年种植西红柿田间种植试验，土壤板结、出现盐渍化现象；种植密度每亩900株。在施用尿素10kg，硫酸钾15～20kg,过磷酸钙25kg基肥的基础上，以市场某品牌生物有机肥作为对照、四个实施例等五组，作为基肥施用，施用量是150kg/亩。3个重复，小区面积0.10亩(90株)。种植期间追施15％复合肥1次；其他施肥时间、灌溉、打药等栽培措施相同。成熟后开始采摘，20天内采摘统计。
结果显示施用本发明发酵生物有机肥的西红柿的产量、甜度均高于对照组施用某商品生物有机肥的情况；尤其实施例三和例四，产量种植土壤情疏松；观察西红柿生长过程中的情况，施用本发明发酵生物有机肥均比对照组的西红柿前期死棵少，中后期发病率低，根系发达，充分证明了本发明沼渣生物有机肥都在整个黄瓜生长中发挥了作用。
表6生物有机肥对西红柿生长和产量的影响
Figure BDA0003747798320000071
综上所述，本发明利用沼渣发酵生物有机肥，工艺简单、易于实施。从上述实施可以看出，本发明生产的沼渣生物有机肥，可提高土壤肥力、疏松土壤、增加作物产量、提高果实的品质的作用。
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (7)

1.一种沼渣固态发酵生物有机肥的制备方法，其特征是：包括如下步骤：
(1)液体发酵与复配
将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、黑曲霉(Aspergillus niger)，使用斜面培养基，斜面活化后接种于液体培养基中，摇瓶培养时间，得到液体种子；将所述液体种子接种于发酵培养基中发酵；将上述三种发酵液进行复配得到固体发酵的液体发酵液；
(2)固态发酵
将沼渣进行挤压脱水，通过经揉搓粉碎后水稻或小麦秸秆调节沼渣水分，混匀后调节水分50％左右；所述液体发酵液中加入尿素，接种于固体基质，进行堆肥式发酵，控制堆积高度1.2～1.5米，通过抛翻控制温度55℃左右，维持发酵5～7天后，摊开晾干二次腐熟8～10天以上，得到腐熟产物；将所述产物进一步烘干造粒，得到所述有机肥。
2.根据权利要求1所述的沼渣固态发酵生物有机肥的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述斜面培养基由如下物质制成：
枯草芽孢杆菌选用LB培养基：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，；氯化钠10g/L,琼脂15g；pH 7.0,121℃灭菌30min；
酿酒酵母、黑曲霉选用YPD培养基：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物10g/L,葡萄糖20g/L，琼脂15g；pH 6.0 115℃灭菌15min；
称好上述物质后用蒸馏水定容至1.0升制备获得所述斜面培养基，所述斜面培养基。
3.根据权利要求1所述的沼渣固态发酵生物有机肥的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，液体发酵培养基成份如下：
枯草芽孢杆菌液体发酵培养基：葡萄糖30.0g/L，蛋白胨10.0g/L，酵母粉5.0g/L，磷酸二氢钾1.0g/L、硫酸镁0.5g/L和硫酸锰0.2g/L；
酿酒酵母、黑曲霉液体发酵培养基：糖蜜20.0g/L，磷酸二氢钾2.0g/L，玉米浆粉20g/L，硫酸镁0.5g/L，碳酸钙0.5g/L；
称好上述物质混合后，在115℃下灭菌30～40min；所述发酵培养基pH 6.5～7.0。
4.根据权利要求1所述的沼渣固态发酵生物有机肥的制备方法，其特征在于，所述固体发酵的种子液的复配由枯草芽孢杆菌、酿酒酵母发酵后的分别稀释成5.0*1010个/ml、20.0*108个/ml；黑曲霉发酵后稀释达到湿重10g/L；将三者按1:1：1的比例混合成种子液。
5.根据权利要求1所述的沼渣固态发酵生物有机肥的制备方法，其特征在于，所述沼渣、秸秆、液体发酵液、尿素和过磷酸钙的质量份数为：沼渣50～60份，秸秆20～30份，液体发酵液10～15份，尿素1～2份，过磷酸钙0.5～1份。
6.如权利要求1～5任一方法制得的沼渣固态发酵生物有机肥，其特征是，所述发酵产物烘干造粒后，得到的固态发酵生物有机肥，含水率≤30％，有机质含量≥45％，其中生化腐殖酸含量＞22％，总养分＞6％，活菌芽孢含量为5.7*108个/g以上。
7.如权利要求6所述的沼渣固态发酵生物有机肥作为有机肥的应用，其特征是，沼渣固态发酵生物有机肥的施用量是150kg/亩。
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