本發明屬于生物有機肥
技術領域：
，具體涉及一種利用畜禽糞便發酵生產植物促生型生物有機肥及其方法。
背景技術：
：隨著規模化、集約化畜禽養殖業的迅猛發展，畜禽糞便作為農業面源污染的主要來源已成為環境污染的突出問題。與此相對，畜禽養殖污染物中含有豐富的有機質、氮、磷、鉀等營養物質和微量元素，具有極大的資源化潛力。利用好氧發酵生產有機肥是當前畜禽糞便處理與資源化利用最主要的手段。然而，傳統的畜禽糞便生產有機肥的工藝存在發酵周期長、氮素等營養損失嚴重、有機肥產品肥效低等各種問題，因此，開發新穎的微生物功能菌劑作為有機肥添加劑已成為該領域的發展趨勢。生物有機肥是指以特定微生物與動植物殘體為來源并經無害化處理、腐熟的有機物料復合而成的兼具微生物肥料和有機肥肥效的肥料。常規生物有機肥生產工藝是將發酵菌和功能菌共同發酵，但由于功能菌一般適應于土壤、植物根際等環境，難以在好氧發酵的高溫階段存活，極大限制了有機肥中功能微生物的活性。目前，基于兩段式逐級發酵工藝，通過在不同發酵階段添加相應功能微生物菌劑的方式得到了廣泛認可。中國專利文件CN102964155B公布了一種內生固氮菌有機肥的制備方法，就采用初次發酵階段接種由枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、啤酒酵母、扣囊擬內孢菌、綠色木霉、嗜熱側孢霉、植物乳桿菌、黑曲霉組成的復合微生物發酵菌劑，而在二次發酵階段接種由成團泛菌、巨大芽孢桿菌、膠質芽孢桿菌組成的復合微生物內生固氮菌劑，從而制備具有固氮功能的有機肥。盡管如此，現有生物有機肥產品依然存在產品種類少、功能單一等問題。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種植物促生型生物有機肥及其制備方法，通過聯合好氧發酵和添加功能微生物菌劑的方式，生產出具有植物促生功能的生物有機肥類型，在替代化肥產品的同時改良土壤微生物生態環境，促進植物生長。為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種植物促生型生物有機肥，由畜禽糞、輔料接種0.5～2％(w/w)的復合發酵菌劑發酵后再接種2～5％(w/w)的植物促生菌劑發酵制成，所述輔料為秸稈、谷殼、蘑菇渣、麥麩、尿素中的至少一種，其特征在于：所述復合發酵菌劑由甲基營養型芽孢桿菌(BacillusmethylotrophicusKACC13105)、特基拉芽孢桿菌(BacillustequilensisATCCBAA-819)、嗜熱脂肪地芽孢桿菌(GebacillusstearothermophilusATCC12980)和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種(Anoxybacillusflavithermusssp.yunnanesisCCTCCAB2010187)按照質量比0.5～1∶1～2∶0.5～1∶1混合而成；所述植物促生菌劑由腐殖質還原固氮螺菌(AzospirillumhumicireducensCCTCCAB2012021)、產朊假絲酵母(CandidautilisCCTCCM2010090)、細黃鏈霉菌(StreptomycesmicroflavusCGMCC4.891)和固氮類芽孢桿菌(PaenibacillusazotofixansATCC35681)按質量比1～2∶1～2∶1～2∶1的比例混合而成。一種植物促生型生物有機肥的制備方法，其特征在于：具體步驟如下：(1)發酵料制備：用畜禽糞與粉碎后的秸稈、谷殼、蘑菇渣、麥麩、尿素中的至少一種混合，調節水分和C/N分別至55％～70％和25～35，制得發酵料；(2)高溫好氧發酵：在步驟(1)發酵物料中接種0.5～2％(w/w)的復合發酵菌劑，拌混均勻后進行好氧發酵；當堆體溫度超過60℃后翻堆一次，之后每2～3d翻堆一次，連續發酵15～20d得初次發酵產物；所述復合發酵菌劑由甲基營養型芽孢桿菌(BacillusmethylotrophicusKACC13105)、特基拉芽孢桿菌(BacillustequilensisATCCBAA-819)、嗜熱脂肪地芽孢桿菌(GebacillusstearothermophilusATCC12980)和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種(Anoxybacillusflavithermusssp.yunnanesisCCTCCAB2010187)按照質量比0.5～1∶1～2∶0.5～1∶1混合而成；(3)植物促生菌劑制備：將保藏于斜面上的腐殖質還原固氮螺菌(AzospirillumhumicireducensCCTCCAB2012021)、產朊假絲酵母(CandidautilisCCTCCM2010090)、細黃鏈霉菌(StreptomycesmicroflavusCGMCC4.891)和固氮類芽孢桿菌(PaenibacillusazotofixansATCC35681)分別接種到LB液體培養基，28～32℃的條件下搖床培養24～48h；將上述4種菌的菌液按質量比1～2∶1～2∶1～2∶1的比例混合均勻，得植物促生復合菌劑。所述LB培養基配方為：胰化蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，NaCl10g/L。(4)有機肥后腐熟：以步驟(2)制備的初次發酵產物為原料，按照2～5％(w/w)的比例添加步驟(3)制備的植物促生復合菌劑，靜置發酵10～15d(期間翻堆一次)，即可制得植物促生型生物有機肥產品。本發明的有益效果是：本發明針對畜禽糞便兩段式好氧發酵工藝流程，制備了分別用于高溫階段和腐熟階段的兩種微生物復合菌劑：復合發酵菌劑和植物促生復合菌劑；兩者即可配合使用，也可單獨使用。其中，復合發酵菌劑由分離自高溫堆肥體系中的4種功能微生物復配而成，添加后可與土著堆肥微生物協同作用，快速分解畜禽糞便的中的有機質，升溫速度快、發酵15d即可實現堆肥完全腐熟，顯著提高畜禽糞便的發酵效率和穩定化程度。植物促生復合菌劑同樣基于4種高產植物激素的功能微生物通過大量試驗復配而成，以中低溫液態發酵方式擴培，并且以畜禽糞便初次發酵后的有機底物為原料，在二次發酵過程中實現植物促生型功能微生物的快速增殖，其有效生物活菌總數達5×108CFU/g，遠高于《生物有機肥》(NY/T798-2004)標準中≥0.2×108CFU/g數值。基于該發明制備的生物有機肥產品腐熟程度高，施加到土壤后，數量龐大的功能微生物在根際定殖等后，可產生3-吲哚乙酸、細胞分裂素、赤霉素、乙烯等在內的多種植物激素，促進植株生長，并使作物增產增收。該發明制備的生物有機肥兼具成本低、環保高效等特點。具體實施方式下面結合具體實施例進一步詳細說明本發明。實施例1～4以豬糞、玉米秸稈、尿素和功能微生物菌劑混合發酵制備生物有機肥如下：(1)以豬糞、玉米秸稈和尿素為原料發酵制備生物有機肥，發酵物料總質量為300kg，按照豬糞∶玉米秸稈∶尿素5∶1∶0.02的濕重比配料，三者物料性質見表1。混合后的物料C/N比為30.4，水分含量為64.7％。表1豬糞、玉米秸稈和尿素物料性質項目豬糞玉米秸稈尿素總有機碳(g·kg-1)374.5441.80總氮(g·kg-1)11.45.746.7C/N32.977.50水分含量(％)73.820.411.5(2)將斜面保藏的甲基營養型芽孢桿菌、特基拉芽孢桿菌、嗜熱脂肪地芽孢桿菌和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種各取2環接種到LB培養液中，分別在30℃、45℃、55℃和60℃下活化24h。之后按10％的接種量將培養液接種至新的LB培養基中擴大培養。發酵結束后，以2∶1的質量比加入草炭吸附菌劑。將獲得的甲基營養型芽孢桿菌、特基拉芽孢桿菌、嗜熱脂肪地芽孢桿菌和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種4種菌劑按0.5～1∶1～2∶0.5～1∶1混合制成復合發酵菌劑。按照0.5～2％(w/w)的接種量復合發酵菌劑添加至步驟(1)備好的堆肥物料中，拌混均勻后開始好氧發酵。堆體溫度超過60℃后翻堆一次，之后每2～3d翻堆一次，連續發酵15～20d獲得初次發酵產物。(3)將斜面保藏的腐殖質還原固氮螺菌、產朊假絲酵母、細黃鏈霉菌和固氮類芽孢桿菌分別接種到LB液體培養基，30℃搖床培養48h。將上述4種菌的菌液按質量比1～2∶1～2∶1～2∶1均勻混合，得到植物促生復合菌劑。以初次發酵產物為原料，按照2～5％(w/w)的比例添加植物促生復合菌劑，靜置發酵10～15d(期間翻堆一次)，即可制得植物促生型生物有機肥產品。實施例1～4中制備生物有機肥產品的工藝與指標異同如表2所示。對比例1利用豬糞、玉米秸稈和尿素發酵制備有機肥產品如下：按照與實施例1～4相同的方式準備豬糞、玉米秸稈和尿素的混合物料，在不添加復合發酵菌劑的條件下自然發酵。發酵第3天，堆體溫度上升至61℃，開始翻堆，之后每3d翻堆一次，連續發酵18d后獲得初次發酵產物。將初次發酵產物繼續堆制，同樣不接種植物促生復合菌劑進行二次發酵。二次發酵持續15d，在第7d時翻堆一次，兩次發酵完整周期是33d。發酵結束后，按照《生物有機肥》(NY/T798-2004)標準檢測堆肥產品的性質，并測定發酵產物的種子發芽指數，結果見表2。表2實施例1～4與對比例1制備生物有機肥方案異同根據實施例1～4的結果，利用豬糞、玉米秸稈以及尿素為原料采用本發明中的兩段式逐級發酵工藝制備的生物有機肥產品滿足NY/T798-2004中有關標準的要求。通過在不同發酵階段添加本發明中不同配比和數量的復合發酵菌劑和植物促生復合菌劑顯著增加了生物有機肥產品中的有效活菌數。種子發芽指數(GI)的檢測結果也指出，實施例1～4中利用本發明制備的生物有機肥產品較對比例1腐熟程度更高，對植物促生效果好。下面基于實施例1和對比例1進一步說明生物有機肥對植物的促生效果。將實施例1和對比例1制備的生物有機肥按照每畝200kg的量施加到水稻田中，替代40％化肥施加量。調查結果指出，施加實施例1中的生物有機肥較施加對比例1的有機肥使水稻增收27％。實施例5～8以雞糞、稻殼和功能微生物菌劑混合發酵制備生物有機肥：(1)以雞糞和粉碎的稻殼為原料發酵制備生物有機肥，發酵物料總質量為200kg，按照雞糞、稻殼5∶3的濕重比配料，兩者物料性質見表3。混合后的物料C/N比為27，水分含量為44.8％。發酵開始前添加水分將堆體含水率調節至60％。表3雞糞和稻殼的物料性質項目雞糞稻殼總有機碳(g·kg-1)305457.2總氮(g·kg-1)30.64.1C/N10111.5水分含量(％)64.811.8(2)將斜面保藏的甲基營養型芽孢桿菌、特基拉芽孢桿菌、嗜熱脂肪地芽孢桿菌和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種各取2環接種到LB培養液中，分別在30℃、45℃、55℃和60℃下活化24h。之后按10％的接種量將培養液接種至新的LB培養基中擴大培養。發酵結束后，以2∶1的質量比加入草炭吸附菌劑。將獲得的甲基營養型芽孢桿菌、特基拉芽孢桿菌、嗜熱脂肪地芽孢桿菌和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種4種菌劑按0.5～1∶1～2∶0.5～1∶1混合制成復合發酵菌劑。按照0.5～2％(w/w)的接種量復合發酵菌劑添加至步驟(1)備好的堆肥物料中，拌混均勻后開始好氧發酵。堆體溫度超過60℃后翻堆一次，之后每2～3d翻堆一次，連續發酵15～20d獲得初次發酵產物。(3)將斜面保藏的腐殖質還原固氮螺菌、產朊假絲酵母、細黃鏈霉菌和固氮類芽孢桿菌分別接種到LB液體培養基，30℃搖床培養48h。將上述4種菌的菌液按質量比1～2∶1～2∶1～2∶1均勻混合，得到植物促生復合菌劑。以初次發酵產物為原料，按照2～5％(w/w)的比例添加植物促生復合菌劑，靜置發酵10～15d(期間翻堆一次)，即可制得植物促生型生物有機肥產品。實施例5～10中制備生物有機肥產品的工藝與指標異同如表4所示。對比例2利用雞糞和谷殼發酵制備有機肥產品：按照與實施例5～8相同的方式準備雞糞和谷殼的混合物料，調節物物料C/N27、水分60％，不添加復合發酵菌劑自然發酵。發酵第4天，堆體溫度上升至63℃，開始翻堆一次，之后每3d翻堆一次，連續發酵19d后獲得初次發酵產物。將初次發酵產物繼續堆制，同樣不接種植物促生復合菌劑進行二次發酵。二次發酵持續15d，在第7d時翻堆一次，兩次發酵完整周期是34d。發酵結束后，按照《生物有機肥》(NY/T798-2004)標準檢測堆肥產品的性質，并測定發酵產物的種子發芽指數，結果見表4。表4實施例5～8與對比例2制備生物有機肥方案異同根據實施例5～8和對比例2的結果，利用雞糞和谷殼為原料采用本發明中的兩段式逐級發酵工藝制備的生物有機肥產品滿足NY/T798-2004中有關標準的要求。通過在不同發酵階段添加本發明中不同配比和數量的復合發酵菌劑和植物促生復合菌劑顯著增加了生物有機肥產品中的有效活菌數。GI的檢測結果表明，實施例5～8中利用本發明制備的生物有機肥產品較對比例2腐熟程度更高，對植物促生效果好。下面基于實施例5和對比例2進一步說明生物有機肥對植物的促生效果。將實施例5和對比例2制備的生物有機肥按照每畝200kg的量施加到小麥田中，替代30％化肥施加量。調查結果指出，施加實施例5中的生物有機肥較施加對比例2的有機肥使水稻增收16％。實施例9～12以牛糞、蘑菇渣和功能微生物菌劑混合發酵制備生物有機肥：(1)以牛糞和蘑菇渣為原料發酵制備生物有機肥，發酵物料總質量為500kg，按照牛糞、蘑菇渣2∶1的濕重比配料，兩者物料性質見表5。混合后的物料C/N比為30，水分含量為63.9％。表5牛糞和蘑菇渣的物料性質項目牛糞蘑菇渣總有機碳(g·kg-1)325.4385.1總氮(g·kg-1)1.450.98C/N22.439.3水分含量(％)75.841.5(2)將斜面保藏的甲基營養型芽孢桿菌、特基拉芽孢桿菌、嗜熱脂肪地芽孢桿菌和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種各取2環接種到LB培養液中，分別在30℃、45℃、55℃和60℃下活化24h。之后按10％的接種量將培養液接種至新的LB培養基中擴大培養。發酵結束后，以2∶1的質量比加入草炭吸附菌劑。將獲得的甲基營養型芽孢桿菌、特基拉芽孢桿菌、嗜熱脂肪地芽孢桿菌和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種4種菌劑按0.5～1∶1～2∶0.5～1∶1混合制成復合發酵菌劑。按照0.5～2％(w/w)的接種量復合發酵菌劑添加至步驟(1)備好的堆肥物料中，拌混均勻后開始好氧發酵。堆體溫度超過60℃后翻堆一次，之后每2～3d翻堆一次，連續發酵15～20d獲得初次發酵產物。(3)將斜面保藏的腐殖質還原固氮螺菌、產朊假絲酵母、細黃鏈霉菌和固氮類芽孢桿菌分別接種到LB液體培養基，30℃搖床培養48h。將上述4種菌的菌液按質量比1～2∶1～2∶1～2∶1均勻混合，得到植物促生復合菌劑。以初次發酵產物為原料，按照2～5％(w/w)的比例添加植物促生復合菌劑，靜置發酵10～15d(期間翻堆一次)，即可制得植物促生型生物有機肥產品。實施例9～12中制備生物有機肥產品的工藝與指標異同如表6所示。對比例3利用牛糞和蘑菇渣發酵制備有機肥產品：按照與實施例9～12相同的方式準備牛糞和蘑菇渣的混合物料，在不添加復合發酵菌劑條件下自然發酵。發酵第3天，堆體溫度上升至65℃，開始翻堆一次，之后每3d翻堆一次，連續發酵15d后獲得初次發酵產物。將初次發酵產物繼續堆制，同樣不接種植物促生復合菌劑進行二次發酵。二次發酵持續14d，在第7d時翻堆一次，兩次發酵完整周期是29d。發酵結束后，按照《生物有機肥》(NY/T798-2004)標準檢測堆肥產品的性質，并測定發酵產物的種子發芽指數，結果見表6。表6實施例9～12與對比例3制備生物有機肥方案異同根據實施例5～8的結果，利用牛糞和蘑菇渣為原料采用本發明中的兩段式逐級發酵工藝制備的生物有機肥產品滿足NY/T798-2004中有關標準的要求。通過在不同發酵階段添加本發明中不同配比和數量的復合發酵菌劑和植物促生復合菌劑顯著增加了生物有機肥產品中的有效活菌數。GI的檢測結果表明，實施例9～12中利用本發明制備的生物有機肥產品較對比例3腐熟程度更高，對植物促生效果好。下面基于實施例9和對比例3進一步說明生物有機肥對植物的促生效果。將實施例9和對比例3制備的生物有機肥按照每畝300kg的量施加到水稻田中，替代50％化肥施加量。調查結果指出，施加實施例9中的生物有機肥較施加對比例3的有機肥使水稻增收32％。當前第1頁1 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