一種微生物秸稈腐熟劑及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種微生物秸稈腐熟劑，本發(fā)明選用能夠相互協(xié)同作用但是又不產(chǎn)生拮抗作用的菌種：纖維酶制劑、白腐菌、枯草芽孢桿菌、嗜熱裂孢菌、短小芽孢桿菌、釀酒酵母作為生產(chǎn)菌種，對(duì)秸稈主要成分有強(qiáng)烈的分解作用，同時(shí)具有生物防治功能，能抑制作物紋枯病、水稻稻瘟病、小麥根腐病、草莓灰霉病等病原菌的生長(zhǎng)。本發(fā)明產(chǎn)品的制作周期相對(duì)較短，生產(chǎn)效率高、成本低，使用安全、方便。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種微生物秸稈腐熟劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微生物秸桿腐熟劑及其制備方法，屬于農(nóng)業(yè)微生物應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物播種面積居世界第一位，秸桿中蘊(yùn)藏著巨大的養(yǎng)分資源，作物吸收的養(yǎng)分有50%左右以生物質(zhì)的形式保留在秸桿中，因此農(nóng)作物秸桿是世界上最為豐富的物質(zhì)之一。目前，全世界作物秸桿近30億噸，我國(guó)農(nóng)作物秸桿每年產(chǎn)量約10億噸，約占全世界秸桿資源總量的1/3，是世界第一秸桿大國(guó)，且總產(chǎn)量還有不斷增長(zhǎng)趨勢(shì)。農(nóng)作物秸桿是農(nóng)作物生產(chǎn)系統(tǒng)的一項(xiàng)重要資源，含有多種可被利用的有效成分，除絕大部分是碳外，還富含氮、磷、鉀、鈣、鎂等元素及纖維素、半纖維、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、氨基酸等有效成分，是一種具有多用途的可再生的生物資源。采用秸桿直接還田的方式能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤理化性質(zhì)，而且秸桿還田后還能夠減少化肥的投入，使養(yǎng)分比例更加協(xié)調(diào)，把作物從土壤中吸收的鑰、錳、銅、氯等養(yǎng)分歸還給土壤，從而提高作物產(chǎn)量，達(dá)到有效利用資源的目的。
[0003]目前，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)作物秸桿的利用還存在著以下問(wèn)題:
1、農(nóng)作物秸桿正式還田率不高，焚燒的較多，秸桿焚燒既浪費(fèi)資源、污染環(huán)境，又會(huì)產(chǎn)生大量濃煙影響環(huán)境及交通安全；
2、農(nóng)作物秸桿還田后，雖然能夠利用自身的、環(huán)境的微生物完成自身的腐熟過(guò)程，由于農(nóng)作物秸桿主要是由纖維素、半纖維和木質(zhì)素組成，難以被自然環(huán)境中的微生物所分解，因此秸桿在土壤中被分解轉(zhuǎn)化的周期較長(zhǎng)，不能被充分利用，同時(shí)還會(huì)影響土壤的物理性狀和田間耕作。
[0004]因此，研發(fā)一種農(nóng)作物腐熟劑使作物秸桿快速腐熟，提高秸桿還田的可操作性，這對(duì)于推進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0005]然而，目前使用的部分秸桿腐熟劑是化學(xué)合成物質(zhì)制成，還有一部分腐熟劑是由微生物、酶等生物活性物質(zhì)制成的，通過(guò)加入腐熟劑使秸桿腐熟制成農(nóng)用有機(jī)肥料，但是現(xiàn)有的秸桿腐熟劑存在以下缺陷:
(O菌種組成種類(lèi)繁多，而且酶菌協(xié)同降解秸桿的效果不太理想；
(2)菌種在秸桿與土壤組成的系統(tǒng)中定值能力不強(qiáng)；
(3)發(fā)酵溫度相對(duì)較高，腐熟時(shí)間也較長(zhǎng)；
(4)生產(chǎn)工藝條件復(fù)雜，制作成本較高，不利于推廣使用。
[0006]因此，研發(fā)一種高效多功能、實(shí)用易操作、腐熟時(shí)間短、低成本的秸桿腐熟劑顯得勢(shì)在必行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種高效多功能、實(shí)用易操作、腐熟時(shí)間短、節(jié)約成本的秸桿腐熟劑及其制備方法。該微生物秸桿腐熟劑使利用土壤中對(duì)秸桿主要成分有強(qiáng)烈的分解作用，相互又不產(chǎn)生拮抗作用的微生物菌株，同時(shí)具有生物防治功能，能抑制作物紋枯病、水稻稻瘟病、小麥根腐病、草莓灰霉病等病原菌的生長(zhǎng)，在制作過(guò)程中通過(guò)純化復(fù)壯、液體制種、固體培養(yǎng)、低溫干燥等工藝技術(shù)生產(chǎn)出秸桿快速腐熟劑。
[0008]本發(fā)明提供了一種微生物秸桿腐熟劑，本發(fā)明選用能夠相互協(xié)同作用但是又不產(chǎn)生拮抗作用的菌種:纖維酶制劑、白腐菌、枯草芽孢桿菌、嗜熱裂孢菌、短小芽孢桿菌、釀酒酵母作為生產(chǎn)菌種。
[0009]優(yōu)選地，纖維酶制劑為木霉和曲霉中兩種或多種混合固體發(fā)酵，發(fā)酵物干燥粉碎后制得。
[0010]其中，木霉包括綠色木霉、里氏木霉、康寧木霉、棘抱木霉、深綠木霉、哈次木霉、長(zhǎng)枝木霉等。
[0011 ] 曲霉包括黑曲霉、米曲霉、煙曲霉、土曲霉、解烏頭Ife曲霉、黃曲霉等。
[0012]最優(yōu)選地，所述纖維酶制劑是將里氏木霉、康寧木霉和黑曲霉中兩種或兩種以上的混合固體發(fā)酵，發(fā)酵物干燥粉碎制得。
[0013]優(yōu)選地,所述白腐菌≤0.4億cfu/g。
[0014]優(yōu)選地，所述枯草芽孢桿菌> 0.2億cfu/g。
[0015]優(yōu)選地，所述嗜熱裂孢菌> 0.2億cfu/g，該菌最適催化溫度為65°C，在70°C保溫I小時(shí)后仍有75%以上的活力，最適pH為7.5，在pH1的條件下仍有80%的活力，具有較好的溫度耐受性和pH穩(wěn)定性。
[0016]優(yōu)選地，所述短小芽孢桿菌(Bacillus pumilus)為芽孢桿菌屬，菌體細(xì)桿狀，一般為0.6-0.7 μ mX 2.0-3.0 μ m,革蘭氏陽(yáng)性，具有生物防治功能，能抑制作物紋枯病、水稻稻瘟病、小麥根腐病、草莓灰霉病等病原菌的生長(zhǎng)。
[0017]優(yōu)選地，所述釀酒酵母> 0.2億cfu/g。
[0018]優(yōu)選地，所述秸桿腐熟劑為粉狀劑型。
[0019]本發(fā)明還提供了一種上述微生物秸桿腐熟劑的制備方法，包括以下步驟:
(O制備纖維酶制劑
將木霉和曲霉中兩種或多種混合固體發(fā)酵，發(fā)酵物干燥粉碎后制備纖維酶制劑；
其中，木霉包括綠色木霉、里氏木霉、康寧木霉、棘抱木霉、深綠木霉、哈次木霉、長(zhǎng)枝木霉等;
曲霉包括黑曲霉、米曲霉、煙曲霉、土曲霉、解烏頭Ife曲霉、黃曲霉等；
優(yōu)選地，所述纖維酶制劑是將里氏木霉、康寧木霉和黑曲霉中兩種或兩種以上的混合固體發(fā)酵，發(fā)酵物干燥粉碎制得；
最優(yōu)選地，所述纖維酶制劑是將里氏木霉和黑曲霉進(jìn)行1:1混合固體發(fā)酵，發(fā)酵物干燥粉碎制得；
固體發(fā)酵培養(yǎng)基包含麩皮50-80wt%、稻草粉25-40wt%、硫酸銨l_5wt%、磷酸二氫鉀l_5wt%、碳酸鈣 l_5wt%、硫酸鎂 0.l_lwt%、氯化鈣 0.l_lwt%、氯化鈉 0.l-lwt% ；
研究表明，木霉能夠分泌木質(zhì)素酶、纖維素酶、半纖維素酶等胞外酶分解秸桿中的木質(zhì)素和纖維素等成分；黑曲霉具有較強(qiáng)的溶解多種無(wú)機(jī)磷的能力和促進(jìn)作物生長(zhǎng)的作用。
[0020](2)制備白腐菌將白腐菌經(jīng)兩次發(fā)酵，第一次發(fā)酵條件為30-35°C，培養(yǎng)2-3天，每天攪拌2-3次；第二次發(fā)酵條件為30-35°C，培養(yǎng)8-10天，每天攪拌5-10次；第一次發(fā)酵物按照重量比1:5-10加入到第二次發(fā)酵培養(yǎng)基中，培養(yǎng)結(jié)束后添加吸附劑，吸附劑的重量為培養(yǎng)底物的10-15倍，干燥粉碎后制備白腐菌粉末；
其中，白腐菌發(fā)酵用液體培養(yǎng)基為葡萄糖20g/L、蔗糖15 g/L、酵母粉2 g/L、磷酸二氫鉀1.5 g/L、七水硫酸鎂0.5 g/L和維生素BI 4mg/L ；
固體培養(yǎng)基為麥麩10-30wt%、稻草粉10-30wt%、花生殼35-55wt%、豆餅粉l_5wt%、尿素0.l-2wt%、磷酸氫二鉀 0.1-0.5wt%、硫酸鎂 0.1-0.5wt°/c^P少量水；
吸附劑選自草炭、沸石粉、膨潤(rùn)土和輕質(zhì)碳酸鈣中的一種或多種。
[0021](3)制備枯草芽孢桿菌
將枯草芽孢桿菌的原始菌經(jīng)搖床培養(yǎng)、種子培養(yǎng)、發(fā)酵罐培養(yǎng)后，將發(fā)酵液離心處理，然后加入吸附劑，干燥粉碎制備枯草芽孢桿菌粉末；
枯草芽孢桿菌搖床培養(yǎng)基為肉湯，種子培養(yǎng)基包含玉米粉l_10wt%、蛋白胨0.5-3wt%、豆餅粉0.5-3wt%、尿素0.l-lwt%,發(fā)酵罐培養(yǎng)基包含玉米粉2-8%、蛋白胨0.5_3%、豆餅粉0.5-5%、尿素 0.1-1%、磷酸氫二鉀 0.1-1% ；
吸附劑選自草炭、沸石粉、膨潤(rùn)土和輕質(zhì)碳酸鈣中的一種或多種。
[0022](4)制備嗜熱裂孢菌
將嗜熱裂孢菌的原始菌經(jīng)搖床培養(yǎng)、種子培養(yǎng)、發(fā)酵罐培養(yǎng)后，將發(fā)酵液離心處理，然后加入吸附劑，干燥粉碎制備嗜熱裂孢菌粉末；
其中，種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基為蛋白胨10g、酵母膏5g、牛肉膏5g、CMC-Na 10g，蒸餾水 100mL,ρΗ7.2，121。。；
吸附劑選自草炭、沸石粉、膨潤(rùn)土、輕質(zhì)碳酸鈣中的一種或多種。
[0023](5)制備短小芽孢桿菌
液體種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基為:牛肉膏3g、蛋白胨10g、氯化鈉10g、蒸餾水100mL ；將短小芽孢桿菌接種到液體種子培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)，2天后，接種到發(fā)酵罐進(jìn)行液體發(fā)酵生產(chǎn)，發(fā)酵液濃度變稠后，按照40% (V:w)加入麥麩，真空干燥，粉碎成菌種粉，固體吸附菌劑，低溫保存?zhèn)溆谩?br> [0024](6)制備釀酒酵母菌
將釀酒酵母菌接種到豆芽汁種子培養(yǎng)基，培養(yǎng)溫度30°C，培養(yǎng)2天后按8%比例接種到發(fā)酵罐進(jìn)行液體發(fā)酵生產(chǎn)，培養(yǎng)結(jié)束后添加吸附劑，吸附劑的重量為培養(yǎng)底物的10-15倍，干燥粉碎后制備；
吸附劑選自草炭、沸石粉、膨潤(rùn)土和輕質(zhì)碳酸鈣中的一種或多種。
[0025](7)制備秸桿腐熟劑
將制備的上述固體菌劑按一定的重量比進(jìn)行混合，從而制備秸桿腐熟劑。
[0026]其中:纖維酶制劑1-2份、白腐菌粉劑4-6份、枯草芽孢桿菌粉劑2-3份、嗜熱裂孢菌粉劑1-2份、短小芽孢桿菌粉劑1-2份、釀酒酵母粉劑0-3份；
最優(yōu)選地，秸桿腐熟劑配比為:纖維酶制劑1份、白腐菌粉劑4份、枯草芽孢桿菌粉劑2份、嗜熱裂孢菌粉劑1份、短小芽孢桿菌粉劑1份、釀酒酵母粉劑1份。
[0027]本發(fā)明提供的微生物秸桿腐熟劑中將細(xì)菌、真菌活菌與酶制劑復(fù)配，腐熟過(guò)程多組分協(xié)同發(fā)揮效能，比單一菌種效果穩(wěn)定、快速。本發(fā)明微生物秸桿腐熟劑主要技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)標(biāo)要求，按照GB20287-2006《農(nóng)用微生物菌劑》生產(chǎn)，酶活等參數(shù)的測(cè)定方法按照NY2321-2013《微生物肥料產(chǎn)品檢驗(yàn)規(guī)程》，檢測(cè)結(jié)果如下表1。

【權(quán)利要求】
1.一種微生物秸桿腐熟劑，其特征在于:以纖維酶制劑、白腐菌、枯草芽孢桿菌、嗜熱裂孢菌、短小芽孢桿菌、釀酒酵母作為生產(chǎn)菌種； 其中所述白腐菌≥0.4億CFU/g，枯草芽孢桿菌≥0.2億CFU/g，嗜熱裂孢菌≥0.2億CFU/g，所述釀酒酵母≥0.2億CFU/g。
2.如權(quán)利要求1所述的微生物秸桿腐熟劑，其特征在于:所述秸桿腐熟劑為粉狀劑型。
3.如權(quán)利要求1所述的微生物秸桿腐熟劑，其特征在于:所述纖維酶制劑為木霉和曲霉中兩種或多種混合固體發(fā)酵，發(fā)酵物干燥粉碎后制得。
4.如權(quán)利要求3所述的微生物秸桿腐熟劑，其特征在于:所述木霉包括綠色木霉、里氏木霉、康寧木霉、棘抱木霉、深綠木霉、哈次木霉、長(zhǎng)枝木霉。
5.如權(quán)利要求3所述的微生物秸桿腐熟劑，其特征在于:所述曲霉包括黑曲霉、米曲霉、煙曲霉、土曲霉、解烏頭Ife曲霉、黃曲霉。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的微生物秸桿腐熟劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (O制備纖維酶制劑 將木霉和曲霉中 兩種或多種混合固體發(fā)酵，發(fā)酵物干燥粉碎后制備纖維酶制劑； 固體發(fā)酵培養(yǎng)基包含麩皮50-80wt%、稻草粉25-40wt%、硫酸銨l_5wt%、磷酸二氫鉀l_5wt%、碳酸鈣 l_5wt%、硫酸鎂 0.l_lwt%、氯化鈣 0.l_lwt%、氯化鈉 0.l-lwt% ； (2)制備白腐菌 將白腐菌經(jīng)兩次發(fā)酵，第一次發(fā)酵條件為30-35°C，培養(yǎng)2-3天，每天攪拌2-3次；第二次發(fā)酵條件為30-35 °C，培養(yǎng)8-10天，每天攪拌5-10次；第一次發(fā)酵物按照重量比1:5-10加入到第二次發(fā)酵培養(yǎng)基中，培養(yǎng)結(jié)束后添加吸附劑，吸附劑的重量為培養(yǎng)底物的10-15倍，干燥粉碎后制備白腐菌粉末； 其中，白腐菌發(fā)酵用液體培養(yǎng)基為葡萄糖20g/L、蔗糖15 g/L、酵母粉2 g/L、磷酸二氫鉀1.5 g/L、七水硫酸鎂0.5 g/L和維生素BI 4mg/L ； 固體培養(yǎng)基為麥麩10-30wt%、稻草粉10-30wt%、花生殼35-55wt%、豆餅粉l_5wt%、尿素.0.l-2wt%、磷酸氫二鉀0.1-0.5wt%、硫酸鎂0.1-0.5wt%和少量水； 吸附劑選自草炭、沸石粉、膨潤(rùn)土和輕質(zhì)碳酸鈣中的一種或多種； (3)制備枯草芽孢桿菌 將枯草芽孢桿菌的原始菌經(jīng)搖床培養(yǎng)、種子培養(yǎng)、發(fā)酵罐培養(yǎng)后，將發(fā)酵液離心處理，然后加入吸附劑，干燥粉碎制備枯草芽孢桿菌粉末； 其中枯草芽孢桿菌搖床培養(yǎng)基為肉湯，種子培養(yǎng)基包含玉米粉l_10wt%、蛋白胨.0.5-3wt%、豆餅粉0.5-3wt%、尿素0.l-lwt°/o,發(fā)酵罐培養(yǎng)基包含玉米粉2_8%、蛋白胨.0.5-3%、豆餅粉 0.5-5%、尿素 0.1-1%、磷酸氫二鉀 0.1-1% ； 吸附劑選自草炭、沸石粉、膨潤(rùn)土和輕質(zhì)碳酸鈣中的一種或多種； (4)制備嗜熱裂孢菌 將嗜熱裂孢菌的原始菌經(jīng)搖床培養(yǎng)、種子培養(yǎng)、發(fā)酵罐培養(yǎng)后，將發(fā)酵液離心處理，然后加入吸附劑，干燥粉碎制備嗜熱裂孢菌粉末； 其中，種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基為蛋白胨10g、酵母膏5g、牛肉膏5g、CMC-Na 10g，蒸餾水 100mL, ρΗ7.2，121。。；吸附劑選自草炭、沸石粉、膨潤(rùn)土和輕質(zhì)碳酸鈣中的一種或多種； (5)制備短小芽孢桿菌 液體種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基為:牛肉膏3g、蛋白胨10g、氯化鈉10g、蒸餾水100mL ；將短小芽孢桿菌接種到液體種子培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)，2天后，接種到發(fā)酵罐進(jìn)行液體發(fā)酵生產(chǎn)，發(fā)酵液濃度變稠后，按照40%v/w加入麥麩，真空干燥，粉碎成菌種粉，固體吸附菌劑，低溫保存?zhèn)溆茫? (6)制備釀酒酵母菌 將釀酒酵母菌接種到豆芽汁種子培養(yǎng)基，培養(yǎng)溫度30°C，培養(yǎng)2天后按8%比例接種到發(fā)酵罐進(jìn)行液體發(fā)酵生產(chǎn)，培養(yǎng)結(jié)束后添加吸附劑，吸附劑的重量為培養(yǎng)底物的10-15倍，干燥粉碎后制備； 吸附劑選自草炭、沸石粉、膨潤(rùn)土、輕質(zhì)碳酸鈣中的一種或多種； (7)制備稻桿腐熟劑 將制備的上述固體菌劑按一定的重量比進(jìn)行混合，從而制得秸桿腐熟劑。
7.如權(quán)利要求6所述的微生物秸桿腐熟劑的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述的纖維酶制劑是將里氏木霉和黑曲霉進(jìn)行1:1混合固體發(fā)酵，發(fā)酵物干燥粉碎制得。
8.如權(quán)利要求6所述的微生物秸桿腐熟劑的制備方法，其特征在于:步驟(7)中所述固體菌劑按如下重量比制得:纖維酶制劑1-2份、白腐菌粉劑4-6份、枯草芽孢桿菌粉劑2-3份、嗜熱裂孢菌粉劑1-2份、短小芽孢桿菌粉劑1-2份、釀酒酵母粉劑0.1-3份。
9.如權(quán)利要求8所述的微生物秸桿腐熟劑的制備方法，其特征在于:步驟(7)中所述固體菌劑按如下重量比制得:纖維酶制劑1份、白腐菌粉劑4份、枯草芽孢桿菌粉劑2份、嗜熱裂孢菌粉劑1份、短小芽孢桿菌粉劑1份、釀酒酵母粉劑1份。
【文檔編號(hào)】C05F11/02GK104177137SQ201410407424
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】崔桂俠 申請(qǐng)人:安徽飛天農(nóng)用生物科技股份有限公司