本發(fā)明涉及生物肥料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種木薯酒精廢水和生物質(zhì)固廢液態(tài)-固態(tài)聯(lián)合發(fā)酵生產(chǎn)鹽堿土壤改良微生物肥料及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國人均耕地面積不足世界平均水平的1/2，且中低產(chǎn)田占2/3。中國鹽堿地分布在西北、東北、華北及濱海地區(qū)在內(nèi)的17個省區(qū)，鹽堿荒地和影響耕地的鹽堿地總面積超過5億畝，其中具有農(nóng)業(yè)利用潛力的達2億畝。開發(fā)利用鹽堿地資源，對緩解土地壓力、增加后備耕地儲備、保障糧食安全、改善生態(tài)環(huán)境等具有重要意義。
微生物肥料中含有大量的有益微生物和有機質(zhì)，有機質(zhì)在分解過程中產(chǎn)生大量的有機酸，能夠改善鹽堿化土壤的理化性質(zhì)和提高微生物活性，施用微生物肥料可以改善土壤理化性質(zhì)(如降低土壤容重、增加土壤孔隙度)，減少水分蒸發(fā)，抑制土壤積鹽；改善土壤微生態(tài)系統(tǒng)，增強土壤的肥力；對改良鹽堿化土壤起到積極的作用。
中國發(fā)明專利(申請?zhí)?01110203021.x)公開了一種改善土壤鹽堿性的土壤改良劑，其制備方法是通過將沼澤紅假單胞菌、膜醭畢赤酵母菌、干酪乳桿菌、細黃鏈霉菌與海藻漿料混合，經(jīng)多次發(fā)酵使多種有益微生物菌和海藻有機結(jié)合，復(fù)合培養(yǎng)而成的新型微生物活菌劑-海藻生物菌，并添加適量份數(shù)的腐植酸、有機質(zhì)、活性沸石粉以及糖蜜，再經(jīng)發(fā)酵后將發(fā)酵產(chǎn)物干燥。中國發(fā)明專利(申請?zhí)?00810017565.5)公開了一種生物保水鹽堿土壤改良劑，是將植物秸稈粉、腐殖酸、保水劑、尿素、石膏、高活性生物制劑、鈉離子吸附劑、酸以一定比例混勻，然后加入粘結(jié)劑，造粒得到。中國發(fā)明專利(申請?zhí)?01210286131.1)公開了一種鹽堿土壤改良劑，是將魚類水產(chǎn)加工廢棄物粉、貝殼粉、秸稈粉、硅藻土、高活性生物制劑、酸、麥飯石粉以一定比例混勻所得。中國發(fā)明專利(申請?zhí)?01510393131.5)公開了一種具有鹽堿地改良功效的微生物有機肥料，以海藻、秸稈、糞便為原料通過復(fù)合微生物二步發(fā)酵工藝制備。中國發(fā)明專利(申請?zhí)?01510567766.2)公開了一種改良鹽堿地的生物肥料，其組分包括：發(fā)酵蘑菇渣、硫酸銨、過磷酸鈣、復(fù)合改良劑、edta-金屬螯合物、鉬酸銨、硼砂和復(fù)合微生物菌劑。中國發(fā)明專利(申請?zhí)?01610599170.5)公開了一種全營養(yǎng)鹽堿地土壤改良劑，其含有微生物菌群、肥料、植物生長調(diào)節(jié)劑，殺蟲劑和稀土硅鈣礦物質(zhì)，各種原料均勻混合溶解即可。中國發(fā)明專利(申請?zhí)?01610523918.3)公開了一種鹽堿地用改良肥料及其制備方法，其原料包括：馬來酸酐、檸檬酸、過磷酸鈣、鈉離子吸附劑、微生物菌劑、黃腐酸、微量元素肥料、雞糞發(fā)酵肥、泥炭、珍珠巖、蛭石和秸稈粉碎顆粒。中國發(fā)明專利(申請?zhí)?01610769583.3)公開了一種基于磷制劑的次生鹽堿地改良營養(yǎng)劑，其原料包括：農(nóng)作物廢料、腐熟糞便、納米碳、納米碳酸鈣、紫松果菊葉渣料、木酢液、圓褐固氮菌、肥料聚合劑、微生物發(fā)酵菌劑。中國發(fā)明專利(申請?zhí)?01610398210.x)公開了一種鹽堿地改良肥及其制作方法，是將磷石膏、鈉離子吸附劑和麥飯石混勻得a料；酸性調(diào)理劑、可溶性腐植酸和木酢液混合均勻，得到的b液，加入到混料機內(nèi)的a料中混合攪拌均勻，得漿料c后，向其中投入農(nóng)家肥、秸桿粉混合均勻，最后將微生物菌劑、吐溫-80投入到上述料液中混合均勻即得。
在微生物菌劑制備過程中，培養(yǎng)基高溫滅菌消耗大量能源，同時增加了生產(chǎn)成本。有機肥生產(chǎn)過程中，有機質(zhì)物料腐熟周期長，其中的氨氮容易揮發(fā)，不僅損失養(yǎng)分，而且污染空氣，增加生產(chǎn)成本。可見，目前的微生物肥料類鹽堿土壤改良劑的生產(chǎn)成本較高：一是生產(chǎn)原料成本較高，二是生產(chǎn)或加工過程的能耗大，導(dǎo)致成本較高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種微生物肥料及其制備方法，降低微生物肥料的生產(chǎn)成本。
基于上述目的，本發(fā)明提供的微生物肥料的制備方法包括以下步驟：
1)調(diào)節(jié)木薯酒精廢水的ph為5.0～6.0，滅菌，得到木霉菌液體種子培養(yǎng)基；
2)向木霉菌液體種子培養(yǎng)基接種斜面保藏的綠色木霉菌，經(jīng)培養(yǎng)后得到木霉菌液體種子；
3)向木薯酒精廢水中接種木霉菌液體種子，通空氣培養(yǎng)，得到木霉菌液；
4)以畜禽糞便、菌渣和粉碎的秸稈的混合物作為固體培養(yǎng)基原料，將木霉菌液加到固體培養(yǎng)基原料中，靜態(tài)堆置，通空氣培養(yǎng)，得到固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物；
5)對固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物進行干燥處理，得到微生物肥料。
在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟1)中，采用石灰水調(diào)節(jié)木薯酒精廢水的ph。
在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟3)中，向木薯酒精廢水中接種體積比為2％～10％的木霉菌液體種子，于25～30℃，通空氣培養(yǎng)15～36小時，得到木霉菌液。
在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟4)中，畜禽糞便、菌渣、粉碎的秸稈的重量比為1︰(0.3～1.2)︰(0.2～1.5)。
在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟4)中，采用過磷酸鈣調(diào)節(jié)ph為5.0～5.5。
在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟4)中，將木霉菌液按照重量比為2％～10％加到固體培養(yǎng)基原料中，攪拌均勻，并控制物料含水量為60％～70％，靜態(tài)堆置，通空氣培養(yǎng)5～8天。
在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟4)中，在培養(yǎng)過程中每隔1～2天翻堆一次，并在55℃以上保持3～5天，得到固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物。
在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟4)中得到的固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物中綠色木霉菌以分生孢子為主，有機質(zhì)物料為半腐熟狀態(tài)，ph為4.5～5.5。
在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟5)中，對固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物進行自然通風干燥處理，使含水量達到30％以下，孢子含量達到7×108個孢子/克以上。
本發(fā)明還提供一種微生物肥料，所述微生物肥料根據(jù)上述微生物肥料的制備方法得到。
將本發(fā)明提供的微生物肥料應(yīng)用于鹽堿土壤改良及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以減少土壤水分蒸發(fā)積累鹽堿，增強植物抗鹽堿能力，或者替代化肥和農(nóng)藥的使用量，從而滿足鹽堿土壤改良及綠色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的需求；而且生產(chǎn)成本較低，使木薯酒精廢水和生物質(zhì)廢棄物得到資源化利用，減少污染物排放。因此，本發(fā)明不但能夠從生產(chǎn)原料和生產(chǎn)過程兩方面降低生產(chǎn)成本，同時還能提高鹽堿土壤改良性能。本發(fā)明提供的微生物肥料能夠促進作物對養(yǎng)分的吸收和利用，防治植物病害，減少化肥和農(nóng)藥的使用量，從而顯著改善農(nóng)田環(huán)境質(zhì)量，提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。
木薯酒精可廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、食品等行業(yè)，且可作為可再生能源和清潔能源，市場潛力巨大。但是，在利用木薯發(fā)酵生產(chǎn)酒精的過程中，會產(chǎn)生大量高濃度有機廢水(cod濃度數(shù)萬毫克/升)，生產(chǎn)1噸酒精需要排放高濃度廢水約15噸，處理達標非常困難，處理成本高，生產(chǎn)企業(yè)難以承受。木薯酒精廢水主要是酒精生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢醪液，其主要含有殘余淀粉、糖分、粗蛋白、纖維素、各種無機鹽及菌體物質(zhì)等?？勺鳛槲⑸锞鷦┥a(chǎn)的廉價原料。我國目前畜禽養(yǎng)殖業(yè)每年排放的糞便及高濃度廢水已達數(shù)十億噸，環(huán)境污染嚴重；我國食用菌產(chǎn)量每年3千多萬噸，大量菌渣也已經(jīng)成為亟待解決的環(huán)境問題，將這些廢棄物作為鹽堿土壤調(diào)理劑的生產(chǎn)原料，是資源化利用的有效途徑。
本發(fā)明從生產(chǎn)原料成本較高和生產(chǎn)或加工過程的能耗大這兩個環(huán)節(jié)入手，降低生產(chǎn)過程的能耗，減少養(yǎng)分流失，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品改良鹽堿性能。
實施例1
本發(fā)明提供的微生物肥料的制備方法包括以下步驟：
1)木霉菌液體種子培養(yǎng)基的制備：用石灰水調(diào)節(jié)木薯酒精廢水的ph為5.5，于115℃滅菌10分鐘，得到木霉菌液體種子培養(yǎng)基。
2)木霉菌液體種子制備：向木霉菌液體種子培養(yǎng)基接種斜面保藏的綠色木霉菌，于28℃，150轉(zhuǎn)/分振蕩培養(yǎng)24小時，得到木霉菌液體種子。
3)木霉菌液態(tài)培養(yǎng)：向裝有新鮮木薯酒精廢水的發(fā)酵罐中接種體積比為5％的木霉菌液體種子，于28℃，通空氣培養(yǎng)24小時，得到木霉菌液。培養(yǎng)好的木霉菌液作為固態(tài)發(fā)酵種子液使用。在該培養(yǎng)過程中，新鮮廢水無需滅菌，節(jié)約能耗。
4)固態(tài)發(fā)酵：以畜禽糞便、菌渣和粉碎的秸稈的混合物作為固體培養(yǎng)基原料，三者重量比為1︰0.8︰0.5，用過磷酸鈣調(diào)節(jié)ph為5.5；將木霉菌液按照重量比為10％加到固體培養(yǎng)基原料中，攪拌均勻，并控制物料含水量為65％，靜態(tài)堆置，通空氣培養(yǎng)5～8天，培養(yǎng)過程中每隔1～2天翻堆一次，并在55℃以上保持5天，即得固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物。在該過程中，物料無需完全腐熟和穩(wěn)定化，保留部分有機酸，減少畜禽糞便中的氨氮排放，有利于鹽堿土壤改良。
5)微生物肥料制備：在步驟4)中得到的固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物中綠色木霉菌以分生孢子為主，有機質(zhì)物料為半腐熟狀態(tài)，ph為5左右；經(jīng)自然通風干燥處理，使含水量達到25％左右，孢子含量達到2×109個孢子/克左右，即得到微生物肥料。還可以進一步造粒，包裝，保藏在陰涼干燥處。
實施例2
本發(fā)明提供的微生物肥料的制備方法包括以下步驟：
1)木霉菌液體種子培養(yǎng)基的制備：用石灰水調(diào)節(jié)木薯酒精廢水的ph為5.8，于118℃滅菌15分鐘，得到木霉菌液體種子培養(yǎng)基。
2)木霉菌液體種子制備：向木霉菌液體種子培養(yǎng)基接種斜面保藏的綠色木霉菌，于26℃，180轉(zhuǎn)/分振蕩培養(yǎng)30小時，得到木霉菌液體種子。
3)木霉菌液態(tài)培養(yǎng)：向裝有新鮮木薯酒精廢水的發(fā)酵罐中接種體積比為6.5％的木霉菌液體種子，于29℃，通空氣培養(yǎng)29小時，得到木霉菌液。培養(yǎng)好的木霉菌液作為固態(tài)發(fā)酵種子液使用。在該培養(yǎng)過程中，新鮮廢水無需滅菌，節(jié)約能耗。
4)固態(tài)發(fā)酵：以畜禽糞便、菌渣和粉碎的秸稈的混合物作為固體培養(yǎng)基原料，三者重量比為1︰0.5︰0.8，用過磷酸鈣調(diào)節(jié)ph為5.0；將木霉菌液按照重量比為3％加到固體培養(yǎng)基原料中，攪拌均勻，并控制物料含水量為63％，靜態(tài)堆置，通空氣培養(yǎng)5～8天，培養(yǎng)過程中每隔1～2天翻堆一次，并在55℃以上保持4天，即得固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物。在該過程中，物料無需完全腐熟和穩(wěn)定化，保留部分有機酸，減少畜禽糞便中的氨氮排放，有利于鹽堿土壤改良。
5)微生物肥料制備：在步驟4)中得到的固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物中綠色木霉菌以分生孢子為主，有機質(zhì)物料為半腐熟狀態(tài)，ph為5.2左右；經(jīng)自然通風干燥處理，使含水量達到28％左右，孢子含量達到1.2×109個孢子/克左右，即得到微生物肥料。還可以進一步造粒，包裝，保藏在陰涼干燥處。
實施例3
本發(fā)明提供的微生物肥料的制備方法包括以下步驟：
1)木霉菌液體種子培養(yǎng)基的制備：用石灰水調(diào)節(jié)木薯酒精廢水的ph為6.0，于112℃滅菌30分鐘，得到木霉菌液體種子培養(yǎng)基。
2)木霉菌液體種子制備：向木霉菌液體種子培養(yǎng)基接種斜面保藏的綠色木霉菌，于27℃，200轉(zhuǎn)/分振蕩培養(yǎng)33小時，得到木霉菌液體種子。
3)木霉菌液態(tài)培養(yǎng)：向裝有新鮮木薯酒精廢水的發(fā)酵罐中接種體積比為10％的木霉菌液體種子，于27℃，通空氣培養(yǎng)31小時，得到木霉菌液。培養(yǎng)好的木霉菌液作為固態(tài)發(fā)酵種子液使用。在該培養(yǎng)過程中，新鮮廢水無需滅菌，節(jié)約能耗。
4)固態(tài)發(fā)酵：以畜禽糞便、菌渣和粉碎的秸稈的混合物作為固體培養(yǎng)基原料，三者重量比為1︰1︰0.3，用過磷酸鈣調(diào)節(jié)ph為5.1；將木霉菌液按照重量比為9％加到固體培養(yǎng)基原料中，攪拌均勻，并控制物料含水量為60％，靜態(tài)堆置，通空氣培養(yǎng)5～8天，培養(yǎng)過程中每隔1～2天翻堆一次，并在55℃以上保持3天，即得固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物。在該過程中，物料無需完全腐熟和穩(wěn)定化，保留部分有機酸，減少畜禽糞便中的氨氮排放，有利于鹽堿土壤改良。
5)微生物肥料制備：在步驟4)中得到的固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物中綠色木霉菌以分生孢子為主，有機質(zhì)物料為半腐熟狀態(tài)，ph為4.5左右；經(jīng)自然通風干燥處理，使含水量達到30％左右，孢子含量達到1×109個孢子/克左右，即得到微生物肥料。還可以進一步造粒，包裝，保藏在陰涼干燥處。
實施例4
本發(fā)明提供的微生物肥料的制備方法包括以下步驟：
1)木霉菌液體種子培養(yǎng)基的制備：用石灰水調(diào)節(jié)木薯酒精廢水的ph為5.9，于110℃滅菌15分鐘，得到木霉菌液體種子培養(yǎng)基。
2)木霉菌液體種子制備：向木霉菌液體種子培養(yǎng)基接種斜面保藏的綠色木霉菌，于25℃，200轉(zhuǎn)/分振蕩培養(yǎng)20小時，得到木霉菌液體種子。
3)木霉菌液態(tài)培養(yǎng)：向裝有新鮮木薯酒精廢水的發(fā)酵罐中接種體積比為2％的木霉菌液體種子，于30℃，通空氣培養(yǎng)35小時，得到木霉菌液。培養(yǎng)好的木霉菌液作為固態(tài)發(fā)酵種子液使用。在該培養(yǎng)過程中，新鮮廢水無需滅菌，節(jié)約能耗。
4)固態(tài)發(fā)酵：以畜禽糞便、菌渣和粉碎的秸稈的混合物作為固體培養(yǎng)基原料，三者重量比為1︰0.3︰1.5，用過磷酸鈣調(diào)節(jié)ph為5.3；將木霉菌液按照重量比為6％加到固體培養(yǎng)基原料中，攪拌均勻，并控制物料含水量為67％，靜態(tài)堆置，通空氣培養(yǎng)5～8天，培養(yǎng)過程中每隔1～2天翻堆一次，并在55℃以上保持4天，即得固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物。在該過程中，物料無需完全腐熟和穩(wěn)定化，保留部分有機酸，減少畜禽糞便中的氨氮排放，有利于鹽堿土壤改良。
5)微生物肥料制備：在步驟4)中得到的固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)物中綠色木霉菌以分生孢子為主，有機質(zhì)物料為半腐熟狀態(tài)，ph為4.5左右；經(jīng)自然通風干燥處理，使含水量達到27.5％左右，孢子含量達到8×108個孢子/克左右，即得到微生物肥料。還可以進一步造粒，包裝，保藏在陰涼干燥處。
需要說明的是，上述實施例中所用的綠色木霉可以是市售的，也可以是由發(fā)明人從蘑菇培養(yǎng)基廢渣中分離一株高效促進植物生長、拮抗植物病原菌的綠色木霉菌(trichodermaviride)ebl13菌株，該菌株于2013年10月18日保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為：cgmccno.8363，保藏單位地址：北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號，中國科學院微生物研究所，郵編：100101。
本發(fā)明提供的微生物肥料的施用方法如下：
在秋收后，入冬前，按照每畝1-5噸的用量，均勻撒在鹽堿地上，深翻，用于調(diào)理土壤，減少蒸發(fā)返鹽；在播種前，按照每畝1-5噸的用量，均勻撒在鹽堿地上，深翻，作為基肥使用。
對比實施例：鹽堿土壤改良微生物肥料在鹽堿地修復(fù)過程中的應(yīng)用
在北方典型鹽堿化土壤的農(nóng)田中，選擇高粱長勢一致的試驗地5畝左右，田間管理保持一致，只是土壤調(diào)理有所不同。試驗地劃分為5塊，分別對應(yīng)5個處理，每個處理之間都有設(shè)有2米左右的隔離行。將本發(fā)明制備的生物肥料按照不同用量施用于鹽堿土壤，5個處理分別為不調(diào)理對照(ck0)、施用普通有機肥(3噸/畝/年)對照(ck3)、施用普通有機肥(5噸/畝/年)對照(ck5)、施用低劑量微生物肥料(3噸/畝/年)調(diào)理(l3)、施用高劑量微生物肥料(5噸/畝/年)調(diào)理(h5)。各處理以相同的方式在入冬前施用全年施用量的50％作為土壤調(diào)理，并在春季播種前施用全年施用量的50％作為基肥。按照統(tǒng)一方法進行田間管理，直到秋季高粱收獲，全程采集樣品進行分析。
結(jié)果表明：與對照ck0相比，施用普通有機肥和本發(fā)明的微生物肥料都可顯著提高產(chǎn)量，ck3、ck5、l3、h5分別增產(chǎn)16％、23％、37％、51％；此外不同方法調(diào)理后的土壤中的含鹽量都比對照有所降低。
可見，將本發(fā)明提供的微生物肥料應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以減少或者替代化肥和農(nóng)藥的使用量，從而滿足有機農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的需求；而且生產(chǎn)成本較低，使甘薯淀粉廢水和甘薯廢棄物得到資源化利用，減少污染物排放。因此，本發(fā)明不但能夠從生產(chǎn)原料和生產(chǎn)過程兩方面降低生產(chǎn)成本，同時還能提高鹽堿土壤改良性能。
由此可見，本發(fā)明提供的微生物肥料能夠顯著緩解鹽堿土壤對植物生長的影響，促進作物對養(yǎng)分的吸收和利用，改善農(nóng)田環(huán)境質(zhì)量，提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，并且能有效防治多種植物病害。
所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權(quán)利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術(shù)特征之間也可以進行組合，步驟可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節(jié)中提供。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。