一種秸稈堆肥后熟酶促進(jìn)劑及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及秸桿堆肥處理技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種秸桿堆肥后熟酶促進(jìn)劑及其使 用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)秸桿資源豐富，直接焚燒，加速了土壤退化，造成土壤缺乏有機(jī)質(zhì)的補(bǔ)償而地 力衰竭，土壤生態(tài)環(huán)境陷入惡性循環(huán)?；瘜W(xué)肥料對(duì)環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重，造成土壤板結(jié)、 生物量減少、土壤營(yíng)養(yǎng)日趨單一化。農(nóng)作物秸桿有機(jī)質(zhì)含量高，并且含有作物和微生物所需 要的各種營(yíng)養(yǎng)元素，開(kāi)發(fā)利用秸桿資源可以保持土壤肥力。堆肥化是解決農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán) 利用的重要途徑，但存在分解慢、時(shí)間長(zhǎng)、堆肥質(zhì)量較差等問(wèn)題。
[0003] 堆肥生物化學(xué)過(guò)程的本質(zhì)是各種生物酶通過(guò)發(fā)酵對(duì)較難降解的纖維素等大分子 物質(zhì)進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化、合成腐殖質(zhì)和產(chǎn)生植物生長(zhǎng)生理活性物質(zhì)的過(guò)程，整個(gè)過(guò)程屬于酶促 反應(yīng)。國(guó)內(nèi)外關(guān)于微生物降解劑的研宄較多，但酶制劑對(duì)秸桿降解的影響目前尚少見(jiàn)報(bào)道。 秸桿中含有豐富的纖維素，而纖維素致密的結(jié)構(gòu)及不易降解的特性，阻礙了堆肥的腐熟。氮 元素用于合成細(xì)胞原生質(zhì)，對(duì)于堆肥進(jìn)程有重要的影響，C/N也是影響堆肥進(jìn)程的主要因素 之一。雖然近年來(lái)，促進(jìn)堆肥腐熟的微生物菌劑研宄較多，但是往往成分單一，效果不夠明 顯。另外現(xiàn)有研宄多是在堆肥初期接種微生物菌劑或其他促進(jìn)劑，進(jìn)入高溫階段后，菌群的 生長(zhǎng)受到影響，難以成活，因此對(duì)于高溫階段之后的堆肥腐熟進(jìn)程難以奏效，因此針對(duì)性的 堆肥后熟促進(jìn)劑對(duì)于促進(jìn)秸桿堆肥的腐熟具有重要意義。過(guò)去雖然也有秸桿堆肥后熟制劑 的少數(shù)研宄，但是往往用到多種材料和化學(xué)試劑，這些化學(xué)試劑往往可以通過(guò)吸入和皮膚 接觸危害人體健康，對(duì)土壤環(huán)境也具有潛在危害，具有一定的生物毒性和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；而且用 到的材料較多，比較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種組分簡(jiǎn)單、容易制得、整個(gè) 制作和使用過(guò)程安全，無(wú)毒無(wú)害，有利于保障食品安全和土壤環(huán)境的秸桿堆肥后熟酶促進(jìn) 劑。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供一種秸桿堆肥后熟酶促進(jìn)劑的使用方法。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種秸桿堆肥后熟酶促進(jìn)劑，由木霉產(chǎn)纖維素酶和ASL 398中性蛋白酶組成，其中木 霉產(chǎn)纖維素酶的質(zhì)量份為40%_45%。
[0007] 進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案中，上述木霉產(chǎn)纖維素酶的質(zhì)量份為42. 5%。
[0008] 上述秸桿堆肥后熟酶促進(jìn)劑的使用方法，包括以下步驟： (1)將秸桿切為長(zhǎng)度小于5 cm的小段，常規(guī)堆肥。
[0009] (2)將上述秸桿堆肥后熟酶促進(jìn)劑溶于水中配置酶液，秸桿堆肥后熟酶促進(jìn)劑：水 的重量比為1:8-12。
[0010] (3)當(dāng)秸桿堆肥的溫度降至50 °C以下時(shí)，將步驟2中配制的酶液噴灑在秸桿堆肥 上，并通過(guò)分層添加或翻堆的方式，使酶液與秸桿堆肥混合均勻，放置至秸桿堆肥腐熟。
[0011] 進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案中，上述秸桿堆肥后熟酶促進(jìn)劑的用量為秸桿堆肥原料秸桿重 量的1-2%。
[0012] 進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案中，步驟2中所述秸桿堆肥后熟酶促進(jìn)劑：水的重量比為1:10。
[0013] 進(jìn)一步的設(shè)計(jì)方案中，步驟1中所述秸桿為水稻秸桿、小麥秸桿或玉米秸桿中的 一種或多種。
[0014] 本發(fā)明具有以下突出的有益效果： 1、促進(jìn)堆肥秸桿中纖維素的降解，纖維素降解率可提高15%左右。有效緩解了堆肥中 由于秸桿纖維素物質(zhì)難以分解而引起的堆肥腐熟緩慢現(xiàn)象?？墒苟逊蕰r(shí)間縮短15天左右。 堆肥中硝態(tài)氮含量可增加25%左右，堆肥C/N比降低了 20%以上；減少了堆肥的生物毒性， 種子發(fā)芽率提高了 10%以上，更有力于提高堆肥的質(zhì)量。
[0015] 2、對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，堆肥的使用提高了土壤中養(yǎng)分的含量，促進(jìn)作物生長(zhǎng)對(duì)比試驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)，秸桿添加外源酶促進(jìn)劑堆肥比秸桿直接堆肥更能夠促進(jìn)后季作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn) 量。
[0016] 3、秸桿堆肥是生態(tài)農(nóng)業(yè)和循環(huán)農(nóng)業(yè)的重要組成部分，本發(fā)明為秸桿資源的堆肥利 用提供了新的技術(shù)途徑。減少化肥污染，改善土壤生態(tài)環(huán)境。促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
[0017] 4、本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，成本低。秸桿是固體廢棄物，纖維素酶和蛋白酶的用量很少， 按本發(fā)明中混合酶處理的酶制劑添加比例，處理每噸秸桿需纖維素酶4. 25-8. 50 kg，蛋白 酶5. 75-11. 5 kg。按照目前市價(jià)，活力在1000U/g的纖維素酶每噸價(jià)格約為21000元左右， 活力在50000U/g的蛋白酶制劑每噸價(jià)格約為13000元左右，因此每噸秸桿的酶處理費(fèi)用 160-320元，目前精細(xì)有機(jī)肥每噸價(jià)格可達(dá)到2000-7000元不等，應(yīng)用在高端生態(tài)有機(jī)肥的 生產(chǎn)上則比較適宜。如將加酶有機(jī)肥利用于高利潤(rùn)的園藝作物等，有利于保障環(huán)境和農(nóng)產(chǎn) 品安全。另外，隨著發(fā)酵工藝的發(fā)展，酶制劑生產(chǎn)系統(tǒng)的多樣化，酶制劑價(jià)格在今后很有可 能繼續(xù)降低，在堆肥上將有更廣闊的應(yīng)用前景。
[0018] 5、本發(fā)明秸桿堆肥后熟酶促進(jìn)劑只用到2種原料，配方簡(jiǎn)單，所用的木霉產(chǎn)纖維 素酶和ASL 398中性蛋白酶無(wú)毒無(wú)害，環(huán)保安全，從種子發(fā)芽率的大幅度提高的情況可以 看出相比其他堆肥促進(jìn)方法，本發(fā)明的秸桿堆肥后熟酶促進(jìn)劑生物毒性要低得多，有利于 農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020] 實(shí)施例1 所采用的纖維素酶為木霉產(chǎn)纖維素酶，產(chǎn)地：北京。羧甲基纖維素酶活性為1，034 U g'最適作用溫度為40-50 C。所采用的蛋白酶為ASL 398中性蛋白酶 neutral protease)。外源蛋白酶活力為58, 820 U g'外源蛋白酶的最適宜溫度是35-45 Co
[0021] 所采用的秸桿為稻草，來(lái)自上海市閔行區(qū)吳涇鎮(zhèn)稻田。
[0022] 堆肥處理： (I)設(shè)置2組秸桿堆肥，一組為擬添加后熟酶促進(jìn)劑的加酶堆肥，另一組為不添加后熟 酶促進(jìn)劑的對(duì)照堆肥。每組秸桿堆肥首先進(jìn)行常規(guī)堆肥處理：將稻草剪碎成小于5 cm的小 段，按150 kg稻桿，300 kg水的比例混合，室外堆垛，用塑料膜覆蓋。每5天機(jī)械翻動(dòng)一次 以補(bǔ)充氧氣。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)外界日平均溫度25-35 °C。日平均溫度為一天2時(shí)、8時(shí)、14時(shí)、 20時(shí)的平均氣溫。
[0023] (2)將13. 5kg木霉產(chǎn)纖維素酶和16. 5kgASl. 398中性蛋白酶進(jìn)行混合配制得秸桿 堆肥后熟酶促進(jìn)劑，木霉產(chǎn)纖維素酶和ASL 398中性蛋白酶都呈粉末狀。
[0024] (3)將步驟2配制得的秸桿堆肥后熟酶促進(jìn)劑溶于清水，配制成酶液，其中，秸桿 堆肥后熟酶促進(jìn)劑：水的質(zhì)量比為1:8。
[0025] (4)測(cè)定步驟1中常規(guī)堆肥的堆肥溫度，由于外源纖維素酶和外源蛋白酶在高溫 下容易失活，為了避免酶制劑被堆肥初期的高溫滅活，在堆肥溫度降至50 °C以下時(shí)開(kāi)始添 加步驟3配置的秸桿堆肥后熟酶促進(jìn)劑酶液。
[0026] (5)將酶液噴灑在加酶堆肥上，分層添加或迅速翻堆混合均勻；對(duì)照組不噴灑混合 酶液進(jìn)行相同操作。
[0027] (6)添加酶液的加酶堆肥與沒(méi)添加混合酶液的對(duì)照堆肥的腐熟條件控制在同一條 件下進(jìn)行，在添加酶液10天后分別測(cè)定纖維素、半纖維素、硝態(tài)氮和碳氮比，結(jié)果如表1 : 表1
表明：和對(duì)照處理相比，添加秸桿堆肥后熟酶促進(jìn)劑10天后，施酶處理纖維素降解率 提高了 21%，促進(jìn)了堆肥腐熟。施酶處理各項(xiàng)堆肥腐熟指標(biāo)與對(duì)照處理各項(xiàng)腐熟指標(biāo)相比， 都有不同程度的提高：半纖維素降解率提高了 17%，硝態(tài)氮含量可提高20%，碳氮比降低了 18%，降低了堆肥的生物毒性，發(fā)芽指數(shù)提高了 8. 9-12. 9%。如果以發(fā)芽指數(shù)達(dá)到對(duì)照90%作 為堆肥腐熟指標(biāo)，堆肥腐熟時(shí)間縮短了 15 d。這說(shuō)明：施酶處理法促進(jìn)的堆肥腐熟，縮短堆 肥時(shí)間并能提高堆肥品質(zhì)。在第15、20、30、40天測(cè)定2組堆肥的發(fā)芽指數(shù)，結(jié)果如表2 : 表2 :加酶堆肥與不加酶的對(duì)照堆肥發(fā)芽指數(shù)的變化
可見(jiàn)使用秸桿堆肥后熟酶促進(jìn)劑降低了堆肥的生物毒性，提高了發(fā)芽指數(shù)。如果以發(fā) 芽指數(shù)達(dá)到對(duì)照90%作為堆肥腐熟指標(biāo)，堆肥腐熟時(shí)間縮短了 15 d。這說(shuō)明：使用秸桿堆 肥后熟酶促進(jìn)劑能夠明顯促進(jìn)堆肥腐熟、縮短堆肥時(shí)間并能提高堆肥品質(zhì)。
[0028] 肥效測(cè)試：堆肥50天后，將加酶處理堆肥和對(duì)照處理堆肥施入土壤（20 cm的耕層 深度內(nèi)），堆肥與土壤的施用比例為1.5 mg P將堆肥與土壤充分混合。分別移栽培育15 天的水稻幼苗(秀水110)，保持水深5-6 cm，