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一種秸稈腐熟菌劑及其制備方法和應(yīng)用

文檔序號:8333892閱讀:481來源:國知局
一種秸稈腐熟菌劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及腐熟菌劑,特別是涉及能快速、原位腐熟農(nóng)作物秸桿的一種秸桿腐熟 菌劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 農(nóng)作物秸桿的主要成分是纖維,且富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機質(zhì)等,是一種具有 多用途的可再生的生物資源。我國農(nóng)作物秸桿年均產(chǎn)量有7億噸,其中三分之一被丟棄或 者焚燒,而秸桿焚燒會增加空氣中C0 2的含量和可吸入顆粒物等,不僅造成資源浪費,還導(dǎo) 致嚴重的環(huán)境污染,危害人體健康。
[0003] 我國目前解決大面積秸桿問題的主要方法是直接還田,但還田速度慢且直接導(dǎo)致 土壤溫度低,影響作物生長,因此秸桿還田的生物有效性低。通過秸桿堆肥可以在一定程度 上提高秸桿的利用率,然而秸桿纖維結(jié)構(gòu)復(fù)雜,單一的微生物對其分解能力弱,造成秸桿自 然堆肥存在分解周期長、堆肥質(zhì)量較差等問題。腐熟菌劑是多種微生物混合復(fù)配的生物菌 劑,且不同微生物可合成不同酶系。在秸桿中添加腐熟菌劑則可通過不同微生物的協(xié)同互 補作用有效降解秸桿,增強秸桿的生物利用率,改善土壤肥力,提高農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量,同 時有效推進農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,并實現(xiàn)資源的可再生利用。但目前的秸桿腐熟劑中存在著 降解纖維復(fù)合酶的酶活不高、原位腐熟效率不佳、評價指標粗放等問題。
[0004] 中國專利201310611671. 7公開農(nóng)作物秸桿腐熟劑及使用方法,利用該專利制備 腐熟菌劑時,需要在枯草芽孢桿菌、黑曲霉、產(chǎn)朊假絲酵母、綠色木霉、米曲霉的混合菌體物 中額外添加纖維素酶制劑,使秸桿腐熟時間有所縮短;中國專利201310641595. 4公開一種 低溫狀態(tài)下快速啟動腐熟的秸桿腐熟劑及其制備方法,同樣需要在腐熟菌劑加入額外的酶 制劑,從而提高腐熟菌劑的纖維素酶活。
[0005] 秸桿堆腐發(fā)酵后再作為有機肥還田是目前廣泛采用的一種方法,中國專利 201010228347. 3、201310666396. 9、201310308892. 7均提供了用于堆腐發(fā)酵的秸桿腐熟菌 劑,而秸桿堆腐發(fā)酵具有費勞力、成本高的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于現(xiàn)有腐熟菌劑存在的上述不足,本發(fā)明的目的在于提供高纖維復(fù)合酶酶活且 能克服自然復(fù)雜環(huán)境進行原位腐熟,利用微生物和生物酶的協(xié)同作用快速降解秸桿,有效 改善土壤肥力,提高農(nóng)作物產(chǎn)量與質(zhì)量,保護生態(tài)環(huán)境的一種秸桿腐熟菌劑及其制備方法 和應(yīng)用。
[0007] 所述秸桿腐熟菌劑由枯草芽孢桿菌粉劑、長枝木霉粉劑和灰略紅鏈霉菌粉劑復(fù)配 組成,按質(zhì)量百分比的組成為枯草芽孢桿菌粉劑5%~15%、長枝木霉粉劑50%~70%、灰 略紅鏈霉菌粉劑25 %~45% ;
[0008] 枯草芽抱桿菌(Bacillus subtilis)三炬-07、長枝木霉(Trichoderma longibrachiatum)三炬-08 和灰略紅鏈霉菌(Streptomyces griseorubens)三炬-09 均已 保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心,保藏中心地址為北京市朝陽區(qū)北 辰西路1號院3號中國科學院微生物研宄所,郵編100101,保藏日期均為2014年12月29 日,保藏中心登記入冊編號分別為 CGMCC No. 10248、CGMCC No. 10144、CGMCC No. 10247。
[0009] 所述秸桿腐熟菌劑的制備方法,具體步驟如下:
[0010] 通過固態(tài)發(fā)酵法分別制備枯草芽孢桿菌、長枝木霉、灰略紅鏈霉菌的發(fā)酵菌體及 其產(chǎn)物,干燥后粉碎成枯草芽孢桿菌粉劑、長枝木霉粉劑和灰略紅鏈霉菌粉劑,混合后即得 秸桿腐熟菌劑。
[0011] 通過固態(tài)發(fā)酵法制備枯草芽孢桿菌的發(fā)酵菌體及其產(chǎn)物所采用的液體種子培養(yǎng) 基的組成可為:葡萄糖20.0g/L、蛋白胨16.7g/L、NaCl 5.3g/L、牛肉膏5.3g/L,pH 7.0; 固態(tài)培養(yǎng)基按質(zhì)量百分比的組成為麩皮93. 97%、豆柏粉4.94%、MgS04 ? 7H20 0.05%、 NH4S040. 05%、CaC030 . 99%,加入培養(yǎng)料總質(zhì)量50%的水后混勻121°C滅菌lh。
[0012] 通過固態(tài)發(fā)酵法制備長枝木霉的發(fā)酵菌體及其產(chǎn)物所采用的液體種子培養(yǎng)基的 組成可為:馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基粉劑33. 3g/L,pH自然;固態(tài)培養(yǎng)基按質(zhì)量百分比的組成為 麩皮 93. 97 %、豆柏粉 4. 94%、MgS04 ? 7H20 0? 05 %、NH4S040. 05 %、CaC030 . 99 %,加入培養(yǎng) 料總質(zhì)量50%的水后混勻121°C滅菌lh。
[0013] 通過固態(tài)發(fā)酵法制備灰略紅鏈霉菌的發(fā)酵菌體及其產(chǎn)物所采用的液體種子培養(yǎng) 基的組成可為:小米 20. 0g/L、KN03l. 0g/L、K2HP040. 5g/L、MgS04 ? 7H20 0? 5g/L、NaCl 0? 5g/ L,pH 7. 2 ;固態(tài)培養(yǎng)基按質(zhì)量百分比的組成為小米99.42%、KN030. 1 %、K2HP040.05%、 MgS04 ? 7H20 0? 05%、NaCl 0? 05%、CaC030. 33%,pH 為 7. 2,小米按 1. 8mL/g 的比例加水浸 泡24h后121°C滅菌20min再與其它成分混合。
[0014] 固態(tài)發(fā)酵的條件及其要求如下:
[0015] 枯草芽孢桿菌液體種子以100mL/kg的比例接種至固態(tài)培養(yǎng)基中,于30°C恒溫發(fā) 酵4~8d,發(fā)酵結(jié)束時發(fā)酵物水分< 21 %,有效活菌數(shù)為多50億/g ;
[0016] 長枝木霉液體種子以100mL/kg的比例接種至固態(tài)培養(yǎng)基中,于30°C恒溫發(fā)酵4~ 9d,發(fā)酵結(jié)束時發(fā)酵物水分< 20 %,有效活菌數(shù)為多1. 5億/g ;
[0017] 灰略紅鏈霉菌液體種子以100mL/kg的比例接種至固態(tài)培養(yǎng)基中,于50°C發(fā)酵2~ 5d,發(fā)酵結(jié)束時發(fā)酵物水分< 15 %,有效活菌數(shù)為多0. 2億/g。
[0018] 所述秸桿腐熟菌劑可在制備秸桿腐熟降解劑中應(yīng)用。
[0019] 本發(fā)明所述秸桿腐熟菌劑,以枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)、長枝木霉 (Trichoderma longibrachiatum)、灰略紅鏈霉菌(Streptomyces griseorubens)菌為制備 菌種,將三種菌株分別接種到液體種子培養(yǎng)基中制成種子液,然后再分別按一定比例接種 到固態(tài)培養(yǎng)基中。
[0020] 本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點:
[0021] 本發(fā)明采用的枯草芽孢桿菌、長枝木霉、灰略紅鏈霉菌互不拮抗,且能分泌合成降 解纖維的復(fù)合酶系,三種菌及其分泌的生物酶形成一個高效的協(xié)同體系,能快速地腐熟秸 桿??莶菅挎邨U菌具有較高的木質(zhì)素酶、半纖維素酶、纖維素酶的酶活,能有效分解秸桿,提 高秸桿腐熟效果,且枯草芽孢桿菌在生長繁殖過程中可合成短桿菌肽、枯草菌素、多粘菌素 等活性物,能夠有效抑制作物致病菌的生長。長枝木霉是產(chǎn)纖維素酶能力較強的菌株之一, 能明顯促進以降解纖維素為主的秸桿腐熟過程?;衣约t鏈霉菌可產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物,除了 具有纖維素酶活性外,同時具有多種木質(zhì)纖維素酶活性,可進一步加快腐熟速度。
[0022] 本發(fā)明的腐熟菌劑的菌種組合簡單,制備方法簡易,三株菌復(fù)配可有效提高秸桿 腐熟全過程的降解效率,利用三株菌的優(yōu)化組合可使秸桿腐熟的時間大大縮短,無需額外 添加酶制劑,最快約可使秸桿腐熟完成提前30d。此外,添加了腐熟菌劑的秸桿在原位腐熟 后,可改善土壤結(jié)構(gòu)與肥力,抑制土壤土傳病害,提高作物的產(chǎn)量與質(zhì)量,具有重要的經(jīng)濟 價值和深遠的生態(tài)意義。因此本發(fā)明制備的所述秸桿腐熟菌劑可在制備秸桿腐熟降解劑中 應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0023] 為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能進一步了解本發(fā)明,下面列舉本發(fā)明的具體實施例,詳 細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實施例中所述試驗方法、試劑及材料,如無特殊說明,均可從商 業(yè)途徑獲得或以常規(guī)方法制備。需強調(diào)的是實施例并非本發(fā)明技術(shù)方案所有可能實施方式 的窮舉,故不用于限制本發(fā)明的保護范圍。
[0024] 本發(fā)明所述秸桿腐熟菌劑的制備方法和田間試驗實施方式如下。
[0025] 實施例1枯草芽孢桿菌粉劑的制備
[0026] 1、將儲存于4°C冰箱內(nèi)的枯草芽孢桿菌活化,并用接種環(huán)刮取菌落接種至營養(yǎng)液 體種子培養(yǎng)基中,30°C、180rpm搖瓶培養(yǎng)2d。液體種子培養(yǎng)基配方(g/L)為葡萄糖20.0、蛋 白胨 16. 7、NaCl 5. 3、牛肉膏 5. 3, pH 7. 0。
[0027] 2、將制備的液體種子液以100mL/kg的比例接種至固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基中,攪拌均 勻,于30°C恒溫發(fā)酵8d。固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基配方(W% )為麩皮93. 97%、豆柏粉4. 94%、 1^04,71120 0.05%、順45040 . 05%、0&0)30.99%,加入培養(yǎng)料重量的50%水后,攪拌均勻, 121°C 滅菌 20min。
[0028] 3、枯草芽孢桿菌經(jīng)搖瓶擴大培養(yǎng)、固態(tài)發(fā)酵8d后其有效活菌數(shù)達約67億/g,芽孢 數(shù)約50億/g,芽孢率約為83 %,纖維素酶活102U/g,pH 6. 9,水分21 %。
[0029] 4、收集枯草芽孢桿菌菌體及其發(fā)酵產(chǎn)物,用粉碎機粉碎成粉劑(不超過10s),將 粉劑密封備用。
[0030] 實施例2長枝木霉粉劑的制備
[0031] 1、將儲存于4°C冰箱內(nèi)的長枝木霉活化,制備孢子懸浮液,將lmL長枝木霉的孢子 懸液接種至200mL的營養(yǎng)液體種子培養(yǎng)基中,30°C、180rpm搖瓶培養(yǎng)2d。營養(yǎng)液體種子培 養(yǎng)基配方為馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基粉劑33. 3g/L,自然pH,121°C滅菌20min。
[0032] 2、將制備的液體種子以為100mL/kg的比例接種至固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基中,攪拌均 勻,于30°C恒溫發(fā)酵8d。固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基配方(W% )為麩皮93. 97%、豆柏粉4. 94%、 1^04,71120 0.05%、順45040.05%、03〇)30 . 99%,加入培養(yǎng)料重量的50%水后攪拌均勻, 121°C 滅菌 lh。
[0033] 3、長枝木霉經(jīng)搖瓶擴大培養(yǎng)、固態(tài)發(fā)酵8d后其有效活菌數(shù)達約2. 1億/g,纖維素 酶活達 94U/g,pH 6. 8,水分 20%。
[0034] 4、收集長枝木霉菌體及其發(fā)酵產(chǎn)物,用粉碎機粉碎成粉劑(不超過10s),將粉劑 密封備用。
[0035] 實施例3灰略紅鏈霉菌粉劑的制備
[0036] 1、將儲存于4°C冰箱內(nèi)的灰略紅鏈霉菌活化,用接種環(huán)刮取灰略紅鏈霉菌孢子接 種于200mL營養(yǎng)液體種子液搖瓶培養(yǎng)基中,50°C、180rpm培養(yǎng)2d?;衣约t鏈霉菌的液體種 子培養(yǎng)基配方&/1)為小米20.0、謂0 31.0、1(2冊040.5,]\%504.711 20 0.5、恥(:10.54117.2。
[0037] 2、將制備的液
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