一种两步发酵生产功能微生物肥料的方法及应用.pdf

本发明公开了一种两步发酵生产功能微生物肥料的方法及应用，本发明的方法通过预发酵、一次高温发酵和二次功能发酵，获得了功能微生物肥料。该方法全程高效好氧发酵，生产周期短，产量高，产品质量稳定，可根据需要建立不同规模的生产线，可塑性强，受地域、季节、气候影响小，应用范围广，可用于各种有机废弃物生产功能微生物肥料。获得产品总有机物50%-68%、总养分5.5%-8.8%、含水率15%-30%、活菌数8.8×108-4.5×1010CFU/g、发芽指数＞85%。

权利要求书
1.  一种两步发酵生产功能微生物肥料的方法，包括以下步骤：
1）. 物料预处理及预发酵：
将湿物料与粉碎的辅料按重量比为20：3-6进行混合，调节终含水量在50% - 60%，按调整含水量后的物料重量的0.5%接种高温腐熟菌，物料堆高控制在1.0-1.2m，长条形堆放，宽1.5-2m，控制物料温度在60°C，维持2-4 d；
所述的湿物料为：畜禽粪便、餐厨剩余物或城市污泥其中一种或二至三种的任意混合料，湿物料的含水率为65~80%；
所述的辅料为：谷糠、锯末、水稻秸秆、小麦秸秆或玉米秸秆其中一种或二至五种的任意混合料；
所述的高温腐熟菌为：市售腐熟剂；
2）. 一次高温发酵：
将步骤1）所得物料进行高温发酵，设置有通气设备保证物料充分好氧，间歇式翻混，维持温度在65-80℃，发酵时间为8-10h；
3） 二次功能发酵：
步骤2）高温发酵的物料进行二次发酵，向物料中添加多功能菌群，按照高温发酵后物料重量的0.1%-0.5%进行接种，翻堆均匀，设置有通气设备保证物料充分好氧，温度维持在30-45°C，发酵时间为3-5天；
所述的多功能菌群可按照目的肥料的要求进行选择。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）中所述的功能菌群的菌粉浓度在4×108 - 5×109 CFU/g，其中1A00316 、TM1109 、 KY4410 和KY5406的有效菌比例为4 : 2 : 1 : 1。

3.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于：利用权利要求1所述方法制备的肥料，符合以下要求：总有机物50%-68%、总养分5.5%-8.8%、含水率15%-30%、活菌数8.8×108 - 4.5×1010 CFU/g、发芽指数>85%。

4.  利用权利要求1所述的方法制备的功能微生物肥料。

5.  权利要求4所述的肥料在植物促生长中的应用。

6.  根据权利要求5所述的应用，所述的植物为辣椒或白菜。

7.  权利要求4所述的肥料在制备抗辣椒灰霉菌肥料中的应用。

8.  权利要求4所述的肥料在制备同时促植物生长和抗辣椒灰霉菌肥料中的应用。

说明书一种两步发酵生产功能微生物肥料的方法及应用
技术领域
本发明属于功能微生物肥料技术领域，更具体涉及一种两步发酵生产功能微生物肥料的方法及应用。
背景技术
我国每年的固体有机废弃物，包括畜禽粪便、餐厨剩余物、秸秆及作物加工废料、森林及林产品加工废料、畜禽及水产品加工废料、发酵残渣、谷糠、污泥等，大约有100多亿吨，被高效资源化利用的仅占极小部分，绝大部分被自然腐烂流入江河或被焚烧，是重要的污染源之一。要解决如此巨大累积量的有机废弃物，前期实践证明，将其用来生产功能微生物肥料是切实可行的，这对缓解我国土地长期施用化学肥料带来的土壤板结、土质恶化、农产品质量下降、食品安全等问题具有很好应用前景，有助于改良农用耕地，减少化肥施用量，进而提高农产品质量。
功能微生物肥料是我国肥料行业发展的重要趋势之一，传统的有机肥生产多采用好氧堆肥进行，包括原料预处理、发酵、熟化等工序。即在自然通风条件下，进行物料复配(部分物料添加复合微生物发酵菌剂)后再堆置发酵；在发酵过程中，根据物料堆内部温度，机械控制适时翻堆；后熟阶段曝气发酵与干燥、筛分，生产出粉状功能微生物肥料，或根据市场需求造粒生产颗粒状有机肥。传统工艺简单易行，投资规模小，但其存在很多弊端，如占地面积大、生产周期长(约1-2个月甚至更久)、人工成本高、生产环境差、受地域和气候条件影响大、易产生二次污染(臭气等)、腐熟不彻底或质量不稳定等。
如何改善现行的功能微生物肥料生产工艺，与开展堆肥生物机制研究和开发高效专用腐熟菌剂、高温菌剂等功能菌剂，成为了解决当前有机肥料发展问题的关键所在。
发明内容
本发明目的是针对现行的功能微生物肥料生产技术中存在的不足，是在于提供了一种两步发酵生产功能微生物肥料的方法，方法易行，操作简便，生产周期短，产量高，产品质量稳定，封闭式生产环境好，环保及经济效益显著。其适用于利用各种有机物料(畜禽粪便、餐厨剩余物、秸秆、有机杂物、污泥等)进行肥料生产。
本发明另一个目的是提供了两步发酵生产功能微生物肥料的方法在制备生物肥料中的应用，利用本发明制备的生物肥料，对植物有促生长、抗病等多种功能。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术措施：
一种两步发酵生产功能微生物肥料的方法，其步骤如下：
1.物料预处理及预发酵：
将湿物料与粉碎的辅料(30-50目)按重量比为20：3-6进行混合，调节终含水量在50％-60％，按调整含水量后的物料重量的0.5％接种高温腐熟菌，物料堆高控制在1.0-1.2m，长条形堆放，宽1.5-2m，控制物料温度在60℃，维持2-4d。
所述的湿物料为：畜禽粪便、餐厨剩余物或城市污泥其中一种或二至三种的任意混合料，湿物料的含水率为65～80％。
所述的辅料为：谷糠、锯末、水稻秸秆、小麦秸秆或玉米秸秆其中一种或二至五种的任意混合料。
所述的高温腐熟菌为：市售腐熟剂。
优选的，预发酵时，可采用在室内顶棚安设PC阳光板或其他透光保温材料进行增温。
2.一次高温发酵：
将步骤1所得物料进行高温发酵，设置通气设备保证物料充分好氧，间歇式翻混，维持温度在65-80℃，发酵时间为8-10h。
3.二次功能发酵：
步骤2高温发酵的物料进行二次发酵，向物料中添加多功能菌群，按照高温发酵后物料重量的0.1％-0.5％进行接种，翻堆均匀，设置有通气设备保证物料充分好氧，温度维持在30-45℃，发酵时间为3-5天。
所述的多功能菌群可按照目的肥料的要求进行选择。
优选的，所述的多功能菌群的菌粉浓度在4×108-5×109CFU/g，由1A00316、TM1109、KY4410和KY5406混合而成，其中1A00316、TM1109、KY4410和KY5406的有效菌比例为4:2:1:1。
其中，1A00316为抗植物根结线虫的细菌恶臭假单胞菌1A00316(Pseudomonas putida)(“南极土壤来源的恶臭假单胞菌1A00316抗南方根结线虫的机制”，应用与环境生物学报2014，20(6):1046-1051)。
TM1109、KY4410、KY5406分别为假单胞菌TM1109、KY4410、KY5406(王雪飞2013年硕士论文“从逆境土壤发现高效抗病促生抗逆的小麦根际细菌”)。
4.产品筛选、造粒、包装
本发明所述方法生产的功能微生物肥料产品的后续筛选、造粒、包装等工序，均采用行业常规设备完成。
5.质检
本发明所述方法生产的功能微生物肥料产品符合以下要求：总有机物50％-68％、总养分5.5％-8.8％、含水率15％-30％、活菌数8.8×108-4.5×1010CFU/g、发芽指数>85％。
两步发酵生产功能微生物肥料的方法在制备生物肥料中的应用，包括利用本发明制备的肥料，按常规施肥方式进行操作。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)增温预发酵，可使功能腐熟菌群增殖，并减少曝气高温发酵箱升温能耗；物料高温发酵，可以杀灭病原菌、寄生虫卵等，彻底除臭；
(2)二次发酵在调节物料状态的同时，可以允许接入各种或专用的功能菌剂进行二次发酵，使产品达到不同的田间施用功效，即不同功能微生物肥料；
(3)本发明方法全程高效好氧发酵，生产周期短，产量高，产品质量稳定，可根据需要建立不同规模的生产线，可塑性强，受地域、季节、气候影响小，应用范围广，可用于各种有机废弃物生产功能微生物肥料。获得产品总有机物50％-68％、总养分5.5％-8.8％、含水率15％-30％、活菌数8.8×108-4.5×1010CFU/g、发芽指数>85％。
附图说明
图1是本发明一种两步发酵生产功能微生物肥料的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步解释本发明，以助于理解本发明的内容。本发明所述技术方案，如未特别说明，均为本领域的常规技术。
实施例1：
一种两步发酵生产功能微生物肥料的方法，其步骤是：
1)物料预处理及预发酵
将猪粪(含水率为72％)与粉碎的稻糠(30目)按比例(猪粪：稻糠＝5:1，重量比)进行混合，调节物料终含水量在60％，按调整含水量后的物料重量的0.5％接种高温腐熟菌，混匀后堆料，物料堆高控制在1.2m，长条形堆放，宽2m，恒温60℃维持4d。
所述的高温腐熟菌为有机物料腐熟剂(成都天星农业科技有限公司)。
预发酵时，采用在室内顶棚安设PC阳光板以提高物料温度。
2)一次高温发酵 
将步骤1所得物料进行高温发酵，设置有通气设备保证物料充分好氧，间歇式翻混，维持温度在65-80℃，发酵10h。
3)二次功能发酵：
步骤2)高温发酵的物料进行二次发酵，向物料添加多功能菌群，按照高温发酵后物料重量的0.2％进行接种，翻堆均匀，设置有通气设备保证物料充分好氧，保持温度在30-45℃，发酵时间为4d。
所述的多功能菌群的菌粉浓度为7.6×108CFU/g，由1A00316、TM1109、KY4410和KY5406混合而成，其中1A00316、TM1109、KY4410和KY5406的有效菌比例为4:2:1:1。
其中，1A00316为抗植物根结线虫的细菌恶臭假单胞菌1A00316(Pseudomonas putida)(“南极土壤来源的恶臭假单胞菌1A00316抗南方根结线虫的机制”，应用与环境生物学报2014，20(6):1046-1051)。
TM1109、KY4410和KY5406分别为假单胞菌TM1109、KY4410、KY5406(王雪飞2013年硕士论文“从逆境土壤发现高效抗病促生抗逆的小麦根际细菌”)
4).产品筛选、造粒、包装
本实施例所述方法生产的功能微生物肥料产品的后续筛选、造粒、包装等工序，均采用行业常规设备完成。
5)功能微生物肥料指标测定
经上述方法制得的微生物肥料产品指标如表1所示。
表1 实施例1制备的微生物肥料的肥效指数

实施例2：
利用实施例1制得的微生物肥料作为基肥，混于土壤应用于辣椒和小白菜幼苗盆栽种植，以商品肥料作为对照比较了其促生、抗病效果。
本发明制得的微生物肥料在辣椒上的应用效果见表2和表3；在小白菜上的应用效果见表4。
表2 实施例1制备的微生物肥料对辣椒幼苗的促生长结果
处理组 根长(cm) 茎长(cm) 株鲜重(g) 株干重(g) 商品肥 8.00±2.80a 9.70±3.41a 1.35±1.09a 0.21±0.17a 微生物肥料处理 14.60±5.20b 14.80±2.00b 2.69±0.85b 0.37±0.13b
注:表中数值均为两次重复实验的平均值。表中不同小写字母表示各数据之间存在显著性差异。所有数据利用SPSS v.19.0软件进行分析(P＝0.05；LSD；SPSS v.19.0)。
表3 实施例1制备的微生物肥料对辣椒灰霉病的生防效果
处理组 病情指数 防治效果(％) 商品肥 55.49a 0.00 微生物肥料处理 31.25b 42.94
注:表中数值均为两次重复实验的平均值。表中不同小写字母表示各数据之间存在显著性差异。所有数据利用SPSS v.19.0软件进行分析(P＝0.05；LSD；SPSS v.19.0,P＝0.05)。
表4 实施例1制备的微生物肥料对小白菜的促生效果

本发明的实施例所表述的，并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。