一种微生物秸秆腐熟剂及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种微生物秸秆腐熟剂，本发明选用能够相互协同作用但是又不产生拮抗作用的菌种：纤维酶制剂、白腐菌、枯草芽孢杆菌、嗜热裂孢菌、短小芽孢杆菌、酿酒酵母作为生产菌种，对秸秆主要成分有强烈的分解作用，同时具有生物防治功能，能抑制作物纹枯病、水稻稻瘟病、小麦根腐病、草莓灰霉病等病原菌的生长。本发明产品的制作周期相对较短，生产效率高、成本低，使用安全、方便。
【专利说明】一种微生物秸秆腐熟剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微生物秸杆腐熟剂及其制备方法，属于农业微生物应用【技术领域】。
【背景技术】
[0002]我国是一个农业大国，农作物播种面积居世界第一位，秸杆中蕴藏着巨大的养分资源，作物吸收的养分有50%左右以生物质的形式保留在秸杆中，因此农作物秸杆是世界上最为丰富的物质之一。目前，全世界作物秸杆近30亿吨，我国农作物秸杆每年产量约10亿吨，约占全世界秸杆资源总量的1/3，是世界第一秸杆大国，且总产量还有不断增长趋势。农作物秸杆是农作物生产系统的一项重要资源，含有多种可被利用的有效成分，除绝大部分是碳外，还富含氮、磷、钾、钙、镁等元素及纤维素、半纤维、木质素、蛋白质、氨基酸等有效成分，是一种具有多用途的可再生的生物资源。采用秸杆直接还田的方式能够提高土壤有机质，改善土壤理化性质，而且秸杆还田后还能够减少化肥的投入，使养分比例更加协调，把作物从土壤中吸收的钥、锰、铜、氯等养分归还给土壤，从而提高作物产量，达到有效利用资源的目的。
[0003]目前，在农业生产中，农作物秸杆的利用还存在着以下问题:
1、农作物秸杆正式还田率不高，焚烧的较多，秸杆焚烧既浪费资源、污染环境，又会产生大量浓烟影响环境及交通安全；
2、农作物秸杆还田后，虽然能够利用自身的、环境的微生物完成自身的腐熟过程，由于农作物秸杆主要是由纤维素、半纤维和木质素组成，难以被自然环境中的微生物所分解，因此秸杆在土壤中被分解转化的周期较长，不能被充分利用，同时还会影响土壤的物理性状和田间耕作。
[0004]因此，研发一种农作物腐熟剂使作物秸杆快速腐熟，提高秸杆还田的可操作性，这对于推进生态农业的可持续发展具有重要的现实意义。
[0005]然而，目前使用的部分秸杆腐熟剂是化学合成物质制成，还有一部分腐熟剂是由微生物、酶等生物活性物质制成的，通过加入腐熟剂使秸杆腐熟制成农用有机肥料，但是现有的秸杆腐熟剂存在以下缺陷:
(O菌种组成种类繁多，而且酶菌协同降解秸杆的效果不太理想；
(2)菌种在秸杆与土壤组成的系统中定值能力不强；
(3)发酵温度相对较高，腐熟时间也较长；
(4)生产工艺条件复杂，制作成本较高，不利于推广使用。
[0006]因此，研发一种高效多功能、实用易操作、腐熟时间短、低成本的秸杆腐熟剂显得势在必行。
【发明内容】
[0007]本发明目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种高效多功能、实用易操作、腐熟时间短、节约成本的秸杆腐熟剂及其制备方法。该微生物秸杆腐熟剂使利用土壤中对秸杆主要成分有强烈的分解作用，相互又不产生拮抗作用的微生物菌株，同时具有生物防治功能，能抑制作物纹枯病、水稻稻瘟病、小麦根腐病、草莓灰霉病等病原菌的生长，在制作过程中通过纯化复壮、液体制种、固体培养、低温干燥等工艺技术生产出秸杆快速腐熟剂。
[0008]本发明提供了一种微生物秸杆腐熟剂，本发明选用能够相互协同作用但是又不产生拮抗作用的菌种:纤维酶制剂、白腐菌、枯草芽孢杆菌、嗜热裂孢菌、短小芽孢杆菌、酿酒酵母作为生产菌种。
[0009]优选地，纤维酶制剂为木霉和曲霉中两种或多种混合固体发酵，发酵物干燥粉碎后制得。
[0010]其中，木霉包括绿色木霉、里氏木霉、康宁木霉、棘抱木霉、深绿木霉、哈次木霉、长枝木霉等。
[0011 ] 曲霉包括黑曲霉、米曲霉、烟曲霉、土曲霉、解乌头Ife曲霉、黄曲霉等。
[0012]最优选地，所述纤维酶制剂是将里氏木霉、康宁木霉和黑曲霉中两种或两种以上的混合固体发酵，发酵物干燥粉碎制得。
[0013]优选地,所述白腐菌≤0.4亿cfu/g。
[0014]优选地，所述枯草芽孢杆菌> 0.2亿cfu/g。
[0015]优选地，所述嗜热裂孢菌> 0.2亿cfu/g，该菌最适催化温度为65°C，在70°C保温I小时后仍有75%以上的活力，最适pH为7.5，在pH1的条件下仍有80%的活力，具有较好的温度耐受性和pH稳定性。
[0016]优选地，所述短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)为芽孢杆菌属，菌体细杆状，一般为0.6-0.7 μ mX 2.0-3.0 μ m,革兰氏阳性，具有生物防治功能，能抑制作物纹枯病、水稻稻瘟病、小麦根腐病、草莓灰霉病等病原菌的生长。
[0017]优选地，所述酿酒酵母> 0.2亿cfu/g。
[0018]优选地，所述秸杆腐熟剂为粉状剂型。
[0019]本发明还提供了一种上述微生物秸杆腐熟剂的制备方法，包括以下步骤:
(O制备纤维酶制剂
将木霉和曲霉中两种或多种混合固体发酵，发酵物干燥粉碎后制备纤维酶制剂；
其中，木霉包括绿色木霉、里氏木霉、康宁木霉、棘抱木霉、深绿木霉、哈次木霉、长枝木霉等;
曲霉包括黑曲霉、米曲霉、烟曲霉、土曲霉、解乌头Ife曲霉、黄曲霉等；
优选地，所述纤维酶制剂是将里氏木霉、康宁木霉和黑曲霉中两种或两种以上的混合固体发酵，发酵物干燥粉碎制得；
最优选地，所述纤维酶制剂是将里氏木霉和黑曲霉进行1:1混合固体发酵，发酵物干燥粉碎制得；
固体发酵培养基包含麸皮50-80wt%、稻草粉25-40wt%、硫酸铵l_5wt%、磷酸二氢钾l_5wt%、碳酸钙 l_5wt%、硫酸镁 0.l_lwt%、氯化钙 0.l_lwt%、氯化钠 0.l-lwt% ；
研究表明，木霉能够分泌木质素酶、纤维素酶、半纤维素酶等胞外酶分解秸杆中的木质素和纤维素等成分；黑曲霉具有较强的溶解多种无机磷的能力和促进作物生长的作用。
[0020](2)制备白腐菌将白腐菌经两次发酵，第一次发酵条件为30-35°C，培养2-3天，每天搅拌2-3次；第二次发酵条件为30-35°C，培养8-10天，每天搅拌5-10次；第一次发酵物按照重量比1:5-10加入到第二次发酵培养基中，培养结束后添加吸附剂，吸附剂的重量为培养底物的10-15倍，干燥粉碎后制备白腐菌粉末；
其中，白腐菌发酵用液体培养基为葡萄糖20g/L、蔗糖15 g/L、酵母粉2 g/L、磷酸二氢钾1.5 g/L、七水硫酸镁0.5 g/L和维生素BI 4mg/L ；
固体培养基为麦麸10-30wt%、稻草粉10-30wt%、花生壳35-55wt%、豆饼粉l_5wt%、尿素0.l-2wt%、磷酸氢二钾 0.1-0.5wt%、硫酸镁 0.1-0.5wt°/c^P少量水；
吸附剂选自草炭、沸石粉、膨润土和轻质碳酸钙中的一种或多种。
[0021](3)制备枯草芽孢杆菌
将枯草芽孢杆菌的原始菌经摇床培养、种子培养、发酵罐培养后，将发酵液离心处理，然后加入吸附剂，干燥粉碎制备枯草芽孢杆菌粉末；
枯草芽孢杆菌摇床培养基为肉汤，种子培养基包含玉米粉l_10wt%、蛋白胨0.5-3wt%、豆饼粉0.5-3wt%、尿素0.l-lwt%,发酵罐培养基包含玉米粉2-8%、蛋白胨0.5_3%、豆饼粉0.5-5%、尿素 0.1-1%、磷酸氢二钾 0.1-1% ；
吸附剂选自草炭、沸石粉、膨润土和轻质碳酸钙中的一种或多种。
[0022](4)制备嗜热裂孢菌
将嗜热裂孢菌的原始菌经摇床培养、种子培养、发酵罐培养后，将发酵液离心处理，然后加入吸附剂，干燥粉碎制备嗜热裂孢菌粉末；
其中，种子培养基和发酵培养基为蛋白胨10g、酵母膏5g、牛肉膏5g、CMC-Na 10g，蒸馏水 100mL,ρΗ7.2，121。。；
吸附剂选自草炭、沸石粉、膨润土、轻质碳酸钙中的一种或多种。
[0023](5)制备短小芽孢杆菌
液体种子培养基和发酵培养基为:牛肉膏3g、蛋白胨10g、氯化钠10g、蒸馏水100mL ；将短小芽孢杆菌接种到液体种子培养基进行培养，2天后，接种到发酵罐进行液体发酵生产，发酵液浓度变稠后，按照40% (V:w)加入麦麸，真空干燥，粉碎成菌种粉，固体吸附菌剂，低温保存备用。
[0024](6)制备酿酒酵母菌
将酿酒酵母菌接种到豆芽汁种子培养基，培养温度30°C，培养2天后按8%比例接种到发酵罐进行液体发酵生产，培养结束后添加吸附剂，吸附剂的重量为培养底物的10-15倍，干燥粉碎后制备；
吸附剂选自草炭、沸石粉、膨润土和轻质碳酸钙中的一种或多种。
[0025](7)制备秸杆腐熟剂
将制备的上述固体菌剂按一定的重量比进行混合，从而制备秸杆腐熟剂。
[0026]其中:纤维酶制剂1-2份、白腐菌粉剂4-6份、枯草芽孢杆菌粉剂2-3份、嗜热裂孢菌粉剂1-2份、短小芽孢杆菌粉剂1-2份、酿酒酵母粉剂0-3份；
最优选地，秸杆腐熟剂配比为:纤维酶制剂1份、白腐菌粉剂4份、枯草芽孢杆菌粉剂2份、嗜热裂孢菌粉剂1份、短小芽孢杆菌粉剂1份、酿酒酵母粉剂1份。
[0027]本发明提供的微生物秸杆腐熟剂中将细菌、真菌活菌与酶制剂复配，腐熟过程多组分协同发挥效能，比单一菌种效果稳定、快速。本发明微生物秸杆腐熟剂主要技术指标均优于国标要求，按照GB20287-2006《农用微生物菌剂》生产，酶活等参数的测定方法按照NY2321-2013《微生物肥料产品检验规程》，检测结果如下表1。
【权利要求】
1.一种微生物秸杆腐熟剂，其特征在于:以纤维酶制剂、白腐菌、枯草芽孢杆菌、嗜热裂孢菌、短小芽孢杆菌、酿酒酵母作为生产菌种； 其中所述白腐菌≥0.4亿CFU/g，枯草芽孢杆菌≥0.2亿CFU/g，嗜热裂孢菌≥0.2亿CFU/g，所述酿酒酵母≥0.2亿CFU/g。
2.如权利要求1所述的微生物秸杆腐熟剂，其特征在于:所述秸杆腐熟剂为粉状剂型。
3.如权利要求1所述的微生物秸杆腐熟剂，其特征在于:所述纤维酶制剂为木霉和曲霉中两种或多种混合固体发酵，发酵物干燥粉碎后制得。
4.如权利要求3所述的微生物秸杆腐熟剂，其特征在于:所述木霉包括绿色木霉、里氏木霉、康宁木霉、棘抱木霉、深绿木霉、哈次木霉、长枝木霉。
5.如权利要求3所述的微生物秸杆腐熟剂，其特征在于:所述曲霉包括黑曲霉、米曲霉、烟曲霉、土曲霉、解乌头Ife曲霉、黄曲霉。
6.如权利要求1-5任一所述的微生物秸杆腐熟剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤: (O制备纤维酶制剂 将木霉和曲霉中 两种或多种混合固体发酵，发酵物干燥粉碎后制备纤维酶制剂； 固体发酵培养基包含麸皮50-80wt%、稻草粉25-40wt%、硫酸铵l_5wt%、磷酸二氢钾l_5wt%、碳酸钙 l_5wt%、硫酸镁 0.l_lwt%、氯化钙 0.l_lwt%、氯化钠 0.l-lwt% ； (2)制备白腐菌 将白腐菌经两次发酵，第一次发酵条件为30-35°C，培养2-3天，每天搅拌2-3次；第二次发酵条件为30-35 °C，培养8-10天，每天搅拌5-10次；第一次发酵物按照重量比1:5-10加入到第二次发酵培养基中，培养结束后添加吸附剂，吸附剂的重量为培养底物的10-15倍，干燥粉碎后制备白腐菌粉末； 其中，白腐菌发酵用液体培养基为葡萄糖20g/L、蔗糖15 g/L、酵母粉2 g/L、磷酸二氢钾1.5 g/L、七水硫酸镁0.5 g/L和维生素BI 4mg/L ； 固体培养基为麦麸10-30wt%、稻草粉10-30wt%、花生壳35-55wt%、豆饼粉l_5wt%、尿素.0.l-2wt%、磷酸氢二钾0.1-0.5wt%、硫酸镁0.1-0.5wt%和少量水； 吸附剂选自草炭、沸石粉、膨润土和轻质碳酸钙中的一种或多种； (3)制备枯草芽孢杆菌 将枯草芽孢杆菌的原始菌经摇床培养、种子培养、发酵罐培养后，将发酵液离心处理，然后加入吸附剂，干燥粉碎制备枯草芽孢杆菌粉末； 其中枯草芽孢杆菌摇床培养基为肉汤，种子培养基包含玉米粉l_10wt%、蛋白胨.0.5-3wt%、豆饼粉0.5-3wt%、尿素0.l-lwt°/o,发酵罐培养基包含玉米粉2_8%、蛋白胨.0.5-3%、豆饼粉 0.5-5%、尿素 0.1-1%、磷酸氢二钾 0.1-1% ； 吸附剂选自草炭、沸石粉、膨润土和轻质碳酸钙中的一种或多种； (4)制备嗜热裂孢菌 将嗜热裂孢菌的原始菌经摇床培养、种子培养、发酵罐培养后，将发酵液离心处理，然后加入吸附剂，干燥粉碎制备嗜热裂孢菌粉末； 其中，种子培养基和发酵培养基为蛋白胨10g、酵母膏5g、牛肉膏5g、CMC-Na 10g，蒸馏水 100mL, ρΗ7.2，121。。；吸附剂选自草炭、沸石粉、膨润土和轻质碳酸钙中的一种或多种； (5)制备短小芽孢杆菌 液体种子培养基和发酵培养基为:牛肉膏3g、蛋白胨10g、氯化钠10g、蒸馏水100mL ；将短小芽孢杆菌接种到液体种子培养基进行培养，2天后，接种到发酵罐进行液体发酵生产，发酵液浓度变稠后，按照40%v/w加入麦麸，真空干燥，粉碎成菌种粉，固体吸附菌剂，低温保存备用； (6)制备酿酒酵母菌 将酿酒酵母菌接种到豆芽汁种子培养基，培养温度30°C，培养2天后按8%比例接种到发酵罐进行液体发酵生产，培养结束后添加吸附剂，吸附剂的重量为培养底物的10-15倍，干燥粉碎后制备； 吸附剂选自草炭、沸石粉、膨润土、轻质碳酸钙中的一种或多种； (7)制备稻杆腐熟剂 将制备的上述固体菌剂按一定的重量比进行混合，从而制得秸杆腐熟剂。
7.如权利要求6所述的微生物秸杆腐熟剂的制备方法，其特征在于:步骤(1)中所述的纤维酶制剂是将里氏木霉和黑曲霉进行1:1混合固体发酵，发酵物干燥粉碎制得。
8.如权利要求6所述的微生物秸杆腐熟剂的制备方法，其特征在于:步骤(7)中所述固体菌剂按如下重量比制得:纤维酶制剂1-2份、白腐菌粉剂4-6份、枯草芽孢杆菌粉剂2-3份、嗜热裂孢菌粉剂1-2份、短小芽孢杆菌粉剂1-2份、酿酒酵母粉剂0.1-3份。
9.如权利要求8所述的微生物秸杆腐熟剂的制备方法，其特征在于:步骤(7)中所述固体菌剂按如下重量比制得:纤维酶制剂1份、白腐菌粉剂4份、枯草芽孢杆菌粉剂2份、嗜热裂孢菌粉剂1份、短小芽孢杆菌粉剂1份、酿酒酵母粉剂1份。
【文档编号】C05F11/02GK104177137SQ201410407424
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】崔桂侠 申请人:安徽飞天农用生物科技股份有限公司