一种利用牛粪和秸秆快速制备低温地区使用的有机肥添加剂的方法及有机肥添加剂的应用的制作方法
【专利摘要】一种利用牛粪和秸秆快速制备低温地区使用的有机肥添加剂的方法及有机肥添加剂的应用，本发明要解决东北地区由于平均气温较低，秸秆长时间得不到腐解，土地质量下降显著，影响耕地质量和作物生长，以及畜禽粪便中抗生素破坏土壤生物多样性降低的问题。本发明的步骤为：一、堆肥原料：将牛粪和秸秆混合后制作堆肥；二、堆置温度：置于4～12℃堆置；三、培养菌源。本发明的有机肥添加剂是作为添加剂用于制备低温地区使用的有机肥，其中，有机肥添加剂的驯化日均温度为4～12℃。本发明方法能够制备出在东北低温地区使用的有机肥；并降低堆肥中的纤维素和四环素；本发明使用的原材料为农牧废弃物，节约资源、保护环境且操作简单、成本低廉。
【专利说明】一种利用牛粪和秸秆快速制备低温地区使用的有机肥添加 剂的方法及有机肥添加剂的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种以农牧废弃物牛粪和秸杆为主要原料的快速制备低温地区使用 的有机肥添加剂的方法及应用。
【背景技术】
[0002] 东北地区是我国重要的商品粮和畜牧业生产基地，针对本区存在长期施用单一化 肥导致土壤肥力持续下降和大量剩余秸杆、畜禽粪便难以用于培肥地力的矛盾。将农牧剩 余物转化为能够改善土壤质量的有机肥，对于提高土壤有机质、改善农村生态环境和养殖 业畜禽粪便污染等问题有重要作用。
[0003] 秸杆是籽粒收获后耕地上重要的农业废弃物，也是土壤有机质的主要来源，由于 秸杆中木质纤维素占干重的40% -60%，且木质纤维素分子的连接键在25°C干燥、避光下 半衰期是4. 7 X 106年，自然状态下极难分解，导致我国年均5. 5 X 108t的秸杆只能就地丢弃 或焚烧，不能归还土壤。大量待分解的秸杆不仅占用耕地还限制营养元素归还土壤，而且焚 烧产生的烟尘影响生态环境和人类健康。因此，如何将秸杆变废为宝是实现环境保护和农 业可持续发展的重要课题。尽管近年来，秸杆还田作为一种农业可持续发展技术得到重视， 机收和机耕的普及使得秸杆粉碎直接还田面积越来越大，但黑龙江省由于年均气温较低， 秸杆长时间得不到腐解，土地质量下降显著，影响本地区的耕地质量和作物生长。如何加速 本地区秸杆腐解，使其快速培肥土壤已成为亟待解决的重大课题。
[0004] 微生物的协同作用能够将复杂的木质纤维素资源转化为细胞可以吸收利用的小 分子物质及腐殖质，同时释放co 2、H20和能量。微生物分解有机物的能力取决于它们所分 泌的纤维素复合酶的能力。底物越复杂所需要的酶系统也越广泛和越具综合性。人工纯培 养的微生物分泌的单一酶，不仅难以直接分解秸杆，而且纯菌株存在抵抗力弱、受外界环境 影响大等不足，限制了其在实际生产中的应用。农业废弃物中含有大量木质纤维素，木质 纤维素的主要成分在堆肥过程中较难生物降解，限制着堆肥的腐熟进程。本研究通过驯化 有机肥菌剂的方法在低温条件下驯化菌剂，为加快有机肥中木质纤维素转化和缩短发酵进 程提供可能。人为驯化的混合菌剂具有适应性强、抗逆性强、分解效果显著等优势。但以很 多菌群均需要在高温条件才表现出较强的活性，在常温状态下难以应用。本项发明突破纤 维素分解菌依赖高温的局限，采用长期在室温条件下驯化菌群的方式提高菌剂低温驯化能 力，最终获得在室温条件下具备高效转化木质纤维素能来的菌群。菌群在室温条件下具备 高效的转化秸杆能力是其能够直接应用于生产实践的必要条件。
[0005] 人工添加菌剂可以调节农牧废弃物内的菌群结构、缩短发酵周期。用菌剂水解农 牧废弃资源是近年来研究的热点，研究表明，无论是通过人为组合的混合菌群还是驯化筛 选得到的复合菌群，对农牧废弃物转化能力都明显高于纯菌。本研究以挖掘秸杆、粪便常温 状态下自然分解过程中原料内土著微生物群体功能为特色，并利用土著微生物具有适应性 强，菌群具有抗逆性强的优势，以秸杆、粪便作为原料，对土著微生物群进行长期定向筛选 和驯化，获得适合东北地区的功能性强、组成稳定的转化特定物料的菌群。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为了解决东北地区由于平均气温较低，秸杆长时间得不到腐解， 土地质量下降显著，影响耕地质量和作物生长，以及大量抗生素会随着动物粪肥施入土壤 而进入到土壤环境中，现有低温地区没有能够同时分解纤维素和抗生素的有机肥的问题， 而提供一种利用牛粪和秸杆快速制备低温地区使用的有机肥添加剂的方法及有机肥添加 剂的应用。
[0007] 本发明的一种利用牛粪和秸杆快速制备低温地区使用的有机肥添加剂的方法，它 是按照以下步骤进行的：
[0008] 一、堆肥原料：
[0009] 将秸杆切碎成8?12cm的麦秸，然后与牛粪按3:1体积比例均匀混合，得堆体， 向堆体上均匀喷洒浓度为50mg/Kg的四环素，使堆体的C/N比为1 : (25?30)，水分含量为 55%?60% ;然后将堆体置于发酵槽内进行发酵；堆体温度上升到50°C开始人工翻堆，高 温期每2d翻堆1次，温度下降到35°C后每5d翻1次，温度降到室温后，则堆肥结束；其中， 所述的高温期的温度为50°C以上；所述的发酵槽置于4?12°C的室外进行堆置；
[0010] 二、以步骤一得到的堆肥为菌源，按体积比为5%的接种量接种至含有滤纸条的 400mL PCS培养基中进行驯化培养，然后在溶氧量为0. 07?0. 16mg/L的条件下，室温下静 止培养；
[0011] 三、培养菌源
[0012] 待步骤二中的培养瓶内液面下滤纸条完全分解时，取培养瓶内的培养液作为种子 液，按体积比为5%的接种量接种到新配制的含有滤纸条的PCS培养基中，进行继代培养， 筛选出液面下滤纸条分解速度最快的种子液；取滤纸条分解速度最快的种子液按体积比 为5%的接种量接种到新配制的含滤纸条的PCS培养基中，继续进行继代培养；在继代培 养20?29代时，筛选出培养瓶内液面下滤纸条分解速度最快的一瓶，收集培养液，将其与 上述滤纸条分解速度最快的种子液的剩余液混合，得混合后的培养液；然后将混合后的培 养液按体积比为5%的接种量接种到新配制的含滤纸条的PCS培养基中，继续继代培养； 培养到第30代，筛选出分解培养瓶内液面下滤纸条的分解速度最快的一瓶，收集培养物， 即为有机肥添加剂；其中，PCS培养基组分为：每1L培养基中含有5. 0g蛋白胨、4. OgNaCl、 3. 0gCaC03、1. 0g酵母粉、0. 025g四环素、50g取汁去除草屑的牛粪和lg的水稻秸杆。
[0013] 本发明的一种利用牛粪和秸杆快速制备低温地区使用的有机肥添加剂的应用， 它是作为添加剂用于制备低温地区使用的有机肥，其中，有机肥添加剂的驯化日均温度为 4 ?12。。。
[0014] 本发明所述的低温地区的日均温度为4?12°C。
[0015] 本发明包含以下有益效果：
[0016] 采用本发明的方法能够制备出在东北低温地区使用的有机肥，其是以农牧废弃物 牛粪和秸杆为主要原料的快速生产有机肥；
[0017] 本发明的方法可以降低堆肥中的纤维素和四环素。
[0018] 本发明的方法所使用的原材料为农牧废弃物，节约资源、保护环境且操作简单、成 本低廉。本发明方法制备的有机肥对农作物生长有促进作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为实施例1中定期对四环素的浓度变化进行测定曲线图；其中，A为未添加菌 液的对照组测定曲线，B为GK测定曲线，C为未添加四环素的对照组测定曲线；
[0020] 图2为实施例2中纤维素、半纤维素、木质素的测定柱状图；其中：
【权利要求】
1. 一种利用牛粪和秸杆快速制备低温地区使用的有机肥添加剂的方法，其特征在于它 是按照以下步骤进行的： 一、 堆肥原料： 将秸杆切碎成8?12cm的麦秸，然后与牛粪按3:1体积比例均匀混合，得堆体，向堆体 上均匀喷洒浓度为5〇11^/敁的四环素，使堆体的(：/^比为1:(25?30)，水分含量为55%? 60% ;然后将堆体置于发酵槽内进行发酵；堆体温度上升到50°C开始人工翻堆，高温期每 2d翻堆1次，温度下降到35°C后每5d翻1次，温度降到室温后，则堆置结束；其中，所述的 高温期的温度为50°C以上；所述的发酵槽置于4?12°C的室外进行堆置； 二、 以步骤一得到的堆肥为菌源，按体积比为5%的接种量接种至含有滤纸条的400mL PCS培养基中进行驯化培养，然后在溶氧量为0. 07?0. 16mg/L的条件下，室温下静止培 养； 三、 培养菌源 待步骤二中的培养瓶内液面下滤纸条完全分解时，取培养瓶内的培养液作为种子液， 按体积比为5%的接种量接种到新配制的含有滤纸条的PCS培养基中，进行继代培养，筛选 出液面下滤纸条分解速度最快的种子液；取滤纸条分解速度最快的种子液按体积比为5% 的接种量接种到新配制的含滤纸条的PCS培养基中，继续进行继代培养；在继代培养20? 29代时，筛选出培养瓶内液面下滤纸条分解速度最快的一瓶，收集培养液，将其与上述滤纸 条分解速度最快的种子液的剩余液混合，得混合后的培养液；然后将混合后的培养液按体 积比为5 %的接种量接种到新配制的含滤纸条的PCS培养基中，继续继代培养；培养到第30 代，筛选出分解培养瓶内液面下滤纸条的分解速度最快的一瓶，收集培养物，即为有机肥添 加剂；其中，PCS培养基组分为：每1L培养基中含有5. 0g蛋白胨、4. 0gNaCl、3. 0gCaC03、l. 0g 酵母粉、0. 025g四环素、50g取汁去除草屑的牛粪和lg的水稻秸杆。
2. 根据权利要求1所述的一种利用牛粪和秸杆快速制备低温地区使用的有机肥添加 剂的方法，其特征在于步骤三中的有机肥添加剂包含厚壁菌门、拟杆菌门和变形菌门。
3. 根据权利要求1所述的一种利用牛粪和秸杆快速制备低温地区使用的有机肥添加 剂的方法，其特征在于步骤一中所述的发酵槽置于4?12°C的室外进行堆置。
4. 根据权利要求1所述的一种利用牛粪和秸杆快速制备低温地区使用的有机肥添加 剂的方法，其特征在于步骤一中所述的堆体上部长为2. 0m、下部长为3. 0m、高为1. 0m。
5. 根据权利要求1所述的一种利用牛粪和秸杆快速制备低温地区使用的有机肥添加 剂的方法，其特征在于所述的滤纸条为〇. 6X0. 2cm的滤纸条。
6. -种利用牛粪和秸杆快速制备低温地区使用的有机肥添加剂的应用，其特征在于 它是作为添加剂用于制备低温地区使用的有机肥，其中，有机肥添加剂的驯化日均温度为 4 ?12。。。
【文档编号】C05F17/00GK104230417SQ201410414623
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】刘长莉, 刘润泽, 李玉花 申请人:东北林业大学