本发明涉及生物肥料技术领域，具体涉及一种木薯酒精废水和生物质固废液态-固态联合发酵生产盐碱土壤改良微生物肥料及其制备方法。
背景技术：
我国人均耕地面积不足世界平均水平的1/2，且中低产田占2/3。中国盐碱地分布在西北、东北、华北及滨海地区在内的17个省区，盐碱荒地和影响耕地的盐碱地总面积超过5亿亩，其中具有农业利用潜力的达2亿亩。开发利用盐碱地资源，对缓解土地压力、增加后备耕地储备、保障粮食安全、改善生态环境等具有重要意义。
微生物肥料中含有大量的有益微生物和有机质，有机质在分解过程中产生大量的有机酸，能够改善盐碱化土壤的理化性质和提高微生物活性，施用微生物肥料可以改善土壤理化性质(如降低土壤容重、增加土壤孔隙度)，减少水分蒸发，抑制土壤积盐；改善土壤微生态系统，增强土壤的肥力；对改良盐碱化土壤起到积极的作用。
中国发明专利(申请号201110203021.x)公开了一种改善土壤盐碱性的土壤改良剂，其制备方法是通过将沼泽红假单胞菌、膜醭毕赤酵母菌、干酪乳杆菌、细黄链霉菌与海藻浆料混合，经多次发酵使多种有益微生物菌和海藻有机结合，复合培养而成的新型微生物活菌剂-海藻生物菌，并添加适量份数的腐植酸、有机质、活性沸石粉以及糖蜜，再经发酵后将发酵产物干燥。中国发明专利(申请号200810017565.5)公开了一种生物保水盐碱土壤改良剂，是将植物秸秆粉、腐殖酸、保水剂、尿素、石膏、高活性生物制剂、钠离子吸附剂、酸以一定比例混匀，然后加入粘结剂，造粒得到。中国发明专利(申请号201210286131.1)公开了一种盐碱土壤改良剂，是将鱼类水产加工废弃物粉、贝壳粉、秸秆粉、硅藻土、高活性生物制剂、酸、麦饭石粉以一定比例混匀所得。中国发明专利(申请号201510393131.5)公开了一种具有盐碱地改良功效的微生物有机肥料，以海藻、秸秆、粪便为原料通过复合微生物二步发酵工艺制备。中国发明专利(申请号201510567766.2)公开了一种改良盐碱地的生物肥料，其组分包括：发酵蘑菇渣、硫酸铵、过磷酸钙、复合改良剂、edta-金属螯合物、钼酸铵、硼砂和复合微生物菌剂。中国发明专利(申请号201610599170.5)公开了一种全营养盐碱地土壤改良剂，其含有微生物菌群、肥料、植物生长调节剂，杀虫剂和稀土硅钙矿物质，各种原料均匀混合溶解即可。中国发明专利(申请号201610523918.3)公开了一种盐碱地用改良肥料及其制备方法，其原料包括：马来酸酐、柠檬酸、过磷酸钙、钠离子吸附剂、微生物菌剂、黄腐酸、微量元素肥料、鸡粪发酵肥、泥炭、珍珠岩、蛭石和秸秆粉碎颗粒。中国发明专利(申请号201610769583.3)公开了一种基于磷制剂的次生盐碱地改良营养剂，其原料包括：农作物废料、腐熟粪便、纳米碳、纳米碳酸钙、紫松果菊叶渣料、木酢液、圆褐固氮菌、肥料聚合剂、微生物发酵菌剂。中国发明专利(申请号201610398210.x)公开了一种盐碱地改良肥及其制作方法，是将磷石膏、钠离子吸附剂和麦饭石混匀得a料；酸性调理剂、可溶性腐植酸和木酢液混合均匀，得到的b液，加入到混料机内的a料中混合搅拌均匀，得浆料c后，向其中投入农家肥、秸杆粉混合均匀，最后将微生物菌剂、吐温-80投入到上述料液中混合均匀即得。
在微生物菌剂制备过程中，培养基高温灭菌消耗大量能源，同时增加了生产成本。有机肥生产过程中，有机质物料腐熟周期长，其中的氨氮容易挥发，不仅损失养分，而且污染空气，增加生产成本。可见，目前的微生物肥料类盐碱土壤改良剂的生产成本较高：一是生产原料成本较高，二是生产或加工过程的能耗大，导致成本较高。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种微生物肥料及其制备方法，降低微生物肥料的生产成本。
基于上述目的，本发明提供的微生物肥料的制备方法包括以下步骤：
1)调节木薯酒精废水的ph为5.0～6.0，灭菌，得到木霉菌液体种子培养基；
2)向木霉菌液体种子培养基接种斜面保藏的绿色木霉菌，经培养后得到木霉菌液体种子；
3)向木薯酒精废水中接种木霉菌液体种子，通空气培养，得到木霉菌液；
4)以畜禽粪便、菌渣和粉碎的秸秆的混合物作为固体培养基原料，将木霉菌液加到固体培养基原料中，静态堆置，通空气培养，得到固态发酵产物；
5)对固态发酵产物进行干燥处理，得到微生物肥料。
在本发明的一些实施例中，在步骤1)中，采用石灰水调节木薯酒精废水的ph。
在本发明的一些实施例中，在步骤3)中，向木薯酒精废水中接种体积比为2％～10％的木霉菌液体种子，于25～30℃，通空气培养15～36小时，得到木霉菌液。
在本发明的一些实施例中，在步骤4)中，畜禽粪便、菌渣、粉碎的秸秆的重量比为1︰(0.3～1.2)︰(0.2～1.5)。
在本发明的一些实施例中，在步骤4)中，采用过磷酸钙调节ph为5.0～5.5。
在本发明的一些实施例中，在步骤4)中，将木霉菌液按照重量比为2％～10％加到固体培养基原料中，搅拌均匀，并控制物料含水量为60％～70％，静态堆置，通空气培养5～8天。
在本发明的一些实施例中，在步骤4)中，在培养过程中每隔1～2天翻堆一次，并在55℃以上保持3～5天，得到固态发酵产物。
在本发明的一些实施例中，在步骤4)中得到的固态发酵产物中绿色木霉菌以分生孢子为主，有机质物料为半腐熟状态，ph为4.5～5.5。
在本发明的一些实施例中，在步骤5)中，对固态发酵产物进行自然通风干燥处理，使含水量达到30％以下，孢子含量达到7×108个孢子/克以上。
本发明还提供一种微生物肥料，所述微生物肥料根据上述微生物肥料的制备方法得到。
将本发明提供的微生物肥料应用于盐碱土壤改良及农业生产可以减少土壤水分蒸发积累盐碱，增强植物抗盐碱能力，或者替代化肥和农药的使用量，从而满足盐碱土壤改良及绿色农产品生产的需求；而且生产成本较低，使木薯酒精废水和生物质废弃物得到资源化利用，减少污染物排放。因此，本发明不但能够从生产原料和生产过程两方面降低生产成本，同时还能提高盐碱土壤改良性能。本发明提供的微生物肥料能够促进作物对养分的吸收和利用，防治植物病害，减少化肥和农药的使用量，从而显著改善农田环境质量，提高农产品的品质。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
木薯酒精可广泛应用于医药、化工、食品等行业，且可作为可再生能源和清洁能源，市场潜力巨大。但是，在利用木薯发酵生产酒精的过程中，会产生大量高浓度有机废水(cod浓度数万毫克/升)，生产1吨酒精需要排放高浓度废水约15吨，处理达标非常困难，处理成本高，生产企业难以承受。木薯酒精废水主要是酒精生产过程中产生的大量废醪液，其主要含有残余淀粉、糖分、粗蛋白、纤维素、各种无机盐及菌体物质等。可作为微生物菌剂生产的廉价原料。我国目前畜禽养殖业每年排放的粪便及高浓度废水已达数十亿吨，环境污染严重；我国食用菌产量每年3千多万吨，大量菌渣也已经成为亟待解决的环境问题，将这些废弃物作为盐碱土壤调理剂的生产原料，是资源化利用的有效途径。
本发明从生产原料成本较高和生产或加工过程的能耗大这两个环节入手，降低生产过程的能耗，减少养分流失，降低生产成本，提高产品改良盐碱性能。
实施例1
本发明提供的微生物肥料的制备方法包括以下步骤：
1)木霉菌液体种子培养基的制备：用石灰水调节木薯酒精废水的ph为5.5，于115℃灭菌10分钟，得到木霉菌液体种子培养基。
2)木霉菌液体种子制备：向木霉菌液体种子培养基接种斜面保藏的绿色木霉菌，于28℃，150转/分振荡培养24小时，得到木霉菌液体种子。
3)木霉菌液态培养：向装有新鲜木薯酒精废水的发酵罐中接种体积比为5％的木霉菌液体种子，于28℃，通空气培养24小时，得到木霉菌液。培养好的木霉菌液作为固态发酵种子液使用。在该培养过程中，新鲜废水无需灭菌，节约能耗。
4)固态发酵：以畜禽粪便、菌渣和粉碎的秸秆的混合物作为固体培养基原料，三者重量比为1︰0.8︰0.5，用过磷酸钙调节ph为5.5；将木霉菌液按照重量比为10％加到固体培养基原料中，搅拌均匀，并控制物料含水量为65％，静态堆置，通空气培养5～8天，培养过程中每隔1～2天翻堆一次，并在55℃以上保持5天，即得固态发酵产物。在该过程中，物料无需完全腐熟和稳定化，保留部分有机酸，减少畜禽粪便中的氨氮排放，有利于盐碱土壤改良。
5)微生物肥料制备：在步骤4)中得到的固态发酵产物中绿色木霉菌以分生孢子为主，有机质物料为半腐熟状态，ph为5左右；经自然通风干燥处理，使含水量达到25％左右，孢子含量达到2×109个孢子/克左右，即得到微生物肥料。还可以进一步造粒，包装，保藏在阴凉干燥处。
实施例2
本发明提供的微生物肥料的制备方法包括以下步骤：
1)木霉菌液体种子培养基的制备：用石灰水调节木薯酒精废水的ph为5.8，于118℃灭菌15分钟，得到木霉菌液体种子培养基。
2)木霉菌液体种子制备：向木霉菌液体种子培养基接种斜面保藏的绿色木霉菌，于26℃，180转/分振荡培养30小时，得到木霉菌液体种子。
3)木霉菌液态培养：向装有新鲜木薯酒精废水的发酵罐中接种体积比为6.5％的木霉菌液体种子，于29℃，通空气培养29小时，得到木霉菌液。培养好的木霉菌液作为固态发酵种子液使用。在该培养过程中，新鲜废水无需灭菌，节约能耗。
4)固态发酵：以畜禽粪便、菌渣和粉碎的秸秆的混合物作为固体培养基原料，三者重量比为1︰0.5︰0.8，用过磷酸钙调节ph为5.0；将木霉菌液按照重量比为3％加到固体培养基原料中，搅拌均匀，并控制物料含水量为63％，静态堆置，通空气培养5～8天，培养过程中每隔1～2天翻堆一次，并在55℃以上保持4天，即得固态发酵产物。在该过程中，物料无需完全腐熟和稳定化，保留部分有机酸，减少畜禽粪便中的氨氮排放，有利于盐碱土壤改良。
5)微生物肥料制备：在步骤4)中得到的固态发酵产物中绿色木霉菌以分生孢子为主，有机质物料为半腐熟状态，ph为5.2左右；经自然通风干燥处理，使含水量达到28％左右，孢子含量达到1.2×109个孢子/克左右，即得到微生物肥料。还可以进一步造粒，包装，保藏在阴凉干燥处。
实施例3
本发明提供的微生物肥料的制备方法包括以下步骤：
1)木霉菌液体种子培养基的制备：用石灰水调节木薯酒精废水的ph为6.0，于112℃灭菌30分钟，得到木霉菌液体种子培养基。
2)木霉菌液体种子制备：向木霉菌液体种子培养基接种斜面保藏的绿色木霉菌，于27℃，200转/分振荡培养33小时，得到木霉菌液体种子。
3)木霉菌液态培养：向装有新鲜木薯酒精废水的发酵罐中接种体积比为10％的木霉菌液体种子，于27℃，通空气培养31小时，得到木霉菌液。培养好的木霉菌液作为固态发酵种子液使用。在该培养过程中，新鲜废水无需灭菌，节约能耗。
4)固态发酵：以畜禽粪便、菌渣和粉碎的秸秆的混合物作为固体培养基原料，三者重量比为1︰1︰0.3，用过磷酸钙调节ph为5.1；将木霉菌液按照重量比为9％加到固体培养基原料中，搅拌均匀，并控制物料含水量为60％，静态堆置，通空气培养5～8天，培养过程中每隔1～2天翻堆一次，并在55℃以上保持3天，即得固态发酵产物。在该过程中，物料无需完全腐熟和稳定化，保留部分有机酸，减少畜禽粪便中的氨氮排放，有利于盐碱土壤改良。
5)微生物肥料制备：在步骤4)中得到的固态发酵产物中绿色木霉菌以分生孢子为主，有机质物料为半腐熟状态，ph为4.5左右；经自然通风干燥处理，使含水量达到30％左右，孢子含量达到1×109个孢子/克左右，即得到微生物肥料。还可以进一步造粒，包装，保藏在阴凉干燥处。
实施例4
本发明提供的微生物肥料的制备方法包括以下步骤：
1)木霉菌液体种子培养基的制备：用石灰水调节木薯酒精废水的ph为5.9，于110℃灭菌15分钟，得到木霉菌液体种子培养基。
2)木霉菌液体种子制备：向木霉菌液体种子培养基接种斜面保藏的绿色木霉菌，于25℃，200转/分振荡培养20小时，得到木霉菌液体种子。
3)木霉菌液态培养：向装有新鲜木薯酒精废水的发酵罐中接种体积比为2％的木霉菌液体种子，于30℃，通空气培养35小时，得到木霉菌液。培养好的木霉菌液作为固态发酵种子液使用。在该培养过程中，新鲜废水无需灭菌，节约能耗。
4)固态发酵：以畜禽粪便、菌渣和粉碎的秸秆的混合物作为固体培养基原料，三者重量比为1︰0.3︰1.5，用过磷酸钙调节ph为5.3；将木霉菌液按照重量比为6％加到固体培养基原料中，搅拌均匀，并控制物料含水量为67％，静态堆置，通空气培养5～8天，培养过程中每隔1～2天翻堆一次，并在55℃以上保持4天，即得固态发酵产物。在该过程中，物料无需完全腐熟和稳定化，保留部分有机酸，减少畜禽粪便中的氨氮排放，有利于盐碱土壤改良。
5)微生物肥料制备：在步骤4)中得到的固态发酵产物中绿色木霉菌以分生孢子为主，有机质物料为半腐熟状态，ph为4.5左右；经自然通风干燥处理，使含水量达到27.5％左右，孢子含量达到8×108个孢子/克左右，即得到微生物肥料。还可以进一步造粒，包装，保藏在阴凉干燥处。
需要说明的是，上述实施例中所用的绿色木霉可以是市售的，也可以是由发明人从蘑菇培养基废渣中分离一株高效促进植物生长、拮抗植物病原菌的绿色木霉菌(trichodermaviride)ebl13菌株，该菌株于2013年10月18日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：cgmccno.8363，保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编：100101。
本发明提供的微生物肥料的施用方法如下：
在秋收后，入冬前，按照每亩1-5吨的用量，均匀撒在盐碱地上，深翻，用于调理土壤，减少蒸发返盐；在播种前，按照每亩1-5吨的用量，均匀撒在盐碱地上，深翻，作为基肥使用。
对比实施例：盐碱土壤改良微生物肥料在盐碱地修复过程中的应用
在北方典型盐碱化土壤的农田中，选择高粱长势一致的试验地5亩左右，田间管理保持一致，只是土壤调理有所不同。试验地划分为5块，分别对应5个处理，每个处理之间都有设有2米左右的隔离行。将本发明制备的生物肥料按照不同用量施用于盐碱土壤，5个处理分别为不调理对照(ck0)、施用普通有机肥(3吨/亩/年)对照(ck3)、施用普通有机肥(5吨/亩/年)对照(ck5)、施用低剂量微生物肥料(3吨/亩/年)调理(l3)、施用高剂量微生物肥料(5吨/亩/年)调理(h5)。各处理以相同的方式在入冬前施用全年施用量的50％作为土壤调理，并在春季播种前施用全年施用量的50％作为基肥。按照统一方法进行田间管理，直到秋季高粱收获，全程采集样品进行分析。
结果表明：与对照ck0相比，施用普通有机肥和本发明的微生物肥料都可显著提高产量，ck3、ck5、l3、h5分别增产16％、23％、37％、51％；此外不同方法调理后的土壤中的含盐量都比对照有所降低。
可见，将本发明提供的微生物肥料应用于农业生产可以减少或者替代化肥和农药的使用量，从而满足有机农产品生产的需求；而且生产成本较低，使甘薯淀粉废水和甘薯废弃物得到资源化利用，减少污染物排放。因此，本发明不但能够从生产原料和生产过程两方面降低生产成本，同时还能提高盐碱土壤改良性能。
由此可见，本发明提供的微生物肥料能够显著缓解盐碱土壤对植物生长的影响，促进作物对养分的吸收和利用，改善农田环境质量，提高农产品的品质，并且能有效防治多种植物病害。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。