专利名称：用微生物处理蕉芋渣制备有机肥的方法
技术领域：
本发明涉及一种有机肥，尤其是涉及一种用微生物处理蕉芋渣制备有机肥的方法。
背景技术：
我国是人口大国，耕地面积小而需要养活的人口多。这就要求我们用最少的耕地面积生产出最高的粮食产量。所以不能单靠田耕田，应该对耕地投入较多的有机物，做到用地与养地相结合，循环利用有机肥资源，提高资源的利用率，降低农业生产成本。而所谓有机肥，是指来源于动物和植物的一些残渣等经过一定时期发酵腐熟后形成的，以提供土壤含碳养分为主要功效的肥料产品，它是以有机质为主要成分的肥料(夏其伟，田阳，成国祥.生物有机肥一绿色农业的保证[J].中国科技成果，2005，(2) :36-38)。
有机肥的种类来源不同，其成分与含量也不尽相同。但总的来说，有机肥料含有作物所需要的各种矿质元素，称得上是完全肥料。有机肥料中矿质营养元素是肥料的基础，也是最基本的有益成。而有机成分是有机肥料的又一重要组成物质，也是其不同于无机肥料的主要特征。有机肥料中有机成分多种多样，既有难溶性的大分子类物质，也有易溶解性的小分子类物质，既有糖类、蛋质和脂类，又有有机酸、维生素和生物碱类物质。有机肥料是各种养分的载体，其在土壤中经微生物分解，释放出可被植物利用的N、P、K等养分(樊羿.有机肥资源利用现状调查与施用有机肥对土壤罕见的影响[D].郑州河南农业大学，2006年)。因此，施用有机肥能增加土壤养分库特别是土壤有效养分库提高土壤养分状况和提高对作物养分的供给能力(樊羿.有机肥资源利用现状调查与施用有机肥对土壤罕见的影响[D].郑州河南农业大学,2006年)。泰国国土发展部(LDD)发现,施用有机肥料有以下几点优点第一，改善了土壤的质地、耕性；第二，增强了水的吸收率；第三，增加了土壤微生物的活性；第四，增加了土壤有机质的含量与离子浓度；第五，增加了土壤中的微量元素；第六，有机肥料为以后的丰收确保了肥力(Gov1. M.，Franeioso. 0. , Ciavatta.C.,Sequ1. P.1nfluence of long-term residue and fertilizer applications on soilhumic substanees:A study by electrofocusing[J]. Soil Science.1992，154(I):8-13)。总之，施用有机肥料不仅能为植物提供全面营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进微生物繁殖，改善土壤的理化性质。同时可以降低农业废弃物对环境造成的严重污染，具有良好的社会、经济、生态等综合效益。有机肥的生产方法多种多样,但归纳起来可分为两大类一是传统的生产方法，即把有机废物堆在院旁村外，剔除杂物，打碎垃圾，长期堆积而成；二是现代的生产方法，即在有机废物中接种发酵菌剂，按一定的工艺流程生产，在短期内加工而成。从实质上看，前者是利用厌氧微生物发酵生产有机肥，后者是利用好氧微生物高温发酵生产有机肥(李群，李济寰.有机肥生产的新技术[J].科学种养，2008，(9) :7)。试验结果表明(李群，李济寰.有机肥生产的新技术[J].科学种养，2008，(9) 7),用现代方法生产的有机肥，主要有以下好处一是养分含量高。有机碳、全氮、全磷、全钾和速效氮的含量都有不同程度的提高，特别是速效氮提高幅度更大。ニ是无害化水平高。由于现代生产方法是好氧高温发酵，致使发酵料升温快、温度高，一般在几天内就达到50 65°C，甚至70°C，且持续7 10天。这么高的温度和这么长的时间，足以杀死有机废物里的所有病原菌、虫卵和杂草种子，所以有机肥的无害化水平高，使用安全，这是传统生产方法做不到的。而好氧高温发酵生产有机肥中，有机肥质量高低与有机废物的碳氮比、细度、水分、值等因素关系密切。其关键点在于搞好原材料搭配，调整好碳氮比，掌握好发酵料的含水量，按时翻堆等。芭蕉芋又名蕉藕、蕉芋等，属美人蕉科多年生草本植物，蕉芋的茎叶可制成青贮绿色饲料。芭蕉芋的根茎干片化学组成为淀粉60%，水分17. 1%，灰分2. 8%，粗纤维2. 65%，脂肪0. 257%，蛋白质3. 63% (朱作华.芭蕉芋燃料こ醇固态发酵エ艺技术研究[D].贵州贵州大学，2007年)。国外对芭蕉芋的研究主要集中于芭蕉芋淀粉颗粒形状及其酶解特性方P0 IHung P. V. &N. Morita. Physicochemical properties and enzymatic digestibilityof starch from edible canna(Canna Edulis)grown in Vietnam[J]. Carbohydrate
Polymers, 2005, (61) : 314-321 )。目前，国内已有将蕉芋制成饲料用于养猪蕉芋代替玉米饲喂肉猪是可行的，因为4千克蕉芋的消化能相当于I千克玉米；而饲喂蕉芋日粮浓缩料比饲喂配合饲料每千克增重节支0. 58元，降低饲料成本9. 97% (马维骏.蕉芋浓缩料配合日粮饲喂肉猪试验[J].养猪，1997，⑴4-5)。有研究表明蕉芋含能量高，且适ロ性好，可以作为能量饲料进入生长育肥猪日粮(李正川.蕉芋的营养价值及养猪效果研究[J].四川畜牧兽医，1999，5 (26) :25)。而国内对蕉芋的研究更多集中于蕉芋淀粉。蕉芋淀粉用途很广，在轻化、食品、制药等エ业都有应用，如生产柠檬酸、葡萄糖、酒精、味精等，此外也应用于浆纱、造纸、制粘合剂等过程(方琴，姚克勋.芭蕉芋资源的开发与利用[J].中国野生植物资源，2000，19 (5) :26)。提取淀粉后的蕉芋渣，还没有得到合理充分地利用。但事实上，类似于蕉芋的块茎渣已经有了非常重要的应用。如史琦云和梁琪研究了马铃薯菌体蛋白质饲料的研制，结果表明加菌发酵技术可生产出品质良好、蛋白质含量较高的优质菌体蛋白饲料(史琦云，梁琪.马铃薯渣菌体蛋白饲料的研制与品质分析[J].饲料资源开发与利用，2004，(9)32-33);而黄金华、王士长等用各种不同的菌对马铃薯渣进行了发酵处理，结果表明用黑曲霉发酵48h后接种植物乳酸菌青贮，可使促蛋白和真蛋白显著增加(黄金华，王士长，梁珠明等.不同处理对木薯渣饲料营养价值的比较[J].广西农业科学，2009，4(K6) 768-771)；沈静和杨树祥利用木薯渣和淀粉废液为原料，添加含胶质芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等菌的微生物制剂，用量为39T5%，进行好氧发酵，然后加入氨基酸成功制备氨基酸有机肥(沈静，杨树祥.一种用木薯渣和淀粉废液生产氨基酸生物有机肥的方法[P].中国专利:201110142398, 2011-12-14)。此外，在利用微生物发酵制备有机肥方面，缪礼鸿、毛义华等以黄姜皂素废渣和高浓度皂素废水作为主要原料，用高温放线菌、酵母菌、芽孢杆菌固氮菌等组成的复合菌剂经高温堆肥发酵制备成有机肥料，菌剂用量约为2%，结果表明高浓度皂素废水中含有堆肥发酵所需要的营养，与皂素废渣和少量的发酵辅料混合后接种复合微生物菌剂，采用高温堆肥发酵方式可生产出合格的有机肥料(缪礼鸿，毛义华，朱薇玲.黄姜皂素废渣废水制备有机肥的研究与应用[J].湖北农业科学，2007，46 (2) =218-221);迟乃玉、张庆芳利用废弃菇渣作为原料，接种2% 8%的产酶复合微生物菌剂，其中包括蛋白酶产生菌、脂肪酶产生菌、纤维素酶产生菌、淀粉酶产生菌等，经过一定的发酵条件，置于发酵池中发酵5 15天，待微生物量和酶活力达到指标后，即可获得微生物活性有机肥(迟乃玉，张庆芳.利用废弃菇渣生产微生物活性有机肥方法[P].中国专利200510008660. 5，2006-01-25);闻龙翔、贾小红等将枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌单独发酵生产，发酵后的菌液分别用稻壳粉吸附，将三种吸附后的单一菌剂按一定比例混得所得的微生物菌剂，加入味精生产过程中得到的水解渣，加量为49T7%，即可得所需微生物有机肥(闻龙翔，贾小红等.一种多功能有机肥的生产方法[P].中国专利200710094335. 4,2008-06-11);屠幼英、陈晓敏将茶叶废渣进行厌氧和好氧微生物发酵，其中厌氧发酵加入了包括保加利亚乳杆菌、嗜酸乳酸杆菌等8种微生物，好氧厌氧发酵加入了包括枯草芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌等9种微生物，生产出了适合茶园使用的有机肥(屠幼英，陈晓敏.用废弃茶渣发酵生产茶园专用有机肥的方法[P].中国专利200510049878. 5，2005-12-21)
发明内容
本发明的目的在于提供一种用微生物处理蕉芋渣制备有机肥的方法。本发明包括以下步骤I)巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)的培养将巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)置于营养肉汁培养基中进行培养，收集菌体细胞作为有机肥制备用材料，所述巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)购自中国科学院微生物研究所，菌种编号为1. 0222 ；2)有机肥制备将蕉芋渣粉碎后，加入培养好的巨大芽孢杆菌，暴露在空气中进行发酵制得有机肥产品。在步骤I)中，所述培养的培养基成分可为蛋白胨10. Og/L，牛肉浸取物3. Og/L,氯化钠5. Og/L，培养基初始pH为7 ;所述培养的条件可为温度为30°C，200r/min摇瓶培养48h,发酵液 3000r/min 离心 20min。在步骤2)中，所述蕉芋渣的水份含量按质量百分比可为50% 70%，所述粉碎可粉碎至至少40目粉末；所述菌种用量按质量百分比可为1% 3% ;所述发酵温度可为25 37°C，发酵时间可为3 10天。蕉芋经提取淀粉后剩下的焦芋渣所含的粗纤维、粗灰分等含量是很高的，同样具有非常高的利用价值，可作为生产有机肥的原料。本发明的目的在于对蕉芋渣进行微生物发酵处理，探索蕉芋渣的营养利用效果，开发一种新的发酵有机肥。发明的意义在于提高了我国有机肥资源的开发利用水平，为发酵有机肥开辟一条新的来源，增加有机肥的供给，同时本发明对资源进行合理地综合利用，“变废为宝”，符合我国循环经济的发展战略，具有重要的社会意义。本发明的特点在于使用单一菌种对原料进行发酵，相比较目前较多的复合菌种发酵法更为简单易行，并且微生物菌剂的用量较少，节约成本，所产有机肥按照有机肥国家标准NY525-2002进行检测，各项指标符合国家标准。
图1为本发明实施例中发酵温度对有机肥的pH、有机质含量和总养分含量的影响。在图1中，横坐标为发酵温度/°c，纵坐标为值；a为pH，b为有机质含量(%)，c为总养分含量(%)。图2为本发明实施例中水分含量的不同对有机肥技术指标的影响。在图2中，横坐标为水分含量/°ん纵坐标为值；a为pH, b为有机质含量(%), c为总养分含量(%)。图3为本发明实施例中菌种用量的不同对有机肥技术指标的影响。在图3中，横坐标为菌种用量/%，纵坐标为值；a为pH，b为有机质含量(%)，c为总养分含量(%)。图4为本发明实施例中发酵天数的不同对有机肥技术指标的影响。在图4中，横坐标为发酵天数/天，纵坐标为值；a为pH，b为有机质含量(%)，c为总养分含量(%)。
具体实施例方式以下实施例将结合附图对本发明作进ー步的说明，以便为更好地理解本发明提供依据。本发明采用的微生物巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)由中国科学院微生物研究所购得，菌种编号为1.0222 ;蕉芋渣由泉州格林生物科技有限公司提供的蕉芋经提取淀粉后剩下的蕉芋渣，烘干后备用。实施例1.利用制备有机肥的蕉芋渣各组分含量的基础数据如表I。用浸提液和pH计法測定pH值。将烘干的发酵有机肥用高温灼烧法、原子吸收分光光度计法、分光光度法、过硫酸钾氧化-紫外分光光度法并且通过计算分别测定其有机质、全钾、全磷和全氮的含量。具体操作是称取适宜量的水份含量为60%的蕉芋渣，粉粹38 42目后，加入用量为2%的巨大芽孢杆菌制剂，培养温度为30°C，培养时间为7天。表I蕉芋渣中各组分含量
指标冇机质总氮全磷总钾-
含量(％) 5.99940.637U U411 U 4017实施例2.如实施例1所述之制备有机肥的发酵条件，考察温度对发酵有机肥各成分的影响。其区别在于发酵温度为28°C。实施例3.如实施例1所述之制备有机肥的发酵条件，考察温度对发酵有机肥各成分的影响。其区别在于发酵温度为37°C。实施例4.如实施例1所述之制备有机肥的发酵条件，考察温度对发酵有机肥各成分的影响。其区别在于发酵温度为室温25°C。实施例5.如实施例1所述之制备有机肥的发酵条件，考察水分含量对发酵有机肥各成分的影响。其区别在于水分含量为50%。实施例6.如实施例1所述之制备有机肥的发酵条件，考察水分含量对发酵有机肥各成分的影响。其区别在于水分含量为70%。实施例7.如实施例1所述之制备有机肥的发酵条件，考察菌种用量对发酵有机肥各成分的影响。其区别在于菌种用量为1%。实施例8.如实施例1所述之制备有机肥的发酵条件，考察菌种用量对发酵有机肥各成分的影响。其区别在于菌种用量为3%。实施例9.如实施例1所述之制备有机肥的发酵条件，考察培养时间对发酵有机肥各成分的影响。其区别在于培养时间为3天。实施例10.如实施例1所述之制备有机肥的发酵条件，考察培养时间对发酵有机肥各成分的影响。其区别在于培养时间为5天。实施例11.如实施例1所述之制备有机肥的发酵条件，考察培养时间对发酵有机 肥各成分的影响。其区别在于培养时间为10天。
权利要求
1.用微生物处理蕉芋渣制备有机肥的方法，其特征在于包括以下步骤1)巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)的培养将巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)置于营养肉汁培养基中进行培养，收集菌体细胞作为有机肥制备用材料；2)有机肥制备将蕉芋渣粉碎后，加入培养好的巨大芽孢杆菌，暴露在空气中进行发酵制得有机肥产品。
2.如权利要求1所述的用微生物处理蕉芋渣制备有机肥的方法，其特征在于在步骤I) 中，所述培养的培养基成分为蛋白胨10. Og/L，牛肉浸取物3. Og/L，氯化钠5. Og/L，培养基初始PH为7。
3.如权利要求1所述的用微生物处理蕉芋渣制备有机肥的方法，其特征在于在步骤I) 中，所述培养的条件为温度为30°C，200r/min摇瓶培养48h，发酵液3000r/min离心20min。
4.如权利要求1所述的用微生物处理蕉芋渣制备有机肥的方法，其特征在于在步骤2) 中，所述蕉芋渣的水份含量按质量百分比为50% 70%。
5.如权利要求1所述的用微生物处理蕉芋渣制备有机肥的方法，其特征在于在步骤2) 中，所述粉碎是粉碎至至少40目粉末。
6.如权利要求1所述的用微生物处理蕉芋渣制备有机肥的方法，其特征在于在步骤2) 中，所述菌种用量按质量百分比为1% 3%。
7.如权利要求1所述的用微生物处理蕉芋渣制备有机肥的方法，其特征在于在步骤2) 中，所述发酵温度为25 37°C，发酵时间为3 10天。
全文摘要
用微生物处理蕉芋渣制备有机肥的方法，涉及一种有机肥。巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)的培养将巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)置于营养肉汁培养基中进行培养，收集菌体细胞作为有机肥制备用材料；有机肥制备将蕉芋渣粉碎后，加入培养好的巨大芽孢杆菌，暴露在空气中进行发酵制得有机肥产品。使用单一菌种对原料进行发酵，相比较目前较多的复合菌种发酵法更为简单易行，并且微生物菌剂的用量较少，节约成本，所产有机肥按照有机肥国家标准NY525-2002进行检测，各项指标符合国家标准。
文档编号C05F5/00GK103011911SQ201210544508
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者何宁, 卢英华, 阮仙华, 刘昱, 李清彪 申请人:厦门大学