微生物发酵功能性有机复合肥及其生产方法
【专利摘要】本发明涉及一种微生物发酵功能性有机复合肥及其生产方法，该方法将布氏乳杆菌LactobacillusbuchneriCICC6004、蜡状芽孢杆菌BacilluscereusACCC10117、面包活性干酵母SaccharomycescerevisiaeCICC1905和粘质沙雷氏SerratiamarcescentACCC10119混合发酵生产生物有机肥，采用这种混合发酵的方法后，能有效的降解畜禽粪便中的雌激素，药物残留，同时还能杀灭土壤中的线虫及蝇蛆，并且大大提高了有机肥的保质期和活菌的存活时间，提高作物种子的发芽率及作物抗逆性等。
【专利说明】微生物发酵功能性有机复合肥及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物工程领域，涉及一种微生物发酵功能性有机复合肥及其生产方法。
【背景技术】
[0002]现代农业的发展十分注重生态农业的发展，高产优质化的农作物栽培技术离不开肥料。“农业一枝花，全靠肥当家”。有机肥的合理利用在现代农业生产中的作用越来越重要，有机农业成为今后的农业发展方向。我们知道，农业的高速发展离不开化肥的使用，但是由于农业生产上长期滥用化肥造成的土壤板结，环境污染和农产品品质下降，同时也导致自然生态环境的恶化。而有机肥具有化肥不可替代的特殊作用，是农业持续稳产高产的必不可少的条件。它含有丰富的有机质，能够改良土壤的保水、保肥和通气能力，因此在农业生产发展的进程中，有机肥料一直发挥着重要作用。
[0003]生物有机肥一股是以畜禽粪便、秸杆、农副产品和食品加工的固体废物为原料，配以单一或多种功能的发酵菌种发酵加工而成，含有一定量功能性微生物的有机肥料。它既不是传统的有机肥，也不是单纯的微生物菌肥，是二者的有机结合体，能够有效的提高肥料的利用率，增强作物根系活力和养分吸收能力。因此，研究开发并合理施用生物有机肥料不仅是获得作物优质高产和提高土壤肥力的重要措施之一，也是保护生态环境，促进农业可持续发展的必然趋势。
[0004]但是现有的生物有机肥的生产都离不开畜禽粪便，因为畜禽粪便中有机质的含量很高，氮、磷、钾等养分含量也较高，因此非常适合于生产优质的有机肥。但是，畜禽的粪便中含有大量的有害物质，粪便中的病原微生物，如:禽流感病毒、马力克氏病毒等，这些病毒微生物会随粪便中的水进入土壤和浅层地下水，会随时间的延长严重的危害环境；同时畜禽饲料中的一些促生长剂,抗球虫剂,抗病药物可随粪便排出体外,混进水中通过地表水或地下水而被人饮用，导致药物`残留和重金属中毒，所以说畜禽粪便产生的水体污染是相当严重的。
[0005]另外，鸡粪未经过处理长期直接施用到农田中，将导致磷、铜、锌及其微量元素、药物在土壤中的富集，从而对作物产生毒害作用，严重影响作物的生长发育，作物减产；虽然目前已经开展对畜禽粪便的综合开发利用，在一定程度上缓解了畜禽粪便对环境的危害，但是随着人们生活水平的不断提高，对肉蛋产品的需求在增加，蛋鸡、母畜体内的雌激素、胆固醇等固醇物质随着粪便排入环境中，造成环境的严重污染，再加上激素作为饲料添加剂的使用也大大地增重了激素对环境的污染。据报导，类固醇物质的激素活性大大高于其它环境雌激素类物质，而其主要来源于人体和牲畜的排泄物，而这些激素会干扰生物与人体正常的内分泌机能，导致生物体与人体的性激素分泌量及活性和精子数量减少，生殖器官异常癌症等发病率增加，并使生殖能力降低，后代的健康与成活率下降，类固醇富积所造成的环境恶化已经严重威胁生物与人类的持续生存和繁衍。
[0006]除此之外，目前生物发酵肥料存在着保质期短，有效微生物的存活效果差；而微生物发酵有机肥中菌数量保持，菌的存活时间的长短是微生物肥料的重要指标，筛选菌株生存时间长，活性强，适应环境能力和生存定植能力强的菌株是生产生物有机肥的技术关键，也是大范围生产生物有机肥的基础保证。
[0007]目前生产的生物有机肥中所含的雌激素、药物残留是相当高，对环境和人的身体健康已构成了严重威胁，如何降低这种威胁对环境污染、食品安全和人类自身健康的影响，寻找新的具有促进作物生长作用的绿色微生物有机肥成为亟待解决的问题。
【发明内容】
[0008]本发明针对现有微生物有机肥存在的诸多不足之处，提供了一种微生物发酵功能性有机复合肥及其生产方，采用同时采用混合发酵的方法后，能有效的降解畜禽粪便中的雌激素，药物残留，同时还能杀灭土壤中的线虫及蝇蛆，并且大大提高了有机肥的保质期和活菌的存活时间，提高作物种子的发芽率及作物抗逆性等。
[0009]本发明的具体技术方案是:一种微生物发酵功能性有机复合肥的生产方法，如下:
[0010]以下操作都在无菌条件下进行，
[0011](I) 一级菌种的培养
[0012]一级菌种培养基各组分的重量百分数为:
[0013]工业乳清粉2 %、工业乳酸钠0.4%、工业无水乙酸钠0.1 %、工业蛋白胨I %、豆柏粉3%、工业葡萄糖1.5%、酵母浸粉0.5%和水91.5%，pH值自然；
[0014]具体操作:采用500mL三角瓶，瓶内装以上溶解好的培养基200mL，先加入布氏乳杆菌 Lactobacillus buch`neri CICC60040.1mL,再加入腊状芽抱杆菌 Bacillus cereusACCC101170.lmL，然后将三角瓶用纱布封好口，放入摇床中，140转/每分钟，37±1°C，培养6小时，停止摇床，再向三角瓶中接入面包活性干酵母Saccharomyces cerevisiaeCICC1905和粘质沙雷氏Serratia marcescent ACCC10119各0.lmL，然后再将三角瓶封好，放摇床中，140转/每分钟，32± 1°C，培养10小时，然后停止摇床，一级菌种培养结束；
[0015]⑵、种子罐培养
[0016]种子罐培养基各组分的重量百分数为:
[0017]硫酸铵0.2 %、磷酸二氢钾0.3 %、工业乳清粉I %、工业乳酸钠0.5%、工业无水乙酸钠0.2%、工业蛋白胨1.2%、豆柏粉4%、工业葡萄糖1.5%、工业酵母浸粉0.5%、氯化钠
0.5%、硫酸镁0.1 %、乳糖0.2%、壳寡糖0.3%和水89.5%，pH自然；
[0018]具体操作:罐中温度30土1°C，将以上培养好的一级菌种在无菌条件下接种到罐中，接种量是罐内培养基的2wt%，无菌空气通风发酵，无菌空气用量为:每100公斤种子培养液每分钟用无菌空气0.1立方，pH自然，搅拌转速140转/每分钟，发酵培养30小时，镜检无杂菌为合格；获得上述的种子罐培养菌种后，利用该菌种采用现有技术发酵获得有机肥。
[0019]本发明还具有如下技术特征:
[0020]1、采用如上所述的一种微生物发酵功能性有机复合肥的生产方法制得的一种微生物发酵功能性有机复合肥。
[0021]2、采用如上所述的一种微生物发酵功能性有机复合肥的生产方法，或者在种子罐培养菌种中加入0.5wt%红糖，溶化后，制得叶面肥。
[0022]3、一种微生物发酵功能性有机复合肥的生产方法，采用如上所述的种子罐培养菌种发酵生物有机肥的方法，具体步骤如下:
[0023]配方如下:以IOOkg肥为例，不包括水和菌种，
[0024]干鸡粪30kg、干猪粪53.4kg、40目细稻壳粉10kg、乳糖0.1kg,壳寡糖0.5kg,麦麸皮 6kg,
[0025]各物料称重混合后加入水40kg拌匀，堆好停放5小时，然后加入占干物料2wt %的培养好的种子罐菌种，加前首先用水按重量比1: 3的比例稀释后加入，边加边翻堆，加入菌种拌匀后开始堆放，需要堆成底宽1.5米、上宽1.2米、高1.2米、长不限的长条垛，垛的断面为梯形或三角形，采用人工翻堆或机械翻堆的方法，实现堆垛中的有氧状态； [0026]翻堆:
[0027](I)高温季节:空间温度30_35°C时，第一天建堆，第二天翻堆，第三天堆中温度为600C ±5°C，第四天翻堆，第五天边翻堆边向堆料中加入种子罐菌种，每立方料用种子罐菌种3kg，加前首先用水按重量比1: 3的比例稀释后加入，然后建堆，盖薄膜36小时，然后将薄膜去掉继续发酵5天，用塔式烘干机烘干即为成品有机肥；
[0028](2)中温时节:空间温度10_15°C时，第一天建堆，第三天翻堆，第四天翻堆时加入种子罐菌种，每立方料用种子罐菌种3kg，加前首先用水按重量比1: 3的比例稀释后加入，然后建堆盖薄膜48小时后，去掉薄膜继续发酵8天中间要翻2-3次堆，用塔式烘干机烘干包装即为成品有机肥；
[0029](3)低温时节:空间温度0°C时，第一天建堆，第三天翻堆，第六天翻堆，第六天翻堆时加入种子罐菌种，每立方料用种子罐菌种3kg，加前首先用水按重量比1: 3的比例稀释后加入，然后建堆盖薄膜，96小时翻堆一次，总共需要发酵15天，用塔式烘干机烘干包装即为成品有机肥。
[0030]上述发酵工艺中，所采用的微生物菌种在发酵过程中性能稳定，降解能力强，菌的繁殖速度快。使用的微生物菌种，均为市售可得。
[0031]其中米用布氏乳杆菌Lactobacillus buchneri CICC6004后,在有机肥的发酵过程中，能将激素类物质水解为二氧化碳和水，有效的去除了有机肥中的雌激素，而选用蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus ACCC10117，在有机肥的发酵过程中有效的降解有机肥中的药物残留(因畜禽粪便中含有)主要降解粘杆菌素，金霉素，可大大降低上述两者的含量，而发明人所采用的高产海藻糖的面包活性干酵母Saccharomyces cerevisiae CICC1905,所产的海藻糖释放到有机肥当中，海藻糖本身对作物的种子有促进发芽的作用，海藻糖具有保护生物细胞和生物活性物质在脱水、干旱、高温、冷冻、高渗透压等不良环境条件下活性免遭破坏的功能，并且对生物膜蛋白质和核酸等生物大分发挥重要的保护作用，所以说在发酵生物有机肥中加入面包活性干酵母是必要的。因该酵母能分泌蓄积大量的海藻糖来保护有机肥当中各种微生物的菌活及酶活性，延长了有机肥的保质期；还可提高作物中淀粉酶的活性，经试验证明该产海藻糖酵母对农作物水稻、小麦的抗寒耐旱发挥重大作用；
[0032]所采用的粘质沙雷氏Serratia marcescent ACCC10119在发酵有机肥的过程中分泌出多种几丁质酶，能有效杀灭土壤中的线虫和蝇蛆。
[0033]除此之外，发明人在种子罐培养菌种时，配方中分别加入了乳糖及壳寡糖，使菌种能更稳定的产生所需的有效物质，乳糖能稳定面包活性干酵母产生更多的海藻糖，经多次试验未加入乳糖的活性干酵母产海藻糖15% (以干酵母计)，而加入乳糖的活性干酵母产海藻糖25% (以干酵母计)；多产出10%，这样就大大提高了有机肥的使用效果，延长了肥的保质期，降低了生产成本，提高经济效益；而加入壳寡糖后，蜡状芽孢杆菌降解有机肥中药物残留，特别是粘杆菌素和金霉素均降解了 90%以上，与未加壳寡糖的蜡状芽孢杆菌相比降解率提高了 20%，效果显著，这也是较之现有技术的极大进步。
[0034]所采用的各种菌种，能为土壤真菌提供营养，能通过与植物形成互利共生的关系起到固氮、解磷、解钾、促进植物能产生有机养分；同时发酵时产生大量有机酸及酵素可提高抗病害能力，促进作物生长。
[0035]综上所述，采用本发明所提供的这种混合发酵的方法后，能有效的降解畜禽粪便中的雌激素，药物残留，同时还能杀灭土壤中的线虫及蝇蛆，并且大大提高了有机肥的保质期和活菌的存活时间，提高作物种子的发芽率及作物抗逆性等，最终获得一种功能性绿色生物有机肥。
【具体实施方式】
[0036]下面结合实施例来进一步说明本发明，可以使本领域技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0037]实施例1:
[0038]一级菌种的培养
[0039]一级菌种培养基各组分的重量百分比为:
[0040]工业乳清粉2 %，工业乳酸钠0.4%，工业无水乙酸钠0.1%，工业蛋白胨I %，豆柏粉3%，工业葡萄糖1.5%，酵母浸粉0.5%，自来水91.5%，pH值自然，以上混合搅拌溶化备用。
[0041]具体操作:首先取500ml三角瓶，每瓶装以上溶解好的培养基200ml，然后将三角瓶用6-8层纱布封口，再用一层牛皮纸包扎，放入医用压力消毒器中蒸汽灭菌；首先接通消毒器的加热源，当消毒器中的蒸汽压力达到0.05兆帕时，打开消毒器上的排气阀门，排出冷空气，排气时间6-8分钟；当消毒器上的压力表归零时，关闭排气阀门，继续加热，当消毒器中的蒸汽压力达到0.11-0.14兆帕时，保持35分钟，然后将消毒器离开加热源，让其自然降温到30°C ±2°C (现有技术)，然后在超净工作台中，打开三角瓶，每个三角瓶中先加入布氏乳杆菌Lactobacillus buchneri CICC60040.1mL,再加入腊状芽孢杆菌Bacillus cereus ACCC101170.lmL，然后将三角瓶用纱布封好口，放入摇床中37±1°C，140转每分钟培养6小时，停止摇床，取出三角瓶放入超净工作台中打开三角瓶纱布，再向三角瓶中接入面包活性干酵母Saccharomyces cerevisiae CICC1905和粘质沙雷氏SerratiamarcescentACCC10119各0.lmL，然后再将三角瓶封好，放摇床中32 ± I °C，140转每分钟，培养10小时，然后停止摇床，一级菌种培养结束；
[0042]发酵设备管道及无菌过滤器的灭菌
[0043]打开各进出管道阀门及无菌空气管道的各个阀门，通入0.12-0.14兆帕的蒸汽，让蒸汽与管道阀门联通并有蒸汽排出，通气10分钟，然后关闭各个排气阀门，让管道内蒸汽压力保持0.12-0.14兆帕，保持40分钟。[0044]种子罐及发酵罐的空罐灭菌
[0045]关闭各个阀门，打开罐夹层的排污阀门，再打开直接蒸汽阀门向罐内通入
0.12-0.14兆帕的蒸汽，当罐内达到121±1°C时开始计时，灭菌时间为40分钟，然后关闭罐底排污阀，罐中温度降到25-35°C之间备用。
[0046]种子罐培养
[0047]种子罐培养基各组分的重量百分比
[0048]硫酸铵0.2%，磷酸二氢钾0.3%，工业乳清粉I %，工业乳酸钠0.5%，工业无水乙酸钠0.2%，工业蛋白胨1.2%，豆柏粉4%，工业葡萄糖1.5%，工业酵母浸粉0.5%，氯化钠
0.5%，硫酸镁0.1%，乳糖0.2%，壳寡糖0.3%，自来水89.5%，pH自然.[0049]具体操作:首先将配方中使用的水投入到已空罐灭菌的罐中，并开动搅拌机，然后分别加入配方中的原材料，然后通入蒸汽加热，利用夹层蒸汽加热到95°C时，再改用直接蒸汽加热，当罐中蒸汽压力达到0.12-0.14兆帕时，保温35分钟，即可达到灭菌效果，然后关闭蒸汽，当罐中温度降到30土1°C时，将以上培养好的一级菌种在无菌条件下接种到罐中，接种量是罐内培养基重量的2wt %，然后盖好接种盖，开始无菌空气通风发酵，无菌空气用量为每100公斤种子培养液每分钟用无菌空气0.1立方，pH自然，搅拌转速140转每分，发酵培养30小时,镜检无杂菌为合格，以上称为种子罐培养菌种。
[0050]实施例2:
[0051]利用上述的种子罐培养菌种发酵生物有机肥的方法，具体步骤如下:
[0052]配方如下:以IOOkg肥为例，不包括水和菌种
[0053]干鸡粪30kg、干猪粪53.4kg、40目细稻壳粉10kg、乳糖0.1kg,壳寡糖0.5kg,麦麸皮6kg,各物料称重混合后加入自来水40kg拌匀，堆好停放5小时,然后加入2wt%的以上培养好的种子罐菌种(干物料的2wt%)，加前首先用自来水按1: 3的比例稀释后加入，既Ikg菌液3kg自来水，边加边翻堆，加入菌种拌匀后开始堆放，需要堆成底宽1.5米、上宽
1.2米、高1.2米、长不限的长条垛。垛的断面为梯形或三角形，采用人工翻堆或机械翻堆的方法，实现堆垛中的有氧状态。
[0054]翻堆:高温季节、空间温度、30-35°C时，第一天建堆，第二天翻堆，第三天堆中温度为60°C ±5°C，第四天翻堆，第五天边翻堆边向堆料中加入重量比为1: 3的菌种-自来水稀释液(另外添加的)，每立方料用纯菌液3kg即可，然后建堆，盖薄膜36小时，然后将薄膜去掉继续发酵5天，用塔式烘干机烘干即为成品有机肥。
[0055]为了适应不同温度的情况，发明人还确定了:中温时节:空间温度，10_15°C时，第一天建堆，第三天翻堆，第四天翻堆时边翻堆边向堆中加重量比为1: 3的菌种-自来水稀释液，每方料用纯菌液3kg即可，然后建堆盖薄膜48小时后，去掉薄膜继续发酵8天中间要翻2-3次堆，用塔式烘干机烘干包装即为成品有机肥。
[0056] 而低温季节、空间温度、(TC时，第一天建堆，第三天翻堆，第六天翻堆，第六天翻堆时边翻堆边重量比为1: 3的菌种-自来水稀释液，每方料用纯菌液3kg即可，然后建堆盖薄膜，96小时翻堆一次，总共需要发酵15天，用塔式烘干机烘干包装即为成品有机肥。
[0057]利用上述方法获得的有机肥具有保质期长、活菌率高，与一股微生物有机肥相比较，一股微生物有机肥的保质期为6个月，活菌率保持20%，而利用该技术生产的生物有机肥保质期为12个月，活菌率保持90 %，大大提高了使用效果。[0058]上述获得的有机肥产品指标如下表1:
[0059]
【权利要求】
1.一种微生物发酵功能性有机复合肥的生产方法，其特征在于，方法如下:以下操作都在无菌条件下进行， (O一级菌种的培养 一级菌种培养基各组分的重量百分数为: 工业乳清粉2%、工业乳酸钠0.4%、工业无水乙酸钠0.1%、工业蛋白胨1%、豆柏粉3%、工业葡萄糖1.5%、酵母浸粉0.5%和水91.5%，pH值自然; 具体操作:采用500mL三角瓶，瓶内装以上溶解好的培养基200mL，先加入布氏乳杆I Lactobacillus buchneri CICC 6004 0.1mL,再加入腊状芽抱杆菌cereusACCC10117 0.lmL，然后将三角瓶用纱布封好口，放入摇床中，140转/每分钟，37±1°C，培养6小时，停止摇床，再向三角瓶中接入面包活性干酵母cerevisiaeCICC1905和粘质沙雷氏ferraiia marcescent ACCC 10119各0.lmL，然后再将三角瓶封好，放摇床中，140转/每分钟，32±1°C,培养10小时,然后停止摇床,一级菌种培养结束； (2)、种子罐培养 种子罐培养基各组分的重量百分数为: 硫酸铵0.2%、磷酸二氢钾0.3%、工业乳清粉1%、工业乳酸钠0.5%、工业无水乙酸钠0.2%、工业蛋白胨1.2%、豆柏粉4%、工业葡萄糖1.5%、工业酵母浸粉0.5%、氯化钠0.5%、硫酸镁0.1%、乳糖0.2%、壳寡糖0.3%和水89.5%，pH自然; 具体操作:罐中温度30±1°C，将以上培养好的一级菌种在无菌条件下接种到罐中，接种量是罐内培养基的2wt%，无菌空气通风发酵，无菌空气用量为:每100公斤种子培养液每分钟用无菌空气0.1立方，pH自然，搅拌转速140转/每分钟，发酵培养30小时，镜检无杂菌为合格；获得上述的种子罐培养菌种后，利用该菌种采用现有技术发酵获得有机肥。
2.根据权利要求1所述的一种微生物发酵功能性有机复合肥的生产方法制得的一种微生物发酵功能性有机复合肥。
3.根据权利要求1所述的一种微生物发酵功能性有机复合肥的生产方法，其特征在于:或者在种子罐培养菌种中加入0.5wt%红糖，溶化后，制得叶面肥。
4.根据权利要求1所述的一种微生物发酵功能性有机复合肥的生产方法，其特征在于，采用种子罐培养菌种发酵生物有机肥的方法，具体步骤如下: 具体配方如下:以IOOkg肥为例，不包括水和菌种， 干鸡粪30kg、干猪粪53.4kg、40目细稻壳粉10kg、乳糖0.1kg,壳寡糖0.5kg,麦麸皮6kg, 各物料称重混合后加入水40kg拌匀，堆好停放5小时，然后加入占干物料2wt%的培养好的种子罐菌种，加前首先用水按重量比1:3的比例稀释后加入，边加边翻堆，加入菌种拌匀后开始堆放，需要堆成底宽1.5米、上宽1.2米、高1.2米、长不限的长条垛，垛的断面为梯形或三角形，采用人工翻堆或机械翻堆的方法，实现堆垛中的有氧状态； 翻堆: Cl)高温季节:空间温度30-35 °C时，第一天建堆，第二天翻堆，第三天堆中温度为600C ±5°C，第四天翻堆，第五天边翻堆边向堆料中加入种子罐菌种，每立方料用种子罐菌种3kg，加前首先用水按重量比1:3的比例稀释后加入，然后建堆，盖薄膜36小时，然后将薄膜去掉继续发酵5天，用塔式烘干机烘干即为成品有机肥；(2)中温时节:空间温度10-15°C时，第一天建堆，第三天翻堆，第四天翻堆时加入种子罐菌种，每立方料用种子罐菌种3kg，加前首先用水按重量比1:3的比例稀释后加入，然后建堆盖薄膜48小时后，去掉薄膜继续发酵8天中间要翻2-3次堆，用塔式烘干机烘干包装即为成品有机肥； (3)低温时节:空间温度0°C时，第一天建堆，第三天翻堆，第六天翻堆，第六天翻堆时加入种子罐菌种，每 立方料用种子罐菌种3kg，加前首先用水按重量比1:3的比例稀释后加入，然后建堆盖薄膜，96小时翻堆一次，总共需要发酵15天，用塔式烘干机烘干包装即为成品有机肥。
【文档编号】C05F11/08GK103724058SQ201410011311
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】孙震海 申请人:孙震海