一种利用芽孢发酵废液制备土壤修复改良剂的方法
【专利摘要】本发明提供了一种利用芽孢发酵废液制备土壤修复改良剂的方法，将复合菌种接种在培养基中，厌氧培养，得到复合菌系；将复合菌系接种在发酵培养基中，厌氧发酵，得到土壤修复改良剂。所得土壤修复改良剂含有多种活性微生物、酶、有机酸及抗生物质，可对作物土壤中良性微生态环境起到促进作用，使有机及无机养分可溶化，促进作物对养分的吸收转化，改善土壤团粒结构，同时抑制有害病原菌的滋生，在一定程度上分解土壤中的农残危害。该方法不仅能达到减排的目的，保护环境，而且充分利用废液中的营养成分用于土壤修复改良剂的生产，节约成本和水资源，具有操作简便易行、运行成本低、易于工业化应用等突出特点。
【专利说明】一种利用芽孢发酵废液制备土壤修复改良剂的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备土壤修复改良剂的方法，尤其涉及一种利用芽孢发酵废液制备土壤修复改良剂的方法。
【背景技术】
[0002]芽孢杆菌(Bacillaceae),细菌的一科,能形成芽孢(内生孢子)的杆菌或球菌。包括芽孢杆菌属、芽孢乳杆菌属、梭菌属、脱硫肠状菌属和芽孢八叠球菌属等。它们对外界有害因子抵抗力强，分布广，存在于土壤、水、空气以及动物肠道等处。芽孢杆菌bacillus杆菌科的一属细菌。
[0003]研究表明，芽孢杆菌能产生多种消化酶，帮助动物对营养物质的消化吸收。芽孢杆菌具有较强的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，同时还具有降解饲料中复杂碳水化合物的酶，如果胶酶、葡聚糖酶、纤维素酶等，这些酶能够破坏植物饲料细胞的细胞壁，促使细胞的营养物质释放出来，并能消除饲料中的抗营养因子，减少抗营养因子对动物消化利用的障碍。因此，饲用芽孢杆菌在动物养殖中具有广阔的应用前景。
[0004]但在生产饲用芽孢杆菌产生的发酵废液中存在发酵产生的氨氮、磷、多种酶类、残留的发酵培养基以及少量休眠状态的芽孢等物质，废液COD值在1500mg/L左右，不能利用这些物质，发酵废弃液直接排放会造成水体富营养化与环境污染。但把此废液用于其他菌种的培养，可充分利用其中的剩余营养成分，同时制备成新产品。如CN101671644A提供了一种利用芽孢发酵废液制备养殖环境净化剂的方法，将芽孢发酵废液与复合菌密闭发酵得到水体净化剂，该方法不仅能达到减排的目的，保护环境，而且充分利用废液中的营养成分用于养殖环境改良剂的生产，节约成本和水资源。又如CN102334589A公开了一种用芽孢杆菌发酵废液制备发酵饲料的方法，该方法利用芽孢杆菌发酵废液作为培养液用来培养乳酸菌菌种，有利于保护环境从而解决废液排放所产生的污染问题。本发明利用芽孢杆菌发酵废液替代发酵饲料中的生产用水，可以达到节约用水的目的。
[0005]芽孢杆菌也可用作生物肥料，当作用于作物或土壤时，能够在作物根际或体内定殖，并起到特定肥料效应。目前，微生物肥料在培肥地力，提高化肥利用率，抑制农作物对硝态氮、重金属、农药的吸收，净化和修复土壤，降低农作物病害发生，促进农作物秸杆和城市垃圾的腐熟利用，保护环境，以及提高农作物产品品质和食品安全等方面表现出了不可替代的作用。因此可以考虑将芽孢发酵废液用于改良土壤，但目前尚未开发出一种行之有效的方法。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于解决上述问题，提供一种利用芽孢发酵废液制备土壤修复改良剂的方法。
[0007]本发明的第一个目的是提供一种利用芽孢发酵废液制备土壤修复改良剂的方法，具体包括以下步骤:
[0008]步骤I，将复合菌种接种在培养基中，厌氧培养，得到复合菌系；其中，所述复合菌种包括沼泽红假单胞菌、植物乳杆菌、乳链球菌和啤酒酵母菌中的两种或多种；复合菌种与培养基的重量比为(0.5-10): (90-99.5)；
[0009]步骤2，将步骤I中得到的复合菌系接种在发酵培养基中，厌氧发酵，得到土壤修复改良剂；其中，复合菌系占复合菌系和发酵培养基的总质量的10-20wt% ;所述发酵培养基包括底物载体20-50wt%、芽孢发酵废液10-15wt%、工业培养基10-20wt%、土壤浸出液2-5wt%、生长因子溶液0.5-lwt%和余量水。
[0010]优选地，步骤I中厌氧发酵条件为:20-40°C下厌氧发酵100_200h。
[0011]进一步优选地，步骤I中厌氧发酵条件为:30_37°C下厌氧发酵120_130h。
[0012]优选地，步骤I中复合菌种与培养基的重量比为(1-2): (98-99)。
[0013]优选地，步骤I中所述复合菌种包括0.5X 109cfu/ml沼泽红假单胞菌5_7wt%、5X109cfu/ml 植物乳杆菌 35-40wt%、5X 109cfu/ml 乳链球菌 40_45wt%、和 2.5X 109cfu/ml啤酒酵母菌20-25wt%中的两种或多种。
[0014]优选地，步骤I中所述培养基包括糖蜜1-1.2wt%、蛋白胨0.4-0.6wt%、酵母膏 1-1.2wt%、氯化钙 0.1-0.15wt%、氯化钠 0.2-0.25wt%、硫酸铁 3-3.5wt%、硫酸镁
0.02-0.03wt%、生长因子溶液1-1.2wt%、土壤浸出液10_15wt%、芽孢发酵废液5_7wt%和余量的水。
[0015]优选地，所述生长因子溶液为包括维生素H2-2.3wt%、维生素B12_15wt%的水溶液。
[0016]进一步优选地，所述生长因子溶液由维生素H2-2.3wt%、维生素B12_15wt%的水溶液组成。
[0017]优选地，步骤I中所述培养基的pH值为5-8，更优选为6-7，更优选为6.5。
[0018]优选地，步骤2中厌氧发酵条件为:20-40°C下厌氧发酵50_120h。
[0019]进一步优选地，步骤2中厌氧发酵条件为:30_35°C下厌氧发酵72_90h。
[0020]优选地，所述芽孢发酵废液由生产芽孢微生物饲料添加剂所生产的含芽孢的发酵废液离心，取上清夜制得。
[0021]其中，含芽孢的发酵废液离心条件优选为6000-7000rpm离心3_3.5h。
[0022]优选地，步骤2中所述底物载体选自青槺、花生壳粉、玉米秸杆粉和杂柏中的至少一种。
[0023]优选地，步骤2中所述工业培养基为糖蜜、玉米淀粉、豆饼粉、硫酸镁、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁、氯化钙和氯化钠中的一种或几种的混合物。
[0024]优选地，所述土壤浸出液为无菌土壤经过30-36小时浸泡后所浸出的液体。
[0025]优选地，本发明提供的利用芽孢发酵废液制备土壤修复改良剂的方法还包括后处理步骤:将步骤2得到的发酵产物干燥粉碎，过筛。
[0026]本发明的第二个目的是提供一种按照上述利用芽孢发酵废液制备土壤修复改良剂的方法制备的土壤修复改良剂。
[0027]本发明的第三个目的是提供一种土壤修复改良方法，利用芽孢发酵废液制备土壤修复改良剂，使用所述土壤修复改良剂进行土壤修复改良。
[0028] 本发明提供的方法将复合菌系接种于使用发酵废液、土壤浸出液、生长因子(微量元素)溶液等混合组成的培养基中制备得到土壤修复改良剂，它含有多种活性微生物、酶、有机酸及抗生物质，可对作物土壤中良性微生态环境起到促进作用，使有机及无机养分可溶化，促进作物对养分的吸收转化，改善土壤团粒结构，同时抑制有害病原菌的滋生，在一定程度上分解土壤中的农残危害。
[0029]本发明的方法不仅能达到减排的目的，保护环境，而且充分利用废液中的营养成分用于土壤修复改良剂的生产，节约成本和水资源，具有操作简便易行、运行成本低、易于工业化应用等突出特点。
【具体实施方式】
[0030]下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明，以更好地理解本发明。
[0031]实施例中的沼泽红假单胞菌，Rhodopseudomonas palustris,购自中国普通微生物菌种保藏管理中心，编号CGMCC1.2349 ;所述植物乳杆菌，Lactobacillus plantarum,购自中国农业微生物菌种保藏管理中心,编号ACCC11118 ;所述乳链球菌，Streptococcuslactis,购自四川省微生物资源保藏中心，编号SCTCC100731 ;所述啤酒酵母菌，Saccharomyces cerevisiae,购自中国农业微生物菌种保藏管理中心，编号ACCC20065。
[0032]实施例1
[0033]第一步，将复合菌种接入培养基中，在30°C条件下培养120h，得到复合菌系。
[0034]其中，所述复合菌种包括0.5X 109cfu/ml沼泽红假单胞菌5wt%、5X 109cfu/ml植物乳杆菌35wt%、 5X 109cfu/ml乳链球菌40wt%、和2.5X109cfu/ml啤酒酵母菌20wt%。复合菌种与培养基的重量比为1:99。
[0035]其中，所述培养基由糖蜜lwt%、蛋白胨0.4wt%、酵母膏lwt%、氯化钙0.lwt%、氯化钠0.2wt%、硫酸铁3.0wt%、硫酸镁0.02wt%、生长因子溶液lwt%(包括维生素H2wt%、维生素B12wt%的水溶液)、土壤浸出液10wt%以及余量的水组成，pH6.5。
[0036]第二步，将第一步得到的复合菌系接种在发酵培养基中，均匀混合后在33.3°C，搅拌器转速60r/min的条件下厌氧发酵72小时。其中复合菌系占复合菌系和发酵培养基的总质量的15wt%。发酵培养基由底物载体30t%、芽孢发酵废液10wt%、工业培养基15wt%、土壤浸出液2-5wt%、生长因子溶液lwt%和余量水组成。
[0037]其中，所述芽孢发酵废液，由将生产芽孢微生物饲料添加剂所生产的含芽孢的发酵废液以6000rpm离心3h，取上清夜制得。
[0038]其中，所述土壤浸出液位无菌土壤经过30小时浸泡后所浸出的液体。
[0039]其中，所述生长因子溶液，由维生素H2wt%、维生素B12wt%的水溶液组成。
[0040]其中，所述工业培养基由糖蜜、玉米淀粉、豆饼粉、硫酸镁、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁、氯化钙、氯化钠的混合物组成。
[0041 ] 其中，所述底物载体由青槺、花生壳粉、玉米秸杆粉的混合物组成。
[0042]第三步，将所得发酵产物干燥粉碎，过50目筛，即得到土壤修复改良剂。实施例2
[0043]第一步，将复合菌种接入培养基中，在37°C条件下培养130h，得到复合菌系。
[0044]其中，所述复合菌种包括0.5X 109cfu/ml沼泽红假单胞菌7wt%、5X 109cfu/ml植物乳杆菌45wt%、5X 109cfu/ml乳链球菌45wt%、和2.5X109cfu/ml啤酒酵母菌25wt%中的两种或多种。复合菌种与培养基的重量比为2:98。
[0045]其中，所述培养基由糖蜜1.2wt%、蛋白胨0.6wt%、酵母膏1.2wt%、氯化钙0.15wt%、氯化钠0.25wt%、硫酸铁3.5wt%、硫酸镁0.03wt%、生长因子溶液1.2wt% (包括维生素H2.3wt%、维生素B15wt%的水溶液)、土壤浸出液13wt%以及余量的水组成，pH6.5。
[0046]第二步，将第一步得到的复合菌系母液以15wt%的比例接入由底物载体30t%、芽孢发酵废液10wt%、工业培养基15wt%、土壤浸出液2-5wt%、生长因子溶液lwt%余量水所组成的大型发酵培养基中，均匀混合后在33.3°C,搅拌器转速60r/min的条件下厌氧发酵72小时。
[0047]其中，所述芽孢发酵废液，由将生产芽孢微生物饲料添加剂所生产的芽孢发酵废液以7000rpm离心3.5h，取上清夜制得。
[0048]其中，所述土壤浸出液位无菌土壤经过36小时浸泡后所浸出的液体。
[0049]其中，所述生长因子溶液，由维生素H2wt%、维生素B15wt%的水溶液组成。
[0050]其中，所述工业培养基由糖蜜、玉米淀粉、豆饼粉、硫酸镁、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁、氯化钙、氯化钠的混合物组成。
[0051 ] 其中，所述底物载体由青槺、花生壳粉、玉米秸杆粉的混合物组成。
[0052]第三步，将所得发酵产物干燥粉碎，过50目筛，即得到土壤修复改良剂。
[0053]以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
【权利要求】
1.一种利用芽孢发酵废液制备土壤修复改良剂的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，将复合菌种接种在培养基中，厌氧培养，得到复合菌系；其中，所述复合菌种包括沼泽红假单胞菌、植物乳杆菌、乳链球菌和啤酒酵母菌中的两种或多种；复合菌种与培养基的重量比为(0.5-10): (90-99.5)； 步骤2，将步骤I中得到的复合菌系接种在发酵培养基中，厌氧发酵，得到土壤修复改良剂；其中，复合菌系占复合菌系和发酵培养基的总质量的10-20wt% ;所述发酵培养基包括底物载体20-50wt%、芽孢发酵废液10-15wt%、工业培养基10-20wt%、土壤浸出液2_5wt%、生长因子溶液0.5-lwt%和余量水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I中厌氧发酵条件为:20-40°C下厌氧发酵100-200h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中厌氧发酵条件为:20-40°C下厌氧发酵50-120h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I中所述复合菌种包括0.5 X 19Cfu/ml沼泽红假单胞菌5-7wt%、5X109cfu/ml植物乳杆菌35_40wt%、5X 109cfu/ml乳链球菌40-45wt%、和2.5X109cfu/ml啤酒酵母菌20_25wt%中的两种或多种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤I中所述培养基包括糖蜜1-1.2wt%、蛋白胨0.4-0.6wt%、酵母膏1-1.2wt%、氯化钙0.1-0.15wt%、氯化钠0.2-0.25wt%、硫酸铁3-3.5wt%、硫酸镁0.02-0.03wt%、生长因子溶液1-1.2wt%、土壤浸出液10_15wt%、芽孢发酵废液5-7wt%和余量的水。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述生长因子溶液为包括维生素H2-2.3wt%、维生素B12-15wt%的水溶液。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中所述工业培养基为糖蜜、玉米淀粉、豆饼粉、硫酸镁、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、硫酸镁、氯化钙和氯化钠中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述芽孢发酵废液由生产芽孢微生物饲料添加剂所生产的含芽孢的发酵废液离心，取上清夜制得。
9.一种按照权利要求1所述的方法制备的土壤修复改良剂。
10.一种土壤修复改良方法，包括按照权利要求1所述方法，利用芽孢发酵废液制备土壤修复改良剂，使用所述土壤修复改良剂进行土壤修复改良。
【文档编号】C09K17/40GK104046363SQ201310085536
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年3月15日 优先权日:2013年3月15日
【发明者】刘杨, 周文明 申请人:上海微明生物科技有限公司