一种微生物菌剂的制备方法及采用微生物菌剂制备的微生物肥料

摘要

本发明公开了一种微生物菌剂的制备方法及采用微生物菌剂制备的微生物肥料。该方法包括以下步骤：S1，取植物秸秆，烘干，粉碎，过筛，得到载体；S2，将所述载体与碱性水混合，得到处理过的载体；S3，将处理过的载体与微生物菌体或含有微生物菌体的菌液混合；S4，加入保护剂；S5，离心或过滤分离得到微生物菌剂。采用本发明的制备方法得到的微生物菌剂，以弱碱处理的植物秸秆为载体，同时用丙二醇和羧甲基纤维素保护处理，可以显著提高微生物菌剂耐受高温的能力，可以降低在堆肥过程中高温对微生物的生长抑制和杀灭，可以缩短堆肥的腐熟时间。

说明书

技术领域

本发明属于生物肥料技术领域，具体涉及一种微生物菌剂的制备方法及采用微生物菌剂制备的微生物肥料。

背景技术

微生物有机肥指主要以畜禽类便、农作物秸秆等动植物残体为原料经无害化处理、腐熟制备成的有机物料、与有效菌复合而成的肥科产品、它是一类兼具微生物菌剂和有机肥效应的肥料。

制备微生物肥料的微生物菌剂在肥料的制备中起着重要的作用。在微生物肥料制备的过程中，微生物菌剂中的一些不耐高温均会随着温度升高而减少，影响后续成分中的有效分布。目前的微生物菌剂制备方法中，专门针对微生物菌剂的耐高温的相关研究较少。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种微生物菌剂的制备方法及采用微生物菌剂制备的微生物肥料。采用此方法制备的微生物菌剂的耐高温性能显著高于一般的液态菌剂。

本发明的第一方面在于公开一种微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：

S1，取植物秸秆，烘干，粉碎，过筛，得到载体；

S2，将所述载体与碱性水混合，得到处理过的载体；

S3，将处理过的载体与微生物菌体或含有微生物菌体的菌液混合；

S4，加入保护剂；

S5，离心或过滤分离得到微生物菌剂。

在本发明的一些实施方式中，所述秸秆选自玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆中的一种或多种。

在本发明的一些实施方式中，所述过筛为过10-30目筛。

在本发明的一些实施方式中，所述碱性水的pH为7.5-8.5，优选为7.8-8.1。

在本发明的一些实施方式中，所述载体与菌体的重量比例为(1-10)：1，优选为(3-5)：1。

在本发明的一些实施方式中，所述保护剂为丙三醇和羧甲基纤维素的混合物

在本发明的一些实施方式中，所述丙三醇在体系中的浓度为0.5-5g/ml，优选为1.5-3g/ml。

在本发明的一些实施方式中，所述羧甲基纤维素在体系中的浓度为5-15g/ml，优选为8-12g/ml。

在本发明的一些实施方式中，作为原料的微生物菌剂为市售包括枯草芽孢杆菌的商业菌剂。优选地，所述枯草芽孢杆菌替换为包括枯草芽孢杆菌的复合菌种，所述复合菌种中包括阿氏枯草芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、解木聚糖类芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌。所述阿氏枯草芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、解木聚糖类芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的数目比例为(1-5)：(1-5)：(1-5)：(1-5)：(1-5)。

本发明第二方面在于公开第一方面所述的制备方法制备的微生物菌剂制备的微生物肥料。

本发明第三方面在于公开第二方面所述微生物肥料的制备方法，包括以下步骤：

S11，用动物或禽类粪便与秸秆、树叶混合，制备堆肥原料；

S12，控制堆肥原料的含水量在50-55％之间；

S13，微生物菌剂与调整水分的堆肥原料混合发酵，其间翻堆控制发酵温度；

S14，原料腐熟，得到微生物肥料。

在本发明的一些实施方式中，S13中，通过以下方法确定微生物菌剂的添加量：

S131，以不同添加量得到的微生物肥料样品为论域，U＝{x1，x2，…，Xn}，以微生物肥料样品的颜色、臭味、粪团颗粒直径为性状，xi＝(xi1，xi2，xi3，xi4)，i＝1,2，…，n；

S132，通过下列公式进行标准差和极差变换：

S133，令

S134，经过三次平方法得到传递闭包矩阵，根据λ的大小，进行分类；

S135，若λ＞0.41，至少分为两类，则确定添加量最小的类中的添加量为备选添加量；

S136，若λ＜0.41，重复S131-S134，直至λ＞0.41；

S137，重复3次，选择最小的备选添加量为添加量。

本发明的有益技术效果是：

采用本发明的制备方法得到的微生物菌剂，以弱碱处理的植物秸秆为载体，同时用丙二醇和羧甲基纤维素保护处理，可以显著提高微生物菌剂耐受高温的能力，可以降低在堆肥过程中高温对微生物的生长抑制和杀灭，可以缩短堆肥的腐熟时间。

采用本发明的制备方法得到的微生物菌剂制备的微生物肥料，碳氮比和有机质含量复合有机肥料的标准。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。所述实施例和对比例的中微生物菌剂的制备方法中，加入的微生物菌剂为是市售的商业菌剂，主要菌株为枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌和光合细菌，CFU比例大致为1500:100:3:1。

实施例1

微生物菌剂的制备方法：

取玉米秸秆，烘干，粉碎，过20目筛；

取30g，加入到450ml水中，水的pH值为8.5，搅拌30min；

加入微生物菌剂，折合菌体湿重5g，搅拌5min；

加入0.5g丙三醇和3g羧甲基纤维素，继续搅拌30min；

过滤或离心得到微生物菌剂。

实施例2

微生物菌剂的制备方法：

取玉米秸秆，烘干，粉碎，过20目筛；

取70g，加入到450ml水中，水的pH值为7.5，搅拌30min；

加入微生物菌剂，折合菌体湿重10g，搅拌5min；

加入1.5g丙三醇和7g羧甲基纤维素，继续搅拌30min；

过滤或离心得到微生物菌剂。

实施例3

微生物菌剂的制备方法：

取玉米秸秆，烘干，粉碎，过20目筛；

取50g，加入到450ml水中，水的pH值为8.0，搅拌30min；

加入微生物菌剂，折合菌体湿重10g，搅拌5min；

加入1g丙三醇和5g羧甲基纤维素，继续搅拌30min；

过滤或离心得到微生物菌剂。

实施例4

微生物菌剂的制备方法：

取玉米秸秆，烘干，粉碎，过20目筛；

取10g，加入到450ml水中，水的pH值为8.0，搅拌30min；

加入微生物菌剂，折合菌体湿重10g，搅拌5min；

加入1g丙三醇和5g羧甲基纤维素，继续搅拌30min；

过滤或离心得到微生物菌剂。

实施例5

微生物菌剂的制备方法：

取玉米秸秆，烘干，粉碎，过20目筛；

取50g，加入到450ml水中，水的pH值为8.0，搅拌30min；

加入微生物菌剂，折合菌体湿重20g，搅拌5min；

加入1g丙三醇和5g羧甲基纤维素，继续搅拌30min；

过滤或离心得到微生物菌剂。

实施例6

采用实施例1-5和对比例1、2制备得到的微生物菌剂制备微生物肥料的方法：

新鲜的猪粪和玉米秸秆按1:1的重量比混合，撒水调节至含水量50-55％，得到堆肥原料；

取得到的微生物菌剂，折合为制备中加入的微生物菌剂，按1:100的重量比，分两次与堆肥原料混合，翻匀，制成长宽高为20:1:1的堆体；

微生物菌剂可以直接与堆肥原料混合，也可以用水分散后与堆肥原料混合，后者需要主要控制含水量，保证最后混合物的含水量符合要求。

在前30天每天翻堆一次，然后每5天翻堆一次。

实施例7

采用实施例1-5和对比例1、2制备得到的微生物菌剂制备微生物肥料的方法：

与实施例6的区别在于，微生物菌剂与调整水分的堆肥原料混合发酵中，通过以下方法确定微生物菌剂的添加量：

S131，以不同添加量得到的微生物肥料样品为论域，U＝{x1，x2，…，Xn}，以微生物肥料样品的颜色、臭味、粪团颗粒直径为性状，xi＝(xi1，xi2，xi3，xi4)，i＝1,2，…，n；

S132，通过下列公式进行标准差和极差变换：

S133，令

S134，经过三次平方法得到传递闭包矩阵，根据λ的大小，进行分类；

S135，若λ＞0.41，至少分为两类，则确定添加量最小的类中的添加量为备选添加量；

S136，若λ＜0.41，重复S131-S134，直至λ＞0.41；

S137，重复3次，选择最小的备选添加量为添加量。

在微生物菌剂制备微生物肥料过程中，微生物菌剂的添加量是一个关键的控制参数。本实施例的制备方法，通过肥料样品的颜色、臭味、粪团颗粒直径为性状，用模糊聚类分析的方法，确定微生物菌剂与调整水分的堆肥原料混合发酵中微生物菌剂的添加量，结合发酵时间，可以快速的确定微生物菌剂的添加量，使得保证微生物肥料品质前提下，降低使用微生物菌剂的成本。

对比例1

与实施例1的区别在于，微生物菌剂的制备方法中：

取玉米秸秆，烘干，粉碎，过20目筛；

取30g，加入到450ml水中，水的pH值为8.5，搅拌30min；

加入微生物菌剂，折合菌体湿重5g，搅拌5min；

加入0.5g丙二醇和3g甲壳素，继续搅拌30min；

过滤或离心得到微生物菌剂。

对比例2

与实施例1的区别在于，微生物菌剂的制备方法中：

取玉米秸秆，烘干，粉碎，过5目筛；

取30g，加入到450ml水中，水的pH值为8.5，搅拌30min；

加入微生物菌剂，折合菌体湿重5g，搅拌5min；

加入0.5g丙三醇和3g羧甲基纤维素，继续搅拌30min；

过滤或离心得到微生物菌剂。

实验例1制备的微生物菌剂的耐高温性能

取实施例和对比例制备得到的微生物菌剂，折合菌体湿重5g，加入1ml稀释10倍的牛肉膏蛋白胨液体培养基，培养10天；用无菌水冲洗3次，制成系列10倍稀释液，与琼脂培养基混合，培养48h，记录平板菌落个数。以没有经玉米秸秆、丙三醇、羧甲基纤维素处理的微生物菌剂直接分离得到的菌体5g为对照。以实施例1的菌落个数为100％基准，菌落数相对值＝菌落数/实施例1的菌落个数×100％。结果见表1。

表1制备的微生物菌剂的耐高温性能

不同的小写字母代表具有显著性差异，P＝0.05

实验例2

采用实施例1-5和对比例1、2制备得到的微生物菌剂制备得到微生物肥料

堆肥初期臭味较大，颜色黄褐，粪团较大，发酵过程中总臭味减少，颜色变黑，粪团直径变小。直至黑褐色，疏松，无明显臭味。

实施例1-5的微生物菌，大约60天后无明显臭味，含水量在30％左右，完成腐熟。对比例1大约80天，对比例2大约70天。

腐熟的有机肥碳氮比在18左右，有机质含量在50％左右，满足有机肥料成品标准。

以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。