本發(fā)明屬于生物有機(jī)肥
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種利用畜禽糞便發(fā)酵生產(chǎn)植物促生型生物有機(jī)肥及其方法。
背景技術(shù)：
：隨著規(guī)?；?、集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，畜禽糞便作為農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源已成為環(huán)境污染的突出問題。與此相對，畜禽養(yǎng)殖污染物中含有豐富的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素，具有極大的資源化潛力。利用好氧發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)肥是當(dāng)前畜禽糞便處理與資源化利用最主要的手段。然而，傳統(tǒng)的畜禽糞便生產(chǎn)有機(jī)肥的工藝存在發(fā)酵周期長、氮素等營養(yǎng)損失嚴(yán)重、有機(jī)肥產(chǎn)品肥效低等各種問題，因此，開發(fā)新穎的微生物功能菌劑作為有機(jī)肥添加劑已成為該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。生物有機(jī)肥是指以特定微生物與動(dòng)植物殘?bào)w為來源并經(jīng)無害化處理、腐熟的有機(jī)物料復(fù)合而成的兼具微生物肥料和有機(jī)肥肥效的肥料。常規(guī)生物有機(jī)肥生產(chǎn)工藝是將發(fā)酵菌和功能菌共同發(fā)酵，但由于功能菌一般適應(yīng)于土壤、植物根際等環(huán)境，難以在好氧發(fā)酵的高溫階段存活，極大限制了有機(jī)肥中功能微生物的活性。目前，基于兩段式逐級發(fā)酵工藝，通過在不同發(fā)酵階段添加相應(yīng)功能微生物菌劑的方式得到了廣泛認(rèn)可。中國專利文件CN102964155B公布了一種內(nèi)生固氮菌有機(jī)肥的制備方法，就采用初次發(fā)酵階段接種由枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、啤酒酵母、扣囊擬內(nèi)孢菌、綠色木霉、嗜熱側(cè)孢霉、植物乳桿菌、黑曲霉組成的復(fù)合微生物發(fā)酵菌劑，而在二次發(fā)酵階段接種由成團(tuán)泛菌、巨大芽孢桿菌、膠質(zhì)芽孢桿菌組成的復(fù)合微生物內(nèi)生固氮菌劑，從而制備具有固氮功能的有機(jī)肥。盡管如此，現(xiàn)有生物有機(jī)肥產(chǎn)品依然存在產(chǎn)品種類少、功能單一等問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種植物促生型生物有機(jī)肥及其制備方法，通過聯(lián)合好氧發(fā)酵和添加功能微生物菌劑的方式，生產(chǎn)出具有植物促生功能的生物有機(jī)肥類型，在替代化肥產(chǎn)品的同時(shí)改良土壤微生物生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)植物生長。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種植物促生型生物有機(jī)肥，由畜禽糞、輔料接種0.5～2％(w/w)的復(fù)合發(fā)酵菌劑發(fā)酵后再接種2～5％(w/w)的植物促生菌劑發(fā)酵制成，所述輔料為秸稈、谷殼、蘑菇渣、麥麩、尿素中的至少一種，其特征在于：所述復(fù)合發(fā)酵菌劑由甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌(BacillusmethylotrophicusKACC13105)、特基拉芽孢桿菌(BacillustequilensisATCCBAA-819)、嗜熱脂肪地芽孢桿菌(GebacillusstearothermophilusATCC12980)和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種(Anoxybacillusflavithermusssp.yunnanesisCCTCCAB2010187)按照質(zhì)量比0.5～1∶1～2∶0.5～1∶1混合而成；所述植物促生菌劑由腐殖質(zhì)還原固氮螺菌(AzospirillumhumicireducensCCTCCAB2012021)、產(chǎn)朊假絲酵母(CandidautilisCCTCCM2010090)、細(xì)黃鏈霉菌(StreptomycesmicroflavusCGMCC4.891)和固氮類芽孢桿菌(PaenibacillusazotofixansATCC35681)按質(zhì)量比1～2∶1～2∶1～2∶1的比例混合而成。一種植物促生型生物有機(jī)肥的制備方法，其特征在于：具體步驟如下：(1)發(fā)酵料制備：用畜禽糞與粉碎后的秸稈、谷殼、蘑菇渣、麥麩、尿素中的至少一種混合，調(diào)節(jié)水分和C/N分別至55％～70％和25～35，制得發(fā)酵料；(2)高溫好氧發(fā)酵：在步驟(1)發(fā)酵物料中接種0.5～2％(w/w)的復(fù)合發(fā)酵菌劑，拌混均勻后進(jìn)行好氧發(fā)酵；當(dāng)堆體溫度超過60℃后翻堆一次，之后每2～3d翻堆一次，連續(xù)發(fā)酵15～20d得初次發(fā)酵產(chǎn)物；所述復(fù)合發(fā)酵菌劑由甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌(BacillusmethylotrophicusKACC13105)、特基拉芽孢桿菌(BacillustequilensisATCCBAA-819)、嗜熱脂肪地芽孢桿菌(GebacillusstearothermophilusATCC12980)和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種(Anoxybacillusflavithermusssp.yunnanesisCCTCCAB2010187)按照質(zhì)量比0.5～1∶1～2∶0.5～1∶1混合而成；(3)植物促生菌劑制備：將保藏于斜面上的腐殖質(zhì)還原固氮螺菌(AzospirillumhumicireducensCCTCCAB2012021)、產(chǎn)朊假絲酵母(CandidautilisCCTCCM2010090)、細(xì)黃鏈霉菌(StreptomycesmicroflavusCGMCC4.891)和固氮類芽孢桿菌(PaenibacillusazotofixansATCC35681)分別接種到LB液體培養(yǎng)基，28～32℃的條件下?lián)u床培養(yǎng)24～48h；將上述4種菌的菌液按質(zhì)量比1～2∶1～2∶1～2∶1的比例混合均勻，得植物促生復(fù)合菌劑。所述LB培養(yǎng)基配方為：胰化蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，NaCl10g/L。(4)有機(jī)肥后腐熟：以步驟(2)制備的初次發(fā)酵產(chǎn)物為原料，按照2～5％(w/w)的比例添加步驟(3)制備的植物促生復(fù)合菌劑，靜置發(fā)酵10～15d(期間翻堆一次)，即可制得植物促生型生物有機(jī)肥產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明針對畜禽糞便兩段式好氧發(fā)酵工藝流程，制備了分別用于高溫階段和腐熟階段的兩種微生物復(fù)合菌劑：復(fù)合發(fā)酵菌劑和植物促生復(fù)合菌劑；兩者即可配合使用，也可單獨(dú)使用。其中，復(fù)合發(fā)酵菌劑由分離自高溫堆肥體系中的4種功能微生物復(fù)配而成，添加后可與土著堆肥微生物協(xié)同作用，快速分解畜禽糞便的中的有機(jī)質(zhì)，升溫速度快、發(fā)酵15d即可實(shí)現(xiàn)堆肥完全腐熟，顯著提高畜禽糞便的發(fā)酵效率和穩(wěn)定化程度。植物促生復(fù)合菌劑同樣基于4種高產(chǎn)植物激素的功能微生物通過大量試驗(yàn)復(fù)配而成，以中低溫液態(tài)發(fā)酵方式擴(kuò)培，并且以畜禽糞便初次發(fā)酵后的有機(jī)底物為原料，在二次發(fā)酵過程中實(shí)現(xiàn)植物促生型功能微生物的快速增殖，其有效生物活菌總數(shù)達(dá)5×108CFU/g，遠(yuǎn)高于《生物有機(jī)肥》(NY/T798-2004)標(biāo)準(zhǔn)中≥0.2×108CFU/g數(shù)值?；谠摪l(fā)明制備的生物有機(jī)肥產(chǎn)品腐熟程度高，施加到土壤后，數(shù)量龐大的功能微生物在根際定殖等后，可產(chǎn)生3-吲哚乙酸、細(xì)胞分裂素、赤霉素、乙烯等在內(nèi)的多種植物激素，促進(jìn)植株生長，并使作物增產(chǎn)增收。該發(fā)明制備的生物有機(jī)肥兼具成本低、環(huán)保高效等特點(diǎn)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。實(shí)施例1～4以豬糞、玉米秸稈、尿素和功能微生物菌劑混合發(fā)酵制備生物有機(jī)肥如下：(1)以豬糞、玉米秸稈和尿素為原料發(fā)酵制備生物有機(jī)肥，發(fā)酵物料總質(zhì)量為300kg，按照豬糞∶玉米秸稈∶尿素5∶1∶0.02的濕重比配料，三者物料性質(zhì)見表1。混合后的物料C/N比為30.4，水分含量為64.7％。表1豬糞、玉米秸稈和尿素物料性質(zhì)項(xiàng)目豬糞玉米秸稈尿素總有機(jī)碳(g·kg-1)374.5441.80總氮(g·kg-1)11.45.746.7C/N32.977.50水分含量(％)73.820.411.5(2)將斜面保藏的甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌、特基拉芽孢桿菌、嗜熱脂肪地芽孢桿菌和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種各取2環(huán)接種到LB培養(yǎng)液中，分別在30℃、45℃、55℃和60℃下活化24h。之后按10％的接種量將培養(yǎng)液接種至新的LB培養(yǎng)基中擴(kuò)大培養(yǎng)。發(fā)酵結(jié)束后，以2∶1的質(zhì)量比加入草炭吸附菌劑。將獲得的甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌、特基拉芽孢桿菌、嗜熱脂肪地芽孢桿菌和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種4種菌劑按0.5～1∶1～2∶0.5～1∶1混合制成復(fù)合發(fā)酵菌劑。按照0.5～2％(w/w)的接種量復(fù)合發(fā)酵菌劑添加至步驟(1)備好的堆肥物料中，拌混均勻后開始好氧發(fā)酵。堆體溫度超過60℃后翻堆一次，之后每2～3d翻堆一次，連續(xù)發(fā)酵15～20d獲得初次發(fā)酵產(chǎn)物。(3)將斜面保藏的腐殖質(zhì)還原固氮螺菌、產(chǎn)朊假絲酵母、細(xì)黃鏈霉菌和固氮類芽孢桿菌分別接種到LB液體培養(yǎng)基，30℃搖床培養(yǎng)48h。將上述4種菌的菌液按質(zhì)量比1～2∶1～2∶1～2∶1均勻混合，得到植物促生復(fù)合菌劑。以初次發(fā)酵產(chǎn)物為原料，按照2～5％(w/w)的比例添加植物促生復(fù)合菌劑，靜置發(fā)酵10～15d(期間翻堆一次)，即可制得植物促生型生物有機(jī)肥產(chǎn)品。實(shí)施例1～4中制備生物有機(jī)肥產(chǎn)品的工藝與指標(biāo)異同如表2所示。對比例1利用豬糞、玉米秸稈和尿素發(fā)酵制備有機(jī)肥產(chǎn)品如下：按照與實(shí)施例1～4相同的方式準(zhǔn)備豬糞、玉米秸稈和尿素的混合物料，在不添加復(fù)合發(fā)酵菌劑的條件下自然發(fā)酵。發(fā)酵第3天，堆體溫度上升至61℃，開始翻堆，之后每3d翻堆一次，連續(xù)發(fā)酵18d后獲得初次發(fā)酵產(chǎn)物。將初次發(fā)酵產(chǎn)物繼續(xù)堆制，同樣不接種植物促生復(fù)合菌劑進(jìn)行二次發(fā)酵。二次發(fā)酵持續(xù)15d，在第7d時(shí)翻堆一次，兩次發(fā)酵完整周期是33d。發(fā)酵結(jié)束后，按照《生物有機(jī)肥》(NY/T798-2004)標(biāo)準(zhǔn)檢測堆肥產(chǎn)品的性質(zhì)，并測定發(fā)酵產(chǎn)物的種子發(fā)芽指數(shù)，結(jié)果見表2。表2實(shí)施例1～4與對比例1制備生物有機(jī)肥方案異同根據(jù)實(shí)施例1～4的結(jié)果，利用豬糞、玉米秸稈以及尿素為原料采用本發(fā)明中的兩段式逐級發(fā)酵工藝制備的生物有機(jī)肥產(chǎn)品滿足NY/T798-2004中有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。通過在不同發(fā)酵階段添加本發(fā)明中不同配比和數(shù)量的復(fù)合發(fā)酵菌劑和植物促生復(fù)合菌劑顯著增加了生物有機(jī)肥產(chǎn)品中的有效活菌數(shù)。種子發(fā)芽指數(shù)(GI)的檢測結(jié)果也指出，實(shí)施例1～4中利用本發(fā)明制備的生物有機(jī)肥產(chǎn)品較對比例1腐熟程度更高，對植物促生效果好。下面基于實(shí)施例1和對比例1進(jìn)一步說明生物有機(jī)肥對植物的促生效果。將實(shí)施例1和對比例1制備的生物有機(jī)肥按照每畝200kg的量施加到水稻田中，替代40％化肥施加量。調(diào)查結(jié)果指出，施加實(shí)施例1中的生物有機(jī)肥較施加對比例1的有機(jī)肥使水稻增收27％。實(shí)施例5～8以雞糞、稻殼和功能微生物菌劑混合發(fā)酵制備生物有機(jī)肥：(1)以雞糞和粉碎的稻殼為原料發(fā)酵制備生物有機(jī)肥，發(fā)酵物料總質(zhì)量為200kg，按照雞糞、稻殼5∶3的濕重比配料，兩者物料性質(zhì)見表3。混合后的物料C/N比為27，水分含量為44.8％。發(fā)酵開始前添加水分將堆體含水率調(diào)節(jié)至60％。表3雞糞和稻殼的物料性質(zhì)項(xiàng)目雞糞稻殼總有機(jī)碳(g·kg-1)305457.2總氮(g·kg-1)30.64.1C/N10111.5水分含量(％)64.811.8(2)將斜面保藏的甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌、特基拉芽孢桿菌、嗜熱脂肪地芽孢桿菌和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種各取2環(huán)接種到LB培養(yǎng)液中，分別在30℃、45℃、55℃和60℃下活化24h。之后按10％的接種量將培養(yǎng)液接種至新的LB培養(yǎng)基中擴(kuò)大培養(yǎng)。發(fā)酵結(jié)束后，以2∶1的質(zhì)量比加入草炭吸附菌劑。將獲得的甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌、特基拉芽孢桿菌、嗜熱脂肪地芽孢桿菌和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種4種菌劑按0.5～1∶1～2∶0.5～1∶1混合制成復(fù)合發(fā)酵菌劑。按照0.5～2％(w/w)的接種量復(fù)合發(fā)酵菌劑添加至步驟(1)備好的堆肥物料中，拌混均勻后開始好氧發(fā)酵。堆體溫度超過60℃后翻堆一次，之后每2～3d翻堆一次，連續(xù)發(fā)酵15～20d獲得初次發(fā)酵產(chǎn)物。(3)將斜面保藏的腐殖質(zhì)還原固氮螺菌、產(chǎn)朊假絲酵母、細(xì)黃鏈霉菌和固氮類芽孢桿菌分別接種到LB液體培養(yǎng)基，30℃搖床培養(yǎng)48h。將上述4種菌的菌液按質(zhì)量比1～2∶1～2∶1～2∶1均勻混合，得到植物促生復(fù)合菌劑。以初次發(fā)酵產(chǎn)物為原料，按照2～5％(w/w)的比例添加植物促生復(fù)合菌劑，靜置發(fā)酵10～15d(期間翻堆一次)，即可制得植物促生型生物有機(jī)肥產(chǎn)品。實(shí)施例5～10中制備生物有機(jī)肥產(chǎn)品的工藝與指標(biāo)異同如表4所示。對比例2利用雞糞和谷殼發(fā)酵制備有機(jī)肥產(chǎn)品：按照與實(shí)施例5～8相同的方式準(zhǔn)備雞糞和谷殼的混合物料，調(diào)節(jié)物物料C/N27、水分60％，不添加復(fù)合發(fā)酵菌劑自然發(fā)酵。發(fā)酵第4天，堆體溫度上升至63℃，開始翻堆一次，之后每3d翻堆一次，連續(xù)發(fā)酵19d后獲得初次發(fā)酵產(chǎn)物。將初次發(fā)酵產(chǎn)物繼續(xù)堆制，同樣不接種植物促生復(fù)合菌劑進(jìn)行二次發(fā)酵。二次發(fā)酵持續(xù)15d，在第7d時(shí)翻堆一次，兩次發(fā)酵完整周期是34d。發(fā)酵結(jié)束后，按照《生物有機(jī)肥》(NY/T798-2004)標(biāo)準(zhǔn)檢測堆肥產(chǎn)品的性質(zhì)，并測定發(fā)酵產(chǎn)物的種子發(fā)芽指數(shù)，結(jié)果見表4。表4實(shí)施例5～8與對比例2制備生物有機(jī)肥方案異同根據(jù)實(shí)施例5～8和對比例2的結(jié)果，利用雞糞和谷殼為原料采用本發(fā)明中的兩段式逐級發(fā)酵工藝制備的生物有機(jī)肥產(chǎn)品滿足NY/T798-2004中有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。通過在不同發(fā)酵階段添加本發(fā)明中不同配比和數(shù)量的復(fù)合發(fā)酵菌劑和植物促生復(fù)合菌劑顯著增加了生物有機(jī)肥產(chǎn)品中的有效活菌數(shù)。GI的檢測結(jié)果表明，實(shí)施例5～8中利用本發(fā)明制備的生物有機(jī)肥產(chǎn)品較對比例2腐熟程度更高，對植物促生效果好。下面基于實(shí)施例5和對比例2進(jìn)一步說明生物有機(jī)肥對植物的促生效果。將實(shí)施例5和對比例2制備的生物有機(jī)肥按照每畝200kg的量施加到小麥田中，替代30％化肥施加量。調(diào)查結(jié)果指出，施加實(shí)施例5中的生物有機(jī)肥較施加對比例2的有機(jī)肥使水稻增收16％。實(shí)施例9～12以牛糞、蘑菇渣和功能微生物菌劑混合發(fā)酵制備生物有機(jī)肥：(1)以牛糞和蘑菇渣為原料發(fā)酵制備生物有機(jī)肥，發(fā)酵物料總質(zhì)量為500kg，按照牛糞、蘑菇渣2∶1的濕重比配料，兩者物料性質(zhì)見表5?；旌虾蟮奈锪螩/N比為30，水分含量為63.9％。表5牛糞和蘑菇渣的物料性質(zhì)項(xiàng)目牛糞蘑菇渣總有機(jī)碳(g·kg-1)325.4385.1總氮(g·kg-1)1.450.98C/N22.439.3水分含量(％)75.841.5(2)將斜面保藏的甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌、特基拉芽孢桿菌、嗜熱脂肪地芽孢桿菌和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種各取2環(huán)接種到LB培養(yǎng)液中，分別在30℃、45℃、55℃和60℃下活化24h。之后按10％的接種量將培養(yǎng)液接種至新的LB培養(yǎng)基中擴(kuò)大培養(yǎng)。發(fā)酵結(jié)束后，以2∶1的質(zhì)量比加入草炭吸附菌劑。將獲得的甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌、特基拉芽孢桿菌、嗜熱脂肪地芽孢桿菌和黃色嗜熱厭氧芽孢桿菌云南亞種4種菌劑按0.5～1∶1～2∶0.5～1∶1混合制成復(fù)合發(fā)酵菌劑。按照0.5～2％(w/w)的接種量復(fù)合發(fā)酵菌劑添加至步驟(1)備好的堆肥物料中，拌混均勻后開始好氧發(fā)酵。堆體溫度超過60℃后翻堆一次，之后每2～3d翻堆一次，連續(xù)發(fā)酵15～20d獲得初次發(fā)酵產(chǎn)物。(3)將斜面保藏的腐殖質(zhì)還原固氮螺菌、產(chǎn)朊假絲酵母、細(xì)黃鏈霉菌和固氮類芽孢桿菌分別接種到LB液體培養(yǎng)基，30℃搖床培養(yǎng)48h。將上述4種菌的菌液按質(zhì)量比1～2∶1～2∶1～2∶1均勻混合，得到植物促生復(fù)合菌劑。以初次發(fā)酵產(chǎn)物為原料，按照2～5％(w/w)的比例添加植物促生復(fù)合菌劑，靜置發(fā)酵10～15d(期間翻堆一次)，即可制得植物促生型生物有機(jī)肥產(chǎn)品。實(shí)施例9～12中制備生物有機(jī)肥產(chǎn)品的工藝與指標(biāo)異同如表6所示。對比例3利用牛糞和蘑菇渣發(fā)酵制備有機(jī)肥產(chǎn)品：按照與實(shí)施例9～12相同的方式準(zhǔn)備牛糞和蘑菇渣的混合物料，在不添加復(fù)合發(fā)酵菌劑條件下自然發(fā)酵。發(fā)酵第3天，堆體溫度上升至65℃，開始翻堆一次，之后每3d翻堆一次，連續(xù)發(fā)酵15d后獲得初次發(fā)酵產(chǎn)物。將初次發(fā)酵產(chǎn)物繼續(xù)堆制，同樣不接種植物促生復(fù)合菌劑進(jìn)行二次發(fā)酵。二次發(fā)酵持續(xù)14d，在第7d時(shí)翻堆一次，兩次發(fā)酵完整周期是29d。發(fā)酵結(jié)束后，按照《生物有機(jī)肥》(NY/T798-2004)標(biāo)準(zhǔn)檢測堆肥產(chǎn)品的性質(zhì)，并測定發(fā)酵產(chǎn)物的種子發(fā)芽指數(shù)，結(jié)果見表6。表6實(shí)施例9～12與對比例3制備生物有機(jī)肥方案異同根據(jù)實(shí)施例5～8的結(jié)果，利用牛糞和蘑菇渣為原料采用本發(fā)明中的兩段式逐級發(fā)酵工藝制備的生物有機(jī)肥產(chǎn)品滿足NY/T798-2004中有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。通過在不同發(fā)酵階段添加本發(fā)明中不同配比和數(shù)量的復(fù)合發(fā)酵菌劑和植物促生復(fù)合菌劑顯著增加了生物有機(jī)肥產(chǎn)品中的有效活菌數(shù)。GI的檢測結(jié)果表明，實(shí)施例9～12中利用本發(fā)明制備的生物有機(jī)肥產(chǎn)品較對比例3腐熟程度更高，對植物促生效果好。下面基于實(shí)施例9和對比例3進(jìn)一步說明生物有機(jī)肥對植物的促生效果。將實(shí)施例9和對比例3制備的生物有機(jī)肥按照每畝300kg的量施加到水稻田中，替代50％化肥施加量。調(diào)查結(jié)果指出，施加實(shí)施例9中的生物有機(jī)肥較施加對比例3的有機(jī)肥使水稻增收32％。當(dāng)前第1頁1 2 3