利用家禽羽毛生产微生物有机肥料的方法及其产品

1.利用家禽羽毛生产微生物有机肥料的方法，包括：
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(1)将含菌量为1×10 个／g以上的微生物发酵液按50L／吨的量接种到5-15％膨化羽毛、0-10％菜粕堆肥和85-95％猪粪堆肥中进行固体发酵，发酵过程中每天翻堆1次，
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温度不超过50℃，发酵5天，发酵结束后微生物含量达到1×10 个/g以上，获得微生物固体菌剂；
(2)微生物固体菌剂最后在温度不超过60℃的条件下将微生物有机肥的含水量蒸发至30％以下，包装出厂即为所获得的微生物有机肥料；
所述膨化羽毛的特征为：总碳480-490g／kg，总氮130-160g／kg，碳／氮比3-4，水溶性碳WSC30-40g／kg，水溶性氮WSN20-30g／kg，pH6-7，电导率EC2-2.5；
所述猪粪堆肥的特征为：含有机质质量比≥30％、总氮质量比1.2-2.0％、P2O5质量比
3-5％、K2O质量比0.8-1.5％、水分质量比25-30％；
所述菜粕堆肥的特征为：含有机质质量比≥40％、氨基酸和小分子肽质量比10-15％、有机氮N质量比4-5％、P2O5质量比2-3％、K2O质量比0.5-1.0％、水分质量比25-30％；
所述微生物特征为：保藏号为CGMCC NO.3183的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)NJN-6，保藏号为CGMCC NO.3184的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)NJN-11，菌种保藏号为CGMCC NO.3181的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)NJN43，保藏号为CGMCC NO.3177的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)NJQL-18，菌种保藏号为CGMCC NO.3175的短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)NJL-25或菌种保藏号为CGMCC NO.3174的蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)NJL-14的单菌或混合菌。
2.权利要求1所述方法生产的微生物有机肥料产品。
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3.根据权利要求2所述的产品，其特征在于，该微生物有机肥料产品中含有1×10 个/g以上的微生物单菌或混合菌、全氮含量质量比为2～4％，全氮中质量比90％以上为有机氮，总氮磷钾养分质量比为3～5％、有机质含量质量比为25～35％。
4.权利要求2或3所述微生物有机肥料产品在微生物功能和促进生长方面的应用。

利用家禽羽毛生产微生物有机肥料的方法及其产品\n一、技术领域\n[0001] 本发明涉及利用家禽羽毛生产微生物有机肥料的方法及其产品，属于农业集约化生产技术领域。\n二、背景技术\n[0002] 随着我国家禽集约化养殖的快速发展，废弃的家禽羽毛也越来越多，目前还没有被综合加工利用，随地弃置、污染环境的情况时有发生。由于家禽羽毛粗蛋白质含量平均高达75％-90％，未利用的家禽羽毛是一种蛋白质资源的浪费。据初步统计我国家禽羽毛年产量已超过70万吨，由于羽毛粉的加工成本高，羽毛下脚料易于造成环境污染，必须对其加工处理。目前国内外对废弃羽毛的加工利用主要集中在下面四个方面：1.动物饲料；\n2.角蛋白膜材料；3.与其它高分子材料的共聚或复合；4.氨基酸肥料。在氨基酸有机肥应用方面，测定显示，羽毛角蛋白含有丰富的赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、组氨酸、甘氨酸、肤氨酸等10多种动物所必需的氨基酸，还含有常量元素、微量元素、维生素以及一些未知生长因子，而氨基酸也是植物生长的营养素之一，因此，将废弃羽毛合理应用于生物有机肥产业势在必行。\n[0003] 生物有机肥是一种新兴的生物肥料，最开始于20世纪90年代使用，是指特定功能微生物与主要以动植物残体(如畜禽粪便、农作物秸秆等)为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。种种现象表明，生物有机肥在农业上起着很大的积极作用，包括提供养分，增加肥效，改善作物对养分的吸收，调节土壤酸碱度等积极作用。现在市面上生物有机肥种类较多，但价格昂贵，因此，寻找其他的替代品来替代部分氨基酸成分，降低成本，就成为目前需要解决的问题。本研究拟利用价格低廉的废弃羽毛和不同比例的猪粪堆肥混合后，接入不同的拮抗菌株进行二次固体发酵生成新型生物有机肥。将废弃的羽毛蛋白质水解成氨基酸，再与腐熟猪粪一起制备生物有机肥，以期能够充分利用废弃羽毛的蛋白质资源，减轻废弃羽毛对环境的污染，并且可大大降低生产的成本。\n三、发明内容\n[0004] 技术问题\n[0005] 本发明的目的在于提供利用家禽羽毛生产微生物有机肥料的方法及其产品，产品肥效高，并且有增产功能，促进作物的正常生长，确保集约化农业的顺利发展。\n[0006] 技术方案\n[0007] 1.利用家禽羽毛生产微生物有机肥料的方法，包括：\n[0008] (1)将含菌量为1×1010个/g以上的微生物发酵液按50L/吨的量接种到5-15％膨化羽毛、0-10％菜粕堆肥和85-95％猪粪堆肥中进行固体发酵，发酵过程中每天翻堆1次，\n8\n温度不超过50℃，发酵5天，发酵结束后微生物含量达到1×10 个/g以上，获得微生物固体菌剂；\n[0009] (2)微生物固体菌剂最后在温度不超过60℃的条件下将微生物有机肥的含水量蒸发至30％以下，包装出厂即为所获得的微生物有机肥料。\n[0010] 所述膨化羽毛为：总碳480-490g/kg，总氮130-160g/kg，碳/氮3-4，水溶性碳WSC 30-40g/kg，水溶性氮WSN 20-30g/kg，pH6-7，电导率EC 2-2.5；所述猪粪堆肥为：含有机质质量比≥30％、有机氮质量比1.2-2.0％、P2O5质量比3-5％、K2O质量比0.8-1.5％、水分质量比25-30％；所述菜粕堆肥为：含有机质质量比≥40％、氨基酸和小分子肽质量比10-15％、有机氮N质量比4-5％、P2O5质量比2-3％、K2O质量比0.5-1.0％、水分质量比\n25-30％；\n[0011] 所述微生物为：保藏号为CGMCC NO.3183的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)NJN-6，保藏号为CGMCC NO.3184的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)NJN-11，菌种保藏号为CGMCC NO.3181的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)NJN43(ZL200910183358.1防除连作黄瓜立枯病的拮抗菌及其微生物有机肥料)，保藏号为CGMCC NO.3177的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)NJQL-18(ZL200910183360.9防除连作番茄青枯病的拮抗菌及其微生物有机肥料)，菌种保藏号为CGMCC NO.3175的短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)NJL-25(ZL200910183359.6防除连作烟草青枯病的拮抗菌及用其微生物有机肥料)或菌种保藏号为CGMCC NO.3174的蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)NJL-14(ZL200910183359.6防除连作烟草青枯病的拮抗菌及用其微生物有机肥料)的单菌或混合菌。\n[0012] 上述方法生产的微生物有机肥料产品，其特征在于，该微生物有机肥料产品中含\n8\n有1×10 个/g以上的微生物单菌或混合菌、全氮含量质量比为2～4％，全氮中质量比\n90％以上为有机氮，总氮磷钾养分质量比为3～5％、有机质含量质量比为25～35％。所述微生物有机肥料产品用于促进植物生长，发挥微生物功能菌防病抗病功能。\n[0013] 有益效果\n[0014] 本发明专利从促进作物生长这一关键问题着手(表1)，研制出一种能够很好的促进作物生长的微生物有机肥料产品。本肥料产品的作用机制在于本肥料产品中的膨化羽毛提供了充足的氨基酸成分及有效的氮源，一方面直接被植物利用，同时也给产品中的功能菌微生物的培育提供了很好的条件，使之迅速建立外源有益功能菌微生物的生态及其食物链；另外，功能菌产生大量促生物质，促进作物的生长。\n[0015] 本发明与目前市场上的有机肥料产品相比具有如下优点：\n[0016] 1)该肥料产品中以膨化羽毛作为氨基酸载体，适合功能菌微生物生长，功能菌数\n8\n量高，也增长速度较快，最终稳定在1×10 个/g以上。\n[0017] 2)该肥料为有机肥，在配方中添加了少量的膨化羽毛，即可达到替代现有技术中菜粕堆肥或菜粕微生物分解物的效果，含有丰富的有机质(25～35％)，有机氮含量为2～\n4％，而且大部分为氨基酸和小分子多肽，对植物的生长起着至关重要的作用。\n[0018] 3)该肥料为有机肥，在配方中添加了少量的膨化羽毛，即可达到替代现有(专利)技术中菜粕堆肥或菜粕微生物分解物的效果，大大节约了成本25-55％(表6)，为农民大量节省了开支。\n[0019] 4)由于是生物菌株制剂，完全没有因化学农药的使用所带来的一系列问题，因而有利于蔬菜的无公害生产，农民可以不用或减少其他防治疫病化学农药的用量，这不仅可为农民节省开支，而且有利于农产品的出口。同时，该微生物肥料还有增产功能，可为农民增加收入。\n[0020] 5)该微生物有机肥可以在营养钵使用，也可以在大田使用，不仅具有有机肥的功能，而且其中所含的功能菌通过多种促生机制起作用，从而达到促进植物生长的作用，发挥微生物功能菌防病抗病功能。\n四、附图说明\n[0021] 图1微生物有机肥盆栽试验促生效果\n[0022] 图2二次固体发酵中功能菌数量变化曲线图\n[0023] 注：T1：NJN-6与A二次固体发酵生产的微生物有机肥；T2：NJN-6与B二次固体发酵生产的微生物有机肥：T3：NJN-6与C二次固体发酵生产的微生物有机肥；CK：NJN-6与E二次固体发酵生产的微生物有机肥。\n五、具体实施方式\n[0024] 本发明专利的作用机制在于膨化羽毛提供了肥料产品中充足的氨基酸成分及有效的氮源，一方面直接被植物利用，同时也给产品中的功能菌微生物的培育提供了很好的条件，使之迅速建立外源有益功能菌微生物的生态及其食物链；另外，功能菌产生大量促生物质，促进作物的生长，同时发挥微生物功能。\n[0025] 本发明优点还在于：在配方中添加了少量的膨化羽毛，即可达到替代现有(专利)技术中菜粕堆肥或菜粕微生物分解物的效果，大大节约了成本25-55％(表6)，为农民大量节省了开支。\n[0026] (一)微生物有机肥二次固体发酵载体配方试验\n[0027] (1)依照专利ZL200910183361.3防除连作香蕉巴拿马枯萎病的拮抗菌及其微生物有机肥料所述，将保藏号为CGMCC NO.3183的菌种NJN-6进行液体发酵生产，获得NJN-6发酵液。\n[0028] (2)依照以下微生物有机肥二次发酵试验各配方称好原料，并混匀。该微生物有机肥二次发酵试验配方(质量比例)设置：\n[0029] A：5％膨化羽毛，95％猪粪堆肥；\n[0030] B：5％膨化羽毛，10％菜粕堆肥，85％猪粪堆肥；\n[0031] C：15％膨化羽毛，85％猪粪堆肥；\n[0032] D：30-50％菜粕堆肥，70-50％猪粪堆肥；\n[0033] E：100％猪粪堆肥。\n[0034] 原料来源：\n[0035] 1)膨化羽毛：由羽毛膨化机(河北河北邢台裕工食品机械技术研究所生产)加工而成，其基本理化性质如下：\n[0036] \n[0037] 2)猪粪堆肥：由江苏田娘农业科技有限公司生产，含有机质30.4％、N 2.0％、P2O53.7％、K2O1.1％、水分29.5％。\n[0038] 3)菜粕堆肥：由江苏新天地生物肥料工程中心有限公司生产，含有机质44.1％、氨基酸和小分子肽13.0％、N 4.4％、P2O52.3％、K2O 0.67％、水分28.6％。\n[0039] (3)将含菌量为1×108个/g以上的NJN-6发酵液按50L/吨的量接种到以下微生物有机肥第二次发酵各试验配方中进行固体发酵，发酵过程中每天翻堆1次，温度不超过\n8\n50℃C，发酵5天，发酵结束后NJN-6含量达到1×10 个/g以上，获得NJN-6固体菌剂；\n[0040] (4)NJN-6固体菌剂最后在温度不超过60℃的条件下将微生物有机肥的含水量蒸发至30％以下，包装出厂即为所获得的NJN-6微生物有机肥料。\n[0041] 参照上述微生物有机肥第二次发酵试验配方方法制备以下专利中的单菌或混菌微生物肥料。所用微生物及专利方法为：\n[0042] 保藏号为CGMCC NO.3183的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)NJN-6，保藏号为CGMCC NO.3184的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)NJN-11：ZL200910183361.3防除连作香蕉巴拿马枯萎病的拮抗菌及其微生物有机肥料；\n[0043] 菌种 保 藏 号 为CGMCC NO.3181的 枯草 芽 孢 杆菌 (Bacillus subtilis)NJN43(ZL200910183358.1防除连作黄瓜立枯病的拮抗菌及其微生物有机肥料)；\n[0044] 保藏号为CGMCC NO.3177的解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)NJQL-18(ZL200910183360.9防除连作番茄青枯病的拮抗菌及其微生物有机肥料)；\n[0045] 菌种保藏号为CGMCC NO.3175的短短芽孢杆菌(Brevibacillus brevis)NJL-25(ZL200910183359.6防除连作烟草青枯病的拮抗菌及用其微生物有机肥料)；\n[0046] 菌 种 保 藏 号 为CGMCC NO.3174的 蜡 状 芽 孢 杆 菌 (Bacillus cereus)NJL-14(ZL200910183359.6防除连作烟草青枯病的拮抗菌及用其微生物有机肥料)。\n[0047] 用上述微生物有机肥第二次发酵试验配方方法和菌株所生产的促进作物生长所\n8\n生产的微生物有机肥料，该微生物有机肥料中含菌量1×10 个/g以上(如图2)、全氮含量质量比为2～4％，全氮中质量比90％以上为有机氮，总氮磷钾养分质量比为3～5％、有机质含量质量比为25～35％。\n[0048] (二)田间试验及盆栽试验\n[0049] 1小青菜\n[0050] 试验设5个处理：\n[0051] 1)NJN-6与A二次固体发酵生产的微生物有机肥(T1)；\n[0052] 2)NJN-6与B二次固体发酵生产的微生物有机肥(T2)：\n[0053] 3)NJN-6与C二次固体发酵生产的微生物有机肥(T3)；。\n[0054] 4)NJN-6与E二次固体发酵生产的微生物有机肥(CK)；\n[0055] 5)纯化肥处理(CF)，加入尿素，过磷酸钙，硫酸钾。\n[0056] 每个处理30个重复，各处理N、P、K用量相等。常规管理，每隔一段时间采植株样，测定株高、地上部干重、鲜重等指标。\n[0057] T1、T2、T3对小青菜均有明显的促生效果，如表1和图1所示，播种40d后，施用T1、T2、T3均显著增加了小青菜植株的生物量及株高。其中，施用T3的小青菜植株长势最好，其干重、鲜重和株高分别是CK的1.32，1.14和1.08倍。可见15％的膨化羽毛、85％的猪粪堆肥进行二次发酵后的生物有机肥更加利于小青菜的生长，有利于小青菜干重、鲜重的增加和株高的增长。\n[0058] 表1小青菜地上部生物量\n[0059] \n[0060] 注：同一列中不同字母表示经LSD检测后在P＜0.05水平下差异显著；“±”后数字表示该数据的标准误，所有供试土壤均为红壤。\n[0061] 2香蕉\n[0062] 为验证本发明的微生物有机肥在田间的防治效果，在海南乐东红湖香蕉土传枯萎病发病的土壤上布置了田间试验。香蕉品种为巴西香牙蕉。\n[0063] 试验处理如下：\n[0064] 1)对照(CK)，未施有机肥和微生物有机肥；\n[0065] 2)NJN-6和NJN-11与D二次固体发酵生产的混合微生物有机肥(BIO1)；\n[0066] 3)NJN-6和NJN-11与A二次固体发酵生产的混合微生物有机肥(T4)；\n[0067] 4)NJN-6和NJN-11与B二次固体发酵生产的混合微生物有机肥(T5)；\n[0068] 5)NJN-6和NJN-11与C二次固体发酵生产的混合微生物有机肥(T6)。\n[0069] 营养钵育苗和大田移栽均施用专用混合微生物有机肥，混合微生物有机肥的用量如下：营养钵育苗时施用量为1.5％，移栽大田时的施用量为每棵1.5kg(折225kg/亩)。\n各处理重复3次，氮磷钾用量一致，常规水肥管理。\n[0070] 表2施用微生物有机肥对防治香蕉土传枯萎病的影响(海南乐东红湖试验小区)[0071] \n[0072] 结果表明，在已经严重发病(当季发病率15％以上)的田块上，香蕉巴拿马枯萎病可以控制在5.5％以下(表2)，防治率达70％以上，促进了香蕉的生长，其果实增产28％以上。\n[0073] 3黄瓜\n[0074] 为验证本发明的微生物有机肥的防治效果，采集黄瓜连作发病土壤进行了盆栽试验。黄瓜品种为津春4号。\n[0075] 试验处理如下：\n[0076] 1)对照1(CK1)，无连作土传立枯病的健康土壤；\n[0077] 2)对照2(CK2)，有连作土传立枯病的发病土壤，育苗时施用2％普通有机肥D；\n[0078] 3)CK2+NJN43液体菌剂；\n[0079] 4)CK2+NJN43与D二次固体发酵生产的微生物有机肥(BIO2)；\n[0080] 5)CK2+NJN43与A二次固体发酵生产的微生物有机肥(T7)；\n[0081] 6)CK2+NJN43与B二次固体发酵生产的微生物有机肥(T8)；\n[0082] 7)CK2+NJN43与C二次固体发酵生产的微生物有机肥(T9)。\n[0083] 拮抗菌NJN43菌液处理以108cfu/g土均匀拌入连作黄瓜立枯病严重的土壤中，本发明肥料产品均以2％的施用量(w/w)均匀拌入病土中。两天后，栽入已催好芽的黄瓜种子，每个处理3组重复，每组重复7棵黄瓜苗。所有处理氮磷钾养分相等(不足的处理用化肥补齐)。培养时保持各处理土壤中湿度、温度一致，18天后统计发病情况，测定各项指标。\n[0084] 表3结果表明：施入含NJN43的微生物有机肥可以显著减少黄瓜土传立枯病的发生，防治率达70％以上，显著减少立枯丝核菌对黄瓜苗的抑制作用，促进黄瓜苗的生长，增加黄瓜苗地上部鲜重(为对照2的2.16-2.30倍，为对照1的44.2-52.5％)。\n[0085] 表3盆栽试验发病率、防病率和土壤中病原菌数量及黄瓜苗地上部鲜重[0086] \n[0087] 4番茄\n[0088] 为验证本发明的微生物有机肥在田间的防治效果，在南京麒麟镇后村番茄青枯病发病大棚进行了田间试验。番茄品种为合作903。\n[0089] 试验处理如下：\n[0090] 1)对照(CF)；\n[0091] 2)普通有机肥(OF，D)(不含功能微生物)，育苗时施用2％普通有机肥；\n[0092] 3)NJQL-18与D二次固体发酵生产的微生物有机肥(BIO)，育苗时施用2％的BIO3；\n[0093] 4)NJQL-18与A二次固体发酵生产的微生物有机肥(T10)，育苗时施用2％的T10；\n[0094] 5)由NJQL-18与B二次固体发酵生产的微生物有机肥(T11)，育苗时施用2％的T11；\n[0095] 6)由NJQL-18与C二次固体发酵生产的微生物有机肥(T12)，育苗时施用2％的T12。\n[0096] 所有处理均为等氮磷钾养分，氮磷钾用化肥补齐。移栽后108天后(收获后期)的结果见(表2)。用NJQL-18有机肥育苗后番茄土传青枯病的生物防治率达到85％以上，番茄增产25-30％。\n[0097] 表4番茄发病率、防病率和产量\n[0098] \n[0099] 5烟草\n[0100] 为验证本发明的微生物有机肥在田间的防治效果，在安徽省宣城市黄渡乡柏枧村烟草土传青枯病发病严重的大田进行了施用微生物有机肥的田间试验。\n[0101] 大田试验处理：\n[0102] 1、当地烟草专用复合肥(CF)；\n[0103] 2、由NJL-14和NJL-25与D二次固体发酵生产的混合微生物有机肥(BIO4)；\n[0104] 3、由NJL-14和NJL-25与A二次固体发酵生产的混合微生物有机肥(T13)；\n[0105] 4、由NJL-14和NJL-25与B二次固体发酵生产的混合微生物有机肥(T14)；\n[0106] 5、由NJL-14和NJL-25与C二次固体发酵生产的混合微生物有机肥(T15)。\n[0107] 每处理重复4次，随机区组排列。烟草品种为当地惯用品种云烟97，肥料采用穴施的方法，生物有机肥施入量为30kg/亩，用化肥补齐各处理间的肥料差异。\n[0108] 定期到田间采集数据，统计发病率、病情指数和微生物区系，最后采收后计算其不同处理间生物量的差异。施入混合拮抗菌微生物有机肥可以显著地减少云烟97土传青枯病害的发生，防治率达79％以上，烟叶产量增加2.5倍以上(表5)。\n[0109] 表5安徽大田试验效果\n[0110] \n[0111] (三)成本载体成本核算\n[0112] 本发明在配方中添加了少量的膨化羽毛，即可达到替代现有(专利)技术中菜粕堆肥或菜粕微生物分解物的效果，大大节约了成本25-55％(表6)，为农民大量节省了开支。\n[0113] 表6载体成本估算\n[0114] \n[0115] 注：膨化羽毛粉(2300元/吨)；菜粕堆肥(2600元/吨)；猪粪堆肥(520元/吨)。