一种生物有机肥及其制备方法

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技术领域\n本发明涉及一种生物有机肥及其制备方法，尤其涉及一种利用工农 业及生活有机废弃物通过多菌种生成有机物料腐熟剂混合有机废弃物料 同时发酵的方法。\n背景技术\n肥料作为提供植物生长所必需的营养源，一直是影响农业生产的重 要因素之一。随着人口数量的急剧增加，传统农家肥肥力差的缺点就表 现出来了，为了增加肥力，只有采取增加用量的办法。\n由于传统农家肥的生产是利用堆肥自然发酵的方法，因此其中的大 量致病菌、寄生虫卵不能有效地被杀灭，增加用量后，作物病虫害及各 类土传疾病的发生率也因此大大提高，严重影响农产品质量及人民健 康。\n化肥及农药的出现改变了这一状况。化肥的肥力高，加上农药的使 用，有效地减少了病虫害，一度使农业生产力水平显著地提高。但长期 使用化肥农药后，人们发现了一个问题：土壤的理化性状急剧恶化，土 壤板结、盐渍化、养分失调、地力下降，有机质含量越来越少，单位肥 料的增粮率不断减少，为保证产量，只有逐年增加化肥的使用量，不但 使生产成本大大增加，而且使土壤环境的恶化程度更为严重，陷入恶性 循环中。近十几年来，人们的环保意识不断增强，如何在确保农作物产 量的前提下使土壤环境的恶化程度得以控制甚至改善，成为了农业发展 的重点。\n生物有机肥的出现，使这一问题的解决趋于明朗。随着这十几年的 发展，生物有机肥的质量得到了一定程度的提高，但目前市场上出现的 产品在很大程度上仍存在着不少缺点，主要有以下几个方面：1.生产 工艺落后；2.生产成本高；3.产品质量不稳定等。\n造成这几个缺点的原因主要在于：目前的生物有机肥生产主要采用 的是菌种单独培养，有机肥分步发酵的方法，不但工艺落后，生产周期 长、成本高、可控程度抵，最后的产品质量很不稳定，而且成品中各菌 种相互之间及与环境之间存在相当程度的秸抗，在最后配制的时候，由 于水分下降，各菌种处在低活性的休眠状态，配制好的产品在微生物含 量上短时期内可以被控制在较高的水平，但是一旦进行田间施放或环境 发生变化时，半休眠的菌种被激活，相互间产生秸抗，再加上对环境的 不适应，微生物数量就会急剧下降，因此在肥效的持续性及对土壤环境 的修复作用上效果有限。另外，许多生物有机肥在分步发酵的过程中， 往往采用厌氧与好氧发酵分开进行的方式，两种发酵过程的代谢产物不 能很好的为参与对方发酵过程的微生物所利用，结果在最终产品的成分 含量上无法达到一个较好的水平，因而大多采用发酵后添加化肥以增加 肥力或是另外添加其它的化学药品使产品的微量元素含量增加等方法进 行配制。以这些方式生产的有机肥，在严格意义上来说，只能算是复合 肥，不能算作生物有机肥。\n发明内容\n本发明需要解决的技术问题在于提供一种生物有机肥及其制备方 法，以克服现有技术存在的缺陷。\n本发明的生物有机肥的制备方法，包括如下步骤：\n(1)微生物菌种的扩容、培养：\n枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、褐色诺卡氏菌采用普通细菌培 养基，斜面培养，1000ml水中，各个组分的含量如下：\n酵母膏      5～8g\n蛋白胨      5～8g\n吐温-80     1～2ml\n糖          50～60g\nNaCl        0.5～1g\nK2HPO4      0.5～1g\nMgCl2       0.5～1g\nCaCO3       0.5～1g\n琼脂        15～18g\npH值        7.2～7.5\n所说的培养基不局限于上述的配方，可用的培养基在《伯杰细菌鉴 定手册第8版》(科学出版社，1984)、《微生物学实验》(科学出版社， 2002.8)中均有详细的描述。\n白色链霉菌采用高氏1号培养基，1000ml水中，各个组分的含量如 下：\nKNO3         1～3g\nMgSO4        0.5～1g\nNaCl         0.5～1g\nK2HPO4       0.5～1g\nFeSO4        0.01～0.05g\n可溶性淀粉   20～25g\n琼脂         15～18g\npH值         7.2～7.4\n培养时间与温度：\n枯草芽孢杆菌、褐色诺卡氏菌22～38℃培养20～30小时；白色链霉 菌22～38℃培养45～55小时；嗜热脂肪芽孢杆菌55～68℃培养20～30 小时。\n液体扩容：将经过斜面培养的各菌种转入液体培养基培养，配方除 去琼脂外，其它成分、培养温度与时间和斜面培养完全一样。\n培养方式：所有菌种在液体扩容期间均用摇床以150～180转/分钟 的转速进行培养；\n所说的枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、褐色诺卡氏菌和白色链 霉菌均为中国科学院微生物研究所提供。\n(2)微生物菌种的抗秸抗培养：\n将摇床培养后的培养液混合，在35～45℃的环境中放置40～50小 时，以增强菌种抗秸抗的能力；\n摇床培养后的培养液一般以如下的体积份数比例混合：\n枯草芽孢杆菌      1～2份\n褐色诺卡氏菌      1～2份\n白色链霉菌        1～1.5份\n嗜热脂肪芽孢杆菌  1～3份。\n按照本发明，最好将摇床培养后的培养液以等体积比混合；\n(3)载体吸附、干燥成有机物料腐熟剂：\n以秸杆粉过40～80筛为载体，按1∶1～1.5的重量比与步骤(2) 的培养物搅拌混合，并于32～45℃的环境中鼓风干燥，干燥时间为40～ 50小时；\n(4)有机废弃物的预处理：\n将有机废弃物与秸杆粉混合，调节水分至水的重量含量为60～70％；\n所说的有机废弃物包括人畜粪便排泄物、啤酒渣、白酒渣、柠檬酸 渣、鱼骨粉、贝壳粉、蚝壳粉、豆粕、花生饼、棉籽饼等中的一种或其 两种以上的混合物；\n有机废弃物与秸杆的重量比例为：\n有机废弃物∶秸杆＝1∶0.1～0.5；\n(5)接种混合发酵：\n将步骤(3)中吸附菌种后的载体，按待处理的有机废弃物总重 量的0.3～0.8‰进行接种，搅拌，堆积成宽2.5～3.5米、高1.3～1.8米 的长条状垛堆；\n(6)连续高温发酵无害化处理：\n垛堆完成后，由于发酵的作用产生热量，垛堆将不断升温，为了增 加垛堆内部的物料与空气接触的机会及调节垛堆的温度在40℃～60℃ 左右，因此需要翻堆；\n按照本发明优选的方案，每40～50小时翻堆一次，目的是让好氧发 酵和厌氧发酵交叉发生同时进行；\n反复的翻堆、发酵使垛堆的温度在40℃～60℃左右的范围内以40～50 小时为周期来回振荡，翻堆10～15次，物料由原先的腐臭、质地粘稠， 有大量苍蝇叮咬，变为开始散发泥土腥味，同时异味全无，原先物料中 的大颗粒有机物杂质也已经彻底分解，手感松软。经冷却干燥后，即获 得本发明的生物有机肥；\n按照本发明优选的技术方案，还包括如下步骤：\n(7)其实至此，发酵已基本完成，但为保持其中的微生物活性及将 无害化处理进行彻底，因此最好再以40～50小时为周期进行翻堆，翻 堆3～5次，使物料含水率下降至重量含量为30％以下，温度下降至常 温。\n本发明的生物有机肥能广泛地用于粮食、蔬菜、瓜果以及各种经济 作物的生产，使用方法及用量如下：\n  作物   单位   用量   使用方法   水稻   亩   200kg   一季一次   大田：全面撒布3～5cm深   秧田：100kg/亩，施肥2～3\n层后再播种   果树   亩   200kg 在树根周围开环形沟，沟深 5～15cm，施肥、浇水、掩土   蔬菜   亩   200kg   一季一次 种植穴施或条施，也可撒 布，浇水后掩土，深度3～8cm   瓜果类   亩   200kg   一季一次 同上   花草   平方米   100～200g 全面撒施，搅入土层2～5cm 即可，但水分必须充足\n采用上述方法制备的生物有机肥，具有以下特点：\n含有大量有益微生物，含量超过4亿个/克。施用后能迅速在作物根 区土壤繁殖，形成有利于作物生长的优势菌群，高速同化根区土壤环境， 修复、调理受损土壤，使土壤达到优生态的平衡。提高土壤氮素水平， 能有效分解土壤中的磷钾化合物，具有促进土壤物质转化的功能；其中 包含的大量褐色诺卡氏菌，由于菌丝发达，因此能在板结的土壤中形成 立体网状脉络结构，从而使原先板结的土壤松散化，提高土壤保水保肥 的能力。同时为作物根系发育提供充分的空间，增加作物根系与养分的 接触，增强作物对养分的吸收能力，提高肥料的利用率，使种植生态系 统能够进行高效的良性循环，达到增产的效果；能有效地降解和氧化土 壤中的残留农药、硫化氢和胺类等有毒化合物，对土壤起一定的解毒作 用，从而减少甚至避免上述毒物在农作物中的积累。保证了农副产品的 质量，使口味、色泽都进一步提高，达到优质效果；菌种在自身繁殖代 谢过程中能分泌出多种植物生长所需的物质，如：氨基酸、维生素等营 养物质和抑菌活性物质。能抑制病原菌的入侵、定殖，减少土传病害； 从而提高作物的抗逆性及抗病能力，使农业生产做到少用甚至不用农 药，缓解土壤自然净化的压力；能刺激细胞分裂膨大，调节酶促反应过 程，增强光合作用，促进种子发芽，提高出苗率、座果率，防止落花落 果，抑制衰老使作物生长更旺盛。保证产品的最大经济效益。\n本发明的高效生物有机肥与目前市场上绝大多数的生物有机肥相比 有以下几个显著的优点：\n1.生产工艺先进：本发明的高效生物有机肥在生产过程中采用与其 它有机肥所不同的方式——混合发酵的方式进行生产，一次发酵成功， 高温持续时间长，无害化处理彻底，生产周期相对较短，三十五天即可 完全腐熟。\n2.生产成本低：本发明的高效生物有机肥由于采用混合发酵的方式， 因此生产环节相对较少，管理成本较低，而且一旦开始发酵，不再添加 任何其它天然或人工的化学成分，生产成本的可控程度大大提高。\n3.产品质量稳定：本发明所涉的高效生物有机肥的菌种在培养过程 中采用混合培养的方式，因此秸抗程度很低，再加上菌种经多年的驯化， 在参与混合发酵的过程中能充分利用有机废弃物本身所包含的各种大分 子有机物及各种元素，使有机废弃物在整个发酵过程中成为菌种的良好 培养基，最终分解后成为生物有机肥的重要成分。并且，由于混合培养 时，各菌种以相互间的代谢产物为生长的纽带，在生长的同时处于共生 状态，不但最终产品中的菌种含量高，而且由于共生所形成的生物链作 用，使最终产品中的各项理化指标十分稳定，能使产品在田间施用后的 环境变化中处于稳定状态，不断对植物根区土壤产生同化影响。同时由 于发酵时连续的高温使各种致病菌及虫卵在发酵过程中大量被杀灭。以 这种方式生产的生物有机肥不但肥效稳定，而且在施用后菌种活性不受 影响，肥力持续时间长，又能减少农药的用量，对土壤的改善作用明显， 这些都是目前市场上的生物有机肥所不具备，且无法被替代的优点，是 真正意义上的生物有机肥。\n本发明可操作性强，除发酵菌剂用原料外，其余原料，如：人畜排 泄物、农用秸杆、工农业有机废弃物等量大易得，因此成本低廉。同时 又具有：菌种抗秸抗混合培养、有机废弃物混合一次发酵、连续高温发 酵彻底无害化处理等多种目前行业先进工艺，操作简单、生产周期短。 利用本发明生产的高效生物有机肥不但能使农业生产增加产量，提高品 质，而且能对由于长年使用化肥农药而严重受损的土壤环境在短期内起 到不同程度的修复作用。因此本发明的高效生物有机肥能广泛地用于粮 食、蔬菜、瓜果以及各种经济作物的生产上。同时绿色环保、无公害， 具有相当的经济效益、社会效益以及环境效益。\n具体实施方式\n实施例1\n(1)微生物菌种的扩容、培养：\n将枯草芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、褐色诺卡氏菌分别采用如下 组分培养基，斜面培养，1000ml水中，各个组分的含量如下：\n酵母膏  5克，蛋白胨  5克，吐温-80  1毫升，糖  50克，NaCl 0.5克，K2HPO4  0.5克，MgCl2  0.5克，CaCO3  0.5克，琼脂  18克， pH值7.3；\n白色链霉菌采用如下组分培养基，斜面培养，1000ml水中，各个组 分的含量如下：\nKNO3  1克，MgSO4  0.5克，NaCl  0.5克，K2HPO4  0.5克，FeSO4 0.01克，可溶性淀粉  20克，琼脂  18克，pH值为7.3；\n培养时间与温度：\n枯草芽孢杆菌、褐色诺卡氏菌30℃培养24小时；白色链霉菌30℃ 培养48小时；嗜热脂肪芽孢杆菌65℃培养24小时；\n液体扩容：将经过斜面培养的各菌种转入液体培养基培养，配方除 去琼脂外，其它成分、培养温度与时间和斜面培养完全一样。\n培养方式：所有菌种在液体扩容期间均用摇床以180转/分钟的转速 进行培养；\n(2)微生物菌种的抗秸抗培养：\n将摇床培养后的培养液以等体积比混合，在40℃的环境中放置48 小时，以增强菌种抗秸抗的能力；\n(3)载体吸附、干燥成有机物料腐熟剂：\n以秸杆粉过60目筛为载体，按1∶1的重量比与步骤(2)的培养 物搅拌混合，并于30℃的环境中鼓风干燥，干燥时间为48小时；\n(4)有机废弃物的预处理：\n将80公斤新鲜牛粪与20公斤秸杆粉混合，调节水分至水的重量含 量为65％；\n(5)接种混合发酵：\n将制备方法步骤(4)的吸附菌种的载体，按待处理的有机废弃物 总重量的0.3‰进行接种，搅拌，堆积成宽2.5米、高1.5米的长条状垛 堆；\n(6)连续高温发酵无害化处理：每48小时翻堆一次，翻堆14次；\n(7)再以48小时为周期进行翻堆，翻堆3次，使物料含水率下降 至重量含量为30％，温度下降至常温。\n采用上述方法制备的生物有机肥，采用NY 884-2004标准规定的方 法进行检测，其各项主要的理化指标为：\n指标微生物含量        ≥4亿个/克\n有机质                ≥30％\n总养分(N+P2O5+K2O)    ≥6％\n水分                  ≤30％\npH值                        7\n杂菌率                      ≤15％\n大肠杆菌群数                ≤100个/克\n蛔虫卵死亡率                ≥95％\n有效期(各理化指标稳定期)    ≥6个月\n实施例2\n其他均与实施例1相同，不同之处为：\n(1)采用的有机废弃物为：\n新鲜猪粪70公斤、豆粕5公斤和花生饼5公斤的混合物与20公斤 秸杆粉混合；\n(2)将制备方法步骤(4)的吸附菌种的载体，按待处理的有机废 弃物总重量的0.8‰进行接种；\n检测结果与实施例1相同。\n实施例3\n二○○五年四月至五月间，在同等价格(用量分别为：本项目产品 -300公斤/亩，对照产品-140公斤/亩)的前提下就本发明产品与各 类肥料产品中除化肥外总养分含量要求最高的有机-无机复混肥料，做 了在茄果类蔬菜种植上的应用比较试验，结果如下：\n1.对作物外观、数量上的影响(平均)：\n\n\n2.前期产量调查分析(平均)：单位：公斤\n\n该试验表明了虽然总养分含量(≥300公斤×6％)没有复混肥(≥140 公斤×15％)高，但由于本项目产品中所含的养分结构更易被作物吸收， 因此肥效较为显著。\n二○○四年四月至七月间，以本项目产品为基肥结合常规施肥与无 基肥常规施肥，做了在黄瓜及油麦菜的种植上的比较试验，结果如下：\n1.黄瓜经济效益：\n\n2.油麦菜经济效益：\n\n\n该实验表明了以本项目产品为基肥施用虽然成本有所增加，但由于 其对表土层的优化作用使黄瓜及油麦菜最终的经济效益分别提高了 11.7％及7.4％。