一種三酸混合發酵生物有機肥及其製備方法和在菸草種植中的應用的製作方法

2024-03-02 23:23:15

一種三酸混合發酵生物有機肥及其製備方法和在菸草種植中的應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種三酸混合發酵生物有機肥，使用菜籽粕、豆粕、黃腐酸、發酵微生物菌劑為原材料，經過發酵處理後，再配以功能微生物菌劑和微量元素螯合物粉劑，形成一種新型生物有機肥，富含黃腐酸、胺基酸、亞油酸等有機酸和功能微生物菌，其肥效高，活性強，對土壤改良，提高作物抗性、產量、品質等方面明顯優於普通有機肥料。本發明生物肥料的製備過程中製備了功能微生物菌劑，該功能生物菌劑在肥料中的成活率及其有效性比普通菌劑高。將本發明的生物有機肥在菸葉種植中使用，促進菸葉中香氣物質的形成，提高了菸葉質量，同時也提高了菸葉的產量。
【專利說明】一種三酸混合發酵生物有機肥及其製備方法和在菸草種植 中的應用

【技術領域】
[0001] 本發明涉及生物肥料領域，尤其涉及一種生物有機肥及其製備方法和在菸草種植 中的應用。

【背景技術】
[0002] 我國是世界上最大的化肥消費國，化肥對我國農業生產具有不可替代的作用，但 是長期、過量的施用化肥，不可避免的會帶來諸如環境汙染、土壤退化、農產品品質下降等 一系列危害。大量研宄表明，生物有機肥具有培肥土壤、改良土壤結構、提高土壤酶活性等 作用，可以有效彌補過量使用化肥對土壤造成的危害。目前，市場上的生物有機肥由於原材 料、生產發酵方式不同，使得其內在有效成分、實際使用效果等也不盡相同。隨著我國耕地 退化的日趨嚴重，開發一種高效、高活性的生物有機肥對於農業的可持續發展具有重要意 義。
[0003] 生物有機肥是指特定功能微生物與經無害化處理、腐熟的有機物料複合而成的一 類兼具微生物效應和有機肥效應的肥料。與自然自腐所熟製成的有機肥相比，生物有機肥 產品除了含有較高的有機質外，還含有具有特定功能的微生物。微生物應表現出一定的肥 料效應，如具有增進土壤肥力、製造和協助農作物吸收營養、活化土壤中難溶的化合物供作 物吸收利用，或可產生多種活性物質和抗、抑病物質，對農作物的生長有良好的刺激與調控 作用，可減少或降低作物病蟲害的發生，以及改善農產品品質等方面的作用。
[0004] 腐殖酸是自然界廣泛存在一種大分子有機物質，是製作生物有機肥的優良添加 劑。腐殖酸肥料可提高作物對養分的利用率，腐殖酸具有芳香核、羥基、羧基等活性官能團， 能夠與氮元素產生反應，形成很穩定的絡合物，這些絡合物在土壤中的存留時間比較長，其 礦質養分可隨植物的吸收而逐漸釋放，從而起到保氮的作用。腐殖酸還能溶解被土壤固定 的鉀，提高土壤中磷的溶解性，從而提高磷肥、鉀肥的有效性。據統計，腐殖酸肥料可提高肥 料5% -10%的利用率，使作物增產10% -30%。腐殖酸還能改良土壤結構，降低土壤含鹽 量，促進土壤團聚體的形成，為作物根系生長提供良好環境。相關研宄表明，腐殖酸還能促 進土壤有益微生物活動、增加土壤微生物數量、提高土壤酶活性、土壤有益微生物可防治各 種病蟲害，因此，腐殖酸對作物的抗逆性也具有一定作用。
[0005] 黃腐酸是的一種重要的腐殖酸，其相對分子量小，溶於水，強酸性，可使土壤中難 溶礦物質變為可溶，有利於植物對養分的吸收。同時，黃腐酸也是一種植物生長調節劑，能 促進植物生長，對抗旱有重要作用，能提高植物抗逆能力，增產和改善作物品質。工業上黃 腐酸是通過強酸或強鹼浸提風化煤等有機殘渣獲得，在有機肥中額外添加黃腐酸，有助於 提尚肥效，提尚作物抗逆性能力。
[0006] 胺基酸是組成蛋白質的基礎單位，是有機肥中氮元素的主要來源，一般有機肥腐 熟度越高，蛋白質分解得越徹底，胺基酸含量相對越多，氮含量也越高，肥效更好。植物能夠 直接吸收利用部分胺基酸，胺基酸在植物體內參與各種酶的形成，促進作物新陳代謝，提高 作物產量和品質。胺基酸作為一種有機酸，許多性質和腐殖酸相似，具有改良土壤、促進植 物根系生長、提高肥料利用率等作用。
[0007] 亞油酸為不飽和脂肪酸，廣泛存在於油料作物的種子中，含亞油酸的肥料施入土 壤可為微生物提供碳源等能源物質，能改善土壤微生物環境，亞油酸還能被植物間接吸收 利用，能顯著提高作物的油性成分、芳香成分，改善口感，提升農產品品質。
[0008] 必需元素指植物正常生長發育所必需而不能用其他元素代替的植物營養元素。目 前，公認的植物必需大量元素有碳、氫、氧、氮、磷、鉀等，中量元素有鎂、鈣、硫、矽等，必需微 量元素有鐵、錳、鋅、銅、硼、鉬、氯、鈉、鎳等，其中部分元素植物容易在自然界中獲取，而部 分元素尤其是微量元素則難以獲取，容易各種缺素症狀，如缺鎂、鐵等會使葉片失綠，黃白 化，銅、鉬缺乏會使葉片捲曲產生黃斑，硼、鋅缺乏會使植物根莖及果實發育受阻，缺鈣、矽 會影響植物器官質地，生長發育受阻。肥料中含有微量元素越豐富，為植物提供營養越全面 協調，作物的生長更有保障。
[0009] 目前生物有機肥側重於功能微生物的作用，忽視了有機肥本身對土壤的改良和對 作物提供養分的作用，致使有機肥中腐殖質、養分等有效成分低，生物有機肥的肥效未能充 分利用。而生物有機肥在生產工藝上也存在一定不足，主要是其在發酵過程中使用的菌劑 大多為廣譜型菌劑，對不同的有機物料不具有針對性，使得其發酵效率低、發酵周期長、腐 熟產物質量低。另外，生物有機肥由於生產工藝、菌種來源上的不統一，導致功能菌種接種 到肥料中後，其有效菌數量低，易失活，功能性差。因此，研發一種既能對土壤進行改良又 能對作物提供養分的生物有機肥，以及根據生物有機肥生產工藝提供具有針對性的功能菌 劑，具有十分重要的意義。


【發明內容】

[0010] 本發明要解決的技術問題是克服現有技術中存在的不足，提供一種生物有機肥及 其製備方法和在菸草種植中的應用。
[0011] 本發明提出的技術方案為：
[0012] 一種三酸混合發酵生物有機肥，主要包括如下重量份的原料：發酵腐熟 物97-98重量份、納米碳粉1-2重量份、功能微生物菌劑0. 5-1重量份和微量元素 螯合物粉劑0.4-0. 5重量份；其中所述的發酵腐熟物主要由菜籽柏、豆柏、黃腐酸 和發酵微生物菌劑發酵而成，所述菜籽柏、豆柏、黃腐酸和發酵微生物菌劑的質量比 為：60-70 : 20-30 : 5-10 : 0.5-1;所述的功能微生物菌劑主要由固氮類芽孢桿菌 (Paenibacillus azotofixans)、巨大芽抱桿菌（Bacillus megaterium)和膠凍樣芽抱桿菌 (Bacullus mucilaginosus)混合、粉碎製成，所述固氮類芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌和膠凍樣 芽孢桿菌的質量比為：4-5 : 3-4 : 2-3,功能微生物菌劑濃度多50億/g;所述生物有機肥 的有效營養成分含有微量元素，且亞油酸多4%、游離胺基酸多3%、黃腐酸多5%。
[0013] 上述生物有機肥，優選的，所述的微量元素螯合物粉劑主要包括CU-EDTA、 Fe-EDTA、Ca-EDTA、Mo-EDTA、Mn-EDTA、Zn-EDTA、MgS04、Na2B 4O7 · IOH2CK Na2SiO3 · 9H20 和 膨潤土的混合物，所述 Cu-EDTA、Fe-EDTA、Ca-EDTA、Mo-EDTA、Mn-EDTA、Zn-EDTA、MgSO4、 Na2B4O7 .IOH2CKNa2SiO3 ·9Η20和膨潤土的質量比為：0.1-0. 2 : 0.1-0. 2 : 1-2 : 0.01-0.02 :0.1-0. 2 : 0.1-0. 2 : 2-3 : 1-2 : 1-2 : 7-8 〇
[0014] 上述生物有機肥，優選的，所述發酵微生物菌劑為酵母菌（Saccharomyces sp·)、米麴黴（Aspergillus oryzae (Ahlburg) Cohn)、枯草芽抱桿菌 (Bacillus subtilis(Ehrenbergl835)Cohnl872)和賭狀芽抱桿菌（Bacillus cereusFranklandandFranklandl887)混合、粉碎製成，所述酵母菌、米麴黴、枯草芽抱桿菌 和蠟狀芽孢桿菌的質量比為：0.5-1 : 1.5-2 : 4-6 : 2. 5-3,所述發酵微生物菌劑濃度 彡20億/g。
[0015] 上述生物有機肥，優選的，所述生物有機肥含有銅、鐵、鎂、鉬、錳、鈣、矽、鋅、硼微 量元素中的一種或幾種；所述生物有機肥總養分多6%，有效活菌數多0.5億/g，有機質 彡60%，水分彡30%，糞大腸菌彡100個/g，蛔蟲卵死亡率彡95%。
[0016] 作為一個總的發明構思，本發明提供一種上述生物有機肥的製備方法，包括以下 步驟：
[0017] 1)製備發酵微生物菌劑和功能微生物菌劑；
[0018] 2)將菜籽柏、豆柏、黃腐酸和所述發酵微生物菌劑混合攪拌，邊攪拌邊加入清水， 將發酵物料的水分控制在42 % -45 %，充分拌均勻後，將物料轉運至溫棚槽式發酵場中，通 過布料建堆發酵成發酵腐熟物；
[0019] 3)槽式發酵結束後，物料轉移至二次發酵陳化場內，進行堆置陳化，二次發酵採用 不翻堆方式處理，物料堆高1-1. 5m，長寬不限，讓物料通過發酵產生的高溫自行蒸發水分至 物料水分降至30%以下；
[0020] 4)將步驟3)後的二次發酵物料、納米碳粉、功能微生物菌劑和微量元素螯合物粉 劑在攪拌機內混合均勻，即製得生物有機肥。
[0021] 上述製備方法，優選的，所述步驟2)中，布料建堆發酵採用太陽能好氧自動溫控 翻拋發酵技術進行發酵，當發酵溫度升至60°C後自動翻堆並進行曝氣操作。
[0022] 上述製備方法，優選的，所述步驟1)中，發酵微生物菌劑製備具體步驟包括：製備 酵母菌、米麴黴、枯草芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌所需的液體培養基，並分裝於各菌種生長發 酵罐中蓋口密封滅菌，接入各菌種後通氣、避光培養4-10天；所述酵母菌、米麴黴、枯草芽 孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌的培養濃度達到100億/mL停止培養。
[0023] 上述製備方法，優選的，所述步驟1)中，功能微生物菌劑的製備具體操作步驟包 括：製備固氮類芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌和膠凍樣芽孢桿菌所需的液體培養基，並分裝於各 菌種生長發酵罐中蓋口密封滅菌，接入各菌種後通氣、避光培養4-10天；所述固氮類芽孢 桿菌、巨大芽孢桿菌和膠凍樣芽孢桿菌的培養濃度達到200億/mL停止培養。
[0024] 上述製備方法，優選的，採用油糠與稻草粉的混合物料作為載體對停止培養的各 菌液進行吸附，吸附後的菌液在室溫下進行晾乾至水分< 30% ;所述的混合物中油糠與稻 草粉的質量比為4:5-6:5,吸附菌液時每升菌液吸附在l-5kg的混合物上。
[0025] 作為一個總的發明構思，本發明還提供一種上述生物有機肥在菸草種植中的應 用，生物有機肥和無機肥同時使用；所述生物有機肥和所述無機肥同時使用的質量比為 2:5~3:5〇
[0026] 與現有技術相比，本發明的優點在於：
[0027] 1)本發明的三酸混合發酵生物有機肥使用菜籽柏、豆柏、黃腐酸等為原材料，經過 發酵處理後，再配以功能微生物菌劑，以及螯合態微量元素粉劑，形成的一種新型生物有機 月巴，富含黃腐酸、胺基酸、亞油酸等有機酸和功能微生物菌，其肥效高，活性強，對土壤改良， 提高作物抗性、產量、品質等方面明顯優於普通有機肥料；三酸（黃腐酸、胺基酸、亞油酸） 物質在改良土壤方面具有其共性，通過其含有的大量活性官能團，與各種金屬離子結合，降 低養分流失的同時減少重金屬對植株毒害，另外，三酸為有機酸，可以將被土壤固定的磷、 鉀溶解釋放出來，促進作物對養分的吸收；功能生物菌劑促進土壤團粒結構形成，改善土壤 水肥氣條件，促進作物生長，提高作物抗性。三酸物質各有所長，不能互相替代，具有互補作 用：黃腐酸為腐殖酸，主要為促進土壤團粒結構形成，改善土壤水肥氣條件，間接促進作物 生長；胺基酸分子結構相對較小，部分能被植物直接吸收利用，在植物體內參與各種酶的形 成，從而刺激作物新陳代謝，促進作物生長、提高作物抗性；亞油酸則作為微生物的能源物 質，為微生物提供碳源和能量，對提高土壤微生物活性具有重要作用，生物有機肥在施入土 壤後，亞油酸的存在可以使某些功能微生物生長繁殖速度更快。
[0028] 2)本發明提供了一種製備功能菌種的方法，該功能菌劑在肥料中的成活率及其有 效性比普通菌劑高，富含黃腐酸、胺基酸、亞油酸等活性物質，對土壤改良和提高農產品品 質方面優於普通生物有機肥，螯合態微量元素粉劑的添加彌補了普通生物有機肥在營養成 分上的不足。
[0029] 3)本發明的三酸混合發酵生物有機肥添加了具有固氮、解磷、解鉀功效的功能微 生物菌劑，能有效改善土壤結構、防治病蟲害、增強作物抗逆性，提高作物對養分的利用率。
[0030] 4)本發明的三酸混合發酵生物有機肥在菸葉種植中使用，促進菸葉中香氣物質的 形成，提高了菸葉質量；同時也提高了菸葉的產量。

【具體實施方式】
[0031] 除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解的含義 相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，並不是旨在限制本發明 的保護範圍。
[0032] 除有特別說明，本發明中用到的各種試劑、原料均為可以從市場上購買的商品或 者可以通過公知的方法製得的產品。
[0033] 一種本發明的三酸混合發酵生物有機肥，由2180kg發酵腐熟物，40kg納米碳粉， 20kg功能微生物菌劑和9. 83kg微量元素螯合物粉劑組成；其中發酵腐熟物由1500kg含油 量10 %的菜籽柏，580kg豆柏，185kg黃腐酸和15kg發酵微生物菌劑發酵而成；微量元素螯 合物粉劑主要為 97. 5gCu-EDTA、97. 5gFe-EDTA、975gCa-EDTA、10gM〇-EDTA、97. 5gMn-EDTA、 97. 5gZn-EDTA、1625gMgS04、975gNa2B40 7 · 10H20、975gNa2Si03 · 9H20 和 4875g 膨潤土的混合 物；功能微生物菌劑為9kg固氮類芽孢桿菌，6kg巨大芽孢桿菌和5kg膠凍樣芽孢桿菌混 合、粉碎製成，功能微生物菌劑濃度多50億/g ;發酵微生物菌劑為Ikg酵母菌，2. 5kg米曲 黴，7. 5kg枯草芽孢桿菌和4kg蠟狀芽孢桿菌混合、粉碎製成，發酵微生物菌劑濃度多20億 /go
[0034] -種本發明的三酸混合發酵生物有機肥的製備方法，具體步驟如下：
[0035] 按表1所示的原料配製好各培養基，並分裝於IOOOmL三角瓶中，每瓶裝量200? 300mL，用矽膠塞封口，置於高壓滅菌鍋內121°C下滅菌20min，取出冷卻，於無菌的超淨工 作臺內分別將不同的微生物母種接種到相應的培養基中。根據表2所示各菌種的培養條 件，將菌種在相應的培養條件下，搖床培養（轉速120rpm)培養2?4d，獲得培養好的液體 母種。
[0036] 表1培養基主要成分

【權利要求】
1. 一種三酸混合發酵生物有機肥，其特徵在於，主要包括如下重量份的原料：發 酵腐熟物97-98重量份、納米碳粉1-2重量份、功能微生物菌劑0. 5-1重量份和微量 元素螯合物粉劑0.4-0. 5重量份；其中所述的發酵腐熟物主要由菜籽柏、豆柏、黃腐 酸和發酵微生物菌劑發酵而成，所述菜籽柏、豆柏、黃腐酸和發酵微生物菌劑的質量比 為：60-70 : 20-30 : 5-10 : 0.5-1;所述的功能微生物菌劑主要由固氮類芽孢桿菌 (Paenibacillus azotofixans)、巨大芽抱桿菌（Bacillus megaterium)和膠凍樣芽抱桿菌 (Bacullus mucilaginosus)混合、粉碎製成，所述固氮類芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌和膠凍樣 芽孢桿菌的質量比為：4-5 : 3-4 : 2-3,功能微生物菌劑濃度多50億/g;所述生物有機肥 的有效營養成分含有微量元素，且亞油酸多4%、游離胺基酸多3%、黃腐酸多5%。
2. 如權利要求1所述的生物有機肥，其特徵在於：所述的微量元素螯合物粉劑主要 包括 Cu-EDTA、Fe-EDTA、Ca-EDTA、Mo-EDTA、Mn-EDTA、Zn-EDTA、MgS04、Na 2B407 ? 10H20、 Na2Si03 ? 9H20 和膨潤土的混合物，所述 Cu-EDTA、Fe-EDTA、Ca-EDTA、Mo-EDTA、Mn-EDTA、 Zn_EDTA、MgS04、Na2B407 ? 10H20、Na2Si03.9H20 和膨潤土的質量比為：0? 1-0. 2 : 0? 1-0. 2 : 1-2 : 0.01-0.02 : 0.1-0.2 : 0.1-0.2 : 2-3 : 1-2 : 1-2 : 7-8〇
3. 如權利要求1所述的生物有機肥，其特徵在於：所述的發酵微生物菌劑為酵母 菌（Saccharomyces sp.)、米麴黴（Aspergillus oryzae (Ahlburg) Cohn)、枯草芽抱杆 菌（Bacillus subtilis(Ehrenbergl835)Cohnl872)和賭狀芽抱桿菌（Bacillus cereus FranklandandFranklandl887)混合、粉碎製成，所述酵母菌、米麴黴、枯草芽孢桿菌和賭狀 芽孢桿菌的質量比為：0.5-1 : 1.5-2 : 4-6 : 2. 5-3,所述發酵微生物菌劑濃度多20億/ g°
4. 如權利要求1至3任一項所述的生物有機肥，其特徵在於：所述生物有機肥含有銅、 鐵、鎂、鉬、錳、鈣、矽、鋅、硼微量元素中的一種或幾種；所述生物有機肥總養分多6%，有 效活菌數多0.5億/g，有機質多60 %，水分< 30 %，糞大腸菌< 100個/g，蛔蟲卵死亡率 彡 95%〇
5. -種如權利要求1至3任一項所述生物有機肥的製備方法，包括以下步驟： 1) 製備發酵微生物菌劑和功能微生物菌劑； 2) 將菜籽柏、豆柏、黃腐酸和所述發酵微生物菌劑混合攪拌，邊攪拌邊加入清水，將發 酵物料的水分控制在42 % -45 %，充分拌均勻後，將物料轉運至溫棚槽式發酵場中，通過布 料建堆發酵成發酵腐熟物； 3) 槽式發酵結束後，物料轉移至二次發酵陳化場內，進行堆置陳化，二次發酵採用不翻 堆方式處理，物料堆高1-1. 5m，長寬不限，讓物料通過發酵產生的高溫自行蒸發水分至物料 水分降至30%以下； 4) 將步驟3)後的二次發酵物料、納米碳粉、功能微生物菌劑和微量元素螯合物粉劑在 攪拌機內混合均勻，即製得生物有機肥。
6. 如權利要求5所述的製備方法，其特徵在於：所述步驟2)中，布料建堆發酵採用太 陽能好氧自動溫控翻拋發酵技術進行發酵，當發酵溫度升至60°C後自動翻堆並進行曝氣操 作。
7. 如權利要求5所述的製備方法，其特徵在於：所述步驟1)中，發酵微生物菌劑製備 具體步驟包括：製備酵母菌、米麴黴、枯草芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌所需的液體培養基，並 分裝於各菌種生長發酵罐中蓋口密封滅菌，接入各菌種後通氣、避光培養4-10天；所述酵 母菌、米麴黴、枯草芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌的培養濃度達到100億/mL停止培養。
8. 如權利要求5所述的製備方法，其特徵在於：所述步驟1)中，功能微生物菌劑的制 備具體操作步驟包括：製備固氮類芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌和膠凍樣芽孢桿菌所需的液體 培養基，並分裝於各菌種生長發酵罐中蓋口密封滅菌，接入各菌種後通氣、避光培養4-10 天；所述固氮類芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌和膠凍樣芽孢桿菌的培養濃度達到200億/mL停止 培養。
9. 如權利要求7或8所述的製備方法，其特徵在於：採用油糠與稻草粉的混合物料作 為載體對停止培養的各菌液進行吸附，吸附後的菌液在室溫下進行晾乾至水分< 30% ;所 述的混合物中油糠與稻草粉的質量比為4:5-6:5,吸附菌液時每升菌液吸附在l-5kg的混 合物上。
10. -種如權利要求1至3任一項所述的生物有機肥在菸草種植中的應用，其特徵 在於：生物有機肥和無機肥同時使用；所述生物有機肥和所述無機肥同時使用的質量比為 2:5~3:5〇
【文檔編號】C05G3/00GK104447040SQ201410779615
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月15日 優先權日:2014年12月15日
【發明者】向鐵軍, 陳裕新, 易百科, 袁輝雄, 劉大其 申請人:湖南金葉眾望科技股份有限公司