一種具有降解抗生素功效的生態肥料的生產方法與流程
2023-05-27 02:25:41 1
本發明涉及一種具有降解抗生素功效的生態肥料的生產方法。
背景技術：
以畜禽糞便為主要原料的具肥料成為農田抗生素汙染的重要來源。在當前的畜牧業中，抗生素已經成為養殖的必要手段，特別是人們常用的雞糞、豬糞等農家肥料，抗生素的含量也是駭人的。中國科學院廣州地球化學研究所的2015年公布的研究結果表明，2013年中國抗生素總使用量達到約16.2萬噸，其中48％被用於人體醫療系統，另外高達52％的抗生素則直接被用於農業養殖。養殖戶為了防止禽畜生病傳染，往往會餵養大劑量的抗生素，而這些抗生素大部分都沒有被吸收，大約有60％～90％以原藥和代謝產物的形式隨著禽畜糞便排出。而這些糞便往往會直接施用在田裡或者以其他形式做成肥料施用到田裡，這種抗生素一部分很可能被植物吸收，最終又被人體吸收，而另外一部分在富集在土壤中，給地下水等造成威脅。
抗生素不僅能殺滅細菌而且對黴菌、支原體、衣原體、螺旋體、立克次氏體等，對其它致病微生物也有良好的抑制和殺滅作用，使用普通的微生物去去除抗生素，容易被抑制和滅殺，目前未有去除抗生素較好的方法。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是，提供一種具有降解抗生素功效的生態肥料的生產方法，本發明通過光觸媒劑和微生物的配合達到降解肥料或者土壤中抗生素的目的。
為了解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：
一種具有降解抗生素功效的生態肥料的生產方法，其特徵在於按照以下步驟進行：
將微生物和光觸媒劑分別加入到肥料當中，得到具有降解抗生素功效的生態肥料；所述微生物是芽孢桿菌、酵母菌、光合菌、放線菌和土著微生物中的一種或任意比例的兩種以上；所述光觸媒劑是納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化鐵和納米硫化鋅中的一種或任意比例的兩種以上；所述肥料為單質肥、復混肥、摻混肥、複合肥、有機無機肥、生物有機肥和水溶肥中的一種或任意比例的兩種以上；微生物、光觸媒劑和肥料的質量比為0～10:0.1～10:100。
將含有微生物和光觸媒劑的有機物加入到肥料當中，得到具有降解抗生素功效的生態肥料；所述肥料為單質肥、復混肥、摻混肥、複合肥、有機無機肥、生物有機肥和水溶肥中的一種或任意比例的兩種以上；含有微生物和光觸媒劑的有機物和肥料的質量比為1～99:1～99；
所述含有微生物和光觸媒劑的有機物按照以下步驟製備而成：
將氮肥、光觸媒劑和微生物按照質量比加入到有機物中，混合均勻後進行堆放，氮肥、光觸媒劑、微生物和有機物的質量比為0～150:0.1～20:0～20:1000，堆放時保持堆肥的水分在40％～70％之間，並間隔2～48h翻動一次，在0～35℃溫度下，堆放5～90天，經檢測合格，即得去除抗生素的有機物；
所述氮肥是尿素、氯化銨、硫酸銨和磷酸一銨中的一種或任意比例的兩種以上；所述光觸媒劑是納米二氧化鈦、納米氧化鋅、p25、納米氧化鐵和納米硫化鋅中的一種或任意比例的兩種以上；所述微生物是芽孢桿菌、酵母菌、光合菌、放線菌和土著微生物中的一種或任意比例的兩種以上；所述有機物是作物秸稈、糠醛渣、蘑菇渣、腐植酸、雜草、麥麩、鋸末、豆粕、樹葉、泥炭、垃圾以及其它廢棄物和人畜糞尿中的一種或任意比例的兩種以上。
所述土著微生物按照以下步驟製備而成：
1)採集並對發酵罐消毒：採集清晨露水未乾的新鮮植物的全體或殘體，並將發酵罐加熱至80～200℃，消毒15～40min；
2)發酵：將採集到的新鮮植物的全體或殘體和營養物質裝入已消毒的發酵罐中混勻，新鮮植物的全體或殘體和營養物質的質量比為60～95:5～40，密封發酵罐，並通入氧氣，使發酵罐中氧氣濃度保持在1～25％，並保持發酵罐溫度為15～40℃，進行有氧發酵；
3)製備土著微生物：發酵5～15天後，對發酵物進行過濾，所得濾液即為土著微生物原液；土著微生物原液經乾燥後，即得土著微生物；
所述營養物質是紅糖、果糖、瓊脂、牛肉湯、硫酸鋅、磷酸二氫鉀和硫酸銨中的一種或任意比例的兩種以上。
所述氮肥是硫酸銨；所述光觸媒劑是納米二氧化鈦和納米氧化鋅按照質量比1:3的組合物；所述微生物是酵母菌和土著微生物按照質量比1:4的組合物，所述酵母菌是酵母；所述有機物是豬糞和糠醛渣按照5:1的組合物；氮肥、光觸媒劑、微生物和有機物的質量比為50:1:2:1000；每隔8小時翻動一次。
土著微生物的製備方法步驟2)中所述新鮮植物的全體或殘體是地瓜側芽和地瓜葉按照質量比1:10的組合物；所述營養物質是紅糖和硫酸銨按照質量比100:1的組合物；新鮮植物的全體或殘體和營養物質的質量比為70:30；發酵罐中氧氣濃度為15％；發酵溫度是20℃。
土著微生物的製備方法步驟3)中所述發酵時間為7天。
加入方式包括加入到肥料原料中混勻和噴塗到肥料顆粒表面兩種方式。
發明具有以下有益技術效果：
1、本發明中微生物採用土著微生物和酵母菌的組合物，其中土著微生物具有極其強大的生命力和分解能力，能適應外界環境的變化。溫室培養的微生物很容易被抗生素殺死，起不到降解抗生素的作用。
2、本發明採用光觸媒劑和微生物共同分解，確保降解抗生素的有效性。在惡劣自然環境中微生物可能會大量死亡，而光觸媒劑不會死亡只要有光就會發揮其降解作用。
3、本發明採用納米二氧化鈦和納米氧化鋅為光觸媒劑，鈦和鋅還可以作為有益元素對作物進行營養補充。
4、本發明採用清晨帶露水的新鮮植物的全體或殘體作為發酵原料，這個時候植物還未進行或剛進行光合作用，植物儲備的能量最高，發酵出的土著微生物活性高。
具體實施方式
下面結合具體實例進一步說明本發明。
實施例1
將微生物和光觸媒劑加入到有機無機肥當中，微生物、光觸媒劑和有機無機肥的質量比為0.3:0.1:100，即得具有降解抗生素功效的有機無機肥料；所述光觸媒劑是納米二氧化鈦和納米氧化鋅按照質量比1:3的組合物；所述微生物是酵母和土著微生物按照質量比1:4的組合物。
其中所述土著微生物的製備方法為：
1)採集並對發酵罐消毒：採集清晨露水未乾的新鮮植物的全體或殘體，並將發酵罐加熱至120℃，消毒20min；
2)發酵：將採集到的新鮮植物的全體或殘體和營養物質裝入已消毒的發酵罐中混勻，新鮮植物的全體或殘體和營養物質的質量比為70:30，密封發酵罐，並通入氧氣，使發酵罐中氧氣濃度保持在15％，並保持發酵罐溫度為20℃，進行有氧發酵；
3)製備土著微生物：發酵7天後，對發酵物進行過濾，所得濾液即為土著微生物原液；土著微生物原液經乾燥後，即得土著微生物；
所述新鮮植物的全體或殘體是地瓜側芽和地瓜葉按照質量比1:10的組合物；所述營養物質是紅糖和硫酸銨按照質量比100:1的組合物。
實施例2
將含有微生物和光觸媒劑的有機物加入到生物有機肥當中，含有微生物和光觸媒劑的有機物和生物有機肥的質量比為50:50，即得具有降解抗生素功效的生物有機肥。
所述含有微生物和光觸媒劑的有機物按照以下步驟進行：
將氮肥、光觸媒劑和微生物按照質量比加入到有機物中，混合均勻後進行堆放，氮肥、光觸媒劑、微生物和有機物的質量比為50:1:2:1000，堆放時保持堆肥的水分在55％～60％之間，並間隔8h翻動一次，17～25℃環境中堆放25天，經檢測合格，即得去除抗生素的有機物；所述氮肥是硫酸銨；所述光觸媒劑是納米二氧化鈦和納米氧化鋅按照質量比1:3的組合物；所述微生物是酵母和土著微生物按照質量比1:4的組合物；所述有機物是豬糞和糠醛渣按照5:1的組合物。
實施例3
將光觸媒劑加入到氯化鉀當中，光觸媒劑和氯化鉀的質量比為0.2:100，即得具有降解抗生素功效的氯化鉀；所述光觸媒劑是納米二氧化鈦和納米氧化鋅按照質量比1:3的組合物。
實施例4
將含有光觸媒劑的有機物加入到含腐植酸水溶肥當中，含有光觸媒劑的有機物和含腐植酸水溶肥的質量比為40:60，即得具有降解抗生素功效的含腐植酸水溶肥。
所述含有光觸媒劑的有機物按照以下步驟進行：
將光觸媒劑按照質量比加入到有機物中，混合均勻後進行堆放，光觸媒劑和有機物的質量比為3:1000，堆放時保持堆肥的水分在55％～60％之間，並間隔8h翻動一次，17～25℃環境中堆放25天，經檢測合格，即得去除抗生素的有機物；所述氮肥是尿素；所述光觸媒劑是納米二氧化鈦；所述微生物是土著微生物；所述有機物是豬糞和糠醛渣按照5:1的組合物。
其中所述土著微生物的製備方法為：
1)採集並對發酵罐消毒：採集清晨露水未乾的新鮮植物的全體或殘體，並將發酵罐加熱至120℃，消毒20min；
2)發酵：將採集到的新鮮植物的全體或殘體和營養物質裝入已消毒的發酵罐中混勻，新鮮植物的全體或殘體和營養物質的質量比為70:30，密封發酵罐，並通入氧氣，使發酵罐中氧氣濃度保持在15％，並保持發酵罐溫度為20℃，進行有氧發酵；
3)製備土著微生物：發酵7天後，對發酵物進行過濾，所得濾液即為土著微生物原液；土著微生物原液經乾燥後，即得土著微生物；
所述新鮮植物的全體或殘體是地瓜側芽和地瓜葉按照質量比1:6的組合物；所述營養物質是紅糖和硫酸銨按照質量比100:1.5的組合物。
下面結合實驗數據進一步說明本發明的有益效果：
1、實驗供試材料
1材料與方法：
1.1試驗地點：煙臺開發區。
1.2實驗檢測：採用高效液相色譜法檢測土黴素、四環素、金黴素和強力黴素的含量。
1.3供試材料：針對空白(未經任何處理)、實驗1(含有微生物和光觸媒劑的有機物製作時，除未加入微生物和光觸媒劑外，其它製作方法與實施例1一致)、實驗2(含有微生物和光觸媒劑的有機物製作時，除未加入微生物外，其它製作方法與實施例1一致)、實驗3(有機物製作時，土著微生物由酵素擴大菌取代，其它製作方法與實施例1一致)和實施例2做檢測比較。
本實驗除實驗用處理不同外其他管理均一致。
1.4試驗方法：將實驗1(有機物製作時，除未加入微生物和光觸媒劑外，其它製作方法與實施例1一致)、實驗2(有機物製作時，除未加入微生物外，其它製作方法與實施例1一致)、實驗3(有機物製作時，土著微生物由酵素擴大菌取代，其它製作方法與實施例1一致)和實施例2分別施入被抗生素汙染的未種任何作物的土壤中，平均每畝施入50kg處理肥料，處理30天。
2結果與分析
針對處理前、空白(未經任何處理)、實驗1(有機物製作時，除未加入微生物和光觸媒劑外，其它製作方法與實施例1一致)、實驗2(有機物製作時，除未加入微生物外，其它製作方法與實施例1一致)、實驗3(有機物製作時，土著微生物由酵素擴大菌取代，其它製作方法與實施例1一致)和實施例2，分別檢測土黴素、四環素、金黴素和強力黴素，檢測結果見表1。
表1各處理中土黴素、四環素、金黴素和強力黴素的檢測結果
由表1可以看出有機物的添加對抗生素的降解有一定影響，加入常用發酵劑--酵素擴大菌的實驗3，其降解抗生素的能力和不加入微生物的實驗2數據基本一致，說明酵素擴大菌，並不能有效降解抗生素，其降解抗生素主要靠光觸媒劑的作用。本發明通過光觸媒劑和土著微生物的配合可以有效降解抗生素，滿足國家標準要求。