[发明专利]一种利用牛粪和秸秆快速制备低温地区使用的有机肥添加剂的方法及有机肥添加剂的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种以农牧废弃物牛粪和秸秆为主要原料的快速制备低温地区使用的有机肥添加剂的方法及应用。

背景技术

东北地区是我国重要的商品粮和畜牧业生产基地，针对本区存在长期施用单一化肥导致土壤肥力持续下降和大量剩余秸秆、畜禽粪便难以用于培肥地力的矛盾。将农牧剩余物转化为能够改善土壤质量的有机肥，对于提高土壤有机质、改善农村生态环境和养殖业畜禽粪便污染等问题有重要作用。

秸秆是籽粒收获后耕地上重要的农业废弃物，也是土壤有机质的主要来源，由于秸秆中木质纤维素占干重的40％-60％，且木质纤维素分子的连接键在25℃干燥、避光下半衰期是4.7×10⁶年，自然状态下极难分解，导致我国年均5.5×10⁸t的秸秆只能就地丢弃或焚烧，不能归还土壤。大量待分解的秸秆不仅占用耕地还限制营养元素归还土壤，而且焚烧产生的烟尘影响生态环境和人类健康。因此，如何将秸秆变废为宝是实现环境保护和农业可持续发展的重要课题。尽管近年来，秸秆还田作为一种农业可持续发展技术得到重视，机收和机耕的普及使得秸秆粉碎直接还田面积越来越大，但黑龙江省由于年均气温较低，秸秆长时间得不到腐解，土地质量下降显著，影响本地区的耕地质量和作物生长。如何加速本地区秸秆腐解，使其快速培肥土壤已成为亟待解决的重大课题。

微生物的协同作用能够将复杂的木质纤维素资源转化为细胞可以吸收利用的小分子物质及腐殖质，同时释放CO₂、H₂O和能量。微生物分解有机物的能力取决于它们所分泌的纤维素复合酶的能力。底物越复杂所需要的酶系统也越广泛和越具综合性。人工纯培养的微生物分泌的单一酶，不仅难以直接分解秸秆，而且纯菌株存在抵抗力弱、受外界环境影响大等不足，限制了其在实际生产中的应用。农业废弃物中含有大量木质纤维素,木质纤维素的主要成分在堆肥过程中较难生物降解,限制着堆肥的腐熟进程。本研究通过驯化有机肥菌剂的方法在低温条件下驯化菌剂，为加快有机肥中木质纤维素转化和缩短发酵进程提供可能。人为驯化的混合菌剂具有适应性强、抗逆性强、分解效果显著等优势。但以很多菌群均需要在高温条件才表现出较强的活性，在常温状态下难以应用。本项发明突破纤维素分解菌依赖高温的局限，采用长期在室温条件下驯化菌群的方式提高菌剂低温驯化能力，最终获得在室温条件下具备高效转化木质纤维素能来的菌群。菌群在室温条件下具备高效的转化秸秆能力是其能够直接应用于生产实践的必要条件。

人工添加菌剂可以调节农牧废弃物内的菌群结构、缩短发酵周期。用菌剂水解农牧废弃资源是近年来研究的热点，研究表明，无论是通过人为组合的混合菌群还是驯化筛选得到的复合菌群，对农牧废弃物转化能力都明显高于纯菌。本研究以挖掘秸秆、粪便常温状态下自然分解过程中原料内土著微生物群体功能为特色，并利用土著微生物具有适应性强，菌群具有抗逆性强的优势，以秸秆、粪便作为原料，对土著微生物群进行长期定向筛选和驯化，获得适合东北地区的功能性强、组成稳定的转化特定物料的菌群。

发明内容

本发明的目的是为了解决东北地区由于平均气温较低，秸秆长时间得不到腐解，土地质量下降显著，影响耕地质量和作物生长，以及大量抗生素会随着动物粪肥施入土壤而进入到土壤环境中，现有低温地区没有能够同时分解纤维素和抗生素的有机肥的问题，而提供一种利用牛粪和秸秆快速制备低温地区使用的有机肥添加剂的方法及有机肥添加剂的应用。

本发明的一种利用牛粪和秸秆快速制备低温地区使用的有机肥添加剂的方法，它是按照以下步骤进行的：

一、堆肥原料：

将秸秆切碎成8～12cm的麦秸，然后与牛粪按3:1体积比例均匀混合，得堆体，向堆体上均匀喷洒浓度为50mg/Kg的四环素，使堆体的C/N比为1：(25～30)，水分含量为55％～60％；然后将堆体置于发酵槽内进行发酵；堆体温度上升到50℃开始人工翻堆，高温期每2d翻堆1次，温度下降到35℃后每5d翻1次，温度降到室温后，则堆肥结束；其中，所述的高温期的温度为50℃以上；所述的发酵槽置于4～12℃的室外进行堆置；

二、以步骤一得到的堆肥为菌源，按体积比为5％的接种量接种至含有滤纸条的400mL PCS培养基中进行驯化培养，然后在溶氧量为0.07～0.16mg/L的条件下，室温下静止培养；

三、培养菌源